JPH0659038A - 車両用レーザレーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】検知エリア内に存在する物標を３次元的に測定
する、すなわち方位と距離とを測定することが出来、し
かも純電子的に測定、情報処理が可能なレーザレーダを
提供する。 【構成】パルス状のレーザ光を発射する送光部２１と、
物標からの反射光を受光する受光部２２と、該受光部内
の受光素子２９の前面に設けられたマトリックス型の光
スイッチ５０とを備え、該光スイッチ５０のスイッチ素
子を順次走査して受光視野を詳細に分割し、受光視野の
分割された単位ごとに距離測定を行なうことにより、物
標を３次元的に測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、３次元測定能力を備
え、物標の概略形状を測定し、物標の識別能力を有する
車両用障害物検知レーザレーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用レーザレーダとしては、例
えば、トラック用追突警報装置（例えば、商品名「トラ
フィック・アイ」）として商品化され市販されているも
のがある。図２４は、上記のごとき追突警報装置の概略
を示す側面図である。この装置は、自車両１の前面に装
着したレーザレーダ３からパルス状のレーザ光４を発射
し、前方車両２のリフレクタ５からの反射光６を受光し
て車間距離を測定する。この車間距離と自車両の速度を
基にして、前方車両と自車両の相対的な関係を運動方程
式等を用いて演算し、追突等の可能性を予測、判断す
る。そして異常接近、追突等の可能性の度合に対応して
警報を発生し、運転者の注意を喚起する。

【０００３】上記の装置におけるレーザレーダは、パル
ス状のレーザ光を前方に発射する送光部と、反射光を受
光して電気信号に変換する受光部と、発射レーザ光と受
光レーザ光の時間関係から反射物体迄の距離を検知する
距離検知回路とから構成されている。上記の送光部にお
いては、レーザダイオード駆動回路で二つの高出力レー
ザダイオードをパルス駆動し、パルス半値幅５０〜６０
ｎｓ、尖頭出力数十Ｗのインパルス・レーザ光を発光す
る。各レーザ光は同一の光軸を有する二つの凸レンズで
それぞれビーム成形され、ビーム拡がり角３０〜４０ｍ
radのやや広い、所定の検知領域を形成する第１のレー
ザビームと、ビーム拡がり角１０ｍrad前後の狭い第２
のレーザビーム（５０、６０ｍ以上の遠方での検知能力
向上のためのもの）として前方に放射される。また、受
光部においては、上記のレーザビームに覆われた物標検
知領域にある反射物体からの反射レーザ光をハニカム状
フィルタ（太陽光等の背光雑音を低減するためのもの）
を介してフレネルレンズで集光し、可視光除去フィルタ
を介して二つのＰＩＮフォトダイオードの受光素子に入
射して光電変換する。この二つの光電変換出力のエコー
パルス信号を合成して広帯域増幅器で所定レベルまで増
幅し、波形整形して反射パルスを生ずる。この反射パル
スと前記レーザダイオード駆動回路のトリガ信号（パル
ス状レーザ光に同期して発生）を距離検知回路に入力し
てトリガ信号に対する反射パルスの遅延時間を検出し、
反射物体迄の距離を測定する。

【０００４】図２５は、上記のレーザレーダの検知能力
（反射物体の検知領域）の代表的データを示す図であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の車両用レーザレーダにおいては、送光するビーム
をマルチビームにする手段やビーム掃引する手段等の方
位検出手段を有せず、固定のシングルレーザビームで検
知エリアを一体的に形成するようになっていた。そのた
め、物標までの距離情報は得られるが、方位情報は得ら
れなかったので、物標の方位と距離との両方の情報が必
要な反射物標の形状判別等の機能、およびその機能に基
づいた物標の識別機能、例えば物標が車両であるか路側
のリフレクタであるか等の判別を行う機能は有していな
かった。そのため、先行車両と路側の固定物体とを明確
に区別したり、先行車両が自車の走行車線に入っている
のか否か等を正確に判別することが困難であり、したが
って有効な警報を発生することが困難になる、という問
題があった。また、ビーム掃引を行うレーザレーダとし
ては、可動ミラーを用いたビーム・スキャンニング方式
のレーザレーダがあるが、機械的な可動部分があるため
耐久性、信頼性に問題があると共に大型であり、しかも
高速の測定、情報処理が困難であるという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、検知エリア内に存
在する物標を３次元的に測定する、すなわち方位と距離
とを測定することが出来、しかも純電子的に測定、情報
処理が可能なレーザレーダ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】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項１に記載の発明にお
いては、送光系からパルス状のレーザ光を発射し、物標
からの反射光を受光系で受光して上記レーザ発射時点と
上記反射光の受光時点との時間差を検出することによ
り、該物標に対する距離測定を行なえるパルス方式のレ
ーザレーダと、レーザ光の透過と遮断を所定の大きさの
面積の単位毎に電気的に制御できる単位光スイッチを複
数個並設した構造を有し、上記レーザレーダの送光系ま
たは受光系のいずれかに装着されることにより、送光ビ
ームあるいは受光視野を詳細に分割する光スイッチと、
上記レーザレーダと上記光スイッチとを制御して上記の
送光ビームまたは受光視野の分割された単位ごとに距離
測定を行なうことにより、物標を３次元的に測定する制
御演算部と、を備えている。上記レーザレーダは、例え
ば後記図１の送光部２１および受光部２２の部分に相当
し、また、上記光スイッチは、例えば後記図１の光スイ
ッチ５０または後記図１９の光スイッチ５１に相当し、
また、上記制御演算部は、例えば後記図２に示す回路機
能の一部に相当する。

【０００８】また、請求項２に記載の発明においては、
上記請求項１に記載の構成に加えて、上記の測定結果か
ら、反射物標が車両であるか否かを識別する手段と、反
射物標が路側の連設されたリフレクタの列であるか否か
を識別する手段と、反射物標が車両である場合に自車線
上、他車線上の何れに存在するかを判別する手段とのう
ちの少なくとも１つの手段を有する情報処理部を備えて
いる。上記情報処理部は、例えば後記図２に示す回路機
能の一部に相当する。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の発明においては、送光系に装
着した光スイッチによって送光ビームを分割するか、ま
たは受光系に装着された光スイッチによって受光視野を
分割し、その分割単位を順次走査して分割された単位ご
とに距離測定を行なうので、従来のような物標までの単
一の距離ではなく、反射物標の方位と距離を精密に測定
することが出来る。したがって、物標の３次元形状を知
ることが出来ると共に、物標の配置等の情報を知ること
もできる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明においては、
上記のようにして検出した物標に対する情報から、物標
の識別判断を行なうことが出来る。例えば、反射物体が
車両である場合には、車両後面に装着されているリフレ
ックス・リフレクタの反射強度が非常に高いので、受光
視野内に２つの強い反射物が存在し、かつ、それら二つ
の強い反射物が、自車両からほぼ同一距離にあり、２つ
の反射物の路面からの高さがほぼ同一であり、しかも２
つの反射物の水平間距離が概ね３ｍ以内にある、という
特徴があるので、その条件を満足する場合に物標が先行
車両もしくは停止車両である、と判断することが出来
る。同様に、物標が路側のリフレクタの場合には、隣接
する数個（２個〜７個位）の反射物標の条件が、路面な
どの水平基準線からの地上高がほぼ同一であり、隣接す
る反射物体の水平間距離がほぼ等しく、隣接する反射物
体間の距離差がほぼ等しい、という３つの条件が同時に
成立する。また、検出した先行車が自車線上にあるか、
隣接車線上にあるかの判別（先行車のレーン識別）につ
いては、自車両の進行方向（レーザレーダの光軸Ｚ）に
対する先行車両の方位角をθとし、自車両と先行車両と
の距離をＬとした場合に、自車線上では、ｄθ／ｄＬが
距離Ｌの変化に対して一定であるのに対し、他車線上で
はＬの値が小さくなるに従ってｄθ／ｄＬが急に大きく
なるので、この傾向の差から先行車両が自車線上にある
か他車線上にあるかのを判別することができる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例の側断面図、
図２は制御回路のブロック図である。図１において、２
１は車両用レーザレーダの送光部、２２は受光部であ
る。

