JPH1164518A - 車両用光レーダ装置 - Google Patents

車両用光レーダ装置

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JPH1164518A
JPH1164518A JP9217708A JP21770897A JPH1164518A JP H1164518 A JPH1164518 A JP H1164518A JP 9217708 A JP9217708 A JP 9217708A JP 21770897 A JP21770897 A JP 21770897A JP H1164518 A JPH1164518 A JP H1164518A
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light
optical
optical system
mirror
radar device
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JP9217708A
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Hiroshi Yamabuchi
浩史 山渕
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出射光を水平方向に連続的に走査して実働効
率を向上させた車両用光レーダ装置を得る。 【解決手段】 発光手段３０からの出射光Ｌ１を水平方
向に走査する手段４０と、出射光の垂直方向の拡散角α
を設定する手段４４とを含み、発光手段からの出射光を
偏向して車両の一方向に送光する手段と、発光手段に対
して水平方向に所定の相対位置となるように保持される
とともに、出射光による物体からの反射光Ｌ２を受光す
る手段６０〜９０と、出射光が発生されてから反射光を
受光されるまでの遅延時間に基づいて、車両から物体ま
での距離を演算する距離演算手段と、反射光が得られた
ときの出射光の送光方向に基づいて物体の方向を検出す
る方向検出手段とを備え、水平走査手段は、プリズムを
用いた光学系を含み、プリズムを回転させながら出射光
を透過させ且つ屈折させる。

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、水平方向に走査
されて車両の一方向に出射された光が物体に反射して戻
ってくる反射光を受光して、発光から受光までの時間差
に基づいて車両から物体までの距離を演算するととも
に、反射光が得られたときの出射光の走査角から物体の
方向を検出する車両用光レーダ装置に関し、特に距離演
算処理の実働効率を向上させた車両用光レーダ装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両から走査された光束を出
射して、物体からの反射光に基づいて車両と物体との距
離および物体の方向を検出する車両用光レーダ装置はよ
く知られており、車載の車両周辺監視装置や車間距離制
御装置などに広く用いられている。
【０００３】この種の車両用光レーダ装置は、たとえば
特開平５−１１３４８１号公報に参照されるように、所
定角度で振動する回転鏡を用いて出射光を水平方向に走
査することにより、死角を少なくして広範囲に対象物体
を検出するようになっている。
【０００４】一般に、従来の車両用光レーダ装置の走査
手段としては、鏡を所定角度の範囲で回転させて振動さ
せるものが用いられており、また、受光光学系として
は、広角の視野を得るように工夫されたものは特に提案
されていないので、従来の走査手段は、送光光学系およ
び受光光学系を同時に走査するようになっている。
【０００５】しかしながら、鏡を振動させる走査手段を
用いた場合には、走査手段が角往復運動するので、運動
方向が切り換わる死点が存在してしまい、角運動の安定
性を大きく低下させることになる。つまり、死点での躍
動が衝撃力となって振動を発生させるので、角速度が不
安定となる。
【０００６】また、角往復運動の往路と復路との間で角
速度が異なる場合の距離測定動作において、たとえば往
路での角速度が遅いものと仮定すれば、復路において
は、測定を行わないので高速角速度により早戻り動作を
行うようにしている。
【０００７】しかし、一連の距離測定動作中に早戻り時
間が存在するということは、早戻り時間が測定不可能な
無駄時間となることから、１周期の時間が制限された場
合に測定時間が圧迫短縮されて角速度が早くなるので、
方位角の横分解能の低下に直結するというレーダ性能に
とって致命的な欠陥を持ち合わせている。
【０００８】さらに、走査手段の角往復運動の往路と復
路との両動作中に距離測定を行う場合、角運動の往復間
の角位置に誤差が発生すると、たとえば静止対象物体を
検出している場合でも往復間で検出位置が変化してしま
う。また、こうして検出される物体の位置は測定動作の
１周期毎に変化を繰り返すので、性能の不具合が明確に
表現されてしまい、高精度に位置検出することはできな
くなる。
【０００９】一方、車両用光レーダ装置の受光光学系に
おいて、一般に、受光の視野角は、光学系の焦点距離と
受光素子の寸法とより決定されるが、受光素子として高
感度なアバランシェフォトダイオード（以下、「ＡＰ
Ｄ」と記す）を用いた場合は、ＡＰＤ素子の物理的特性
から、比較的寸法の大きいＡＰＤ素子を製造することが
困難なので、所望の視野角を得ることは不可能である。
【００１０】また、上記のように送光光学系および受光
光学系を同時に走査する車両用光レーダ装置において
は、所望の走査範囲を検出することは可能であるが、装
置全体の構造が大幅に複雑になってしまう。
【００１１】たとえば、送光鏡および受光光学系を剛体
のリンクを介して構成し、このリンクをカムにより往復
角運動をさせるカム・リンク機構を例に挙げると、リン
クの支点を構成する軸、軸受けおよび座金のみならず、
往復角運動の死点の直後に発生する振動を制振するため
のバネおよびダンパを設ける必要がある。
【００１２】さらに、走査手段として、全方位走査形
（回転形）の走査手段を用いた場合には、所望の走査角
度が比較的狭小の場合において、１周期（３６０°）中
の実測時間よりも測定されない無駄時間のほうが圧倒的
に長くなり、実働効率が著しく低下してしまう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の車両用光レーダ
装置は以上のように、鏡を振動させる角往復運動形式の
走査手段を用いているので、角往復運動による死点が存
在してしまい、角運動の安定性を大きく低下させるとい
う問題点があった。
【００１４】また、走査手段の角往復運動の復路におい
て測定が実行されない無駄時間が存在する場合には、１
周期の時間が制限された場合に測定時間が圧迫短縮され
るので、方位角の横分解能の低下を招くという問題点が
あった。
【００１５】また、走査手段の角往復運動の両方向動作
中に距離測定を行う場合には、往復間の角位置に誤差が
発生すると、往復間での検出位置が変化するので、高精
度に位置検出することができなくなるという問題点があ
った。
【００１６】また、受光素子として高感度なＡＰＤ素子
を用いた場合には、寸法の大きいＡＰＤ素子を製造する
ことが困難なので、所望の視野角を実現することができ
ないという問題点があった。
【００１７】また、送光光学系および受光光学系を同時
に走査して所望範囲の検出を可能にした場合には、たと
えば部品点数の多いカム・リンク機構を用いる必要があ
るので、装置全体の構造が大幅に複雑になってしまうと
