WO2012117542A1 - レーザレーダ装置 - Google Patents

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laser
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road surface
vehicle
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達也 白石
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Toyota Motor Corp
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/09—Multifaceted or polygonal mirrors, e.g. polygonal scanning mirrors; Fresnel mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a laser radar device mounted on a vehicle, and more particularly to a laser radar device that irradiates both a predetermined range ahead of the vehicle traveling direction and a predetermined range on a road surface.
  • This in-vehicle radar device reflects a laser beam emitted from a single laser diode in turn at each of a plurality of reflecting surfaces in a rotating polygon mirror, thereby causing a predetermined range on the road surface and a predetermined range on the road surface. Irradiate both.
  • the plurality of reflecting surfaces in the polygon mirror are composed of five planar reflecting surfaces used for irradiation in a predetermined range ahead of the vehicle traveling direction and one concave reflecting surface used for irradiation in a predetermined range on the road surface. Has been.
  • the on-vehicle radar device irradiates a predetermined range on the road surface
  • the laser beam emitted from the laser diode is reflected and converged by the concave reflecting surface of the polygon mirror and directed downward, and the laser beam is irradiated.
  • the irradiation area on the road surface is reduced.
  • this on-vehicle radar device is based on the premise that the laser beam irradiates the white line on the road surface with certainty, narrows the divergence angle of the laser beam, reduces the irradiation region, and increases the power density in the irradiation region. By doing so, the detection sensitivity of the white line on the road surface is improved.
  • the on-vehicle radar device of Patent Document 1 must increase the number of scans and the number of irradiations per unit time by reducing the irradiation area of one laser beam. Don't be. As a result, the load on the laser diode increases, which adversely affects the life of the laser source. On the other hand, if the number of scans per unit time and the number of irradiations are not increased, even if white lines appearing continuously in the vehicle traveling direction can be detected, the vehicle travels such as botsdots, cat's eyes, and broken road boundary lines. There is a possibility that road signs that are discontinuous in the direction cannot be detected.
  • the present invention is a laser radar device that irradiates both a predetermined range in front of the vehicle traveling direction and a predetermined range on the road surface, and a laser radar device that can more reliably detect road markings on the road surface.
  • the purpose is to provide.
  • a laser radar device is a laser radar device mounted on a vehicle, which generates a measurement laser beam using a laser beam emitted from a laser source, A first laser irradiation unit that irradiates a predetermined range ahead of the traveling direction, a second laser irradiation unit that generates a measurement laser beam using a laser beam emitted from the laser source and irradiates a predetermined range on the road surface;
  • the beam divergence angle of the measurement laser beam generated by the second laser irradiation unit as viewed from the vehicle side is the beam divergence of the measurement laser beam generated by the first laser irradiation unit as viewed from the vehicle side. It is characterized by being larger than the corner.
  • the present invention provides a laser radar device that irradiates both a predetermined range in front of the vehicle traveling direction and a predetermined range on the road surface, and can detect road markings on the road surface more reliably. can do.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of a laser radar device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the laser radar device 100 is a device for detecting an object in front of the vehicle (including a preceding vehicle, an obstacle, etc.) and detecting a road marking on the road surface. Specifically, the laser radar device 100 irradiates a laser beam in front of a vehicle in a pulse shape, receives reflected light that is reflected by an object or a road surface, and returns the intensity or reflected light from the reflection point. By deriving the distance to the point or the like, an object ahead of the vehicle or a road marking on the road surface is detected.
  • the laser radar device 100 includes, for example, a control device 1, a laser beam generation device 2, and a light receiving device 3.
  • the control device 1 is a computer having a CPU, RAM, ROM, NVRAM, an input / output interface, and the like. For example, programs corresponding to the drive control unit 10, the road marking detection unit 11, and the object detection unit 12 are provided. The data is read from the ROM and expanded in the RAM, and the CPU executes processing corresponding to each unit.
  • the laser beam generation device 2 is a device that generates a measurement laser beam in accordance with a control signal output from the control device 1.
  • FIG. 2 is a side view showing a configuration example of the laser beam generating apparatus.
  • the laser beam generating apparatus 2 includes, for example, a laser diode 21, a collimating lens 22, a mirror 23, a polygon mirror driving motor 24, and a polygon mirror 25.
  • the laser diode 21 is a laser source (laser diode) that emits a laser beam L0 in accordance with a control signal output from the control device 1.
  • the infrared laser beam L0 is intermittently output in response to a pulse signal output from the control device 1. Radiate.
  • the collimating lens 22 is an optical element that converts the laser beam L0 emitted from the laser diode 21 into a parallel laser beam L1.
  • the mirror 23 is an optical element for reflecting the parallel laser beam L1 from the collimating lens 22 and guiding it to the polygon mirror 25.
  • the polygon mirror driving motor 24 is an electric motor for rotationally driving the polygon mirror 25 in accordance with a control signal output from the control device 1, and for example, rotates the polygon mirror 25 at a constant rotational speed.
  • the polygon mirror 25 is a rotating body that is rotated by the polygon mirror driving motor 24 and has a plurality of reflecting surfaces formed on the outer peripheral surface.
  • the polygon mirror 25 receives the parallel laser beam L1 reflected by the mirror 23 at each of a plurality of reflecting surfaces, reflects the parallel laser beam L1 again, and generates a measurement laser beam L2 irradiated in a predetermined direction. To do.
  • Each of the plurality of reflecting surfaces has a divergence angle of the measurement laser beam L2 irradiated in a predetermined direction (particularly, a divergence angle in a plane including the rotation axis 25a of the polygon mirror 25 and the optical axis of the measurement laser beam L2).
  • the shape is determined so that a desired angle is obtained.
  • the polygon mirror 25 has a regular hexagonal top surface 25b (see FIG. 4) when viewed from the direction of the rotation axis 25a (the direction of the arrow AR1), and has a width of 60 degrees in the circumferential direction.
  • Six reflective surfaces R1 to R6 are provided.
  • the polygon mirror 25 may include a number of reflection surfaces other than six on the outer periphery, and the circumferential widths (angles) of the plurality of reflection surfaces may be different from one another.
  • the light receiving device 3 is a device for receiving the reflected light of the measurement laser beam emitted from the laser beam generating device 2 in a predetermined direction. For example, a photodiode that receives the reflected light and converts it into an electrical signal is provided. Adopted.
  • FIGS. 3 is a side view of the polygon mirror 25.
  • the measurement laser beams L21 to L26 generated when the parallel laser beam L1 from the mirror 23 is reflected by each of the six reflecting surfaces R1 to R6 are shown.
  • Show. 4 is a view of the polygon mirror 25 as viewed from the direction of the arrow AR1 in FIG. 2
  • FIG. 5 is a view showing the front in the vehicle traveling direction when the measurement laser beam L2 is irradiated.
  • the reflecting surface R1 reflects the parallel laser beam L1 from the mirror 23 toward the front in the vehicle traveling direction, and generates a laser beam L21 for measuring the spread angle ⁇ .
  • the measurement laser beam L21 has an optical axis that extends in a direction inclined by an angle 2 ⁇ upward with respect to a reference line (for example, a horizontal line) HL extending perpendicularly to the rotation axis 25a.
  • a reference line for example, a horizontal line
  • the reflection surface R1 may be formed to include a convex curved surface so as to generate a desired spread angle ⁇ , or may be formed to include a plurality of planes having different angles with respect to the rotation axis 25. Good. The same applies to the reflecting surfaces R2 to R6.
  • the laser beam generating apparatus 2 starts from the laser diode 21 so that the parallel laser beam L1 scans the reflection surface R1 of the polygon mirror 25 rotating at a predetermined speed over the width W1.