【００１２】送光部２１は、パルス駆動回路２３、半導
体レーザ２４、送光レンズ２５、同軸コネクタ２６およ
び貫通コンデンサ４４等から構成され、全体がシールド
ケース４０に納められている。また、受光部２２は、受
光レンズ２７、光フィルタ２８、受光素子２９、光スイ
ッチ５０、マトリックス型光スイッチ制御回路３０、前
置増幅器３１、同軸コネクタ４２、４３、貫通コンデン
サ４５、４６等から構成され、全体がシールドケース４
１に納められている。また、図２に示す制御回路は、広
帯域増幅器３２、クロック発生器３３、単安定マルチバ
イブレータ３４、距離検出回路３５、インターフェース
回路３６、マイクロコンピュータ３７、ＲＡＭ３８、Ｒ
ＯＭ３９から構成されている。なお、図１の各信号線
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ図２の同符号を付した
信号線に接続されている。

【００１３】以下、それぞれの部分に分けて機能を説明
する。 （Ｉ）送光部、受光部、制御回路の概略説明 （１）送光部２１ 図３は図１および図２各部の信号波形図である。図３に
示すように、周期Ｔ_p（Ｔ_p＝０.１〜１.０ｍｓ程度）の
基準クロック信号Ｓ₁をクロック発生器３３で発生し、
その反転信号Ｓ ₁の立上りで単安定マルチバイブレータ
３４を駆動し、パルス幅Ｔ_t＝３００ｎｓ程度のパルス
信号Ｓ₂を発生する。このパルス信号Ｓ₂を送光部２１の
同軸コネクタ２６を介してパルス駆動回路２３に加え、
高出力の半導体レーザ２４を高速パルス駆動する。

【００１４】図４は、上記のパルス駆動回路２３の回路
図である。以下、図４に基づいて半導体レーザ２４の駆
動方法について説明する。まず、トランジスタＱ₁の降
伏電圧に近いＶ_a＝＋２８０Ｖ前後の直流高電圧を抵抗
Ｒ₁を介して高耐圧のコンデンサＣ₁（静電容量５０００
ＰＦ程度）に充電し、高電気エネルギー：Ｑ＝（１／
２）Ｃ₁Ｖ_a ²をコンデンサＣ₁に蓄えておく。そして、パ
ルス信号Ｓ₂の立上りでトランジスタＱ₁を駆動し、アバ
ランシェ作用でトランジスタＱ₁を急激に導通状態にす
ると、コンデンサＣ₁に蓄積されていた高エネルギーの
電荷ＱがトランジスタＱ₁及びそのエミッタ・アース間
に接続されている半導体レーザ２４を介して放電され、
この時に尖頭値Ｉ_p＝４０Ａ程度、半値幅Ｔ_d＝６０ｎｓ
程度のインパルス電流Ｉ_dが半導体レーザ２４に流れ
る。この結果、半導体レーザ２４が励起されて尖頭出力
Ｗ_p＝３０Ｗ程度、半値幅Ｔ_w＝４０ｎｓ程度、波長λ＝
０.９μｍ程度、パルス繰返し周期Ｔ_pの高出力パルスレ
ーザＬ_Tが得られる。この高出力パルスレーザ光を凸レ
ンズである送光レンズ２５で集光及びビーム成形し、ビ
ーム拡がり角θ_t＝６０ｍrad程度の光軸Ｚの円錐状レー
ザビームＬ_tとして前方に放射する。

【００１５】（２）受光部２２ 受光部２２において、受光素子の受光エリア径をｄ_p、
受光レンズの焦点距離をｆとすれば、そのｄ_pおよびｆ
と受光視野角θ_rとの間には、θ_r≒ｄ_p／ｆの関係が成
立する。光軸をＺとし、物標（走路前方にある先行車
両、障害物、路側物など）から前記レーザビームＬ_tが
反射された反射光のうち、視野角θ_r＝６０ｍrad程度の
受光視野内に存在する物標から反射された受信レーザ光
Ｌ_rを大口径のフレネル・レンズである受光レンズ２７
で集光する。そして、可視光カットの光フィルタ２８を
通してＰＩＮフォトダイオード等の受光素子２９の受光
面に入射する。この受光素子２９は受光レンズ２７の焦
点Ｕに受光面の中心がくるように設置されており、受光
エリア径ｄ_pである。また、受光素子２９の受光面に密
接（必ずしも密着でなくてもよい）して光スイッチ５０
（マトリックス状に配列された多数のＯＮ／ＯＦＦ光シ
ャッタ）が設置されており、受光視野をこの光シャッタ
のマトリックスに対応して分割できるようにし、反射物
体が受光視野のどの部位に存在するかを識別できるよう
にしている。これによって光軸Ｚに対する方位が概略定
められる（詳細後述）。この光スイッチ５０は、例え
ば、図５に示すように横１５×縦１０＝１５０マスの光
シャッタで構成され、前記の基準クロック信号Ｓ₁に基
づいてマトリックス型光スイッチ制御回路３０の作用
で、各シャッタは順番にＯＮ／ＯＦＦ（ＯＮ：光の透
過：シャッタ開、ＯＦＦ：光の遮断：シャッタ閉）の制
御をされる。例えば、１０Ｔ_p毎に変化する第１ステッ
プではマトリックス(１,１）がＯＮ、第２ステップでは
マトリックス(１,２）がＯＮ、第１０×(ｉ−１)＋ｊ番
目のステップではマトリックス(ｉ,ｊ）がＯＮになり、
それ以外のマトリックスは全てＯＦＦになる。この光ス
イッチ５０の唯一開いている光シャッタを通過した受信
レーザ光Ｌ_rは受光素子２９で光電変換され、その光電
変換出力は広帯域の前置増幅器３１に入力され、所定利
得で増幅されてアナログパルスのエコー信号Ｓ₃とな
る。

