JPH02249986A - 車載レーダー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 この発明は自動車等のレーダー装置に関し、特に先行車
両までの距離と方向を検出し車両追尾を行うのに適した
車載レーダー装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年の自動車台数増加により道路における渋滞の発生頻
度が高（なっており、特に都市部およびその周辺での一
般道や高速道の渋滞は日常茶飯事になっている。これら
渋滞道路においては運転操作に対する運転者の負担が著
しく増大し、運転者の疲労による判断能力低下環による
衝突事故等の頻度も増えている。このため、自動車には
機械的、電気的に衝突を回避するための自動車間保持装
置、車間警報装置、自動制動装置等の安全装置の搭載が
必要となってきており、さらに先行車自動追尾装置の開
発により運転者の負担を大幅に低減できる。これら装置
を有効に機能させるためには、自車両と先行車両間の距
離、方向を知る車載レーダー装置が必要不可欠である。

従来、車間距離の検出方式としては、電波あるいは光パ
ルスを先行車に当てその伝搬時間より距離を測定する方
式がよく知られているが、かかる方式は上記渋滞時のご
とき平均車間距離が比較的小さい場合には伝搬時間が小
さすぎ距離の検出が困難である。近距離用の距離検出方
式としては、カメラのオートフォーカスに用いる測距装
置がよく知られている。かかる装置の方式としては、外
光を利用するパッシブ法あるいは、測距装置自体から光
を発するアクティブ法による三角測量方式が代表的であ
り、いずれの方式も距離の検出は可能であるが、方向を
検出することは困難である。

かかる三角測量方式を応用して、先行車両までの距離と
方向を求める従来の車載レーダー装置としては、例えば
、特開昭６３−１２０２１２号公報に示された先行車両
の排気管より出る熱線を検出する方法があるが、かかる
方式は、車両の後部に排気管のないトラックや後部に複
数の排気管を持つ車両に対しては適用できず、後部に排
気管を持つ車両に対しても、特に夏期の炎天下等におい
ては熱源を特定しにくいといった欠点があった。さらに
、かかる低温度熱源を検出する検出素子は応答性が悪い
、冷却が必要といった欠点がありこのためレダー装置が
複雑、高価になると言った欠点もあった。これに対し、
先行車両の後部に光源を配し、この光源より後方に光を
投射して、自軍に設けた複数の受光器間の受光光量の差
により先行車両までの距離、方向を求める方式が例えば
特開昭４９４３３２８号公報で公知であるが、かかる方
式でも複数の受光器間の受光光量の差により距離、方向
を算出しているため、光源や受光器の汚れによる受光光
量変化や、温度変化、経時変化等での光源の発光量や個
々の受光器受光感度の変化による受光光量の変化が無視
できず、しかもかかる受光光量の変化が個々の受光器に
より異なるため、長期間にわたる安定した距離、方向の
検出動作が期待できないといった欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のごとき従来装置の課題を解決するため
になされたものであり、環境や光学素子の経時変化によ
らず長期間にわたり常時安定した距離、方向の検出動作
が可能な車載レーダー装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ この発明に係る車載レーダー装置は、先行車両の後部所
定位置に取付けられ後方に向けて光を投射する光源を有
する光源手段と、自車両（追尾車両）の前部に所定間隔
を隔てて設けられ上記光源からの光を入射させる２つの
受光光路を有する１対の受光光学系と、両受光光路の結
像面に上記光源の像を結像させる光電変換器と、この光
電変換器からの出力より結像面での２つの受光光路に対
応する一水平方向結像位置を算出する結像位置算出手段
と、上記受光光学系を水平方向に回動する回動手段と、
この回動手段による上記受光光学系の回動角度を検出す
る角度検出手段を備えたものである。

〔作　用〕

この発明においては、結像位置算出手段の出力より受光
光学系の光軸を含む垂直面上に光源が位置するように受
光光学系を回動させ、角度検出手段の出力によりその時
の回動角度から先行車両までの方向を求めると共に、結
像位置算出手段の出力により光源の像位置から先行車両
までの距離を求めることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明による車載レーダー装置の構成図で、図に
おいて、１は先行車両１００の後部中央に取付けた光源
、２は光′ａ１から光を出射する光源回路、４は自車両
２００（追尾車両）の前部に設けた受光光学系で、５は
受光光学系４の光軸、６は受光光学系４に結像した光源
１の像の結像位置算出手段、７は結像位置比較手段、８
は回動装置制御手段、９は回動袋：η駆動手段、ｌＯは
受光光学系４を水平方向に回動させる回動装置、１１は
回動装置１０の回動角度検出器、１２は方向算出手段、
１３は結像位置平均化手段、１４は距離算出手段、１５
はコード識別手段、２０は制御２Ｉ装置である。