いう問題点があった。
【００１８】さらに、走査手段として、全方位走査形
（回転形）の走査手段を用いた場合には、所望の走査角
度が比較的狭小の場合において、１周期（３６０°）中
の実測時間よりも測定されない無駄時間のほうが圧倒的
に長くなり、実働効率が著しく低下してしまうという問
題点があった。
【００１９】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、プリズムを用いて水平方向の走
査を行うことにより、実働効率（１走査時間中に占める
距離測定時間の割合）を向上させた車両用光レーダ装置
を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る車両用光
レーダ装置は、車両に搭載された発光手段と、発光手段
からの出射光を水平方向に走査する水平走査手段と、出
射光を垂直方向に拡散させるための拡散角を設定する拡
散角設定手段とを含み、発光手段からの出射光を偏向し
て車両の一方向に送光する送光手段と、発光手段に対し
て水平方向に所定の相対位置となるように保持されると
ともに、出射光による物体からの反射光を集光する反射
光集光手段を含み、反射光集光手段を介して反射光を受
光する受光手段と、出射光が発生されてから反射光を受
光されるまでの遅延時間に基づいて、車両から物体まで
の距離を演算する距離演算手段と、反射光が得られたと
きの出射光の送光方向に基づいて物体の方向を検出する
方向検出手段とを備えた車両用光レーダ装置において、
水平走査手段は、プリズムを用いた光学系を含み、プリ
ズムを回転させながら出射光を透過させ且つ屈折させる
ことにより、出射光の光束を水平方向に連続的に走査す
るものである。
【００２１】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の水平走査手段は、プリズムの屈折角度を決定するプリ
ズムの頂角が、連続的に変化する螺旋形状を有するもの
である。これにより、出射光の送光光束は、連続的に水
平方向に偏向されて走査される。
【００２２】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の拡散角設定手段は、プリズムを介した出射光の光路上
に設けられたファンビーム光学系を含み、プリズムによ
り屈折された後の出射光を、垂直面内で拡散角が制限さ
れ且つ垂直方向のみに拡散角を有するファンビームとし
て送光するものである。
【００２３】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
のファンビーム光学系は、出射光の出射側に配置された
円筒面系レンズ、円筒面系鏡または円筒面系曲面を有す
るプリズムにより構成されたものである。
【００２４】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の水平走査手段は、出射光の光軸方向に回転軸を有する
アクチュエータを含み、アクチュエータの回転軸は、出
射光の光軸とともに水平となるように配置され、水平方
向の所定範囲内で出射光を往復走査するものである。
【００２５】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の受光手段は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および
凸面鏡、または、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも
一組の組み合わせからなる望遠鏡系光学系と、望遠鏡系
光学系の主点を一方の焦点とほぼ共有する位置に配置さ
れた楕円鏡と、楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素
子とを含む受光光学系により構成されたものである。
【００２６】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦点を通るととも
に、望遠鏡系光学系の光軸に交差しており、望遠鏡系光
学系の光軸に対して軸外し構成を有するものである。
【００２７】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の受光手段は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および
凸面鏡、または、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも
一組の組み合わせからなり、反射光を平行光束として受
光するための無焦点系光学系と、無焦点系光学系の主点
を一方の焦点とほぼ共有する位置に配置された楕円鏡
と、楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子とを含む
受光光学系により構成されたものである。
【００２８】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦点を通るととも
に、無焦点系光学系の光軸に交差しており、無焦点系光
学系の光軸に対して軸外し構成を有するものである。
【００２９】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
は、車両に搭載された発光手段と、発光手段からの出射
光を水平方向に走査する水平走査手段と、出射光を垂直
方向に拡散させるための拡散角を設定する拡散角設定手
段とを含み、発光手段からの出射光を偏向して車両の一
方向に送光する送光手段と、発光手段に対して水平方向
に所定の相対位置となるように保持されるとともに、出
射光による物体からの反射光を集光する反射光集光手段
を含み、反射光集光手段を介して反射光を受光する受光
手段と、出射光が発生されてから反射光を受光されるま
での遅延時間に基づいて、車両から物体までの距離を演
算する距離演算手段と、反射光が得られたときの出射光
の送光方向に基づいて物体の方向を検出する方向検出手
段とを備えた車両用光レーダ装置において、水平走査手
段は、連続的に変化する螺旋形状の反射面を有する螺旋
反射光学系を含み、螺旋反射光学系を回転させながら出
射光を反射させることにより、出射光の光束を水平方向
に連続的に走査するものである。
【００３０】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の螺旋反射光学系の螺旋反射面は、頂角が螺旋形状のプ
リズムに反射膜を被覆することにより構成されたもので
ある。
【００３１】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の拡散角設定手段は、螺旋反射光学系を介した出射光の
光路上に設けられたファンビーム光学系を含み、螺旋反
射光学系により反射された後の出射光を、垂直面内で拡
散角が制限され且つ垂直方向のみに拡散角を有するファ
ンビームとして送光するものである。
【００３２】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
のファンビーム光学系は、円筒面系レンズ、円筒面系鏡
または円筒面系曲面を有するプリズムにより構成された
ものである。
【００３３】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の水平走査手段は、発光手段からの出射光を螺旋反射光
学系の反射面に向けるための固定ミラーと、出射光の光
軸方向に回転軸を有するアクチュエータとを含み、アク