【００１６】（３）制御回路 上記のエコー信号Ｓ₃は広帯域増幅器３２に入力されて
所定レベル迄増幅され、波形整形されてパルス幅Ｔ
_e（Ｔ_e≒Ｔ_w）のエコーパルスＳ₄になる。このエコーパ
ルスＳ₄と前記の反転信号Ｓ ₁とを距離検出回路３５に導
き、内蔵するＲＳフリップフロップ（Reset Set Flip F
lop）を用いて、送信レーザ光Ｌ_Tに対する受信レーザ光
Ｌ_rの伝播遅延時間τをパルス幅とする距離パルスＳ_F発
生する。そして、このパルスＳ_Fと周期Ｔ_hの高速クロッ
クパルスＳ_Hとの論理積を求め、反射物標迄の距離Ｒに
対応するパルス数Ｍ_r個（Ｍ_r＝τ／Ｔ_h）を有するパル
ス列信号Ｓ_Hを発生し、このパルス列信号Ｓ_Hを高速カウ
ンタに導いてパルス数Ｍ_rを計測する。なお、高速クロ
ックパルスＳ_Hの周波数ｆ_H＝１／Ｔ_hは、例えば１５０
ＭＨｚであり、反射物標迄の距離Ｒと伝播遅延時間τと
の関係はτ＝２Ｒ／Ｃである。ただしＣは光速である。
上記のパルス数Ｍ_rと距離Ｒの関係は、下記（数１）式
に示すようになる。

【００１７】

【数１】

【００１８】上記（数１）式において、ｆ_H＝１５０Ｍ
Ｈｚ＝１.５×１０⁸、Ｃ＝３×１０⁸ｍ／ｓ、Ｒの単
位：ｍとすれば、Ｍ_r＝１.５×１０⁸・２×Ｒ×（１／
３×１０⁸）となり、したがって Ｒ＝Ｍ_r （単位：ｍ） …（数２） となる。計測されたパルス個数Ｍ_rは、上記のようにレ
ーザレーダから反射物標迄の距離Ｒに対応するので、こ
のＭ_rの値を並列２進化符号の距離情報Ｄ_rとして距離検
出回路３５から出力し、インターフェース回路３６を介
して所定の周期（Ｔ_p）でマイクロコンピュータ３７に
入力する。

【００１９】なお、前記のマトリックス型光スイッチ制
御回路３０の内部で発生するパルス信号ｇ₁及びｇ₂₁並
びに基準クロック信号Ｓ₁も同様にインターフェース回
路３６を介してマイクロコンピュータ３７に入力し、マ
トリックス型の光スイッチ５０の中で開となっている光
シャッタ（マトリックスがＯＮ）の位置情報をマイクロ
コンピュータ３７に入力している。この位置情報は、受
光視野内で物標からの反射レーザ光を受光している概略
の方位（光軸Ｚに対する方位）に対応する。マイクロコ
ンピュータ３７では、これら２つの情報、すなわち反射
物体の概略方位と距離とに基づいて、前方の物標（反射
物体）の存在する方向と距離を演算・計測すると共に、
物標の識別判断、すなわち物標が先行車両か、路側物
か、さらに自車線上に存在するか否かの判断（詳細後
述）を行なう。

【００２０】（II）マトリックス型の光スイッチ５０に
よる反射物標の検出並びに光スイッチ５０の構造とその
制御の説明 （１）光スイッチ５０の検出機能 図６は、本実施例のレーザレーダと検知領域内にある物
標（先行車両Ｖ_A、Ｖ_B）との関係を示す図である。図６
において、レーザレーダの受光部２２における受光レン
ズ２７の光軸をＺ、レンズ中心を０点、０点を座標原点
とする直角３次元座標をＸＹＺとし、光軸Ｚ上のレンズ
２７の焦点をＵとすると、点Ｕに受光素子２９の受光エ
リアの中心が有り、その受光エリア面に密接してマトリ
ックス型光スイッチ５０が設置されている。レーザレー
ダよりも前方の検知エリア内において、距離Ｒ₁に先行
車Ｖ_A、距離Ｒ₂に先行車Ｖ_B（正確にはそれらの車両の
後端面）が存在する。そして、受光レンズ２７の光軸Ｚ
上でレンズ中心０点から距離Ｒ₁にある点をＰ、距離Ｒ₂
にある点をＱとし、受光部２２の受光視野をＲ_Fとす
る。なお、この受光視野はおおむね物標検知エリアと重
なり、受光レンズ２７の焦点距離ｆ＝０Ｕと受光エリア
の形状（マトリックス光スイッチの形状）とによって定
まる。また、点Ｐを通り、光軸Ｚに鉛直な面で、かつ受
光視野Ｒ_Fに覆われた平面をＡＢＣＤとする。同様に、
点Ｑを通り、Ｚ軸に鉛直で、かつ視野Ｒ_Fに覆われた平
面をＥＦＧＨとする。この平面ＡＢＣＤ上に先行車Ｖ_A
の後面が存在し、平面ＥＦＧＨ上に先行車Ｖ_Bの後面が
存在する。

【００２１】次に、図７は、上記図６において平面ＡＢ
ＣＤ上に存在する物標（Ｖ_A）についてのマトリックス
型光スイッチ５０面上での結像状態を示す図であり、図
６と同符号は同一物を示す。以下、図７に基づいて説明
する。図７において、物標Ｖ_A迄の距離Ｒ₁は、受光レン
ズ２７の焦点距離ｆに比べて十分に大きい（Ｒ₁＞＞＞
ｆ、ｆ≧１００ｍｍ程度）ので、レンズ２７の働きによ
って平面ＡＢＣＤの倒立実像が光スイッチ５０上に結像
されている。平面ＡＢＣＤ上の各点は光スイッチ上の像
に対応する（すなわち、Ａ→Ａ′、Ｂ→Ｂ′、Ｃ→
Ｃ′、Ｄ→Ｄ′、Ｐ→Ｕ）ので、光スイッチ５０上では
先行車両Ｖ_Aの後面の結像が得られ、図７に示すように
見えている。この光スイッチ５０上の結像ではリフレッ
クス・リフレクタのうちの右（Ｒ_R）のリフレクタが光
軸Ｚ上の焦点Ｕに一致する。そして、これらの両リフレ
クタＲ_R、Ｒ_Fが送信レーザ光Ｌ_tに対して最も高い反射
率を示し、一番強く輝いている。ただし、実際には送信
レーザ光Ｌ_tは波長λ＝０.９μｍ程度の近赤外光なので
人間には見えない。