  • the infrared laser beam L0 is intermittently emitted for a predetermined time.
  • the measurement laser beam L21 corresponds to the width W1 while moving the optical axis direction from the road surface RS at a predetermined height from the left to the right as the polygon mirror 25 rotates.
  • the region L210 in front of the traveling direction is irradiated as many times as the number of irradiations (four in this embodiment) (that is, each of the four small regions L211 to L214 is irradiated).
  • the reflection surface R2 reflects the parallel laser beam L1 forward in the vehicle traveling direction, and generates a measurement laser beam L22 having a spread angle ⁇ .
  • the measurement laser beam L22 has an optical axis that extends in a direction inclined upward by an angle ⁇ with respect to the reference line HL.
  • the laser beam generator 2 causes the parallel laser beam L1 to traverse the reflecting surface R2 across the width W1.
  • the measurement laser beam L22 irradiates a region adjacent to the front side in the traveling direction below the region irradiated with the measurement laser beam L21 by four irradiations corresponding to the width W1.
  • the reflecting surface R3 reflects the parallel laser beam L1 forward in the vehicle traveling direction, and generates a measurement laser beam L23 having a spread angle ⁇ .
  • the measurement laser beam L23 has an optical axis directed in the direction of the reference line HL.
  • the laser beam generator 2 causes the parallel laser beam L1 to traverse the reflecting surface R3 over the width W1.
  • the measurement laser beam L23 irradiates a region adjacent to the front side in the traveling direction below the region irradiated with the measurement laser beam L22 by four irradiations corresponding to the width W1.
  • the reflecting surface R4 reflects the parallel laser beam L1 toward the front in the vehicle traveling direction, and generates a measurement laser beam L24 having a spread angle ⁇ .
  • the measurement laser beam L24 has an optical axis that extends in a direction inclined downward by an angle ⁇ with respect to the reference line HL.
  • the laser beam generator 2 causes the parallel laser beam L1 to traverse the reflecting surface R4 over the width W1.
  • the measurement laser beam L24 irradiates a region adjacent to the front side in the traveling direction below the region irradiated with the measurement laser beam L23 by four irradiations corresponding to the width W1.
  • the reflecting surface R5 reflects the parallel laser beam L1 toward the road surface, and generates a measurement laser beam L25 having a spread angle ⁇ ( ⁇ > ⁇ ).
  • the measurement laser beam L25 has an optical axis that extends in a direction inclined downward by an angle ⁇ ( ⁇ > ⁇ ) with respect to the reference line HL.
  • the laser beam generating apparatus 2 causes the parallel laser beam L1 to cross across the reflection surface R5 over the width W2 (W2> W1).
  • the measurement laser beam L25 irradiates the inside of the region L250 on the road surface by the number of times of irradiation corresponding to the width W2 (eight times in the present embodiment) (that is, the eight small regions L251 to L258). Irradiate each).
  • the reflecting surface R6 reflects the parallel laser beam L1 toward the road surface, and generates a measurement laser beam L26 having a spread angle ⁇ .
  • the measurement laser beam L26 has an optical axis that is directed downward by an angle ⁇ + ⁇ with respect to the reference line HL.
  • the laser beam generator 2 causes the parallel laser beam L1 to traverse the reflecting surface R2 across the width W2.
  • the measurement laser beam L26 irradiates the area adjacent to the area irradiated with the measurement laser beam L25 on the road surface by eight irradiations corresponding to the width W2.
  • the reflection surfaces R1 to R4 of the polygon mirror 25 constitute a first laser irradiation unit that generates a measurement laser beam irradiated forward in the traveling direction, and the reflection of the polygon mirror 25 is performed.
  • the surfaces R5 and R6 constitute a second laser irradiation unit that generates a measurement laser beam irradiated toward the road surface.
  • the measurement laser beams L21 to L24 are used to measure the position of an object ahead in the traveling direction, and the measurement laser beams L25 and L26 measure the position of the road marking on the road surface. Used for.
  • one scanning from the left to the right by each of the measurement laser beams L21 to L24 includes four irradiations, and each scanning proceeds from vertically upward to downward. I am going to do it.
  • one scan from the left to the right by each of the measurement laser beams L25 and L26 includes eight irradiations, and the scan by the measurement laser beam L26 is in front of the scan by the measurement laser beam L25 (on the vehicle). It is supposed to be in the nearer one.
  • each scanning of the measurement laser beam L2 actually includes a larger number of irradiations, and the number of irradiations can be set individually.
  • the order of scanning in the forward direction may proceed from vertically downward to vertically upward, and is random regardless of the traveling direction. It may be anything.
  • the order of scanning on the road surface may proceed in a direction away from the vehicle, and is random regardless of the traveling direction. There may be.
  • scanning with each of the measurement laser beams L21 to L26 proceeds from left to right, but may proceed from right to left, and may be performed in the vertical direction (from above). It may progress from the bottom or from the bottom to the top), or may proceed in an oblique direction.
  • the measurement laser beam scans the front in the traveling direction four times and scans the road surface twice in a series of irradiation processes, but scans the front in the traveling direction and the road surface three times each. Other combinations of the number of scans may be employed.
  • the laser beam generator 2 generates the measurement laser beam so that the irradiation regions do not overlap each other, but the irradiation regions partially overlap or between the irradiation regions.
  • the measurement laser beam may be generated so as to have a predetermined interval.
  • control device 1 various functional elements of the control device 1 will be described.
  • the drive control unit 10 is a functional element for controlling the drive of the laser beam generation device 2. For example, the drive control unit 10 outputs a control signal to the laser diode 21 and the polygon mirror drive motor 24 to control the laser beam generation device 2. Drive in a desired state.
  • the drive control unit 10 appropriately synchronizes the emission timing of the laser beam L0 by the laser diode 21 and the rotational speed of the polygon mirror 25 by the polygon mirror driving motor 24.
  • the road marking detection unit 11 is a functional element for detecting a road marking on the road surface. For example, based on the output of the light receiving device 3, the intensity of the reflected light, between the laser beam generating device 2 and the reflection point The road marking is detected by deriving the distance, the existence direction of the reflection point as seen from the laser beam generator 2, and the like.
  • the road marking detection unit 11 detects the road marking on the road surface by receiving the reflected light of the measurement laser beam irradiated toward the road surface with the light receiving device 3.
  • the “road marking” is a sign existing on the road surface, for example, a lane boundary line (for example, a continuous line or a broken line) painted on the road surface, a road fence (for example, botsdots or cats) embedded in the road surface. Eye.) Etc.
  • the “reflection point” is a point corresponding to a position where each of the measurement laser beams L2 reflects, for example, a point on each optical axis of the measurement laser beam L2 directed toward the road surface.
  • the road marking detection unit 11 determines whether the laser beam generating device 2 and the reflection point are based on the time from the emission time of the laser beam L0 by the laser diode 21 to the light reception time by the light receiving device 3 and the speed of light. The distance between them (hereinafter referred to as “reflection point distance”) is calculated.
  • the road marking detection unit 11 derives the irradiation direction of the measurement laser beam L2 and the existence direction of the reflection point based on the emission time and the driving state of the laser beam generating device 2 (the rotation state of the polygon mirror 25). .
  • the road sign detection unit 11 reflects the reflected light if the intensity of the reflected light is equal to or greater than a predetermined value and the height of the reflection point calculated based on the reflection point distance is substantially the same as the road surface.
  • the points are extracted as reflection points on the road marking (hereinafter referred to as “effective reflection points”).