チュエータの回転により、水平方向の所定範囲内で出射
光を往復走査するものである。
【００３４】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の受光手段は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および
凸面鏡、または、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも
一組の組み合わせからなる望遠鏡系光学系と、望遠鏡系
光学系の主点を一方の焦点とほぼ共有する位置に配置さ
れた楕円鏡と、楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素
子とを含む受光光学系により構成されたものである。
【００３５】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦点を通るととも
に、望遠鏡系光学系の光軸に交差しており、望遠鏡系光
学系の光軸に対して軸外し構成を有するものである。
【００３６】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の受光手段は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および
凸面鏡、または、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも
一組の組み合わせからなる無焦点系光学系と、無焦点系
光学系の主点を一方の焦点とほぼ共有する位置に配置さ
れた楕円鏡と、楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素
子とを含む受光光学系により構成されたものである。
【００３７】また、この発明に係る車両用光レーダ装置
の楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦点を通るととも
に、無焦点系光学系の光軸に交差しており、無焦点系光
学系の光軸に対して軸外し構成を有するものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１の概略構
成を示すブロック図である。図１において、車両に搭載
された光源すなわちレーザダイオード（以下、「ＬＤ」
と記す）１０は、後述する光学系とともに発光手段およ
び送光手段を構成しており、パルス列からなる発光信号
Ｄに応答してパルス駆動されるレーザ光を出射光Ｌ１と
して発生する。
【００３９】車載のメイン基板２０は、種々の電子部品
および電気部品を搭載しており、メイン基板２０上の各
要素を制御するＣＰＵ２０Ａと、車両と対象物体との距
離を演算する距離演算部２１とを備えている。ＣＰＵ２
０Ａと協動して距離演算手段を構成する距離演算部２１
の機能は、ＣＰＵ２０Ａに含まれていてもよい。
【００４０】また、メイン基板２０は、アクチュエータ
５０を駆動するためのアクチュエータ駆動回路２２と、
出射光Ｌ１の１走査周期Ｔの原点を検出するフォトダイ
オード１２０（以下、「ＰＨＤ」と記す）と、ＰＨＤ１
２０からの検出信号により位置原点検出信号Ｐを生成す
る位置原点検出回路２３と、バッテリ（図示せず）に基
づく電源電圧をメイン基板２０内の各要素に供給する電
源回路３２と、ＬＤ１０を駆動するための発光信号Ｄを
生成するＬＤ駆動回路３３とを備えている。
【００４１】さらに、メイン基板２０は、距離演算部２
１の演算結果を外部のＣＰＵ（図示せず）に供給するた
めのインターフェース回路（以下、「Ｉ／Ｆ」と記す）
３４と、メイン基板２０を車載バッテリおよび他の車載
回路に結合するためのコネクタ２００とを備えている。
【００４２】ＬＤ１０は発光手段として機能し、受光素
子９０および受光回路９１は受光手段として機能する。
アクチュエータ５０は、水平走査手段として機能し、出
射光Ｌ１の送光方向を１走査周期Ｔで連続的に水平走査
する。また、ＰＨＤ１２０は、原点位置検出回路２３を
介した位置原点検出信号Ｐにより、ＣＰＵ２０Ａによる
距離測定動作の開始タイミングを決定する。
【００４３】受光素子９０は、出射光Ｌ１が物体（図示
せず）から反射されて戻ってくる反射光Ｌ２を検出し、
受光回路９１を介してメイン基板２０内のＣＰＵ２０Ａ
に入力する。
【００４４】距離演算部２１は、ＣＰＵ２０Ａと関連し
て距離演算手段として機能し、ＬＤ１０が出射光を発生
してから受光手段が反射光を受光するまでの遅延時間Δ
Ｔに基づいて、車両から物体までの距離を演算する。Ｃ
ＰＵ２０Ａは、反射光Ｌ２が得られたときの出射光Ｌ１
の方向（走査開始からの経過時間）に基づいて物体の方
向を検出する方向検出手段を含む。
【００４５】図２はこの発明の実施の形態１の動作を説
明するためのタイミングチャートである。図２におい
て、位置原点検出信号Ｐは、ＰＨＤ１２０による出射光
Ｌ１の検出動作（後述する）に応答して、１走査周期Ｔ
毎に位置原点検出回路２３から生成される。
【００４６】ＬＤ駆動回路３３から生成される発光信号
Ｄは、所定周期の連続的なパルス列からなり、実線波形
が距離測定に実際に用いられるパルス信号であり、破線
波形は距離測定に用いられないパルス信号である。
【００４７】ＣＰＵ２０Ａは、発光信号Ｄのパルス列の
うち、位置原点検出信号Ｐの生成タイミングから開始時
間Ｔｓだけ遅延したパルスから所定数ｋ個分のパルス
を、距離測定に有効な発光信号Ｄと認識して距離演算に
用いる。以下、ＣＰＵ２０Ａは、位置原点検出信号Ｐが
生成される毎に、１走査周期Ｔ内で所定パルス数ｋ個の
発光信号Ｄを距離測定に用いる。
【００４８】ＬＤ１０からの出射光Ｌ１は、発光信号Ｄ
の各パルスに同期した波形で生成され、距離測定用のｋ
パルスからなる出射光Ｌ１に対応した反射光Ｌ２は、反
射光Ｌ１の各波形からそれぞれ遅延時間ΔＴ１、ΔＴ
２、ΔＴ３、…、ΔＴｋずつ遅延されたタイミングで受
光素子９０により受光される。ここでは、パルス周期と
比べて極めて短い遅延時間ΔＴを見やすくするため、便
宜的に出射光Ｌ１および反射光Ｌ２の周期を拡大表示し
ている。
【００４９】次に、図２を参照しながら、この発明の実
施の形態１による距離演算動作の原理について説明す
る。まず、ＰＨＤ１２０は、ＬＤ１０が発光する出射光
Ｌ１を１走査周期Ｔ毎のタイミングで受光し、位置原点
検出回路２３は、ＰＨＤ１２０の検出信号を光電変換お
よび増幅して位置原点検出信号Ｐを生成する。
【００５０】位置原点検出信号Ｐは、ＣＰＵ２０Ａに入
力され、ＬＤ１０に対する発光信号Ｄのうちの距離測定
用のパルス（実線参照）を認識決定するための基準信号
となる。ＬＤ１０は、発光信号Ｄに応答して出射光Ｌ１
を発生し、受光素子９０は、出射光Ｌ１に基づく反射光
Ｌ２を受光し、受光信号を受光回路９１を介してＣＰＵ
２０Ａに入力する。
【００５１】ＣＰＵ２０Ａおよび距離演算部２１は、距
離測定用の出射光Ｌ１の発生タイミングと、対象物体か
ら反射してきた反射光Ｌ２の受光タイミングとの時間差
である遅延時間ΔＴｉ（ｉ＝１〜ｋ）とに基づいて、以
下の（１）式により、物体の距離Ｒｉ（ｉ＝１〜ｋ）を
算出する。
【００５２】Ｒｉ＝Ｃ・ΔＴｉ／２ …（１）
【００５３】ただし、（１）式において、Ｃは光速であ
り、Ｃ＝３×１０8［ｍ／ｓｅｃ］である。また、対象
物体の方向は、位置原点基準信号Ｐから反射光Ｌ２の受
光タイミングまでの遅延時間（出射光Ｌ１の走査方向に
対応する）を計数することにより検出される。
【００５４】図３は図１内の送光手段の光学系構造を示
す断面図、図４は図１内の送光手段および受光手段の光