【００２２】光スイッチ５０のマトリックスを前述のよ
うに横１５×縦１０＝１５０コマとすると、各コマ（各
光シャッタ）に各々対応した結像が与えられることにな
るので、前記図５のように該光スイッチの各コマの光シ
ャッタｉ，ｊ（ｉ＝１〜１０、ｊ＝１〜１５）を時間１
０Ｔ_p（Ｔ_pは前述の基準クロック信号Ｓ₁の周期）のス
テップでタイムシェアリング方式に順次開いて（ＯＮ：
透過）行けば、光スイッチ５０上に結像された像（すな
わち前方検知領域内の物標に対応、例えば先行車両
Ｖ_A）の概略形状、反射強度分布などの内容、様子を検
知することができる。なお、光シャッタは全コマの中で
開いているのは常時１コマであり、他は全て閉（ＯＦ
Ｆ：遮断）になっている。

【００２３】上記の説明では、物標迄の距離を一定と
し、例えば距離Ｒ₁の平面ＡＢＣＤ上の物標の結像につ
いて説明したが、レーザレーダでは前述のように送信光
Ｌ_tに対する受信光Ｌ_rの遅延時間τを計測して各物標迄
の距離を高精度（１ｍ単位程度）で測定できるようにな
っている。すなわち、光軸Ｚ方向に１ｍ程度の測距分解
機能を有するので、物標検知エリア（ほぼ受光視野）内
を１ｍ程度の単位距離毎に平面で多層に区切って、各平
面に対応した物標のレーザ光に対する反射像を光スイッ
チ５０上に時間軸上で順次結合させることができる。

【００２４】図８は、上記のごとき本実施例のレーザレ
ーダの物標検知能力を機能的な全体像で表わした図であ
る。図８に示すように、本実施例においては、光スイッ
チ５０と受光素子２９の組み合わせにより、反射レーザ
光Ｌ_rに対する画像的分解測定機能（受光視野の詳細時
分割機能、すなわち方位検出機能）と測距機能（送信光
Ｌ_tに対する受信光Ｌ_rの遅延時間測定）とを併有するこ
とが出来る。そのため、検知エリア内の３次元的物標測
定機能を備えることになり、物標の形状検出あるいは物
標の識別、すなわち、物標が先行車両であるか路側のリ
フレクタや看板等であるか、あるいは先行車両が自車線
上の先行車か、他車線上の先行車か等を識別することが
可能となる。

【００２５】（２）マトリックス型の光スイッチ５０の
動作 図９は、液晶を使用したマトリックス型光スイッチ５０
の透視図である。図９において、横１５×縦１０＝１５
０コマの光シャッタを有するマトリックス型光スイッチ
５０は、液晶２０３をサンドウィッチ状に挾むガラス基
板２０１と２０２からなる液晶パネルと、偏光子（pola
rizer）２０４の働きをする偏光板並びに検光子（analy
zer）２０５の働きをする偏光板から構成される。これ
らの偏光板は、光波の振動面（偏波面）が垂直面内にあ
る垂直偏光の直線偏光のみを透過させ、その他の振動面
が垂直面内にない直線偏光を遮断する作用を持ってい
る。

【００２６】また、ガラス基板２０１の液晶に面する側
の基板面上には、マトリックスの横方向透明電極２１０
１……２１１０が等幅で１０本形成されており、ガラス
基板２０２の液晶面側にはマトリックスの縦方向電極２
２０１……２２１５が等間隔に１５本形成されている。
これ等の透明電極はＩＴＯの導電膜をガラス基板に蒸着
することによって形成される。また、各透明電極にはリ
ード線接続用の引出電極２３０１……２３１０、２４０
１……２４１５も形成されており、これらの引出電極を
介して液晶に対する電気的駆動がなされる。受光レンズ
で集光された受信レーザ光Ｌ_r（物標からの反射光）
は、偏光子２０４に入射し、その中の垂直偏光成分であ
る直線偏光のレーザ光（ｈ_a、ｈ_r）のみが通過し、他の
偏光ｈ_cは遮断される。この例では、液晶にＴＮ（Twist
ed Nematic）型液晶を使用しているので、無電場の時に
は液晶分子の長軸が２枚の基板間（液晶の厚みｄ＝１０
μｍ程度）で９０°連続的に捩れたツイスト状の配列に
なっており、また所定の電場が印加された場合には液晶
分子の長軸が電場方向と平行に配列する。

【００２７】この偏光子２０４を通過した垂直偏光のレ
ーザ光ｈ_a、ｈ_bの内、その大半である垂直偏光（ｈ_b）
は、駆動信号の印加されていない無電場の液晶セルを通
過することにより、その液晶分子の捩れに沿って９０°
旋光する、すなわち偏光の光波の振動面が９０°回転
し、光波の振動面が垂直から水平に９０°ツイストする
ため、出口にあたる検光子２０５で遮断されてしまう。
しかし、透明電極を介して駆動信号が印加され、電場の
印加されている液晶セル（図９ではＬ_c1.4）は、液晶分
子の長軸が電場に並列に配列されているので、偏光子２
０４を通過した垂直偏光のレーザ光の中で、上記の駆動
信号が印加されている透明電極に入射した偏光レーザ光
ｈ_bは、光の振動面（偏波面）を垂直に保持したままで
液晶を通過し、そのため偏波面が垂直の偏光のみを通過
させる選択機能を有している検光子を透過する。このよ
うにして液晶と偏光板を組み合わせたマトリックス型光
スイッチ５０は、駆動信号の印加された液晶（セル）領
域のみ光シャッタが開となり、他の領域はすべて光シャ
ッタが閉となるため、該光スイッチに入力した受信レー
ザ光Ｌ_rを光スイッチ上の電気的に指定されたマトリッ
クスの光シャッタ位置（ｉ,ｊ）に対応させて選択的に
透過させる。

【００２８】また、各マトリックスに対応した液晶パネ
ル上の所定部分、すなわち各液晶セルに対する電場の印
加の有無の制御は、走査電極と呼称される縦軸の透明電
極２２０１〜２２１５に対するアナログ・スイッチＳＡ
_j（ｊ＝１〜１５）のＯＮ／ＯＦＦによる接地へのオー
プン／ショートの制御と、信号電極と呼称される横軸透
明電極２１０１〜２１１０に対しての駆動信号ｇ_vi（ｉ
＝１〜１０）の選択的供給とによって実現される。な
お、電極制御の詳細は後述する。