  • the road sign detection unit 11 is a coordinate value of an effective reflection point in a two-dimensional orthogonal coordinate system in which the position of the laser beam generating device 2 is the origin, the distance in the vehicle width direction is the X axis, and the distance in the vehicle traveling direction is the Y axis. Is calculated.
  • the road marking detection unit 11 repeats the above-described processing to extract a plurality of effective reflection points, calculates the coordinate values of each of these effective reflection points, and determines the position of the lane boundary line.
  • the road sign detection unit 11 makes the detection of the position of the lane boundary line at the present time efficient based on the movement amount of the own vehicle in the unit time and the position of the road boundary line determined before the unit time. .
  • the road marking detection unit 11 estimates the amount of movement of the host vehicle in unit time based on the output of a vehicle speed sensor, a steering angle sensor (both not shown), and the like, and based on the estimated amount of movement. Thus, the position of the road boundary determined before unit time is moved to the current position on the coordinate system.
  • the road sign detection unit 11 selects only the reflection point group existing near the road boundary after the movement from the current reflection point group, and reduces the load related to the extraction process of the effective reflection point group. Like that.
  • the parameter a 0 is a deviation [meter] in the vehicle width direction of the host vehicle with respect to the lane center line
  • the parameter a 1 is an angle [radian] of the vehicle traveling direction with respect to the lane direction
  • the parameter a 2 is a lane.
  • the curvature is 1 / meter.
  • the object detection unit 12 is a functional element for detecting an object existing ahead in the vehicle traveling direction. For example, the intensity of the reflected light is based on the output of the light receiving device 3 as in the processing by the road sign detection unit 11. Then, the object is detected by deriving the distance between the laser beam generating device 2 and the reflection point, the existence direction of the reflection point viewed from the laser beam generating device 2, and the like.
  • the object detection unit 12 detects an object present in the vehicle traveling direction by receiving the reflected light of the measurement laser beam emitted toward the front in the traveling direction by the light receiving device 3.
  • FIGS. 7 and 8 each show a combined view of a view of a vehicle that irradiates a measurement laser beam as seen from the side and a view as seen from above.
  • the measurement laser beams L25 and L26 having a spread angle ⁇ ( ⁇ > ⁇ ) larger than the spread angle ⁇ of the measurement laser beams L21 to L24 irradiated forward in the traveling direction are irradiated toward the road surface. Irradiation areas L250 and L260 at the time of being performed are shown. Note that the measurement laser beams L21 to L26 in FIG. 7 correspond to the measurement laser beams L21 to L26 in FIG. 3 and have angles + 2 ⁇ , + ⁇ , ⁇ 0, and ⁇ with respect to the horizontal line HL that is a reference line, respectively. , ⁇ , and ⁇ ( ⁇ + ⁇ ).
  • FIG. 8 shows a case where the measurement laser beams L25C and L26C having the same spread angle ⁇ as the measurement laser beams L21 to L24 irradiated forward in the traveling direction are irradiated toward the road surface. Irradiation areas L250C and L260C are shown.
  • the measurement laser beams L25C and L26C in FIG. 8 have optical axes inclined downward by angles 3 ⁇ and 4 ⁇ , respectively, with respect to the horizontal line HL that is a reference line, and are smaller than the irradiation regions L250 and L260 in FIG. L250C and L260C are formed on the road surface.
  • the laser beam generator 2 may generate a situation in which the botsdots BD cannot be included in any of the irradiation regions L250C and L260C.
  • the measurement laser beams L25 and L26 in FIG. 7 have optical axes inclined downward by angles ⁇ and ⁇ + ⁇ respectively with respect to the horizontal line HL as a reference line (see FIG. 3), and the irradiation region of FIG. Irradiation areas L250 and L260 larger than L250C and L260C are formed on the road surface.
  • the laser beam generator 2 can more reliably include the botsdots BD in the irradiation regions L250 and L260.
  • the laser radar device 100 irradiates the road surface with the measurement laser beams L25 and L26 having the spread angle ⁇ larger than the spread angle ⁇ of the measurement laser beams L21 to L24 irradiated forward in the traveling direction.
  • the road marking (Botts Dots BD) to be detected can be more reliably included in the irradiation area, and the detection rate of the road marking (Botts Dots BD) can be improved.
  • the detection rate of road marking means the probability that the road marking is included in the irradiation area.
  • the laser radar device 100 makes the divergence angles of the measurement laser beams L25 and L26 irradiated toward the road surface larger than the divergence angles ⁇ of the measurement laser beams L21 to L24 irradiated toward the front in the traveling direction. Thereby, the laser radar device 100 can reduce the number of times of irradiation per unit time on the road surface without reducing the irradiation area on the road surface and without reducing the detection rate of the road marking. As a result, when the number of irradiations per unit time is limited, the laser radar device 100 can allocate a larger number of irradiations to the measurement laser beam irradiated forward in the traveling direction. This also leads to a reduction in the divergence angle of the measurement laser beam irradiated toward the front in the traveling direction, and the laser radar apparatus 100 can improve the detection performance (resolution) of an object existing in the forward direction. it can.
  • FIG. 9 is a composite view of a vehicle viewed from the side and a diagram viewed from above, as in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 9 it is assumed that a broken line boundary line PM is painted on the road surface instead of the botsdots BD in FIGS.
  • the laser beam generating apparatus 2 sets the number of scanning of the measurement laser beam to be irradiated toward the front in the traveling direction and the road surface to three in front of the traveling direction.
  • the measurement laser beams L21, L22, and L23 are irradiated toward the surface, and the measurement laser beams L24N, L25N, and L26N are irradiated toward the road surface.
  • the divergence angles of the measurement laser beams L24N, L25N, and L26N irradiated toward the road surface are larger than the divergence angles ⁇ of the measurement laser beams L21, L22, and L23 irradiated toward the front in the traveling direction. Is set.
  • the divergence angles of the measurement laser beams L24N, L25N, and L26N are set so that the lengths of the irradiation areas L240N, L250N, and L260N on the road surface are substantially the same length D1.
  • the divergence angle of the measurement laser beam L26N is the largest, and the divergence angles become smaller in the order of L25N and L24N.
  • the length D1 is set to, for example, 5 meters or more which is the length of each broken line boundary line PM and also the length between the two broken line boundary lines PM.
  • the divergence angles of the measurement laser beams L24N, L25N, and L26N are set to 2 degrees, 5 degrees, and 15 degrees, for example.
  • the laser radar device 100 irradiates the measurement laser beams L24N to L26N having an divergence angle larger than the divergence angle ⁇ of the measurement laser beams L21 to L23 radiated forward in the traveling direction toward the road surface.
  • the road sign (broken line boundary line PM) that appears intermittently can be included in the irradiation region more reliably, and the detection rate of the road sign (broken line boundary line PM) that appears intermittently can be improved.
  • the laser radar device 100 makes the divergence angle of the measurement laser beams L24N to L26N irradiated toward the road surface larger than the divergence angle ⁇ of the measurement laser beams L21 to L23 irradiated toward the front in the traveling direction. Thereby, the laser radar device 100 can reduce the number of times of irradiation per unit time on the road surface without reducing the irradiation area on the road surface and without reducing the detection rate of the road marking. As a result, when the number of irradiations per unit time is limited, the laser radar device 100 can allocate a larger number of irradiations to the measurement laser beam irradiated forward in the traveling direction. This also leads to a reduction in the divergence angle of the measurement laser beam irradiated toward the front in the traveling direction, and the laser radar apparatus 100 can improve the detection performance (resolution) of an object existing in the forward direction. it can.