学系構造を示す断面図であり、各図において、ＬＤ１
０、メイン基板２０、アクチュエータ５０、受光素子９
０、受光回路９１、ＰＨＤ１２０、出射光Ｌ１および反
射光Ｌ２は、前述と同様のものである。
【００５５】図３および図４において、出射光Ｌ１の拡
散角αは垂直方向、出射光Ｌ１の走査範囲βは水平方向
を示している。各図において、ＬＤ１０およびコリメー
トレンズを含む発光手段３０、水平走査手段４０、円筒
面レンズ４４、アクチュエータ５０、回転軸５２および
ＰＨＤ１２０は、出射光Ｌ１を偏向して送光するための
送光手段を構成している。
【００５６】また、図４において、物体からの反射光Ｌ
２を集光する対物レンズ６０と、対物レンズ６０を透過
した反射光Ｌ２を発散させるレンズ７０と、対物レンズ
６０およびレンズ７０の主点を一方の焦点とほぼ共有す
る位置に配置された楕円鏡８０と、楕円鏡８０の他方の
焦点に配置された受光素子９０とからなる受光光学系
は、受光回路９１とともに受光手段を構成している。
【００５７】対物レンズ６０およびレンズ７０は、受光
手段内の望遠鏡系光学系を構成している。また、対物レ
ンズ６０、レンズ７０および楕円鏡８０は、反射光Ｌ２
を受光素子９０上の焦点に収束させるための反射光集光
手段として機能する。
【００５８】ＬＤ１０およびコリメート光学系を含む発
光手段３０は、ＬＤ１０からの出射光Ｌ１に対して拡散
角を制限し、所望の光束特性を与えている。受光手段
は、送光手段とともにメイン基板２０上に搭載されてお
り、特に、受光手段内の対物レンズ６０の位置が、発光
手段３０に対して水平方向に離間されて所定の相対位置
関係となるように保持されている。
【００５９】送光手段内の水平走査手段４０は、プリズ
ムを用いた光学系からなり、プリズムを回転させなが
ら、発光手段３０からの出射光Ｌ１を透過させ且つ屈折
させることにより、出射光Ｌ１の光束を水平方向に、実
線から破線までのβ（図４参照）の範囲内で連続的に走
査する。
【００６０】水平走査手段４０は、アクチュエータ５０
の回転軸５２に直結されており、アクチュエータ５０に
よって駆動される回転軸５２と協動して、垂直面内で回
転（または、回動）することにより、発光手段３０から
の出射光Ｌ１の光束を水平方向（β参照）に偏向させて
走査する。水平走査手段４０は、後述するように、回転
軸５２を含む断面内で頂角θ１が連続的に変化する螺旋
形状のプリズムにより構成されている。
【００６１】一方、送光手段内の円筒面レンズ４４は、
出射光Ｌ１の出射側に配置されたファンビーム光学系を
構成しており、水平走査手段４０を介して偏向された出
射光Ｌ１に対し、光束の垂直方向の拡散角α（図３参
照）を制限し、且つ所望の拡散角αを走査角全域で生成
する。また、発光手段３０内のコリメートレンズは、出
射光Ｌ１の拡散角αを制限しており、円筒面レンズ４４
は、発光手段３０内のコリメートレンズとともに、出射
光Ｌ１を垂直方向に拡散させるための拡散角設定手段を
構成している。
【００６２】これにより、送光手段から送光される出射
光Ｌ１の光束は、垂直方向の拡散角α（図３参照）を有
するファンビームとなり、且つ、水平走査手段４０（プ
リズム）によって水平方向にβ（図４参照）の範囲で偏
向されて、車両前方の対象物体に向けて送光される。
【００６３】ＬＤ１０からの出射光Ｌ１は、発光手段３
０内の光学系を透過した後、水平走査手段４０内のプリ
ズムにより水平方向に走査され、円筒面レンズ４４を透
過して送光されるが、このとき、円筒面レンズ４４の入
射面において、出射光Ｌ１の一部が反射されてＰＨＤ１
２０に受光される。
【００６４】円筒面レンズ４４の入射面で反射される出
射光Ｌ１の一部は、特に、図４内の破線側に水平走査さ
れたときに最大レベルでＰＨＤ１２０に受光される、こ
のとき、位置原点検出回路２３は、ＰＨＤ１２０の検出
信号に応答して、走査周期Ｔ毎の原点タイミング（破線
位置の水平走査タイミング）で位置原点基準信号Ｐを生
成し、これをＣＰＵ２０Ａに入力する。
【００６５】ＣＰＵ２０Ａは、位置原点基準信号Ｐが生
成されてから開始時間Ｔｓだけ経過した後の発光信号Ｄ
を有効な距離測定用パルスとして、発光信号Ｄのうちの
ｋ個の有効パルスに対応した出射光Ｌ１による反射光Ｌ
２の受光信号を取り込み、遅延時間ΔＴｉ（ｉ＝１〜
ｋ）を計測する。
【００６６】このとき、対象物体からの反射光Ｌ２は、
受光光学系６０〜８０（図４参照）を透過して受光素子
９０に集光され、受光素子９０により光電変換されて受
光信号となる。この受光信号は、受光回路９１により増
幅された後、ＣＰＵ２０Ａに入力される。
【００６７】すなわち、望遠鏡系光学系において、対物
レンズ６０は開口側の集光を行い、レンズ７０は、発散
を行うことにより、対物レンズ６０で集光した光束を比
較的細い光束に発散させて変倍する。
【００６８】受光光学系内の楕円鏡８０は、望遠鏡系光
学系６０および７０により集光された反射光Ｌ２の光束
を、焦点に位置する受光素子９０に収束させる。受光素
子９０は、収束された光束を光電変換し、受光回路９１
は、光電変換された受光信号（電気量）を増幅する。
【００６９】車両用光レーダ装置のカバーを形成するケ
ーシング１００は、出射光Ｌ１および反射光Ｌ２（たと
えば、近赤外線）の波長を透過させる分光特性を有する
材料により構成されている。
【００７０】図５〜図７はプリズムからなる水平走査手
段４０の詳細構造を示す図であり、図５は正面図、図６
は図５内の矢印Ｘ６方向から見た側面図、図７は図５内
の矢印Ｘ７方向から見た底面図である。図５〜図７にお
いて、水平走査手段４０の屈折角度を決定するプリズム
の頂角（外形線）θ１は、回転軸５２の回転にともなっ
て連続的に変化する螺旋形状を有している。すなわち、
水平走査手段４０の頂角θ１は、回転軸５２を通る断面
内において連続的に変化する。
【００７１】一方、発光手段３０からの出射光Ｌ１の水
平走査手段４０に対する相対的な入射位置は、水平走査
手段４０（プリズム）の頂角θ１の変化に相当するの
で、出射光Ｌ１の光束の屈折角（偏向角）θ２は、頂角
θ１のほぼ１／２の角度となり、回転軸５２の回転によ
り連続的に変化する。
【００７２】このとき、アクチュエータ５０の回転軸５
２は、出射光Ｌ１の光軸とともに水平となる位置に配置
されているので、出射光Ｌ１に対して水平方向の屈折角
θ２が発生し、出射光Ｌ１の水平走査が可能となる。こ
こで、水平走査手段４０（プリズム）の屈折率をｎとす
ると、屈折角θ２は、プリズムの頂角θ１を用いて、以
下の（２）式のように表わされる。
【００７３】θ２＝（ｎ−１）・θ１ …（２）
【００７４】以上の水平走査手段４０の構成により、発
光手段３０内のコリメートレンズにより発光手段３０の
出射光Ｌ１の拡散角αを制限した後、水平走査手段４０
のプリズムにより水平方向の走査を行うことができる。
【００７５】これにより、水平走査手段４０に入射され
た光束は、プリズムの頂角θ１のおよそ１／２の角度θ
２で屈折されて水平走査手段４０を透過するので、水平
走査手段４０を透過時の屈折角θ２を水平方向の連続的
な走査角βに利用することができる。
【００７６】すなわち、出射光Ｌ１を連続的に水平方向
に走査することができるので、１走査周期Ｔのうちの開
始時間Ｔｓを除くほとんどの時間（ほぼ１００％）を距
離測定に用いることができ、実働効率（１走査時間中に
占める距離測定時間の割合）を著しく向上させることが
できる。
【００７７】図８は図４内の受光光学系６０〜８０の詳
細構造を示す側面図であり、開口側での集光作用を行う
対物レンズ６０と、対物レンズ６０で収束された光束に