【００２９】なお、本実施例においては、液晶光スイッ
チの基本技術としてＴＮ型液晶を使用した光スイッチを
実例として説明しているが、光のＯＮ（透過）／ＯＦＦ
（遮断）のスイッチングの高速応答性を向上するための
強誘電形の液晶、例えばカイラル・スメクティック液晶
（Chiral Smectic Liquid Crystal）を使用して同様の
液晶セルの光シャッタを実現することができる。具体的
には、図９と同様の光学的構成において、液晶セルの印
加電場の極性を変化させて液晶分子の配列を変化（負の
電場における液晶分子の長軸方位と入射偏光の光軸を一
致させると、正の電場において該光軸と液晶分子の長軸
方位の間に傾斜角θを生ずる）させることにより、液晶
に入射する直線偏光を複屈折させたり、させなかったり
することができる。具体的な光スイッチの原理は、正の
電場の印加によって液晶に上記傾斜角θの発生に基づく
複屈折を生ずると、偏光の液晶への入射に際して液晶か
ら射出したその光波の振動面が互いに直交する常光線と
異常光線の２種の偏光を生ずるので、そのいずれかが光
スイッチの出力側の検光子を透過することになり、例え
ば正電場を印加された唯一の液晶セル（すなわち該当マ
トリックス）が光シャッタを開いたことになる。残り総
ての液晶セルは負の電場を印加されているので複屈折を
生じることなく、液晶から射出する偏光は１種となり、
出力側の検光子でこの射出偏光を遮断することができる
ので、これら全ての液晶セル（マトリックス）は光シャ
ッタを閉じたことになる。上記のごとき強誘電形液晶を
用いるマトリックス型の光スイッチでは、ＯＮ／ＯＦＦ
の立上り、立下りの応答時間を数十μsec〜数百μsecと
大幅に高めることができる。これは前記したＴＮ型液晶
の応答性の１０〜１００倍程度である。

【００３０】なお、各液晶セル（各マトリックス）の印
加電場、すなわち該液晶の有する自発分極によって生ず
る液晶分子配列のヘリカル構造を解消するのに要する臨
界電場の閾値を越える電場の極性（正、負）を電気的に
制御するために、液晶パネルの全マトリックスは各々独
立したセグメント電極の形状を有し、ＴＦＴ（薄膜トラ
ンジスタ）等を用いたアクティブ・マトリックス駆動方
式で制御することが必要である。

【００３１】次に、図１０はマトリックス型光スイッチ
５０の制御回路の一例のブロック図、図１１は図１０内
のアナログスイッチ回路ＳＢ_iの一例の回路図、図１２
は図１０内のアナログスイッチ回路ＳＡ_jの一例の回路
図である。また、図１３〜図１５はそれぞれ図１０の回
路における信号波形図である。以下、図１３〜図１５の
信号波形を参照しながら、図１０の制御回路を用いて光
スイッチ５０を制御する方法を説明する。図１０におい
て、前記図３の基準クロック信号Ｓ₁（周期Ｔ_p：０.５
〜１ｍsec程度）を１／１０分周器３００に入力し、周
期１０Ｔ_pを有する制御クロック信号Ｓ₁′を発生する。
この制御クロック信号Ｓ₁′を１０進カウンタ３０１に
入力し、１０進カウンタ３０１の出力の４bitの並列２
進化符号を１０進デコーダ３０２に入力して、パルス幅
１０Ｔ_p、周期１００Ｔ_pを有し、１０Ｔ_pの時間単位で
順番に現われるスイッチ制御パルスｇ₂₁、ｇ₂₂、……、
ｇ₃₀（図１３参照）を発生する。これらの制御パルスｇ
₂₁〜ｇ₃₀を個別に、図１１に示されるアナログ・スイッ
チ回路群ＳＢ_i（ＳＢ₁、ＳＢ₂、……、ＳＢ₁₀）に与え
る。このアナログ・スイッチＳＢ_iは、与えられた制御
パルスｇ₂₁〜ｇ₃₀に応じて、１ｋＨｚ方形波発生器３０
５から与えられる１ｋＨｚ方形波交流信号ｇ₀（図１５
参照）のＯＮ（通過）／ＯＦＦ（遮断）を制御する。こ
のＯＮ／ＯＦＦ制御によってマトリックス型光スイッチ
５０の各液晶セルを駆動する駆動信号ｇ_vi（ｉ＝１〜１
０）を発生する。この駆動信号ｇ_viは、例えばパルス幅
１０Ｔ_p、周期１００Ｔ_pの包絡線を有する１ｋＨｚ方形
波の信号である。この駆動信号ｇ_viを引出し電極２３１
０等を介して前記図９の横軸透明電極２１０１〜２１１
０に給電する。

【００３２】一方、制御パルスｇ₂₁は１６進カウンタ３
０３にも入力される。そして、該カウンタ３０３出力の
４bitの並列２進化符号の出力は１６進デコーダ３０４
に送られ、パルス幅１００Ｔ_p、周期１５００Ｔ_pを有
し、時間１００Ｔ_pの単位で生ずるスイッチ制御パルス
ｇ₁、ｇ₂、……、ｇ₁₅を発生する（図１４参照）。な
お、１５進のリップル・パルスｇ_j（ｊ＝１〜１５）を
生ずるために、１６進デコーダ３０４の第１６番目の出
力のｇ₁₆を１６進カウンタ３０３のリセット端に入力
し、両回路で１５進リップルカウンタの機能を実現して
いる。これらの制御パルスｇ_j（ｊ＝１〜１５）は、個
別に、図１２に示すアナログ・スイッチ回路群ＳＡ
_j（ＳＡ₁、ＳＡ₂、……、ＳＡ₁₅）に与えられる。アナ
ログ・スイッチ回路群ＳＡ_jは、引出し電極２４０２等
を介して液晶パネル縦軸透明電極（走査電極）２２０
１、２２０２、……、２２１５に接続されており、上記
の制御パルスｇ_jに応じてＯＮ／ＯＦＦすることによっ
て液晶パネル縦軸透明電極（走査電極）２２０１、２２
０２、……、２２１５を接地するか否かのＯＮ（ショー
ト）／ＯＦＦ（オープン）制御を行なう。図１４のｇ_Hj
（ｊ＝１〜１５）は上記の制御状態を示している。これ
らのアナログ・スイッチ回路群ＳＢ_i、ＳＡ_jのサイクル
的な順番のＯＮ／ＯＦＦ制御により、前記の横軸透明電
極（信号電極）への駆動信号ｇ_viの印加制御並びに縦軸
透明電極（走査電極）の接地ＯＮ／ＯＦＦ制御ｇ_Hjが行
なわれる。その結果、マトリックス型光スイッチ５０の
各液晶セルＬＣ_j,i（ｊ＝１〜１５、ｉ＝１〜１０）に
対する電場の印加制御は（ｊ＝１、ｉ＝１）→（ｊ＝
１、ｉ＝２）→（ｊ＝１、ｉ＝３）……→（ｊ＝１、ｉ
＝１０）→（ｊ＝２、ｉ＝１）……→（ｊ＝２、ｉ＝１
０）→（ｊ＝３、ｉ＝１）……→（ｊ＝１５、ｉ＝１）
……→（ｊ＝１５、ｉ＝１０）のようにサイクル的に順
次行なわれ、これによって前記図５のように各液晶セル
ＬＣ_j,i（光シャッタ）のＯＮ（開）／ＯＦＦ（閉）制
御が順次行なわれる。

【００３３】〔III〕本実施例のレーザレーダの物標識
別能力 前記図８の全体機能図に示したように、本実施例におい
ては、マトリックス型光スイッチ５０による受光視野の
詳細分割（画像的分解）機能と、反射物標に対する距離
検出手段による測距分解機能とを融合させることによ
り、検知エリア内に存在する物標に対して３次元的測定
機能を実現することが出来る。そしてそれを用いて物標
の詳細な識別、すなわち物標が車両であるのか、路側の
反射物であるのかを識別したり、先行車両が自車線上に
存在するか他車線上に存在するのか等を識別することが
出来る。