  • the laser radar device 100 is configured so that the irradiation direction lengths of the irradiation regions L240N to L260N by the measurement laser beams L24N to L26N irradiated toward the road surface are equal to or greater than the interval of the road marking that appears intermittently. Irradiate laser beams for measurement L24N to L26N. Thereby, the laser radar device 100 can include road signs that appear intermittently in each of the irradiation regions L240N to L260N, and can improve the detection rate of road signs that appear intermittently.
  • the laser beam generating apparatus 2A is different from the laser beam generating apparatus 2 of FIG. 2 in that it includes two polygon mirrors 25H and 25L that can be switched and a linear motor 26 for switching between them. In common.
  • the laser radar device 100 reflects the parallel laser beam L1 reflected by the mirror 23 on each of the reflection surfaces of the polygon mirror 25L to generate a measurement laser beam L2.
  • the divergence angle of the measurement laser beam irradiated toward the road surface becomes equal to the divergence angle of the measurement laser beam irradiated toward the front in the traveling direction.
  • the number of scanning laser beams for measurement irradiated toward the road surface is three.
  • control device 1 of the laser radar device 100 gives the laser beam generation device 2A a response when a switching command is input from the operator or when the road marking detection rate falls below a predetermined level. Output a control signal.
  • the laser beam generator 2A moves the polygon mirror driving motor 24, the polygon mirror 25H, and the polygon mirror 25L in the direction of the arrow AR2 by the linear motor 26 in accordance with a control signal from the controller 1.
  • the laser beam generating apparatus 2A generates the measurement laser beam L2A so that the parallel laser beam L1 hits the reflecting surface of the polygon mirror 25H instead of the reflecting surface of the polygon mirror 25L.
  • Each of the reflection surfaces of the polygon mirror 25H has a divergence angle of the measurement laser beam emitted toward the road surface larger than the divergence angle of the measurement laser beam emitted toward the front in the advancing direction.
  • the number of scans of the measurement laser beam irradiated toward the front (for example, four) is larger than the number of scans of the measurement laser beam irradiated toward the road surface (for example, two).
  • the laser radar apparatus 100 reduces the divergence angle of the measurement laser beam emitted toward the road surface to reduce the power density in the irradiation area.
  • the detection sensitivity of road marking can be improved.
  • the laser radar device 100 increases the irradiation area by relatively widening the divergence angle of the measurement laser beam irradiated toward the road surface, and The detection rate can be improved.
  • the laser radar apparatus 100 detects an object existing forward in the traveling direction by allocating a larger number of irradiations to the measurement laser beam irradiated toward the front in the traveling direction and relatively reducing the divergence angle. Performance (resolution) can be improved.
  • the laser beam generating apparatus 2A may include an actuator that switches the tilt angle of the mirror 23 instead of the linear motor 26, and the tilt angle of the mirror 23 may be switched according to a control signal from the control device 1. .
  • the laser beam generating apparatus 2A can switch the reflecting surface of the parallel laser beam L1 between the polygon mirror 25L and the polygon mirror 25H, and realize the same effect as when the linear motor 26 is used. Can do.
  • the plurality of reflecting surfaces of the polygon mirror are formed so that the respective widths (circumferential angles) are equal, but a desired scanning width of the measurement laser beam can be realized.
