JPH11326497A - 車両用光レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム光がレンズから遠ざかるにしたがい周
辺に広がって出て行くことを防止し、実際の対象物を確
実に検知できる車両用光レーダ装置を得る。 【解決手段】 発光素子２からのビーム光をレンズ３を
介して所定のビーム形状に形成する時に、ビーム光がレ
ンズ３の特性の保証できる有効な範囲より外周に入射し
ないように、レンズ３の入射光側に第一のスリット１９
ａを設けた。さらに、発光素子２から放出されたビーム
光の一部でレンズ３の表面で反射されて発光素子２側に
戻ってきた光束はカバーガラス１８の表面で反射される
が、この時のカバーガラス１８の表面積が必要最小限と
なる第二のスリット１９ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主として発光源
からビーム光を照射し、対象物による反射光を受光して
対象物までの距離を検出する車両用光レーダ装置に関
し、特にビーム光の形成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のビーム走査方式の車両用光
レーダ装置の構成を示す側面図、図６，図７は同じく従
来の車両用光レーダ装置における光を前方に照射するた
めのビーム形成装置を示す断面側面図であり、ビーム形
状を左右には狭く上下方向には拡がりを持つビーム光を
形成するための非球面凸レンズを採用したものである。
図において、３１は車両用光レーダ装置を構成する制御
用電子素子を組み付けしたメイン基板、３２はメイン基
板３１に組み付けされたビーム光を発する発光素子、３
３は発光素子３２からのビーム光を所定のビーム広がり
角に調節する非球面凸曲面を有するレンズ、３４はレン
ズ３３からのビーム光を反射させ、向きを変える固定ミ
ラー、３５は固定ミラー３４で反射されたビーム光をさ
らに向きを変え反射して、前方に照射する送光ミラー、
３６は前方の対象物に当たり反射してきた反射光の向き
を変える受光ミラー、３７は受光ミラー３６からの反射
光を集光する受光レンズ、３８は受光レンズ３７で集光
された反射光を受光信号に変える受光素子、３９は受光
素子３８の受信信号を処理する受光基板である。

【０００３】更に、４０は送光ミラー３５、受光ミラー
３６の揺動中心となる揺動支点、４１は送光ミラー３
５，受光ミラー３６を揺動させるパルスモータ、４２は
パルスモータ４１の回転出力軸に固着されたカム、４３
はカム４２の曲線４２ａ，４２ｂからなる溝に沿って、
揺動支点４０を中心として動く従動子、４４は送光ミラ
ー３５，受光ミラー３６を固着し、従動子４３の動きを
送光ミラー３５，受光ミラー３６に伝達すると共に、揺
動支点４０を中心として揺動する揺動体である。

【０００４】また、図６，図７において、３２は発光素
子、３３は非球面凸曲面を有するレンズ、４５は発光素
子３２のケース、４６は発光素子３２によるレーザ光を
発光するチップ、４７はチップ４６を保持する台、４８
はレーザー光を透過するカバーガラスである。

【０００５】次に動作について説明する。従来のビーム
走査方式の車両用光レーダ装置の発光源は上記のように
構成されており、制御回路からの送光信号に基づいて発
光素子３２はビーム光を発光する。発光されたビーム光
の光束はレンズ３３により所定範囲となるように絞られ
ている。レンズ３３により所定範囲となるように絞られ
たビーム光は固定ミラー３４，送光ミラー３５に反射さ
れ向きを変えて、たとえば破線の方向に、かつ車両の前
方に照射される。

【０００６】車両の前方に照射され、対象物に当たり反
射してきたビーム光は、再び破線の方向から車両側に戻
ってくる。この反射光は受光ミラー３６で反射され、向
きを変えられてレンズ３７に入り、レンズ３７で集光さ
れ受光素子３８に至る。したがって、受光素子３８は集
光された反射光を受けて受信信号を得る。この過程にお
ける送・受信信号の関係に基づいて自車両と前方の対象
物までの距離を演算する。

【０００７】また、パルスモータ４１が回転し、出力軸
に固着したカム４２が回転すると、カム曲線４２ａ，４
２ｂからなる溝に沿って、揺動支点４０を中心とした従
動子４３が揺動運動をする。従動子４３の動きは揺動体
４４を介して送光ミラー３５，受光ミラー３６に伝達さ
れ、送光ミラー３５，受光ミラー３６は揺動支点４０を
中心として揺動運動をする。送光ミラー３５で反射され
るビーム光は一点鎖線から二点鎖線で示されている間の
方向を、カム４２の一回転に対し一往復するように走査
して照射する。

