JPH10170264A - 距離計測装置およびこれを用いた事故回避装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スキャンビームの方位が正確に認識でき正確
な情報を取得できる「距離計測装置およびこれを用いた
事故回避装置」を提供する。 【解決手段】 ミラーの回転位置を検出するフォトセン
サ５を設け、ミラー３をステッピングモータ４の出力軸
４ａに直接取り付ける。ミラー３を往復回転運動させる
際に、フォトセンサ５で回転位置を検出しながら、所定
時間だけ一時的に停止させ、この停止時に走査光ＳＢを
当該ミラー３に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車間距離等の各種
距離を計測する距離計測装置、およびこの距離を表示、
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関
し、特にスキャンビームの方位が正確に認識でき正確な
情報を取得できる距離計測装置およびこれを用いた事故
回避装置に関する。

【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】しかしながら、従来の
車間追突警報装置では、レーザ光の反射ミラーを往復回
転運動させるのに、ＤＣモータとカム機構とを組み合わ
せ、ＤＣモータの一方向の回転運動を機械的なカム機構
によって往復回転運動に変換していたため、ＤＣモータ
自体の回転速度の誤差やカム機構の製造誤差などが原因
で正確な方位角度が得られないという問題があった。

【０００６】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、スキャンビームの方位が正
確に認識でき正確な情報を取得できる距離計測装置およ
びこれを用いた事故回避装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【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、水平方向に往復回転運動
するミラーを介して、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
ミラーの回転位置を検出するセンサを有することを特徴
とする。

【０００８】本発明の距離計測装置では、ミラーの回転
位置を検出するセンサを有しているので、現在のミラー
の位置を正確に把握することができ、これにより、スキ
ャンビームの方位が正確に認識でき、正確な情報を取得
することができる。

【０００９】本発明の距離計測装置において、ミラーの
回転位置を検出するセンサの形態は特に限定されず、ま
た検出ポイント数も限定されない。ただし、ミラーの回
転往復運動手段としてステッピングモータを用いた場合
には、各ステップのうちの何れか一つのステップを検出
すれば足りる。したがって、きわめて簡素なセンサを用
いることができる。

【００１０】本発明の距離計測装置において、前記ミラ
ーは、ステッピングモータの出力軸に直接取り付けら
れ、前記ミラー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、この停止時に前記走査光を当該ミラ
ーに照射することが好ましい。

【００１１】本発明の距離計測装置では、ミラーを往復
回転運動させる際に所定時間だけ一時的に停止させ、こ
の停止時に走査光を当該ミラーに照射するので、ミラー
を回転させながら走査光を照射するのに比べて回転振動
誤差がなくなり、上述したセンサの効果と相俟って、走
査光の方位角度がより著しく正確になる。

【００１２】また、本発明の距離計測装置において、ミ
ラーを一時的に停止させながら回転往復運動させる手段
としてステッピングモータを採用することで、従来のＤ
Ｃモータに比べて回転位置精度が著しく高くなり、また
リンク機構などを介さずにミラーを直接ステッピングモ
ータの出力軸に取り付けるので、リンク機構などの製造
誤差が含まれることがなくなり、走査光の方位角度がよ
り高くなる。また、電源をＯＮした際には、ミラーの回
転角度と位置とが常に同一になるように監視され、初期
化される。

【００１３】本発明の距離計測装置に採用されるステッ
ピングモータは特に限定されず、バリアブルレラクタン
ス（ＶＲ）型、パーマネントマグネット（ＰＭ）型、お
よびハイブリッド（ＨＢ）型の何れも使用できるが、位
置決め精度の高いＨＢ型がより好ましい。また、これと
多相化とを組み合わせることで、トルク変動の小さい滑
らかな低振動回転を実現することができる。

【００１４】また、本発明の距離計測装置において、ミ
ラーの往復角度は特に限定されないが、ステッピングモ
ータを採用する場合には、回転中心から±１ｄｅｇ以下
も実現できる。

【００１５】本発明の距離計測装置において、ミラーの
回転往復運動のステップ数、つまり一時的な停止位置は
特に限定されないが、上述したミラーの往復角度に対応
させて回転中心から±１ｄｅｇ以下（例えば±０．９ｄ
ｅｇ）の例えば、３、６または９ステップとし、各ステ
ップにおいてそれぞれ走査光を発光させ、トータルで例
えば、３、６または９ビームのマルチビームスキャン方
式とすることができる。