対して発散作用を行うレンズ７０とにより、望遠鏡系光
学系が構成されており、比較的細い光束の生成が可能と
なる。
【００７８】望遠鏡系光学系６０および７０は、焦点距
離が比較的長くなる特性を有する。望遠鏡系光学系６０
および７０の主点Ｑ１は、楕円鏡８０の一方の焦点とほ
ぼ共有する位置に配置されている。また、楕円鏡８０の
他方の焦点Ｑ２の位置には、受光素子９０が配設されて
いる。
【００７９】このとき、楕円鏡８０の光軸Ｙは、焦点Ｑ
１を通り、且つ望遠鏡系光学系６０および７０の光軸Ｚ
と交差しており、望遠鏡系光学系６０および７０の光軸
Ｚに対して軸外しの構成を有している。
【００８０】以上の受光光学系の構成により、対物レン
ズ６０の入射側で反射光Ｌ２に視野角γが存在しても、
視野角γの範囲内で平行光として受光光学系に入射され
る反射光Ｌ２の光束は、破線で示すように、受光素子９
０上の焦点Ｑ２に全て収束される。
【００８１】また、望遠鏡系光学系６０および７０の光
軸Ｚに対する楕円鏡８０の光軸Ｙの軸外し構成により、
楕円鏡８０の入射面全域にわたって入射光束の焦点Ｑ２
への収束が可能となり、広い範囲の反射光Ｌ２を検出す
ることができる。
【００８２】また、送光手段の出射側において、垂直方
向の拡散角を制限する円筒面レンズ４４を用いることに
より、プリズムを透過後の出射光Ｌ１の光束を垂直方向
に対してのみ拡散角αを制限することができ、出射光Ｌ
１として、水平走査範囲βの全域にわたって所望の拡散
角αを有するファンビームを生成することができる。し
たがって、検出対象となる物体の大きさに応じて、出射
光Ｌ１の拡散角αを任意に設定することができる。
【００８３】また、水平方向の回転軸５２を有するアク
チュエータ５０により水平走査手段４０を垂直面内で一
方向に回転させ、出射光Ｌ１が螺旋形状の頂角θ１を有
するプリズム内を連続的に透過且つ屈折するようにした
ので、頂角θ１に比例した水平方向の光束の偏向角θ２
を発生させることができ、所望の走査角βを任意に設定
することができる。
【００８４】すなわち、プリズムを回転軸５２のまわり
に回転させながら発光手段３０からの出射光Ｌ１を螺旋
面に入射させることにより、回転角に比例したプリズム
の頂角θ１の変化が、プリズム透過後の偏向角θ２を連
続的に変化させることになるので、出射光Ｌ１を水平方
向に往復走査（β参照）させることができる。特に、螺
旋形状のプリズムを使用することにより、連続的なファ
ンビームからなる出射光Ｌ１が効率良く得られ、部品点
数の増大も抑制することができる。
【００８５】さらに、受光手段として、視野角γが受光
素子９０の寸法に依存しない望遠鏡系光学系６０および
７０と、望遠鏡系光学系６０および７０からの光束を収
束させて一点に集光する楕円鏡８０とを用いるととも
に、主点Ｑ１と楕円鏡８０の一方の焦点とをほぼ共有さ
せ、且つ楕円鏡８０の他方の焦点Ｑ２に受光素子９０を
配置したので、広い視野角γに対して反射光Ｌ２を検出
することができる。
【００８６】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、凸レンズからなる対物レンズ６０と、凹レンズから
なるレンズ７０との組み合わせにより望遠鏡系光学系を
構成したが、凹面鏡と凸面鏡との組み合わせ、またはレ
ンズと鏡との組み合わせにより望遠鏡系光学系を構成し
てもよい。
【００８７】図９はたとえば複数の鏡により望遠鏡系光
学系を構成したこの発明の実施の形態２の受光手段を示
す側面図である。図９において、反射光Ｌ２、主点Ｑ
１、視野角γ、楕円鏡８０、受光素子９０および楕円鏡
８０の光軸Ｙは、前述と同様のものである。
【００８８】この場合、受光光学系内の望遠鏡系光学系
は、開口側で反射光Ｌ２の収束作用を行う主鏡１４０
と、主鏡１４０で収束された反射光Ｌ２に対して発散作
用を行う副鏡１５０とにより構成されている。他の構成
および相互の配置関係は、前述と同様であり、ここでは
特に説明しない。
【００８９】図９の構成においても、視野角γ内の反射
光Ｌ２を、受光素子９０上に位置する楕円鏡８０の焦点
Ｑ２に収束させることができ、前述と同等の作用効果を
奏する。
【００９０】実施の形態３．なお、上記実施の形態１お
よび２では、受光手段内に比較的焦点の長い望遠鏡系光
学系を設けたが、焦点を持たない無焦点系光学系を設け
てもよい。この場合、無焦点系光学系を通過した反射光
Ｌ２が、平行光束となって楕円鏡８０に入射される点を
除けば、無焦点系光学系そのものの構成は、図３〜図９
と同一なので、ここでは図示しない。
【００９１】このように、受光手段内に無焦点系光学系
を用いても、視野角γの範囲内で入射される反射光Ｌ２
を、楕円鏡８０を介して焦点Ｑ２に収束させることがで
き、前述と同等の作用効果を奏することは言うまでもな
い。
【００９２】実施の形態４．また、上記実施の形態１お
よび２では、ファンビーム光学系として円筒面レンズ４
４を用いたが、円筒面系鏡または円筒面系曲面を有する
プリズム（図示せず）を用いてもよい。
【００９３】実施の形態５．なお、上記各実施の形態１
〜４では、水平走査手段として、出射光を透過および屈
折させるプリズムを用いたが、螺旋形状の反射面を有す
る螺旋反射光学系を用いてもよい。
【００９４】図１０は水平走査手段として螺旋反射光学
系を用いたこの発明の実施の形態５による光学系の要部
を示す断面図であり、図１１および図１２は図１０内の
螺旋反射ミラー（螺旋反射光学系）１８０の具体的形状
を示す図である。図１１は螺旋反射ミラー１８０の正面
図、図１２は図１１内の矢印Ｘ１２方向から見た底面図
である。
【００９５】図１０〜図１２において、ＬＤ１０、メイ
ン基板２０、発光手段３０、円筒面レンズ４４、アクチ
ュエータ５０、回転軸５２、対物レンズ６０、レンズ７
０、楕円鏡８０、受光素子９０、受光回路９１、ケーシ
ング１００、出射光Ｌ１、反射光Ｌ２、頂角θ１および
水平走査範囲βは、前述と同様のものである。なお、図
示されない構成および相互の配置関係などは、前述と同
様なので、ここでは特に説明しない。
【００９６】この場合、送光手段内の水平走査手段は、
発光手段３０からの出射光Ｌ１を螺旋反射ミラー１８０
（螺旋反射光学系）の反射面に向けるための固定ミラー
１７０と、連続的に変化する螺旋形状の反射面を有する
螺旋反射ミラー１８０と、出射光Ｌ１の光軸方向に回転
軸５２を有するアクチュエータ５０とを含み、螺旋反射
ミラー１８０を回転させながら出射光Ｌ１を反射させる
ことにより、出射光Ｌ１の光束を水平方向（β参照）に
連続的に走査するようになっている。
【００９７】螺旋反射ミラー１８０の螺旋反射面は、頂
角θ１が螺旋形状のプリズム（前述の水平走査手段４０
と同様）に対して反射膜を被覆することにより構成さ
れ、この螺旋面に発光手段３０からの出射光Ｌ１が固定
ミラー１７０を介して入射されるようになっている。こ
れにより、螺旋反射ミラー１８０の部品として、水平走
査手段４０と共用することができる。
【００９８】螺旋反射ミラー１８０で反射された出射光
Ｌ１は、円筒面レンズ４４を介してファンビームとなっ
て送光される。図１０〜図１２の構成においても、螺旋
反射ミラー１８０を回転させることにより、反射面の頂
角θ１の変化が出射光Ｌ１の入射角および反射角を変化
させるので、前述と同様に出射光Ｌ１の水平方向の往復
走査（β参照）が可能となる。したがって、所定の拡散
角α（図３参照）を有するファンビームからなる出射光
Ｌ１を、水平方向に連続的に往復走査（β参照）するこ
とができ、前述と同等の作用効果を奏する。