【０００８】このとき、送光ミラー３５で照射された方
向にある対象物に当たった反射光も一点鎖線から二点鎖
線で示されている間の方向で車両側に戻ってくる。この
反射光は受光ミラー３６が揺動することによってレンズ
３７の面にほぼ直角な反射光としてレンズ３７をとお
り、対象物からの反射光は常にレンズ３７のほぼ焦点位
置に効率よく集光され、受光素子３８で受信信号を得る
ことができる。このようにして、自車両と前方の対象物
までの距離、および対象物の方向を知ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用光レーダ
装置に使用されているビーム形成装置は、以上のように
構成されているので、例えば図６に示すように、発光素
子３２からのビーム光をレンズ３３を介して所定のビー
ム形状に形成する時に、発光素子３２からのビーム光が
レンズ３３の特性の保証できる有効な範囲（実線で示す
範囲）より外周に発光素子３２のチップ４６から放出さ
れた、たとえば破線で示すビーム光はレンズ３３により
破線で示す方向に曲げられ、ビーム光はレンズ３３から
遠ざかるにしたがい一度交差した後、広がっていく発散
ビーム光となる。

【００１０】また、図７に示すように、発光素子３２か
ら放出されたビーム光は少量ではあるが、一部レンズ３
３の表面で反射されて、発光素子３２側に戻ってくる。
この発光素子３２側に戻ってきたビーム光の一部は発光
素子３２のカバーガラス４８の表面全体で反射され、再
びレンズ３３に入り二点鎖線で示すように広がって放射
される。

【００１１】以上のように図６、図７の破線および二点
鎖線で示すような広がって放射される発散ビーム光は、
近距離ではレンズ３３からの実線で示すほぼ平行な主ビ
ーム光より外側にある物体にも照射される。この外側に
照射された発散ビーム光が、大きな物体、または反射率
の高い物体に当たって反射されてきた場合には、強い反
射光が受光ミラー３６、受光レンズ３７を介して受光素
子３８に入射してくる。

【００１２】したがって、主ビーム光より外側に照射さ
れた発散ビーム光による強い反射光は受光素子３８の受
光感度を上回り、対象物が実線で示す主ビーム光内の方
向に有るものと誤検知する。このように、近距離では主
ビーム光の周辺に僅かに広がって出ている発散ビーム光
においても、反射率が高く、かつ大きな面積を持ってい
る路肩等に設置されている大型の反射板等に照射した場
合、この大きな反射板等を検出してしまい、実際の対象
物が検出できないという問題点があった。

【００１３】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、発光素子からのビーム光を所定
のビーム形状に形成する際、ビーム光がレンズから遠ざ
かるにしたがい周辺に広がって出ていくことを防止し、
実際の対象物を確実に検知出来るようにすることを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る車両用光レーダ装置は、チップにより発光したビーム
光をカバーガラス、レンズを介して対象物に当て、対象
物からの反射光を受光信号に変えることにより対象物ま
での距離を検出する車両用光レーダ装置であって、レン
ズ側に設けられた第一のスリットと、カバーガラス側に
設けられた第二のスリットとから構成されるスリットを
カバーガラスとレンズの間に設置したものである。

【００１５】この発明の請求項２に係る車両用光レーダ
装置は、第一のスリットはチップからのビーム光がレン
ズの所定の範囲内を照射する大きさに設定されると共
に、第二のスリットはチップから第一のスリットを介し
てレンズに入射するビーム光の範囲を妨げない最小の大
きさに設定されているものである。

【００１６】この発明の請求項３に係る車両用光レーダ
装置は、弾性体によりスリットをレンズ側に押圧したも
のである。

【００１７】この発明の請求項４に係る車両用光レーダ
装置は、スリットを第一のスリットを有するリングと第
二のスリットを有するブッシュとに分割すると共に、弾
性体によりリングをレンズ側に、ブッシュをチップ側に
押圧したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
一実施形態を図について説明する。図１はこの発明の一
実施形態に係るビーム走査方式による車両用光レーダ装
置の構成を示す側面図、図２，図３は同じく車両用光レ
ーダ装置における光を前方に照射するためのビーム形成
装置を示す断面側面図であり、ビーム形状を左右には狭
く上下方向には拡がりを持つビーム光を形成するための
非球面凸レンズを採用したものである。図において、１
は車両用光レーダ装置を構成する制御用電子素子を組み
付けしたメイン基板、２はメイン基板１に組み付けされ
たビーム光を発する発光素子、３は発光素子２からのビ
ーム光を所定のビーム広がり角に調節する非球面凸曲面
を有するレンズ、４はレンズ３からのビーム光を反射さ
せ、向きを変える固定ミラー、５は固定ミラー４で反射
されたビーム光をさらに向きを変え反射して、前方に照
射する送光ミラー、６は前方の対象物に当たり反射して
きた反射光の向きを変える受光ミラー、７は受光ミラー
６からの反射光を集光する受光レンズ、８は受光レンズ
７で集光された反射光を受光信号に変える受光素子、９
は受光素子８の受信信号を処理する受光基板である。