  • Each may have a different width.
  • the laser beam generation apparatus does not need to interrupt the generation of the measurement laser beam (laser beam emission by the laser diode) at the switching of the reflection surface, and simplifies the processing related to the generation of the measurement laser beam. Can do.

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Abstract

　車両に搭載されレーザレーダ装置（１００）は、レーザ源（２１）が放射するレーザビーム（Ｌ０）を用いて測定用レーザビーム（Ｌ２）を生成し、進行方向前方の所定範囲を照射する第一レーザ照射部（Ｒ１～Ｒ４）と、レーザ源（２１）が放射するレーザビーム（Ｌ０）を用いて測定用レーザビーム（Ｌ２）を生成し、路面上の所定範囲を照射する第二レーザ照射部（Ｒ５、Ｒ６）とを備え、第二レーザ照射部（Ｒ５、Ｒ６）が生成する測定用レーザビーム（Ｌ２５、Ｌ２６）の車両側方から見たビーム拡がり角（α）は、第一レーザ照射部（Ｒ１～Ｒ４）が生成する測定用レーザビーム（Ｌ２１～Ｌ２４）の車両側方から見たビーム拡がり角（θ）よりも大きい。

Description

レーザレーダ装置
　本発明は、車両に搭載されるレーザレーダ装置に関し、特に、車両進行方向前方の所定範囲及び路面上の所定範囲の双方を照射するレーザレーダ装置に関する。
　従来、車両進行方向前方の所定範囲及び路面上の所定範囲の双方を照射する車載レーダ装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
　この車載レーダ装置は、単一のレーザダイオードから放射されるレーザ光を、回転するポリゴンミラーにおける複数の反射面のそれぞれで順番に反射させて、車両進行方向前方の所定範囲及び路面上の所定範囲の双方を照射する。
　ポリゴンミラーにおける複数の反射面は、車両進行方向前方の所定範囲の照射に用いられる五つの平面状の反射面と、路面上の所定範囲の照射に用いられる一つの凹面状の反射面とで構成されている。
　車載レーダ装置は、路面上の所定範囲を照射する場合には、レーザダイオードから放射されるレーザ光を、ポリゴンミラーにおける凹面状の反射面で反射・収束させて下方に向け、そのレーザ光の照射による路面上の照射領域が小さくなるようにする。
　このように、この車載レーダ装置は、レーザ光が路面上の白線を確実に照射するとの前提で、レーザ光の拡がり角を絞り、照射領域を小さくして、その照射領域内のパワー密度を増大させることによって、路面上の白線の検出感度を向上させるようにしている。
特開２０００－１４７１２４号公報
　しかしながら、特許文献１の車載レーダ装置は、路面上の所定範囲全体を走査するには、一回のレーザ光の照射領域を小さくした分、単位時間当たりの走査本数及び照射回数を増大させなければならない。その結果、レーザダイオードの負荷が増大し、レーザ源の寿命に悪影響を与えてしまうこととなる。一方で、単位時間当たりの走査本数及び照射回数を増大させなかった場合には、車両進行方向に連続的に現れる白線を検出できたとしても、ボッツドッツ、キャッツアイ、破線道路境界線等の車両進行方向に不連続な道路標示を検出できないおそれがある。
　上述の点に鑑み、本発明は、車両進行方向前方の所定範囲及び路面上の所定範囲の双方を照射するレーザレーダ装置であり、路面上の道路標示をより確実に検出可能なレーザレーダ装置を提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るレーザレーダ装置は、車両に搭載されレーザレーダ装置であって、レーザ源が放射するレーザビームを用いて測定用レーザビームを生成し、進行方向前方の所定範囲を照射する第一レーザ照射部と、前記レーザ源が放射するレーザビームを用いて測定用レーザビームを生成し、路面上の所定範囲を照射する第二レーザ照射部と、を備え、前記第二レーザ照射部が生成する測定用レーザビームの車両側方から見たビーム拡がり角は、前記第一レーザ照射部が生成する測定用レーザビームの車両側方から見たビーム拡がり角よりも大きいことを特徴とする。
　上述の手段により、本発明は、車両進行方向前方の所定範囲及び路面上の所定範囲の双方を照射するレーザレーダ装置であり、路面上の道路標示をより確実に検出可能なレーザレーダ装置を提供することができる。
本発明の実施例に係るレーザレーダ装置の構成例を示す機能ブロック図である。 レーザビーム生成装置の構成例を示す側面図である。 ポリゴンミラーの側面図である。 ポリゴンミラーの上面図である。 測定用レーザビームが照射されたときの車両進行方向前方を表す図である。 測定用レーザビームが照射されたときに車両を側面から見た図である。 レーザビーム生成装置が路面に向けて照射する測定用レーザビームの照射領域の一例を示す図である。 レーザビーム生成装置が路面に向けて照射する測定用レーザビームの照射領域の別の一例を示す図である。 レーザビーム生成装置が路面に向けて照射する測定用レーザビームの照射領域の更に別の一例を示す図である。 レーザビーム生成装置の別の構成例を示す側面図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態の説明を行う。
　図１は、本発明の実施例に係るレーザレーダ装置１００の構成例を示す機能ブロック図である。レーザレーダ装置１００は、車両前方の物体（先行車両、障害物等を含む。）を検出したり、路面上の道路標示を検出したりするための装置である。具体的には、レーザレーダ装置１００は、レーザビームを車両前方にパルス状に照射し、物体又は路面で反射して戻ってくる反射光を受光して、反射点からの反射光の強度や反射点までの距離等を導き出すことにより、車両前方の物体や路面上の道路標示を検出する。本実施例において、レーザレーダ装置１００は、例えば、制御装置１、レーザビーム生成装置２、及び受光装置３で構成される。
　制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータであって、例えば、駆動制御部１０、道路標示検出部１１、及び物体検出部１２のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開し、各部に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
　レーザビーム生成装置２は、制御装置１が出力する制御信号に応じて測定用レーザビームを生成する装置である。
　図２は、レーザビーム生成装置の構成例を示す側面図である。本実施例において、レーザビーム生成装置２は、例えば、レーザダイオード２１、コリメートレンズ２２、ミラー２３、ポリゴンミラー駆動用モータ２４、及びポリゴンミラー２５で構成される。
　レーザダイオード２１は、制御装置１が出力する制御信号に応じてレーザビームＬ０を放射するレーザ源（レーザダイオード）であり、例えば、制御装置１が出力するパルス信号に応じて赤外線レーザビームＬ０を断続的に放射する。
　コリメートレンズ２２は、レーザダイオード２１から放射されたレーザビームＬ０を平行レーザビームＬ１に変換する光学素子である。
　ミラー２３は、コリメートレンズ２２からの平行レーザビームＬ１を反射させてポリゴンミラー２５に導くための光学素子である。
　ポリゴンミラー駆動用モータ２４は、制御装置１が出力する制御信号に応じてポリゴンミラー２５を回転駆動するための電動モータであり、例えば、一定の回転速度でポリゴンミラー２５を回転させる。
　ポリゴンミラー２５は、ポリゴンミラー駆動用モータ２４によって回転させられる、外周面に複数の反射面が形成された回転体である。ポリゴンミラー２５は、ミラー２３で反射された平行レーザビームＬ１を複数の反射面のそれぞれで受け、その平行レーザビームＬ１を再び反射させ、所定方向に向けて照射される測定用レーザビームＬ２を生成する。
　複数の反射面のそれぞれは、所定方向に向けて照射される測定用レーザビームＬ２の拡がり角（特に、ポリゴンミラー２５の回転軸２５ａと測定用レーザビームＬ２の光軸とを含む平面における拡がり角である。）が所望の角度となるように、その形状が決定される。
　本実施例において、ポリゴンミラー２５は、回転軸２５ａの方向（矢印ＡＲ１の方向）から見て正六角形の頂面２５ｂ（図４参照。）を有し、周方向にそれぞれ６０度の幅を有する６つの反射面Ｒ１～Ｒ６を備える。しかしながら、ポリゴンミラー２５は、６つ以外の数の反射面を外周に備えるものであってもよく、複数の反射面の周方向の幅（角度）は、それぞれ異なるものであってもよい。