【００３４】（１）検知した物標が車両であるか路側反
射物（リフレクタ、標識等の看板他）かの識別 前記図７に示したように、反射物体が先行車両や停止車
両などの車両である場合には、車両後面に装着されてい
るリフレックス・リフレクタの反射強度が車両の車体各
部の反射強度に対して１０²倍以上高いので、受光視野
内に２つの強い反射物が存在し、かつ、それら二つの強
い反射物が、（ｉ）ほぼ同一距離（レーダの測距誤差は
１ｍ程度なので２つの反射物に対する測距値の差が１ｍ
以内）にあり、（ii）２つの反射物の路面（水平基準
線）からの高さがほぼ等しく、かつ所定の範囲内（例え
ば地上高数十ｃｍ〜２ｍ以内）にあり、（iii）２つの
反射物の水平間距離が概ね３ｍ以内にある、という３つ
の条件を同時に満足する場合には、その２つの反射物体
が受光視野の同一平面（図７のＡＢＣＤ）上にある車両
Ｖ_Aの後面のリフレックス・リフレクタ（Ｒ_R、Ｒ_L）で
あることはほぼ確定的である。なお、上記（ii）の条件
は、レーダの光軸Ｚと反射物を捉えたマトリックス光ス
イッチ（光シャッタ）の位置関係から判断でき、また、
上記（iii）の条件は、反射物を捉えた光シャッタのマ
トリックス５０上での間隔と反射物迄の測距値との積の
値との関係で判断できる。上記のように空間的に隣接す
る２つの反射物体に対して上記（ｉ）、（ii）、（ii
i）の条件が同時に成立する場合には、ほぼ間違いなく
これらの２つの反射物が同一の車両であることが判る。

【００３５】また、物標が路側のリフレクタの場合に
は、隣接する数個（２個〜７個位）について、（iv）路
面などの水平基準線からの地上高がほぼ同一であり、
（ｖ）隣接する反射物体の水平間距離がほぼ等しく、
（vi）隣接する反射物体間の距離差がほぼ等しい、とい
う３つの条件が同時に成立する。したがって、（ｉ）〜
（iii）の条件と、（iv）〜（vi）の条件の成立の有無
によって、レーザレーダで検知した反射物体が前方に存
在する車両であるか、路側のリフレクタ群であるか、そ
の他の物（路側の標識板他）であるかを識別することが
できる。

【００３６】（２）検出した先行車が自車線上にある
か、隣接車線上にあるかの判別（先行車のレーン識別） 本実施例のレーザレーダは、前記のように反射物標に対
して３次元的測定機能を有するので、上記のように物標
が車両であるか否かを判別することが出来ると共に、走
行しているレーンの識別を行なうことが出来る。図１６
は、先行車両Ｂが自車線上に存在する場合の自車両Ａと
の関係を示す図、図１７は、先行車両Ｂが他車線（隣接
車線）上に存在する場合の自車両Ａとの関係を示す図で
ある。図１６においては、自車両Ａの進行方向（レーザ
レーダの光軸Ｚ）に対する先行車両Ｂの方位角をθと
し、図１７においては上記の方位角をθ′とし、また、
自車両Ａと先行車両Ｂとの距離をＬとする。上記の方位
角θ、θ′を距離Ｌで微分したもの、すなわち自車線の
場合はＤθ＝（ｄθ／ｄＬ）、隣接の他車線の場合はＤ
θ′＝（ｄθ′／ｄＬ）は、各カーブの曲率半径３００
Ｒ、５００Ｒ、１０００Ｒおよび直線路に対して、図１
８のように表わされる。図１８から判るように、自車線
上では、ｄθ／ｄＬが距離Ｌの変化に対して一定である
のに対し、他車線上ではＬの値が小さくなるに従ってｄ
θ′／ｄＬが急に大きくなるので、この傾向の差から先
行車両が自車線上にあるか他車線上にあるか判別するこ
とができる。特に、Ｌ≦４０ｍでｄθ′／ｄＬが２・ｍ
rad／ｍを越えているか否かにより、自車線上の先行車
両であるか、他車線上の先行車両であるか明確に識別す
ることができる。本実施例のレーザレーダにおいては、
先行車両の反射光を受光した光スイッチ５０上のマトリ
ックス（光シャッタ）の位置が光軸Ｚに対する先行車の
方位角θ、θ′に対応することは明白である。したがっ
て先行車両の走行車線を容易に判別することが出来る。
なお、この方位角θ、θ′に対する測定精度（方位分解
能）を向上させるためには、前記マトリックス型光シャ
ッタ５０の水平方向のコマ数（液晶パネルの縦軸透明電
極数）を増加させることが必要である。

【００３７】〔ＩＶ〕第２の実施例の説明 次に、図１９は、本発明の第２の実施例の斜視図であ
る。前記図１の実施例においては、受光系にマトリック
ス型光スイッチ５０を設置して受光視野を詳細分割する
ことにより、反射物体に対する３次元的測定機能を実現
したものであったが、本実施例は、送光系に光スイッチ
５１を設置し、前方に放射する送光レーザビームＬ_tの
ビーム形状を時分割で制御するもの、例えば送光レーザ
ビームをマルチビームに分割して各ビームを順次に放射
するものである。