第２図はこの発明の結像位置算出の詳細説明図で、符号
の添字Ｒ（Ｌ）は受光光学系４の右側（左側）の受光光
路に対応することを示すものであり、４１は該受光光路
の受光レンズ、４２は受光レンズ４１の略焦点面に置か
れた光電変換器でここではＰＳＤ　（半導体装置検出器
）を用いており、６１はＰＳＤ４２の増幅回路、６２は
ピークホールド回路、６３は減算回路、６４は加算回路
、６５は割算回路、６６はパルス加算回路を示す。第３
図はこの発明の一実施例の光学系の一部を示す図であり
、４３は円筒レンズ、４４は縦長の像である。

次にかかる実施例の動作を説明する。第１図において光
［１は先行車両１００の後部所定位置（以下後部中央と
して説明、）に取付けられ、車両後方に光源回路２によ
りパルス変調された投射光３を投射する。光源１として
は可視光ＬＥＤ等の可視光源でもよいが、背景光等の雑
音によるＳ／Ｎ比の低下を防止するため、近赤外ＬＥＤ
等の波長１μ以下程度の近赤外光源が望ましく、以下の
説明では近赤外ＬＥＤを用いている。また投射光３は所
定車両ごとにパルスの周期、発光時間等の異なったコー
ド化された変調光とするのが追尾車両識別のうえで有利
である。一方、自車両２００の前部所定位置（以下前部
中央として説明、）には回動装置１０により水平方向に
回動可能なよう支持された受光光学系４が配置され、回
動装置ＩＯには受光光学系４の車両軸よりの回動角度θ
を検出する回動角度検出器１１が取付けられている。第
２図に示すごとく、光ａ１より投射光３が投射されると
、受光光学系４は所定距離りはなれて平行に配置された
受光レンズ４１Ｒ，４１Ｌにより２光路に分けて投射光
３を集光し、各結像レンズ４１Ｒ，４１Ｌの略焦点面上
に取付けられたＰＳＤ４２Ｒ，４３Ｒ上に光′ａｌの像
を各々結像させる。ここで第３図のごとく、受光光学系
４の各受光光路に受光レンズ４１と共に円筒レンズ４３
を配して、ＰＳＤ４２上にその幅Ｈより長い光源ｌの縦
長の像４４を形成させている。かかる構成では先行車両
１００や自車両２００の振動、ピッチング等で光ａ１と
受光光学系４の光軸の水平がずれてもＰＳＤ４２上に像
４４の一部が常にかかるため、路面等の状態によらず安
定した動作が可能となる。図では受光レンズ４１と円筒
レンズ４３を分けて示したが、受光レンズ４１を非球面
レンズとして円筒レンズ４３の機能を付加すればレンズ
系が筒車となり受光光学系４をより明るくできる。ＰＳ
Ｄ４２Ｒ，４２Ｌはその中心が先行車両１００までの距
離、方向の測定範囲に応じて各受光レンズ４１Ｒ，４１
Ｌの光軸中心より外側に来るよう配置するのがＰＳＤの
有効受光長を効果的に利用できるが、ここでは結像位置
の説明を簡単にするためＰＳＤ４２Ｒ，４３Ｒの有効受
光長の中心と各受光レンズ４１Ｒ，４１Ｌの光軸中心を
一致させて配置した例を示している。ＰＳＤ４２上の光
源ｌの結像位置は、像の光重心位置とＰＳＤ４２中心と
の距離をＸとすると、ＰＳＤ４２の両端の電極から出力
される光電流ｉａ、ｉｂとＰＳＤ４２の有効受光長Ｄ（
図示せず、）より、Ｘ　＝　Ｄ［（ｉａ　−ｉｂ）／（
ｉａ−ｔ−ｉｂ）］／２　　・＝（１）で得られる。結
像位置算出手段６ではＰＳＤ４２の光電流ｉａ、ｉｂが
増幅器６１で増幅され信号となるパルス電流成分のみが
抽出された後、ピークホールド回路６２によりＤＣ電圧
信号に変換され、減算回路６３、加算回路６４、割算回
路６５を介して上記（１）式が計算され、各光路に対応
した結像位置ＸＩ、ＸＬが出力される。また、パルス加
算回路６６によりＰ　Ｓ　Ｄ　４２Ｒの総パルス電流ｉ
。