　受光装置３は、レーザビーム生成装置２から所定方向に向けて照射された測定用レーザビームの反射光を受けるための装置であり、例えば、反射光を受光して電気信号に変換するフォトダイオードが採用される。
　次に、図３～図６を参照しながら、ポリゴンミラー２５によって生成される測定用レーザビームＬ２について説明する。なお、図３は、ポリゴンミラー２５の側面図であり、ミラー２３からの平行レーザビームＬ１が６つの反射面Ｒ１～Ｒ６のそれぞれで反射された場合に生成される測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２６を示す。また、図４は、図２の矢印ＡＲ１方向からポリゴンミラー２５を見た図であり、図５は、測定用レーザビームＬ２が照射されたときの車両進行方向前方を表す図であり、図６は、測定用レーザビームＬ２が照射されたときに車両を側方から見た図である。
　図３で示されるように、反射面Ｒ１は、ミラー２３からの平行レーザビームＬ１を車両進行方向前方に向けて反射させ、拡がり角θの測定用レーザビームＬ２１を生成する。
　測定用レーザビームＬ２１は、回転軸２５ａに対して垂直に延びる基準線（例えば水平線である。）ＨＬに対して上方に角度２θだけ傾斜した方向に向かう光軸を有する。
　なお、反射面Ｒ１は、所望の拡がり角θを生成するよう、凸状の曲面を含むように形成されてもよく、回転軸２５に対する角度がそれぞれ異なる複数の平面を含むように形成されてもよい。反射面Ｒ２～Ｒ６についても同様である。
　また、図４で示されるように、レーザビーム生成装置２は、所定速度で回転するポリゴンミラー２５の反射面Ｒ１上を幅Ｗ１に亘って平行レーザビームＬ１が走査するように、レーザダイオード２１から赤外線レーザビームＬ０を所定時間に亘って断続的に放射させる。
　また、図５で示されるように、測定用レーザビームＬ２１は、ポリゴンミラー２５の回転に伴ってその光軸方向を路面ＲＳから所定の高さで左から右に移動させながら、幅Ｗ１に対応する照射回数（本実施例では４回である。）だけ、進行方向前方における領域Ｌ２１０内を照射する（すなわち、４つの小領域Ｌ２１１～Ｌ２１４のそれぞれを照射する。）。
　同様に、反射面Ｒ２は、平行レーザビームＬ１を車両進行方向前方に向けて反射させ、拡がり角θの測定用レーザビームＬ２２を生成する。測定用レーザビームＬ２２は、基準線ＨＬに対して上方に角度θだけ傾斜した方向に向かう光軸を有する。また、レーザビーム生成装置２は、反射面Ｒ２上を幅Ｗ１に亘って平行レーザビームＬ１が横切るようにする。その結果、測定用レーザビームＬ２２は、幅Ｗ１に対応する４回の照射によって、進行方向前方における、測定用レーザビームＬ２１が照射した領域の下に隣接する領域を照射することとなる。
　また、反射面Ｒ３は、平行レーザビームＬ１を車両進行方向前方に向けて反射させ、拡がり角θの測定用レーザビームＬ２３を生成する。測定用レーザビームＬ２３は、基準線ＨＬの方向に向かう光軸を有する。また、レーザビーム生成装置２は、反射面Ｒ３上を幅Ｗ１に亘って平行レーザビームＬ１が横切るようにする。その結果、測定用レーザビームＬ２３は、幅Ｗ１に対応する４回の照射によって、進行方向前方における、測定用レーザビームＬ２２が照射した領域の下に隣接する領域を照射することとなる。
　また、反射面Ｒ４は、平行レーザビームＬ１を車両進行方向前方に向けて反射させ、拡がり角θの測定用レーザビームＬ２４を生成する。測定用レーザビームＬ２４は、基準線ＨＬに対して下方に角度θだけ傾斜した方向に向かう光軸を有する。また、レーザビーム生成装置２は、反射面Ｒ４上を幅Ｗ１に亘って平行レーザビームＬ１が横切るようにする。その結果、測定用レーザビームＬ２４は、幅Ｗ１に対応する４回の照射によって、進行方向前方における、測定用レーザビームＬ２３が照射した領域の下に隣接する領域を照射することとなる。
　また、反射面Ｒ５は、平行レーザビームＬ１を路面に向けて反射させ、拡がり角α（α＞θ）の測定用レーザビームＬ２５を生成する。測定用レーザビームＬ２５は、基準線ＨＬに対して下方に角度β（β＞θ）だけ傾斜した方向に向かう光軸を有する。また、レーザビーム生成装置２は、反射面Ｒ５上を幅Ｗ２（Ｗ２＞Ｗ１）に亘って平行レーザビームＬ１が横切るようにする。その結果、測定用レーザビームＬ２５は、幅Ｗ２に対応する照射回数（本実施例では８回である。）だけ、路面上における領域Ｌ２５０内を照射する（すなわち、８つの小領域Ｌ２５１～Ｌ２５８のそれぞれを照射する。）。
　また、反射面Ｒ６は、平行レーザビームＬ１を路面に向けて反射させ、拡がり角αの測定用レーザビームＬ２６を生成する。測定用レーザビームＬ２６は、基準線ＨＬに対して下方に角度α＋βだけ傾斜した方向に向かう光軸を有する。また、レーザビーム生成装置２は、反射面Ｒ２上を幅Ｗ２に亘って平行レーザビームＬ１が横切るようにする。その結果、測定用レーザビームＬ２６は、幅Ｗ２に対応する８回の照射によって、路面上における、測定用レーザビームＬ２５が照射した領域の手前に隣接する領域を照射することとなる。
　このように、本実施例において、ポリゴンミラー２５の反射面Ｒ１～Ｒ４は、進行方向前方に向けて照射される測定用レーザビームを生成する第一レーザ照射部を構成し、ポリゴンミラー２５の反射面Ｒ５及びＲ６は、路面に向けて照射される測定用レーザビームを生成する第二レーザ照射部を構成する。
　また、本実施例において、測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２４は、進行方向前方の物体の位置を測定するために利用され、測定用レーザビームＬ２５及びＬ２６は、路面上の道路標示の位置を測定するために利用される。
　なお、本実施例では、説明の都合上、測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２４のそれぞれによる左から右への一回の走査が４回の照射を含み、各走査が鉛直上方から下方に向かって進行するものとしている。また、測定用レーザビームＬ２５及びＬ２６のそれぞれによる左から右への一回の走査が８回の照射を含み、測定用レーザビームＬ２６による走査が測定用レーザビームＬ２５による走査よりも手前（車両に近い方）にあるものとしている。
　しかしながら、測定用レーザビームＬ２の走査のそれぞれは、実際にはより多くの照射回数を含むものであり、また、その照射回数も個別に設定され得るものである。また、進行方向前方での走査（本実施例における測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２４の走査）の順番は、鉛直下方から鉛直上方に向かって進行するものであってもよく、進行方向を問わないランダムなものであってもよい。同様に、路面上での走査（本実施例における測定用レーザビームＬ２５及びＬ２６の走査）の順番は、車両から遠ざかる方向に進行するものであってもよく、進行方向を問わないランダムなものであってもよい。
　また、本実施例では、測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２６のそれぞれによる走査は、左から右に進行するものとされるが、右から左に進行するものであってもよく、上下方向（上から下又は下から上）に進行するものであってもよく、斜め方向に進行するものであってもよい。
　また、本実施例では、測定用レーザビームは、一連の照射処理において、進行方向前方を４回走査し、路面上を２回走査するが、進行方向前方及び路面上をそれぞれ３回ずつ走査するなど、他の走査回数の組み合わせを採用するようにしてもよい。
　また、本実施例では、レーザビーム生成装置２は、それぞれの照射領域が重複しないように測定用レーザビームを生成するが、照射領域の一部が重複するように、或いは、照射領域の間に所定の間隔を置くように、測定用レーザビームを生成するようにしてもよい。
　ここで再び図１を参照しながら、制御装置１が有する各種機能要素について説明する。
　駆動制御部１０は、レーザビーム生成装置２の駆動を制御するための機能要素であり、例えば、レーザダイオード２１及びポリゴンミラー駆動用モータ２４に対して制御信号を出力し、レーザビーム生成装置２を所望の状態で駆動させるようにする。
　具体的には、駆動制御部１０は、レーザダイオード２１によるレーザビームＬ０の放射タイミングとポリゴンミラー駆動用モータ２４によるポリゴンミラー２５の回転速度とを適切に同期させるようにする。
　道路標示検出部１１は、路面上の道路標示を検出するための機能要素であり、例えば、受光装置３の出力に基づいて、反射光の強度、レーザビーム生成装置２と反射点との間の距離、レーザビーム生成装置２から見たその反射点の存在方向等を導き出すことによって、道路標示を検出する。
　また、道路標示検出部１１は、路面に向けて照射された測定用レーザビームの反射光を受光装置３で受光することによって路面上の道路標示を検出する。
　なお、「道路標示」は、路面に存在する標示物であり、例えば、路面にペイントされた車線境界線（例えば連続線や破線である。）、路面に埋設された道路鋲（例えばボッツドッツやキャッツアイである。）等を含む。