【００３８】図１９の実施例は、液晶を用いた光スイッ
チ５１によるレーザビームＬ_tの制御を行なうための光
学系の構成を示したものである。図１９において、前記
の高出力レーザダイオード２４をインパルス電流Ｉ_dで
駆動し、パルス半値幅Ｔ_w＝４０ｎｓ程度、尖頭値Ｗ_p＝
３０Ｗ程度のパルスレーザ光Ｌ_Tを発生し、送光レンズ
２５で集光してビーム拡がり角θ_t＝６０ｍrad程度の送
光レーザビームＬ_tを形成する。この送光レンズ２５の
中心点をＬ、光軸をＺとすれば、前記のレーザダイオー
ド２４の発光点Ｋは光軸Ｚ上に有り、レンズ２５による
発光点Ｋの結像（虚像）が光軸上のΓ点にくる。このΓ
点がレーザダイオード２４から発射される送光レーザビ
ームＬ_tの仮光源となるので、この仮光源Γと後記の光
スイッチ５１の３次元的位置関係によって送光部２１′
の前面の窓に装着されたバー状４セグメントの光スイッ
チ５１のＯＮ（透過）／ＯＦＦ（遮断）制御に伴って送
光レーザビームＬ_tの空間的な分割（レーザ放射エリ
ア）が幾何光学的に定まる。図１９では光スイッチ５１
の４つの液晶セグメント、、、の内でセグメン
トがＯＮ（シャッタ開）、その他のセグメント、
、がＯＦＦ（シャッタ閉）となった状態における送
光ビームＬ_t′の形状を表わしている。そして仮光源Γ
から放射されたレーザ光による光スイッチ５１の各セグ
メントの投影が面Ａ′Ｅ′Ｆ′Ｊ′上に表われており、
面Ａ′Ｂ′Ｉ′Ｊ′はセグメントの投影、面Ｂ′Ｃ′
Ｈ′Ｉ′はセグメントの投影、面Ｃ′Ｄ′Ｇ′Ｈ′は
セグメントの投影、面Ｄ′Ｅ′Ｆ′Ｇ′はセグメント
の投影になる。また、光スイッチ５１の中心Ｍ点及び
その投影Ｎ点は光軸Ｚ上に存在する。図１９から判るよ
うに、バー状４セグメントの光スイッチ５１の液晶セグ
メントを順次→→→→の順番でＯＮ（開）に
することにより、検知エリア（四角錐ΓＡ′Ｅ′Ｆ′
Ｊ′）を４つのエリア（空間）に分割して各エリアＩ
（四角錐ΓＡ′Ｂ′Ｉ′Ｊ′）、エリアII（四角錐Γ
Ｂ′Ｃ′Ｈ′Ｉ′）、エリアIII（四角錐ΓＣ′Ｄ′
Ｇ′Ｈ′）、エリアIV（四角錐ΓＤ′Ｅ′Ｆ′Ｇ′）に
Ｉ→II→III→IV→Ｉの順番でレーザ光を放射し、送光
レーザビームＬ_t′を形成する。換言すれば、所定の検
知エリアを４本のマルチビーム・レーザ光で順次照射す
ることにより、検知エリア内に存在する反射物体の概略
の位置を知ることができる。

【００３９】本実施例においては、送光系で放射するレ
ーザ光を分割しているので、受光部２２は単に物標から
の反射光を受光すればよい。したがって前記図１の実施
例における受光系の光スイッチ５０は不要である。ま
た、制御演算部の構成や物標の識別機能については、図
１の実施例においては受光視野を走査するのに対し、本
実施例においては送光ビームを分割走査する点が異なる
のみであり、原理的には同じである。なお、本実施例に
おいては、バー状の光スイッチ５１を４つのセグメント
に分割した例を示しているが、一般的には、反射物標の
存在する方位（光軸Ｚに対する方位角）の要求測定分解
能に合わせて光スイッチ５１のセグメント数を設定（最
大で１００セグメント程度）すればよい。また、送光系
に設ける光スイッチ５１として、前記図１の実施例に示
したマトリックス型の光スイッチ５０を用い、検知エリ
ア（送光レーザビーム）を縦横に詳細に分割することに
より、反射物体の形状を３次元的に測定することも十分
可能である。

【００４０】次に、上記第２の実施例の細部を説明す
る。図２０は、図１９におけるバー状４セグメントの光
スイッチ５１の斜視図である。図２０において、ガラス
基板Ａ５０１、Ｂ５０２の間に強誘電性液晶５０３が封
入されている。そして、ガラス基板Ａ５０１の液晶側の
面に４つの縦軸透明電極（ＩＴＯ導電膜など）５０４、
５０５、５０６、５０７を蒸着によって形成し、もう一
方のガラス基板Ｂ５０２の液晶側の全面に一様な透明電
極５０８を形成してある。なお、取出し電極５０９を介
して縦軸透明電極５０４に駆動信号が印加される。

【００４１】図２０に示した光スイッチは、強誘電性液
晶を用いた光散乱方式の光スイッチである。以下、その
動作原理を説明する。一様な透明電極５０８にバイアス
用として＋Ｖ_sの電圧を印加し、反対側の縦軸透明電極
に所定周期Ｔ₀の方形パルス信号を断続的に印加して、
液晶に図２２のＥに示すごとき電場Ｅを印加すると、液
晶パネルの透過率Ｔ_sを図２２のＴ_sに示すように変化さ
せることができる。

【００４２】この液晶スイッチのメカニズムは次の通り
である。強誘電性液晶としてはスメティック液晶を使用
する。そして所定の周期（Ｔ₀＝１ｍｓ程度）で臨界電
場±Ｅ_cを越える交番電場を図２２のＥに示すように液
晶に印加すると、印加電場ＥがＥ＜−Ｅ_cのときの液晶
分子配列とＥ＞＋Ｅ_cのときの液晶分子配列との間の遷
移過程で生ずる激しい液晶分子運動に伴う光散乱現象に
より、交番電場印加中（時間Ｔ_OFF）は液晶パネルの透
過率Ｔ_sが極端に低下して数％（ほぼ零）になり、液晶
セル（セグメント）はＯＦＦ（遮断：光シャッタ閉）に
なる。また、交番電場を無くす（時間Ｔ_ON）と、液晶分
子運動がすぐに停止して印加電場Ｅ＜−Ｅ_cの液晶所定
分子配列に復帰し、液晶パネルの透過率Ｔ_sは急速に回
復し、液晶セグメントはＯＮ（透過：光シャッタ開）に
なる。

【００４３】次に、図２１は光スイッチ５１の制御回路
のブロック図であり、図２３は制御回路各部並びに液晶
パネル各部の信号波形図である。まず、レーザレーダの
基準クロック信号Ｓ₁の周期Ｔ_pを前記の所定周期Ｔ₀に
ほぼ等しく（Ｔ_p≒Ｔ₀）設定し、該クロック信号Ｓ₁を
１／６４分周器５２に入力して周期Ｔ_D＝６４Ｔ_pのパル
ス信号Ｓ_Dを発生し、このパルス信号Ｓ_Dを４進のリップ
ルカウンタ５２に入力して周期Ｔ_D毎に順次１となる制
御パルスＳ_a、Ｓ_b、Ｓ_c、Ｓ_dを生ずる。これらの制御パ
ルスＳ_a〜Ｓ_dと前記基準クロック信号Ｓ₁との各論理積
信号を各ＮＡＮＤ回路５３、５４、５５、５６で発生し
て、各透明電極５０４、５０５、５０６、５０７に印加
する液晶駆動信号Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_C、Ｓ_Dを生ずる。なお、
上記のＮＡＮＤ回路５３〜５６では、出力のパルスの高
レベルが２Ｖ_s（数十Ｖ）で低レベルが０Ｖになるよう
に、入力のパルス信号（高レベルが５Ｖで低レベルが０
Ｖ）を昇圧（直流増幅）して出力する。これらの駆動信
号Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_C、Ｓ_Dを透明電極５０４、５０５、５０
６、５０７に供給し、反対側の一様な透明電極に＋Ｖ_s
の電圧を供給した場合における各液晶セグメントの印加
電圧はＳ_T1、Ｓ_T2、Ｓ_T3、Ｓ_T4になる。各セグメントの
印加電圧Ｓ_T1〜Ｓ_T4が、−Ｖ_sと＋Ｖ_s間を周期Ｔ_pでパ
ルス列信号として連続している時間をＴ_OFF、−Ｖ_sで一
定（パルス列が停止）している時間をＴ_ONとすると、こ
のＴ_OFF、Ｔ_ONが前記図２２のＴ_OFF、Ｔ_ONに対応してい
る。すなわちＴ_OFFは液晶がＯＦＦ（遮断）、Ｔ_ONは液
晶がＯＮ（透過）になる。このようにして液晶セグメン
トの光シャッタ（透明電極５０４に対応）、光シャッ
タ（電極５０５に対応）、光シャッタ（電極５０６
に対応）、光シャッタ（電極５０７に対応）が周期Ｔ
_D（＝６４Ｔ_p≒６４Ｔ₀＝６４ｍｓ）毎に順番にＯＦＦ
（シャッタ閉）→ＯＮ（シャッタ開）になる。なお、上
記の印加電圧Ｓ_Tj（ｊ＝１〜４）の±のピーク電圧±Ｖ
_sによって図２２の臨界電場±Ｅ_cを上廻る交番電場を発
生させている。