【００９９】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、車両に搭載された発光手段と、発光手段からの出射
光を水平方向に走査する水平走査手段と、出射光を垂直
方向に拡散するための拡散角を設定する拡散角設定手段
とを含み、発光手段からの出射光を偏向して車両の一方
向に送光する送光手段と、発光手段に対して水平方向に
所定の相対位置となるように保持されるとともに、出射
光による物体からの反射光を集光する反射光集光手段を
含み、反射光集光手段を介して反射光を受光する受光手
段と、出射光が発生されてから反射光を受光されるまで
の遅延時間に基づいて、車両から物体までの距離を演算
する距離演算手段と、反射光が得られたときの出射光の
送光方向に基づいて物体の方向を検出する方向検出手段
とを備えた車両用光レーダ装置において、水平走査手段
は、プリズムを用いた光学系を含み、プリズムを回転さ
せながら出射光を透過させ且つ屈折させることにより、
出射光の光束を水平方向に連続的に走査するようにした
ので、実働効率を向上させた車両用光レーダ装置が得ら
れる効果がある。
【０１００】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、プリズムの屈折角度を決定するプリズム
の頂角が、連続的に変化する螺旋形状を有し、出射光の
送光光束が連続的に水平方向に偏向されて走査されるよ
うにしたので、実働効率を向上させた車両用光レーダ装
置が得られる効果がある。
【０１０１】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１または請求項２において、拡散角設定手段は、プリ
ズムを介した出射光の光路上に設けられたファンビーム
光学系を含み、プリズムにより屈折された後の出射光
を、垂直面内で拡散角が制限され且つ垂直方向のみに拡
散角を有するファンビームとして送光するようにしたの
で、実働効率を向上させるとともに、対象物体に応じて
出射光の拡散角を設定することのできる車両用光レーダ
装置が得られる効果がある。
【０１０２】また、この発明の請求項４によれば、請求
項３において、ファンビーム光学系は、出射光の出射側
に配置された円筒面系レンズ、円筒面系鏡または円筒面
系曲面を有するプリズムにより構成されたので、実働効
率を向上させるとともに、対象物体に応じて出射光の拡
散角を設定することのできる車両用光レーダ装置が得ら
れる効果がある。
【０１０３】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１から請求項４までのいずれかにおいて、水平走査手
段は、出射光の光軸方向に回転軸を有するアクチュエー
タを含み、アクチュエータの回転軸は、出射光の光軸と
ともに水平となるように配置され、水平方向の所定範囲
内で出射光を往復走査するようにしたので、連続的な走
査により実働効率を向上させた車両用光レーダ装置が得
られる効果がある。
【０１０４】また、この発明の請求項６によれば、請求
項１から請求項５までのいずれかにおいて、受光手段
は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面鏡、ま
たは、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組の組み
合わせからなる望遠鏡系光学系と、望遠鏡系光学系の主
点を一方の焦点とほぼ共有する位置に配置された楕円鏡
と、楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子とを含む
受光光学系により構成されたので、受光素子の寸法に依
存せずに広い視野角で反射光を受光可能な車両用光レー
ダ装置が得られる効果がある。
【０１０５】また、この発明の請求項７によれば、請求
項６において、楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦点を
通るとともに、望遠鏡系光学系の光軸に交差しており、
望遠鏡系光学系の光軸に対して軸外し構成を有するの
で、実働効率を向上させるとともに、広い視野角で反射
光を有効に受光することのできる車両用光レーダ装置が
得られる効果がある。
【０１０６】また、この発明の請求項８によれば、請求
項１から請求項５までのいずれかにおいて、受光手段
は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面鏡、ま
たは、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組の組み
合わせからなり、反射光を平行光束として受光するため
の無焦点系光学系と、無焦点系光学系の主点を一方の焦
点とほぼ共有する位置に配置された楕円鏡と、楕円鏡の
他方の焦点に配置された受光素子とを含む受光光学系に
より構成されたので、受光素子の寸法に依存せずに広い
視野角で反射光を受光可能な車両用光レーダ装置が得ら
れる効果がある。
【０１０７】また、この発明の請求項９によれば、請求
項８において、楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦点を
通るとともに、無焦点系光学系の光軸に交差しており、
無焦点系光学系の光軸に対して軸外し構成を有するの
で、実働効率を向上させるとともに、広い視野角で反射
光を有効に受光することのできる車両用光レーダ装置が
得られる効果がある。
【０１０８】また、この発明の請求項１０によれば、車
両に搭載された発光手段と、発光手段からの出射光を水
平方向に走査する水平走査手段と、出射光を垂直方向に
拡散させるための拡散角を設定する拡散角設定手段とを
含み、発光手段からの出射光を偏向して車両の一方向に
送光する送光手段と、発光手段に対して水平方向に所定
の相対位置となるように保持されるとともに、出射光に
よる物体からの反射光を集光する反射光集光手段を含
み、反射光集光手段を介して反射光を受光する受光手段
と、出射光が発生されてから反射光を受光されるまでの
遅延時間に基づいて、車両から物体までの距離を演算す
る距離演算手段と、反射光が得られたときの出射光の送
光方向に基づいて物体の方向を検出する方向検出手段と
を備えた車両用光レーダ装置において、水平走査手段
は、連続的に変化する螺旋形状の反射面を有する螺旋反
射光学系を含み、螺旋反射光学系を回転させながら出射
光を反射させることにより、出射光の光束を水平方向に
連続的に走査するようにしたので、実働効率を向上させ
た車両用光レーダ装置が得られる効果がある。
【０１０９】また、この発明の請求項１１によれば、請
求項１０において、螺旋反射光学系の螺旋反射面は、頂
角が螺旋形状のプリズムに反射膜を被覆することにより
構成されたので、透過および屈折用のプリズムを共用し
て螺旋反射光学系を構成することのできる車両用光レー
ダ装置が得られる効果がある。
【０１１０】また、この発明の請求項１２によれば、請
求項１０または請求項１１において、拡散角設定手段
は、螺旋反射光学系を介した出射光の光路上に設けられ
たファンビーム光学系を含み、螺旋反射光学系により反
射された後の出射光を、垂直面内で拡散角が制限され且
つ垂直方向のみに拡散角を有するファンビームとして送
光するようにしたので、実働効率を向上させるととも
に、対象物体に応じて出射光の拡散角を設定することの
できる車両用光レーダ装置が得られる効果がある。
【０１１１】また、この発明の請求項１３によれば、請
求項１２において、ファンビーム光学系は、円筒面系レ
ンズ、円筒面系鏡または円筒面系曲面を有するプリズム
により構成されたので、実働効率を向上させるととも