【００１９】更に、１０は送光ミラー５、受光ミラー６
の揺動中心となる揺動支点、１１は送光ミラー５，受光
ミラー６を揺動させるパルスモータ、１２はパルスモー
タ１１の回転出力軸に固着されたカム、１３はカム１２
の曲線１２ａ，１２ｂからなる溝に沿って、揺動支点１
０を中心として動く従動子、１４は送光ミラー５，受光
ミラー６を固着し、従動子１３の動きを送光ミラー５，
受光ミラー６に伝達すると共に、揺動支点１０を中心と
して揺動する揺動体である。

【００２０】また、図２，図３において、２は発光素
子、３は非球面凸曲面を有するレンズ、１５は発光素子
２のケース、１６は発光素子２によるビーム光を発光す
るチップ、１７はチップ１６を保持する台、１８はビー
ム光を透過するカバーガラス、１９は発光素子２とレン
ズ３の間に挿入され、第一のスリット１９ａおよび第二
のスリット１９ｂを有するスリットであり、第一のスリ
ット１９ａは発光源からのビーム光がレンズの所定の範
囲内を照射する大きさに設定されており、第二のスリッ
ト１９ｂは発光素子２から第一のスリット１９ａを通し
てレンズ３に入射するビーム光の範囲を妨げない最小の
大きさに設定されている。

【００２１】２０はビーム形成装置の台座、２１はレン
ズ３を固着し、外周にネジ山を有するホルダ、２２は内
面にホルダ２１のネジ山に嵌合するネジ山を持ち、ビー
ム形成装置を構成するケース、２３はスリット１９をホ
ルダ２１に押圧すると共に、ホルダ２１とケース２２に
ネジ山のガタを一方向に付勢するための弾性体（スプリ
ング）、２４はスプリング２３の他端を保持すると共
に、ケース２２、ホルダ２１と共働して発光素子２とレ
ンズ３の光軸を合わせ、かつスプリング２３の力を受け
て発光素子２を台座２０に押圧するスペーサである。

【００２２】次に動作について説明する。制御回路から
の送光信号に基づいて発光素子２はビーム光を発光す
る。発光されたビーム光の光束はレンズ３により所定範
囲となるように絞られている。レンズ３により所定範囲
となるように絞られたビーム光は固定ミラー４，送光ミ
ラー５に反射され向きを変えて、たとえば破線の方向
に、かつ車両の前方に照射される。

【００２３】車両の前方に照射され、対象物に当たり反
射してきたビーム光は、再び破線の方向から車両側に戻
ってくる。この反射光は受光ミラー６で反射され、向き
を変えられてレンズ７に入り、レンズ７で集光され受光
素子８に至る。したがって、受光素子８は集光された反
射光を受けて受信信号を得る。この過程における送・受
信信号の関係に基づいて自車両と前方の対象物までの距
離を演算する。

【００２４】また、パルスモータ１１が回転し、出力軸
に固着したカム１２が回転すると、カム曲線１２ａ，１
２ｂからなる溝に沿って、揺動支点１０を中心とした従
動子１３が揺動運動をする。従動子１３の動きは揺動体
１４を介して送光ミラー５，受光ミラー６に伝達され、
送光ミラー５，受光ミラー６は揺動支点１０を中心とし
て揺動運動をする。送光ミラー５で反射されるビーム光
は一点鎖線から二点鎖線で示されている間の方向を、カ
ム１２の一回転に対し一往復するように走査して照射す
る。

【００２５】このとき、送光ミラー５で照射された方向
にある対象物に当たった反射光も一点鎖線から二点鎖線
で示されている間の方向で車両側に戻ってくる。この反
射光は受光ミラー６が揺動することによってレンズ７の
面にほぼ直角な反射光としてレンズ７をとおり、対象物
からの反射光は常にレンズ７のほぼ焦点位置に効率よく
集光され、受光素子８で受信信号を得ることができる。
このようにして、自車両と前方の対象物までの距離、お
よび対象物の方向を知ることができる。