【００４４】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、パルス状レーザ光を発射し、反射物標からの反射
レーザ光を受光して該レーザ発射時点から反射レーザ光
の受光時点迄の遅延時間を検出することにより、反射物
標に対する測距機能を有するレーザレーダにおいて、送
光系に光スイッチを装着して送光ビームを分割するか、
または受光系に光スイッチを装着して受光視野を分割
し、その分割した各部分毎に距離を測定するように構成
したことにより、（１）検知エリア内に存在する物標を
３次元的に測定することが出来る、（２）物標が車両で
あるか、路側のリフレクタであるか、その他の反射物で
あるか等の識別を行なうことが出来る、（３）物標が車
両である場合には、自車の走行車線上、他車線上のいず
れに存在するか、を判別することが出来る、という効果
が得られる。また、本発明の構成においては、送光ビー
ムの走査や受光視野の走査が純電子的に行なわれ、機械
的な可動部分がない。そのため、可動ミラー等を用いた
ビーム・スキャンニング方式のレーザレーダに比べて、
小型で、かつ高信頼、長寿命であり、しかも高速の情報
処理・測定が可能である、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の主要部断面図。

【図２】本発明の第１の実施例の回路ブロック図。

【図３】第１の実施例における信号波形図。

【図４】第１の実施例におけるパルス駆動回路の回路
図。

【図５】マトリックス型光スイッチの動作状態を示す
図。

【図６】第１の実施例における検知領域を示す斜視図。

【図７】光スイッチ面上における反射物体の結像状態を
示す図。

【図８】第１の実施例における物標検知能力の全体像を
示す概念図。

【図９】液晶を使用したマトリックス型光スイッチ５０
の透視図。

【図１０】マトリックス型光スイッチ５０の制御回路の
ブロック図。

【図１１】アナログスイッチ回路ＳＢｉの一例の回路
図。

【図１２】アナログスイッチ回路ＳＡｊの一例の回路
図。

【図１３】図１０の回路における信号波形図。

【図１４】図１０の回路における信号波形図。

【図１５】図１０の回路における信号波形図。

【図１６】カーブした道路における先行車両のレーン識
別状態を示す概念図。

【図１７】カーブした道路における先行車両のレーン識
別状態を示す概念図。

【図１８】レーン識別の判断条件を示す特性図。

【図１９】本発明の第２の実施例の斜視図。

【図２０】バー型光スイッチ５１の斜視図。

【図２１】バー型光スイッチ５１の制御回路のブロック
図。

【図２２】印加電場Ｅと液晶パネルの透過率Ｔとの関係
を示す図。

【図２３】バー型光スイッチ５１の制御回路の信号波形
図。

【図２４】従来装置の一例の側面図。

【図２５】従来装置のおける自由空間での検知領域を示
す図。

【符号の説明】

１…自車両 ２…前方車両 ３…レーザレーダ ４…レーザ光 ５…リフレクタ ６…反射光 ２１、２１′…車両用レーザレーダの送光部 ２２…車両用レーザレーダの受光部 ２３…パルス駆動回路 ２４…半導体レーザ ２５…送光レンズ ２６…同軸コネクタ ２７…受光レンズ ２８…光フィルタ ２９…受光素子 ３０…マトリックス型光スイッチ制御回路 ３１…前置増幅器 ３２…広帯域増幅器 ３３…クロック発生器 ３４…単安定マルチバイブレータ ３５…距離検出回路 ３６…インターフェース回路 ３７…マイクロコンピュータ ３８…ＲＡＭ ３９…ＲＯＭ ４０…シールドケース ４１…シールドケース ４２、４３…同軸コネクタ ４４、４５、４６…貫通コンデンサ ５０…受光部に装着されたマトリックス型の光スイッチ ５１…送光部に装着されたバー状４セグメントの光スイ
ッチ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｓ 17/42 4240−5Ｊ Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｓ 9323−3Ｈ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ 2105−3Ｈ (72)発明者 矢次 義考 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送光系からパルス状のレーザ光を発射し、
   物標からの反射光を受光系で受光して上記レーザ発射時
   点と上記反射光の受光時点との時間差を検出することに
   より、該物標に対する距離測定を行なえるパルス方式の
   レーザレーダと、 レーザ光の透過と遮断を所定の大きさの面積の単位毎に
   電気的に制御できる単位光スイッチを複数個並設した構
   造を有し、上記レーザレーダの送光系または受光系のい
   ずれかに装着されることにより、送光ビームあるいは受
   光視野を詳細に分割する光スイッチと、 上記レーザレーダと上記光スイッチとを制御して上記の
   送光ビームまたは受光視野の分割された単位ごとに距離
   測定を行なうことにより、物標を３次元的に測定する制
   御演算部と、 を備えたことを特徴とする車両用レーザレーダ。
2. 【請求項２】送光系からパルス状のレーザ光を発射し、
   物標からの反射光を受光系で受光して上記レーザ発射時
   点と上記反射光の受光時点との時間差を検出することに
   より、該物標に対する距離測定を行なえるパルス方式の
   レーザレーダと、 レーザ光の透過と遮断を所定の大きさの面積の単位毎に
   電気的に制御できる単位光スイッチを複数個並設した構
   造を有し、上記レーザレーダの受光系または送光系のい
   ずれかに装着されることにより、送光ビームあるいは受
   光視野を詳細に分割する光スイッチと、 上記レーザレーダと上記光スイッチとを制御して上記の
   送光ビームまたは受光視野の分割された単位ごとに距離
   測定を行なうことにより、物標を３次元的に測定する制
   御演算部と、 上記の測定結果から、反射物標が車両であるか否かを識
   別する手段と、反射物標が路側の連設されたリフレクタ
   の列であるか否かを識別する手段と、反射物標が車両で
   ある場合に自車線上、他車線上の何れに存在するかを判
   別する手段とのうちの少なくとも１つの手段を有する情
   報処理部と、 を備えたことを特徴とする車両用レーザレーダ。