に、対象物体に応じて出射光の拡散角を設定することの
できる車両用光レーダ装置が得られる効果がある。
【０１１２】また、この発明の請求項１４によれば、請
求項１０から請求項１３までのいずれかにおいて、水平
走査手段は、発光手段からの出射光を螺旋反射光学系の
反射面に向けるための固定ミラーと、出射光の光軸方向
に回転軸を有するアクチュエータとを含み、アクチュエ
ータの回転により、水平方向の所定範囲内で出射光を往
復走査するようにしたので、連続的な走査により実働効
率を向上させた車両用光レーダ装置が得られる効果があ
る。
【０１１３】また、この発明の請求項１５によれば、請
求項１０から請求項１４までのいずれかにおいて、受光
手段は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面
鏡、または、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組
の組み合わせからなる望遠鏡系光学系と、望遠鏡系光学
系の主点を一方の焦点とほぼ共有する位置に配置された
楕円鏡と、楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子と
を含む受光光学系により構成されたので、受光素子の寸
法に依存せずに広い視野角で反射光を受光可能な車両用
光レーダ装置が得られる効果がある。
【０１１４】また、この発明の請求項１６によれば、請
求項１５において、楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦
点を通るとともに、望遠鏡系光学系の光軸に交差してお
り、望遠鏡系光学系の光軸に対して軸外し構成を有する
ので、実働効率を向上させるとともに、広い視野角で反
射光を有効に受光することのできる車両用光レーダ装置
が得られる効果がある。
【０１１５】また、この発明の請求項１７によれば、請
求項１０から請求項１４までのいずれかにおいて、受光
手段は、凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面
鏡、または、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組
の組み合わせからなる無焦点系光学系と、無焦点系光学
系の主点を一方の焦点とほぼ共有する位置に配置された
楕円鏡と、楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子と
を含む受光光学系により構成されたので、受光素子の寸
法に依存せずに広い視野角で反射光を受光可能な車両用
光レーダ装置が得られる効果がある。
【０１１６】また、この発明の請求項１８によれば、請
求項１７において、楕円鏡の光軸は、楕円鏡の他方の焦
点を通るとともに、無焦点系光学系の光軸に交差してお
り、無焦点系光学系の光軸に対して軸外し構成を有する
ので、実働効率を向上させるとともに、広い視野角で反
射光を有効に受光することのできる車両用光レーダ装置
が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の概略構成を示すブ
ロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
【図３】 図１内の送光手段の光学的構成を示す断面図
である。
【図４】 図１内の送光手段および受光手段の光学的構
成を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による水平走査手段
の詳細構造を示す正面図である。
【図６】 この発明の実施の形態１による水平走査手段
の詳細構造を示す側面図である。
【図７】 この発明の実施の形態１による水平走査手段
の詳細構造を示す底面図である。
【図８】 図４内の受光光学系の詳細構造を示す側面図
である。
【図９】 この発明の実施の形態２による受光手段を示
す側面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５による光学系の要
部を示す断面図である。
【図１１】 図１０内の螺旋反射ミラーの詳細構造を示
す正面図である。
【図１２】 図１０内の螺旋反射ミラーの詳細構造を示
す底面図である。
【符号の説明】
１０ レーザダイオード（ＬＤ）、２０ メイン基板、
２０Ａ ＣＰＵ、２１距離演算部（距離演算手段）、２
２ アクチュエータ駆動回路、２３ 位置原点検出回
路、３０ 発光手段、３３ ＬＤ駆動回路、４０ 水平
走査手段、４４円筒面レンズ（ファンビーム光学系）、
５０ アクチュエータ、５２ 回転軸、６０ 集光レン
ズ（反射光集光手段）、７０ レンズ、８０ 楕円鏡
（反射光集光手段）、９０ 受光素子、９１ 受光回
路、１７０ 固定ミラー、１８０螺旋反射ミラー（螺旋
反射光学系）、Ｄ 発光信号、Ｌ１ 出射光、Ｌ２ 反
射光、Ｐ 位置原点検出信号、Ｑ１ 望遠鏡系光学系の
主点（楕円鏡の焦点）、Ｑ２ 楕円鏡の他方の焦点、Ｔ
走査周期、Ｔｓ 開始時間、ΔＴｉ 遅延時間、Ｙ
楕円鏡の光軸、Ｚ 望遠鏡系光学系の光軸、α 拡散
角、β 水平走査角、γ 視野角、θ１ 頂角、θ２
屈折角。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 26/10 １０８ Ｇ０１Ｓ 17/88 Ａ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両に搭載された発光手段と、前記発光
    手段からの出射光を水平方向に走査する水平走査手段
    と、前記出射光を垂直方向に拡散させるための拡散角を
    設定する拡散角設定手段とを含み、前記発光手段からの
    出射光を偏向して前記車両の一方向に送光する送光手段
    と、 前記発光手段に対して水平方向に所定の相対位置となる
    ように保持されるとともに、前記出射光による物体から
    の反射光を集光する反射光集光手段を含み、前記反射光
    集光手段を介して前記反射光を受光する受光手段と、 前記出射光が発生されてから前記反射光を受光されるま
    での遅延時間に基づいて、前記車両から前記物体までの
    距離を演算する距離演算手段と、 前記反射光が得られたときの前記出射光の送光方向に基
    づいて前記物体の方向を検出する方向検出手段とを備え
    た車両用光レーダ装置において、 前記水平走査手段は、プリズムを用いた光学系を含み、
    前記プリズムを回転させながら前記出射光を透過させ且
    つ屈折させることにより、前記出射光の光束を水平方向
    に連続的に走査することを特徴とする車両用光レーダ装
    置。
  2. 【請求項２】 前記プリズムの屈折角度を決定する前記
    プリズムの頂角は、連続的に変化する螺旋形状を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両用光レーダ装
    置。
  3. 【請求項３】 前記拡散角設定手段は、前記プリズムを
    介した出射光の光路上に設けられたファンビーム光学系
    を含み、前記プリズムにより屈折された後の前記出射光
    を、垂直面内で拡散角が制限され且つ垂直方向のみに拡
    散角を有するファンビームとして送光することを特徴と
    する請求項１または請求項２に記載の車両用光レーダ装
    置。
  4. 【請求項４】 前記ファンビーム光学系は、前記出射光
    の出射側に配置された円筒面系レンズ、円筒面系鏡また
    は円筒面系曲面を有するプリズムにより構成されたこと