　また、「反射点」は、測定用レーザビームＬ２のそれぞれが反射する位置に対応する点であり、例えば、路面に向けられた測定用レーザビームＬ２のそれぞれの光軸上の点である。
　具体的には、道路標示検出部１１は、レーザダイオード２１によるレーザビームＬ０の放射時刻から受光装置３による受光時刻までの時間と光の速度とに基づいてレーザビーム生成装置２と反射点との間の距離（以下、「反射点距離」とする。）を算出する。
　また、道路標示検出部１１は、その放射時刻とレーザビーム生成装置２の駆動状態（ポリゴンミラー２５の回転状態）とに基づいて測定用レーザビームＬ２の照射方向ひいてはその反射点の存在方向を導き出す。
　その後、道路標示検出部１１は、反射光の強度が所定値以上であり、且つ、反射点距離に基づいて算出される反射点の高さが路面とほぼ同じであれば、その反射光に関する反射点を道路標示上の反射点（以下、「有効反射点」とする。）として抽出する。
　その後、道路標示検出部１１は、レーザビーム生成装置２の位置を原点とし車幅方向の距離をＸ軸とし車両進行方向の距離をＹ軸とする二次元直交座標系における有効反射点の座標値を算出する。
　その後、道路標示検出部１１は、上述の処理を繰り返して複数の有効反射点を抽出し、それら有効反射点のそれぞれの座標値を算出して車線境界線の位置を決定する。
　また、道路標示検出部１１は、単位時間における自車両の移動量と、単位時間前に決定した道路境界線の位置とに基づいて現時点における車線境界線の位置の検出を効率化させるようにする。
　具体的には、道路標示検出部１１は、車速センサや操舵角センサ（何れも図示せず。）等の出力に基づいて単位時間における自車両の移動量を推定し、推定した移動量に基づいて、単位時間前に決定した道路境界線の位置を現時点における座標系上の位置に移動させる。
　その上で、道路標示検出部１１は、現時点における反射点群のうち、移動後の道路境界線付近に存在する反射点群のみを抽出対象とし、有効反射点群の抽出処理に関する負荷を低減させるようにする。
　また、道路標示検出部１１は、有効反射点の座標値（ｘ、ｙ）と所定の二次曲線モデルの式（ｘ＝ａ０＋ａ１×ｙ＋ａ２×ｙ２）とに基づいてパラメータａ０、ａ１、ａ２の値を導き出すようにしてもよい。なお、パラメータａ０は、車線中心線に対する自車両の車幅方向におけるずれ［メートル］であり、パラメータａ１は、車線方向に対する車両進行方向の角度［ラジアン］であり、パラメータａ２は、車線の曲率［１／メートル］である。
　物体検出部１２は、車両進行方向前方に存在する物体を検出するための機能要素であり、例えば、道路標示検出部１１による処理と同様に、受光装置３の出力に基づいて、反射光の強度、レーザビーム生成装置２と反射点との間の距離、レーザビーム生成装置２から見たその反射点の存在方向等を導き出すことによって物体を検出する。
　また、物体検出部１２は、進行方向前方に向けて照射された測定用レーザビームの反射光を受光装置３で受光することによって車両進行方向前方に存在する物体を検出する。
　次に、図７及び図８を参照しながら、レーザビーム生成装置２が路面に向けて照射する測定用レーザビームの照射領域の一例について説明する。なお、図７及び図８はそれぞれ、測定用レーザビームを照射する車両を側方から見た図と上方から見た図とを組み合わせた複合図を示す。
　図７は、進行方向前方に向けて照射される測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２４の拡がり角θよりも大きい拡がり角α（α＞θ）を有する測定用レーザビームＬ２５、Ｌ２６が路面に向けて照射されたときの照射領域Ｌ２５０、Ｌ２６０を示す。なお、図７の測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２６は、図３における測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２６に対応するものとし、基準線である水平線ＨＬに対してそれぞれ角度＋２θ、＋θ、±０、－θ、－β、－（α＋β）だけ傾斜した光軸を有する。
　また、図８は、進行方向前方に向けて照射される測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２４の拡がり角θと同じ拡がり角θを有する測定用レーザビームＬ２５Ｃ、Ｌ２６Ｃが路面に向けて照射されたときの照射領域Ｌ２５０Ｃ、Ｌ２６０Ｃを示す。
　図８における測定用レーザビームＬ２５Ｃ、Ｌ２６Ｃは、基準線である水平線ＨＬに対してそれぞれ下方に角度３θ、４θだけ傾斜した光軸を有し、図７の照射領域Ｌ２５０、Ｌ２６０よりも小さい照射領域Ｌ２５０Ｃ、Ｌ２６０Ｃを路面上に形成する。その結果、道路標示が図示されるようなボッツドッツＢＤである場合、レーザビーム生成装置２は、照射領域Ｌ２５０Ｃ、Ｌ２６０Ｃの何れにもボッツドッツＢＤを含めることができない状況を発生させる場合がある。
　一方、図７における測定用レーザビームＬ２５、Ｌ２６は、基準線である水平線ＨＬに対してそれぞれ下方に角度β、α＋βだけ傾斜した光軸を有し（図３参照。）、図７の照射領域Ｌ２５０Ｃ、Ｌ２６０Ｃよりも大きい照射領域Ｌ２５０、Ｌ２６０を路面上に形成する。その結果、道路標示が図示されるようなボッツドッツＢＤであっても、レーザビーム生成装置２は、より確実に、照射領域Ｌ２５０、Ｌ２６０内にボッツドッツＢＤを含めることができることとなる。
　このように、レーザレーダ装置１００は、進行方向前方に照射する測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２４の拡がり角θよりも大きい拡がり角αを有する測定用レーザビームＬ２５、Ｌ２６を路面に照射することによって、検出対象の道路標示（ボッツドッツＢＤ）をより確実に照射領域内に含めることができ、道路標示（ボッツドッツＢＤ）の検出率を向上させることができる。なお、道路標示の検出率は、道路標示が照射領域に含まれる確率を意味する。
　また、レーザレーダ装置１００は、路面に向けて照射する測定用レーザビームＬ２５、Ｌ２６の拡がり角を、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２４の拡がり角θよりも大きくする。これにより、レーザレーダ装置１００は、路面上の照射領域を小さくすることなく、また、道路標示の検出率を低下させることもなく、路面に対する単位時間当たりの照射回数を減らすことができる。その結果、レーザレーダ装置１００は、単位時間当たりの照射回数に制限がある場合に、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームに対して、より多くの照射回数を割り振ることができる。これは、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームの拡がり角を小さくすることにも繋がり、レーザレーダ装置１００は、進行方向前方に存在する物体の検出性能（分解能）を向上させることができる。
　次に、図９を参照しながら、レーザビーム生成装置２が路面に向けて照射する測定用レーザビームの照射領域の別の一例について説明する。なお、図９は、図７及び図８と同様に、測定用レーザビームを照射する車両を側方から見た図と上方から見た図とを組み合わせた複合図である。また、図９では、図７及び図８におけるボッツドッツＢＤの代わりに破線境界線ＰＭが路面上にペイントされているものとする。
　図９において、レーザビーム生成装置２は、図７及び図８の場合と異なり、進行方向前方及び路面のそれぞれに向けて照射する測定用レーザビームの走査本数を３本ずつとし、進行方向前方に向けて測定用レーザビームＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３を照射し、路面に向けて測定用レーザビームＬ２４Ｎ、Ｌ２５Ｎ、Ｌ２６Ｎを照射する。
　路面に向けて照射される測定用レーザビームＬ２４Ｎ、Ｌ２５Ｎ、Ｌ２６Ｎのそれぞれの拡がり角は、進行方向前方に向けて照射される測定用レーザビームＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３の拡がり角θよりも大きい値に設定されている。
　また、測定用レーザビームＬ２４Ｎ、Ｌ２５Ｎ、Ｌ２６Ｎのそれぞれの拡がり角は、路面上の照射領域Ｌ２４０Ｎ、Ｌ２５０Ｎ、Ｌ２６０Ｎのそれぞれの長さがほぼ共通の長さＤ１となるように設定されている。その結果、測定用レーザビームＬ２６Ｎの拡がり角が最も大きく、Ｌ２５Ｎ、Ｌ２４Ｎの順にその拡がり角が小さくなる。
　長さＤ１は、例えば、個々の破線境界線ＰＭの長さであり、且つ二つの破線境界線ＰＭの間の長さでもある５メートル以上に設定される。長さＤ１が５メートルの場合、測定用レーザビームＬ２４Ｎ、Ｌ２５Ｎ、Ｌ２６Ｎのそれぞれの拡がり角は、例えば、２度、５度、１５度に設定される。