が光′ａ１のパルスコード識別信号としてコード識別手
段１５に出力される。第１図で結像位置算出手段６より
結像位置ＸＲ，ＸＬが出力されると、結像位置比較手段
７により結像位置Ｘｌｌ、ＸＬの差ΔＸ（＝Ｘｌ−ＸＬ
）が計算され、回動装置制御手段８により差ΔＸに応じ
た回動制御信号が計算されて、回動装置駆動手段９を介
して回動装置１０が駆動され、受光光学系４の該受光光
軸５が光源１の方向を向くよう、即ち上記結像位置の差
ΔＸが零なるよう回動制御される。かかる回動制御時の
受光光学系４の回動角度θは角度検出器１１で検出され
方向算出手段１２で適当な電気信号に変換されて出力さ
れる。一方、回動制御時の結像位置Ｘ、、ＸＬは結像位
置平均化手段１３に出力されて平均結像位置Ｘ　（＝　
Ｘ　ｍ　＝　Ｘ　Ｌ）が算出され、距離算出手段１４は
かかる平均結像位置Ｘより先行車両までの距離りをＬ＝
ＦＤ／２Ｘで計算して出力する。ここでＦは受光レンズ
４１からＰＳＤ４２までの距離であり、前述したごとく
受光レンズ４１の焦点距離に略等しい。またＰＳＤ４２
Ｒの総パルス電流ｉ、はコード識別手段１５に出力され
て先行車両１００の光源１のパルスコードの変化を監視
し、先行車両１００が入替わったり、先行車両１００と
自車両２００の間の障害物を検知したような場合には識
別異常フラグＦＧを出力する。

即ち、以上の構成によれば先行車両１−００までの距離
りと方向θが、受光光学系４における光源１の結像位置
を制御することにより決定されるため、光源１の発光量
や受光光学系４の受光効率が変化しても安定な動作がで
きるという利点がある。回動装置１０はＤＣモータある
いはパルスモータをバンクラッシュの無い減速機と組合
わせて使用すればよく、回動角度検出器１１はポテンシ
ョメータ、回転エンコーダを利用できる。また、第１図
においては結像位置比較手段７、回動装置制御手段８、
方向算出手段１２、距離算出手段１４、コード識別手段
１５を各々別々に構成して示したが、回動装置１０にパ
ルスモータを使用する場合などはコンピュータを用いた
ディジタル制御とするのが有利であり、上記各手段の機
能をコンピュータのソフト上で処理する制御装置２０と
しても良い。

かかる場合、受光光学系４の回動角度はパルスモータの
駆動制御パルスを制御装置２０内に設けたパルスカウン
タで積算し、この積算値にパルスモータのステップ角度
をかけて計算されるため、回動角度検出器１１が不要と
なるとともに、ＤＣモータ使用時のごとくサーボ制御系
とする必要がな（、回動制御ｎが簡単化できるという利
点がある。

第４〜６図はこの発明の他の実施例を示すものであって
、第４図は結像位置算出の詳細説明図であり、４５は結
像レンズ４１の略焦点面に置かれた光電変換器でここで
は一次元ＣＣＤを用いた例を示しており、６７は映像信
号比較回路、６８はＣＣＤ駆動回路、６９は結像位置算
出回路である。

第５図は光学系の一部を示す図であり、４６はその先軸
を中心とし水平方向に所定の明暗コード４７が印刷等に
より付加された円筒レンズである。また、第６図はＣＣ
Ｄ４５上の結像位置算出方法を説明する図である。