【００１６】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。

【００１７】具体的には、得られた目的物との距離を表
示する事故回避装置として用いることが好ましい。ま
た、これに代えて或いはこれに付加して、得られた目的
物との距離に基づいて、警報音を発する事故回避装置と
して用いることが好ましい。さらに、これらに代えて或
いはこれらに付加して、得られた目的物との距離に基づ
いて、警告ランプを点灯および／または点滅する事故回
避装置として用いることが好ましい。

【００１８】

【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は同車間追
突警報装置の実施形態を示すブロック図、図４は同車間
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
動作およびフォトセンサ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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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、位置検出センサとしてのフォトイン
タラプタ５が設けられている。

【００２４】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。

【００２５】より具体的に説明すれば、図４のタイムチ
ャートに示すように、往復回転の中心であるの位置で
ハイレベルとローレベルの切替が行われ、このの位置
を検出することで、それぞれおよびの位置がステッ
ピングモータ４のステップ動作で規定されるようになっ
ている。

【００２６】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。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。

【００２７】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。

【００２８】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リングを介して外側に保護ガラス６ｂ、内側にフレネ
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。

【００２９】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７ａ側を外側に配置することで、保護ガラス６ｂを省
略することもできる。こうすることで、反射光が保護ガ
ラス６ｂを透過する分の透過率の減少がなくなるので、
検出精度が高まるとともに、保護レンズ６ｂを省略する
分だけコストダウンを図ることができる。

【００３０】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６
ａ，６ｂ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を車
載する際の初期設定モードを実行する初期設定用ボタン
２８が設けられている。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】特に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。

【００３６】図４の最上段に、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、二段目
にフォトインタラプタ５によるミラー３の位置を、三段
目にレーザダイオード１の発光タイミングを、最下段に
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。

【００３７】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。

【００３８】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。本実施形態では、ミラー４の
回転中心位置をハイレベルとローレベルの切替時で判
断し、この位置から左右に１ステップづつ動作させる
ようにしている。ただし、フォトインタラプタ５で検出
すべき位置は、ミラー３の中心のみに限定されず、
またはの位置を検出しても良い。

【００３９】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、当該ミラー３の位置を
認識しながら、かつ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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】すなわち、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、ミラーの回転位置を検出するセンサを有し
ているので、現在のミラーの位置を正確に把握すること
ができ、これにより、スキャンビームの方位が正確に認
識でき、正確な情報を取得することができる。

【００４７】また、本発明の距離計測装置において、ミ
ラーをステッピングモータの出力軸に直接取り付け、当
該ミラーを一時的に停止させながら往復回転運動させ、
停止時に走査光を照射すれば、上記センサの効果と相俟
って、ミラーを回転させながら走査光を照射するのに比
べて、より回転振動誤差がなくなり、走査光の方位角度
が著しく正確になる。

【００４８】また、ミラーを一時的に停止させながら回
転往復運動させる手段としてステッピングモータを採用
すれば、従来のＤＣモータに比べて回転位置精度が著し
く高くなる。また、リンク機構などを介さずにミラーを
直接ステッピングモータの出力軸に取り付ければ、リン
ク機構などの製造誤差が含まれることがなくなり、走査
光の方位角度がより高くなる。

【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およびフォト
センサ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。

【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（センサ） ６ａ，６ｂ…保護ガラス ７…フレネルレンズ 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向に往復回転運動するミラー（３）
   を介して、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、 前記ミラーの回転位置を検出するセンサ（５）を有する
   ことを特徴とする距離計測装置。
2. 【請求項２】前記ミラー（３）は、ステッピングモータ
   （４）の出力軸（４ａ）に直接取り付けられ、前記ミラ
   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、この停止時に前記走査光（ＳＢ）を当該ミ
   ラーに照射することを特徴とする請求項１記載の距離計
   測装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の距離計測装置を有し、得ら
   れた目的物との距離（Ｌ）を表示することを特徴とする
   事故回避装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の距離計測装置を有し、得ら
   れた目的物との距離（Ｌ）に基づいて、警報音を発する
   ことを特徴とする事故回避装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の距離計測装置を有し、得ら
   れた目的物との距離（Ｌ）に基づいて、警告ランプを点
   灯および／または点滅することを特徴とする事故回避装
   置。