    を特徴とする請求項３に記載の車両用光レーダ装置。
  5. 【請求項５】 前記水平走査手段は、前記出射光の光軸
    方向に回転軸を有するアクチュエータを含み、 前記アクチュエータの回転軸は、前記出射光の光軸とと
    もに水平となるように配置され、水平方向の所定範囲内
    で前記出射光を往復走査することを特徴とする請求項１
    から請求項４までのいずれかに記載の車両用光レーダ装
    置。
  6. 【請求項６】 前記受光手段は、 凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面鏡、また
    は、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組の組み合
    わせからなる望遠鏡系光学系と、 前記望遠鏡系光学系の主点を一方の焦点とほぼ共有する
    位置に配置された楕円鏡と、 前記楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子とを含む
    受光光学系により構成されたことを特徴とする請求項１
    から請求項５までのいずれかに記載の車両用光レーダ装
    置。
  7. 【請求項７】 前記楕円鏡の光軸は、前記楕円鏡の他方
    の焦点を通るとともに、前記望遠鏡系光学系の光軸に交
    差しており、前記望遠鏡系光学系の光軸に対して軸外し
    構成を有することを特徴とする請求項６に記載の車両用
    光レーダ装置。
  8. 【請求項８】 前記受光手段は、 凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面鏡、また
    は、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組の組み合
    わせからなり、前記反射光を平行光束として受光するた
    めの無焦点系光学系と、 前記無焦点系光学系の主点を一方の焦点とほぼ共有する
    位置に配置された楕円鏡と、 前記楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子とを含む
    受光光学系により構成されたことを特徴とする請求項１
    から請求項５までのいずれかに記載の車両用光レーダ装
    置。
  9. 【請求項９】 前記楕円鏡の光軸は、前記楕円鏡の他方
    の焦点を通るとともに、前記無焦点系光学系の光軸に交
    差しており、前記無焦点系光学系の光軸に対して軸外し
    構成を有することを特徴とする請求項８に記載の車両用
    光レーダ装置。
  10. 【請求項１０】 車両に搭載された発光手段と、前記発
    光手段からの出射光を水平方向に走査する水平走査手段
    と、前記出射光を垂直方向に拡散させるための拡散角を
    設定する拡散角設定手段とを含み、前記発光手段からの
    出射光を偏向して前記車両の一方向に送光する送光手段
    と、 前記発光手段に対して水平方向に所定の相対位置となる
    ように保持されるとともに、前記出射光による物体から
    の反射光を集光する反射光集光手段を含み、前記反射光
    集光手段を介して前記反射光を受光する受光手段と、 前記出射光が発生されてから前記反射光を受光されるま
    での遅延時間に基づいて、前記車両から前記物体までの
    距離を演算する距離演算手段と、 前記反射光が得られたときの前記出射光の送光方向に基
    づいて前記物体の方向を検出する方向検出手段とを備え
    た車両用光レーダ装置において、 前記水平走査手段は、連続的に変化する螺旋形状の反射
    面を有する螺旋反射光学系を含み、前記螺旋反射光学系
    を回転させながら前記出射光を反射させることにより、
    前記出射光の光束を水平方向に連続的に走査することを
    特徴とする車両用光レーダ装置。
  11. 【請求項１１】 前記螺旋反射光学系の螺旋反射面は、
    頂角が螺旋形状のプリズムに反射膜を被覆することによ
    り構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の車両
    用光レーダ装置。
  12. 【請求項１２】 前記拡散角設定手段は、前記螺旋反射
    光学系を介した出射光の光路上に設けられたファンビー
    ム光学系を含み、前記螺旋反射光学系により反射された
    後の前記出射光を、垂直面内で拡散角が制限され且つ垂
    直方向のみに拡散角を有するファンビームとして送光す
    ることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載
    の車両用光レーダ装置。
  13. 【請求項１３】 前記ファンビーム光学系は、円筒面系
    レンズ、円筒面系鏡または円筒面系曲面を有するプリズ
    ムにより構成されたことを特徴とする請求項１２に記載
    の車両用光レーダ装置。
  14. 【請求項１４】 前記水平走査手段は、 前記発光手段からの出射光を前記螺旋反射光学系の反射
    面に向けるための固定ミラーと、 前記出射光の光軸方向に回転軸を有するアクチュエータ
    とを含み、 前記アクチュエータの回転により、水平方向の所定範囲
    内で前記出射光を往復走査することを特徴とする請求項
    １０から請求項１３までのいずれかに記載の車両用光レ
    ーダ装置。
  15. 【請求項１５】 前記受光手段は、 凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面鏡、また
    は、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組の組み合
    わせからなる望遠鏡系光学系と、 前記望遠鏡系光学系の主点を一方の焦点とほぼ共有する
    位置に配置された楕円鏡と、 前記楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子とを含む
    受光光学系により構成されたことを特徴とする請求項１
    ０から請求項１４までのいずれかに記載の車両用光レー
    ダ装置。
  16. 【請求項１６】 前記楕円鏡の光軸は、前記楕円鏡の他
    方の焦点を通るとともに、前記望遠鏡系光学系の光軸に
    交差しており、前記望遠鏡系光学系の光軸に対して軸外
    し構成を有することを特徴とする請求項１５に記載の車
    両用光レーダ装置。
  17. 【請求項１７】 前記受光手段は、 凸レンズおよび凹レンズ、凹面鏡および凸面鏡、また
    は、レンズおよび鏡、のうちの少なくとも一組の組み合
    わせからなる無焦点系光学系と、 前記無焦点系光学系の主点を一方の焦点とほぼ共有する
    位置に配置された楕円鏡と、 前記楕円鏡の他方の焦点に配置された受光素子とを含む
    受光光学系により構成されたことを特徴とする請求項１
    ０から請求項１４までのいずれかに記載の車両用光レー
    ダ装置。
  18. 【請求項１８】 前記楕円鏡の光軸は、前記楕円鏡の他
    方の焦点を通るとともに、前記無焦点系光学系の光軸に
    交差しており、前記無焦点系光学系の光軸に対して軸外
    し構成を有することを特徴とする請求項１７に記載の車
    両用光レーダ装置。
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