【００２６】次に、ビーム形成装置の動作について説明
する。図２，図３において、送光信号に基づく発光素子
２からのビーム光はスリット１９の第一のスリット１９
ａにより、レンズ３の所定領域より外側への光束はカッ
トされる。このため、第一のスリット１９ａが無い場合
に生じるレンズ３の外周部から光軸方向に屈折してくる
光束、すなわち、図３で示す破線方向ビーム光はカット
され、レンズ３から出たビーム光は図２，図３の実線で
示す主ビームとして形成される。

【００２７】また、発光素子２から放出されたビーム光
の一部で、レンズ３の表面で反射されて発光素子２側に
戻ってきたビーム光に関しては、スリット１９の第二の
スリット１９ｂが必要最小限となるように限定されてい
るため、レンズ３の表面で反射されて発光素子２側に戻
ってくるビーム光で、スリット１９の第二のスリット１
９ｂより外側のものはカットされることになる。これに
より発光素子２のカバーガラス１８表面で反射し、再び
レンズ３に入るような図３の二点鎖線で示す方向に放射
されるビーム光は非常に少なくなり、レンズ３からのビ
ーム光はほぼ平行光になって、図３の実線で示す主ビー
ムが得られる。したがって、図３の実線で示す主ビーム
方向の対象物からのみの反射光が車両用光レーダ装置の
受光素子８に受光され、対象物の方向が正確に検出でき
る。

【００２８】このようにして、発光素子２からのビーム
光をレンズ３を介して所定のビーム形状に形成する時
に、発光素子２からのビーム光は第一のスリット１９ａ
によりレンズの特性の保証できる有効な範囲内のみに照
射されるようになる。したがって、レンズ３から出たビ
ーム光はほぼ平行光となる。また、第二のスリット１９
ｂは発光素子２から放出されたビーム光の一部が、レン
ズ３の表面で反射し、発光素子２側に戻ってきて、発光
素子２のカバーガラス１８の表面で反射する時、カバー
ガラス１８の表面積が必要最小限となるよう大きさが設
定されているため、反射面は大幅に小さくなっている。

【００２９】したがって、レンズ３から遠ざかるにした
がい周辺に広がって出ていくビーム光は非常に弱くな
り、反射率が高くかつ大きな面積を持っている路肩等に
設置されている大型の反射板等からの反射光が小さく抑
えられ、主ビームを外れた大型の反射板等は検知されな
くなって、実際の対象物が安定して検出できるようにな
る。

【００３０】以上のように、発光素子２からのビーム光
をレンズ３を介して所定のビーム形状に形成する時に、
発光素子２からのビーム光がレンズ３の所定範囲外に入
射しないよう、レンズ３の入射光側に第一のスリット１
９ａを設け、さらに、レンズ３の表面で反射されて発光
素子２側に戻ってきたビーム光がカバーガラス１８の表
面で反射される時、カバーガラス１８の表面が必要最小
限となるよう第二のスリット１９ｂを設けたことによ
り、レンズ３から出たビーム光はほぼ平行なビーム光と
なり、更にレンズ３から遠ざかるにしたがい周辺に広が
って出ていく発散ビーム光はなくなり、主ビーム光の外
にある近距離での高反射物に対する誤検知がなくなっ
て、主ビーム光による実際の対象物を確実に検知でき
る。

【００３１】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２によるビーム形成装置を示す断面側面図であり、図
において、２５は第一のスリット２５ａおよび嵌合部２
５ｂを有するリング、２６は第二のスリット２６ａおよ
びリング２５の嵌合部２５ｂと共働し、リング２５との
同心を保つ嵌合部２６ｂを有するブッシュである。更に
ブッシュ２６はスプリング２３の他端を保持すると共
に、ケース２２、ホルダ２１と共働して発光素子２とレ
ンズ３の光軸を合わせ、かつスプリング２３の力を受け
て発光素子２を台座２０に押圧している。