　このように、レーザレーダ装置１００は、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２３の拡がり角θよりも大きい拡がり角を有する測定用レーザビームＬ２４Ｎ～Ｌ２６Ｎを路面に向けて照射することによって、断続的に現れる道路標示（破線境界線ＰＭ）をより確実に照射領域内に含めることができ、断続的に現れる道路標示（破線境界線ＰＭ）の検出率を向上させることができる。
　また、レーザレーダ装置１００は、路面に向けて照射する測定用レーザビームＬ２４Ｎ～Ｌ２６Ｎの拡がり角を、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームＬ２１～Ｌ２３の拡がり角θよりも大きくする。これにより、レーザレーダ装置１００は、路面上の照射領域を小さくすることなく、また、道路標示の検出率を低下させることもなく、路面に対する単位時間当たりの照射回数を減らすことができる。その結果、レーザレーダ装置１００は、単位時間当たりの照射回数に制限がある場合に、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームに対してより多くの照射回数を割り振ることができる。これは、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームの拡がり角を小さくすることにも繋がり、レーザレーダ装置１００は、進行方向前方に存在する物体の検出性能（分解能）を向上させることができる。
　また、レーザレーダ装置１００は、路面に向けて照射する測定用レーザビームＬ２４Ｎ～Ｌ２６Ｎによる照射領域Ｌ２４０Ｎ～Ｌ２６０Ｎのそれぞれの照射方向長さが、断続的に現れる道路標示の間隔以上となるように、測定用レーザビームＬ２４Ｎ～Ｌ２６Ｎを照射する。これにより、レーザレーダ装置１００は、断続的に現れる道路標示を照射領域Ｌ２４０Ｎ～Ｌ２６０Ｎのそれぞれに含めることができ、断続的に現れる道路標示の検出率を向上させることができる。
　次に、図１０を参照しながら、レーザビーム生成装置の別の構成例について説明する。図１０において、レーザビーム生成装置２Ａは、切り替え可能な二つのポリゴンミラー２５Ｈ、２５Ｌとその切り替えのためのリニアモータ２６とを備える点で、図２のレーザビーム生成装置２と相違するがその他の点で共通する。
　通常、レーザレーダ装置１００は、ミラー２３で反射された平行レーザビームＬ１をポリゴンミラー２５Ｌの反射面のそれぞれで反射させ測定用レーザビームＬ２を生成する。
　ポリゴンミラー２５Ｌの反射面のそれぞれは、路面に向けて照射される測定用レーザビームの拡がり角が、進行方向前方に向けて照射される測定用レーザビームの拡がり角に等しくなり、進行方向前方及び路面に向けて照射される測定用レーザビームの走査本数が３本ずつとなるように構成される。
　一方で、レーザレーダ装置１００の制御装置１は、操作者からの切り替え指令が入力された場合に、或いは、道路標示の検出率が所定レベル未満に低下した場合にレーザビーム生成装置２Ａに対して制御信号を出力する。
　レーザビーム生成装置２Ａは、制御装置１からの制御信号に応じて、ポリゴンミラー駆動用モータ２４、ポリゴンミラー２５Ｈ、及びポリゴンミラー２５Ｌをリニアモータ２６により矢印ＡＲ２の方向に移動させる。その結果、レーザビーム生成装置２Ａは、平行レーザビームＬ１が、ポリゴンミラー２５Ｌの反射面の代わりに、ポリゴンミラー２５Ｈの反射面に当たるようにして、測定用レーザビームＬ２Ａを生成する。
　ポリゴンミラー２５Ｈの反射面のそれぞれは、路面に向けて照射される測定用レーザビームの拡がり角が、進行方向前方に向けて照射される測定用レーザビームの拡がり角よりも大きいものとなり、進行方向前方に向けて照射される測定用レーザビームの走査本数（例えば４本である。）が、路面に向けて照射される測定用レーザビームの走査本数（例えば２本である。）よりも多くなるように構成される。
　このようにして、レーザレーダ装置１００は、例えば、道路標示が連続的に現れる場合には、路面に向けて照射される測定用レーザビームの拡がり角を比較的小さくして照射領域内のパワー密度を増大させ、道路標示の検出感度を向上させることができる。
　また、レーザレーダ装置１００は、例えば、道路標示が断続的に現れる場合には、路面に向けて照射される測定用レーザビームの拡がり角を比較的大きくして照射領域を増大させ、道路標示の検出率を向上させることができる。この場合、レーザレーダ装置１００は、進行方向前方に向けて照射する測定用レーザビームに対してより多くの照射回数を割り振りながらその拡がり角を比較的小さくし、進行方向前方に存在する物体の検出性能（分解能）を向上させることができる。
　なお、レーザビーム生成装置２Ａは、リニアモータ２６の代わりに、ミラー２３の傾斜角を切り替えるアクチュエータを備え、制御装置１からの制御信号に応じて、ミラー２３の傾斜角を切り替えるようにしてもよい。この場合、レーザビーム生成装置２Ａは、平行レーザビームＬ１の反射面を、ポリゴンミラー２５Ｌとポリゴンミラー２５Ｈとの間で切り替えることができ、リニアモータ２６を用いた場合と同様の効果を実現させることができる。
　以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
　例えば、上述の実施例において、ポリゴンミラーにおける複数の反射面は、それぞれの幅（周方向角度）が等しくなるように形成されているが、測定用レーザビームの所望の走査幅を実現できるようにそれぞれ異なる幅で形成されていてもよい。この場合、レーザビーム生成装置は、反射面の切り替わりのところで測定用レーザビームの生成（レーザダイオードによるレーザビームの放射）を中断する必要がなく、測定用レーザビームの生成に関する処理を単純化することができる。
　１　　　制御装置
　２、２Ａ　レーザビーム生成装置
　３　　　受光装置
　１０　　駆動制御部
　１１　　道路標示検出部
　１２　　物体検出部
　２１　　レーザダイオード
　２２　　コリメートレンズ
　２３　　ミラー
　２４　　ポリゴンミラー駆動用モータ
　２５、２５Ｈ、２５Ｌ　　ポリゴンミラー
　２５ａ　ポリゴンミラーの回転軸
　２５ｂ　ポリゴンミラーの頂面
　２６　　リニアモータ
　１００　レーザレーダ装置
　Ｌ０　　レーザダイオードが放射するレーザビーム
　Ｌ１　　コリメートレンズが生成する平行レーザビーム
　Ｌ２、Ｌ２Ａ　　測定用レーザビーム
　Ｌ２１～Ｌ２６　測定用レーザビーム
　Ｌ２５Ｃ、Ｌ２６Ｃ　測定用レーザビーム
　Ｌ２４Ｎ～Ｌ２６Ｎ　測定用レーザビーム
　Ｌ２１０～Ｌ２６０　一回の走査による照射領域
　Ｌ２５０Ｃ、Ｌ２６０Ｃ　一回の走査による照射領域
　Ｌ２４０Ｎ～Ｌ２６０Ｎ　一回の走査による照射領域
　Ｌ２１１～Ｌ２１４、Ｌ２５１～Ｌ２５８　一回の照射による照射領域
　Ｒ１～Ｒ６　反射面
　ＲＳ　　路面

Claims (4)

  1. 　車両に搭載されレーザレーダ装置であって、
    　レーザ源が放射するレーザビームを用いて測定用レーザビームを生成し、進行方向前方の所定範囲を照射する第一レーザ照射部と、
    　前記レーザ源が放射するレーザビームを用いて測定用レーザビームを生成し、路面上の所定範囲を照射する第二レーザ照射部と、を備え、
    　前記第二レーザ照射部が生成する測定用レーザビームの車両側方から見たビーム拡がり角は、前記第一レーザ照射部が生成する測定用レーザビームの車両側方から見たビーム拡がり角よりも大きい、
    　ことを特徴とするレーザレーダ装置。
  2. 　前記第二レーザ照射部は、少なくとも一回の走査で路面上の所定範囲を照射し、
    　前記第二レーザ照射部が生成する測定用レーザビームの車両側方から見たビーム拡がり角は、二回以上の走査で前記路面上の所定範囲が照射される場合、各走査における測定用レーザビームによる路面上の照射領域の長さを略一定にする角度であり、
    　該照射領域の長さは、所定間隔で繰り返される道路標示の該所定間隔以上の長さに設定される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
  3. 　前記第一レーザ照射部及び前記第二レーザ照射部はそれぞれ、回転するポリゴンミラーにおける複数の反射面のそれぞれで前記レーザ源が放射するレーザビームを反射させて測定用レーザビームを生成し、
    　前記第二レーザ照射部は、凸面状の反射面で前記レーザ源が放射するレーザビームを反射させて測定用レーザビームを生成する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
  4. 　前記第一レーザ照射部は、進行方向前方の車両又は障害物の位置を測定する測定用レーザビームを生成し、
    　前記第二レーザ照射部は、路面上の道路標示の位置を測定する測定用レーザビームを生成する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザレーダ装置。
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