つぎに、かかる他の実施例の動作を上記各図を用いて説
明する。第４図において光源ｌより投射光３が投射され
ると受光光学系４は所定路＃Ｌはなれて平行に配置され
た受光レンズ４１Ｒ，４１Ｌにより２光路に分けて投射
光３を集光し、各受光レンズ４１の略焦点面上に取付け
られたＣＣＤ４５上に光源１の像を各々結像させる。こ
こで第５図のごとく光源１よりの投射光を所定の明暗コ
ード４７をもつ円筒レンズ４６を介した投射光３とすれ
ば、ＣＣＤ４５上には水平方向に所定のコントラストパ
ターンを有する縦長の像４４が形成されるため、第３図
に示すのと同様の効果が期待できる。光源１としてはＣ
ＣＤ４５が通常可視領域でも大きな感度を持つため、前
述の実施例と同様パルス発光をさせることが好ましいが
、かかる実施例ではコントラストパターンによりコード
識別を行うようにしたため、ＣＣＤ駆動周波数より十分
低い一定の周波数のパルス発光をさせればよく、波長６
００〜９００ｎｍの赤色か近赤外ＬＥＤを使用すればよ
い、ＣＣＤ４５はその中心が受光光学系４の両受光光路
の中心、即ち受光光学系４の光軸と一致するよう配置さ
れている。ＣＣＤ４５上には、第６図に示すごとく両受
光光路に対応した所定のコントラストパターンを有する
光源ｌの像４４Ｒ，４４Ｌが結像されており、ＣＣＤ駆
動回路６８の駆動パルスＳＴにより増幅回路６１を介し
て映像信号■０として読み出される。映像信号■０は各
画素の信号がピークホールド回路６２を介してホールド
されたのち出力Ｐ　Ｈとして結像位置算出回路６９に送
出される。結像位置算出回路６９はホールド出力ＰＨよ
り各像４４Ｒ，’４４Ｌの照度重心位置をもとめ、駆動
パルス゛ＳＴがら各像４４Ｒ，４４Ｌの重心位置までに
至る時間ＴＲ１Ｔ、と、ＣＣＤ４５の操作速度Ｖより、
結像位置Ｘａ　　ＸＬを、 で算出する。ここで２Ｎ、　Δは各々ＣＣＤ４５の画素
数、側索ピッチである。結像位置算出手段６より結像位
置Ｘｍ、Ｘｔが出力されると、前述の実施例と同様に、
結像位置Ｘ□Ｘ、の差ΔＸ　（−Ｘ　＊　　Ｘ　ｔ）が
計算され、差ΔＸに応じて回動装置１０が駆動され、受
光光学系４の受光光軸５が光源ｌの方向を向くよう回動
制御されて、回動角度θが検出され、一方、回動制御時
の結像位置Ｘ、、ＸＬより距離算出手段１４により先行
車両までの距離りが計算される。また出力ＰＨは映像信
号比較回路６７で波形整形され、パルス列ＰＳがコード
識別手段１５に送出されて先行車両１００の光源１のコ
ントラストコードが監視される。

かかる構成においても、前述の実施例と同様な効果が期
待できるとともに光電変換器が−っで済むため装置が安
価にでき、かっ光電変換器の位置ぎめが容易に精度良く
できるため距離検出精度を上げられるという利点がある
。

なお、上記各実施例では光電変換器としてＰＳＤあるい
はＣＣＤを用いた場合を示したが、フォトダイオードア
レイ等地のイメージセンサを用いても良く、光電変換器
上に光源の縦長の像を形成させる方法も、実施例に示し
た円筒レンズの使用にとどまらず、反射鏡、プリズム、
光拡散体等他のビーム形成手段を用いて行ってもよい。

さらに上記実施例では、この発明を自動車の車載レーダ
ーに適用した場合につき説明したが、工場での自動搬送
車等、他の車両用の車載レーダーとして適用できること
は言うまでもない。

〔発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、先行車両の後部
所定位置に後方へ向けて光を投射する光源を取付け、自
車両（追尾車両）の前部に所定間隔を隔てて設けられ上
記光源からの光を入射させる２つの受光光路を有する水
平方向に回動可能な受光光学系を設け、上記受光光学系
の光軸が光源の方向を向くように受光光学系を回動させ
、その時の回動角度より先行車両までの方向を求め、か
つ光源の上記受光光学系での像位置より先行車両までの
距離を求めるように構成したため、背景光の変化や、光
源や受光系の汚れや、温度変化、経時変化等での光源の
発光量や受光系受光感度の変化等によらず、常に安定に
先行車両までの距離、方向の検出ができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の車載レーダー装置の構成図、第２図
は結像位置算出の詳細説明図、第３図は光学系の一部を
示す概略図、第４図は結像位置算出の他の詳細な説明図
、第５図は光学系の一部を示す他の例の概略図、第６図
はＣＣＤ上の結像位置算出方法の説明図である。 １・・・光源、２・・・光源回路、４・・・受光光学系
、６結像位置算出手段、１０・・・回動装置、１１・・
・回動角度検出器、４２．４５・・・光電変換器、１０
０・・・先行車両、２００・・・自車両。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　先行車両の後部所定位置に取付けられ後方に向けて光
   を投射する光源を有する光源手段と、自車両（追尾車両
   ）の前部に所定間隔を隔てて設けられ上記光源からの光
   を入射させる２つの受光光路を有する１対の受光光学系
   と、両受光光路の結像面に上記光源の像を結像させる光
   電変換器と、この光電変換器からの出力より結像面での
   ２つの受光光路に対応する水平方向結像位置を算出する
   結像位置算出手段と、上記受光光学系を水平方向に回動
   する回動手段と、この回動手段による上記受光光学系の
   回動角度を検出する角度検出手段を備え、上記結像位置
   算出手段の出力より上記受光光学系の光軸を含む垂直面
   上に上記光源が位置するように受光光学系を回動させ、
   上記角度検出手段の出力により先行車両までの方向を求
   め、かつ上記結像位置算出手段の出力より先行車両まで
   の距離を求めることを特徴とする車載レーダー装置。