【００３２】次に、動作について説明する。図４におい
て、送光信号に基づく発光素子２からのビーム光は、リ
ング２５の第一のスリット２５ａにより、レンズ３の所
定領域より外側への光束はカットされ、レンズ３の所定
領域のみに照射される。このため、レンズ３から出たビ
ーム光は、ほぼ平行な実線で示す主ビームとして形成さ
れる。また、発光素子２から放出されたビーム光の一部
で、レンズ３の表面で反射されて発光素子２側に戻って
きたビーム光は、カバーガラス１８の表面で再び反射し
てレンズ３に入るが、この時ブッシュ２６の第二のスリ
ット２６ａが必要最小限となるように設定されているた
め、カバーガラス１８表面の反射面積は非常に小さくな
り、カバーガラス１８表面で反射し、再びレンズ３に入
り放射されるビーム光は非常に少なくなる。したがっ
て、レンズ３からのビーム光はほぼ平行光となり、図４
の実線で示す主ビームが得られ、上記実施の形態１と同
様の効果を奏する。

【００３３】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る車両用光レー
ダ装置によれば、チップにより発光したビーム光をカバ
ーガラス、レンズを介して対象物に当て、対象物からの
反射光を受光信号に変えることにより対象物までの距離
を検出するものであって、レンズ側に設けられた第一の
スリットと、カバーガラス側に設けられた第二のスリッ
トとから構成されるスリットをカバーガラスとレンズの
間に設置したので、レンズから出るビーム光はほぼ平行
な主ビーム光となり、レンズから遠ざかるにしたがい周
辺に広がって出ていく発散ビーム光はなくなり、主ビー
ム光の外にある近距離での高反射物に対する誤検知がな
くなって、主ビーム光による実際の対象物を確実に検知
できる。

【００３４】この発明の請求項２に係る車両用光レーダ
装置によれば、第一のスリットはチップからのビーム光
がレンズの所定の範囲内を照射する大きさに設定される
と共に、第二のスリットはチップから第一のスリットを
介してレンズに入射するビーム光の範囲を妨げない最小
の大きさに設定されているので、レンズから出るビーム
光はほぼ平行な主ビーム光となり、レンズから遠ざかる
にしたがい周辺に広がって出ていく発散ビーム光はなく
なり、主ビーム光の外にある近距離での高反射物に対す
る誤検知がなくなって、主ビーム光による実際の対象物
を確実に検知できる。

【００３５】この発明の請求項３に係る車両用光レーダ
装置によれば、弾性体によりスリットをレンズ側に押圧
したので、発光素子，レンズに対するスリットの位置精
度が確保でき、安定した平行なビーム光が得られる。

【００３６】この発明の請求項４に係る車両用光レーダ
装置によれば、スリットを第一のスリットを有するリン
グと第二のスリットを有するブッシュとに分割すると共
に、弾性体によりリングをレンズ側に、ブッシュをチッ
プ側に押圧したので、発光素子，レンズに対するスリッ
トの位置精度が確保でき、安定した平行なビーム光が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による車両用光レー
ダ装置を示す側面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による車両用光レー
ダ装置のビーム形成装置を示す断面側面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による車両用光レー
ダ装置のビーム形成装置を示す断面側面図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による車両用光レー
ダ装置のビーム形成装置を示す断面側面図である。

【図５】 従来の車両用光レーダ装置を示す側面図であ
る。

【図６】 従来の車両用光レーダ装置のビーム形成装置
を示す断面側面図である。

【図７】 従来の車両用光レーダ装置のビーム形成装置
を示す断面側面図である。

【符号の説明】

３ レンズ、１８ カバーガラス、１９ スリット、１
９ａ 第一のスリット、１９ｂ 第二のスリット、２３
弾性体、２５ リング、２６ ブッシュ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップにより発光したビーム光をカバー
   ガラス、レンズを介して対象物に当て、対象物からの反
   射光を受光信号に変えることにより対象物までの距離を
   検出する車両用光レーダ装置において、上記レンズ側に
   設けられた第一のスリットと、上記カバーガラス側に設
   けられた第二のスリットとから構成されるスリットを上
   記カバーガラスと上記レンズの間に設置したことを特徴
   とする車両用光レーダ装置。
2. 【請求項２】 第一のスリットはチップからのビーム光
   がレンズの所定の範囲内を照射する大きさに設定される
   と共に、第二のスリットは上記チップから上記第一のス
   リットを介して上記レンズに入射するビーム光の範囲を
   妨げない最小の大きさに設定されていることを特徴とす
   る請求項１記載の車両用光レーダ装置。
3. 【請求項３】 弾性体によりスリットをレンズ側に押圧
   したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両
   用光レーダ装置。
4. 【請求項４】 スリットを第一のスリットを有するリン
   グと第二のスリットを有するブッシュとに分割すると共
   に、弾性体により上記リングをレンズ側に、上記ブッシ
   ュをチップ側に押圧したことを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の車両用光レーダ装置。