JPH10153653A - 車載用レーザレーダ装置及びこれに応用可能なホログラムスキャナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕作成が容易でしかも走査精度の高いホログラム
素子によって実現可能なホログラムスキャナと、このホ
ログラムスキャナを利用した車載用レーザレーダ装置を
提供する。 〔構成〕車載用レーザレーダ装置のホログラムスキャナ
などとして利用される本発明のホログラムスキャナは、
駆動機構によって回転される回転板(1) と、この回転板
(1) の中心から等距離の位置に配列された複数のホログ
ラム素子( P₁,P₂,P₃・・・P₁₂)と、これらホログラム素
子(P₁,P₂,P₃ ・・・P₁₂)のそれぞれを通してパルス状の
レーザビームを放射するレーザ光源(3) とを備え、複数
のホログラム素子(P₁,P₂,P₃ ・・・P₁₂)のそれぞれを通
過したレーザビームが互いに異なる方向に偏向されるこ
とによってレーザビームの走査が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の衝突警報システ
ムなどに利用される車載レーザレーダ装置及びこの車載
用レーザレーダ装置に応用可能なホログラムスキャナに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、先行車両などの障害物を検出して
これとの衝突に対する警報を発生する車載衝突警報シス
テムの構成要素として、レーザレーダ装置が開発されて
きた。

【０００３】この車載レーザレーダ装置は、放射したレ
ーザビームの一部が先行車両などの反射体で反射されて
戻って来た反射ビームを受光し、放射から受光までに要
したレーザビームの伝播所要時間から先行車両などとの
車間距離を検出するように構成されている。更に、レー
ザビームを自車両の横幅方向や高さ方向に走査すること
により、先行車両などとの車間距離と共にこの先行車両
の自車両から見た方向（方位）を検出し、自車両の前方
の二次元空間内での他の車両の位置を検出するようにな
っている。

【０００４】レーザビームの走査の方法の一つであるホ
ログラムスキャナが、平井紀光著「実用レーザ技術」
（共立出版社発行）に解説されている。このホログラム
スキャナは、周辺部に複数のホログラム素子を形成した
円板を回転させ、レーザビームをこの各ホログラム素子
を通して連続的に放射し続けるように構成されている。
このホログラムスキャナは、多数のレンズを周辺部分に
配列した円板を作成し、これを回転させると、焦点位置
が回転軸に垂直な焦点面上を移動し、連続的な繰り返し
走査線が描かれるという説明が行われている点からも明
らかなように、円板の周縁部に配置された一つ一つのホ
ログラム素子によって所望の角度範囲の走査を行うよう
に構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記、ホログラムスキ
ャナは、円板の周縁部に配列された個々のホログラム素
子によって連続的に放射され続けるレーザビームの走査
を行うように構成されている。このため、円板の回転に
伴うホログラム素子の円周上の微小な位置変化に対応し
てレーザビームの走査角度が所望の値に変化するように
ホログラム素子を作成する作業が必要になるが、このよ
うなホログラムの作成作業は煩雑で困難になると共に直
線性など走査精度を高めることが困難になるという問題
がある。

【０００６】従って、本発明の目的は、作成が容易で走
査精度の高いホログラム素子によって実現できるホログ
ラムスキャナと、このホログラムスキャナを利用した車
載用レーザレーダ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の車載用レーザレ
ーダ装置を構成するホログラムスキャナは、駆動機構に
よって回転される回転板と、この回転板の中心から等距
離の位置に配列された複数のホログラム素子と、これら
ホログラム素子のそれぞれを通してレーザビームを放射
するレーザ光源とを備え、前記複数のホログラム素子の
それぞれを通過したレーザビームを互いに異なる方向に
偏向することにより走査を行うように構成されている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態によれ
ば、レーザビームの走査は、二次元的に行われる。以
下、本発明を実施例と共に更に詳細に説明する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の車載用レーザレ
ーダ装置を構成するホログラムスキャナの概略の構成を
示す斜視図であり、１は回転円板、２はモータ、３はレ
ーザ光源、４は角度センサ、５はコントローラである。

【００１０】回転円板１の周縁部には、１２種類のホロ
グラム素子Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ・・・Ｐ₁₂が等間隔を保ち
ながら時計周りと反時計周りのそれぞれの方向に配列さ
れている。すなわち、回転円板１の半周ずつにわたって
時計方向と反時計方向に１２種類のホログラム素子が配
列されることにより、合計２４個のホログラム素子が回
転円板の１周にわたって配列されている。

【００１１】回転円板１は、その中心軸がモータ２の回
転軸に直結されることにより、モータ２によって回転せ
しめられる。このモータ２はパルスモータなどで構成さ
れており、その回転はコントローラ５によって制御され
る。回転円板１の中心軸にはロータリーエンコーダなど
の角度センサ４が取付けられており、この角度センサ４
によって検出された回転円板１の回転角度は、コントロ
ーラ５に読取られる。

【００１２】レーザ光源３は、赤外線を発生する半導体
レーザダイオードなどから構成されている。コントロー
ラ５は、角度センサ４から読取った回転円板１の回転角
から新たなホログラム素子が最上端の中央部分に到達す
るたびに、レーザ光源３に指令を発することにより、パ
ルス状のレーザビームを放射させる。このレーザ光源３
から、放射されたパルス状のレーザビームは、回転円板
１の最上端に位置するホログラム素子に入射し、各ホロ
グラム素子固有の角度の偏向を受けて前方に放射され
る。

【００１３】図２は、パルス状のレーザビームの放射タ
イミングと、回転円板１の最上端に位置するホログラム
素子の時間変化の様子と、これらのホログラム素子を通
して放射されるレーザビームの偏向θの時間変化の様子
を、横軸を時間軸に設定して示すタイミングチャートで
ある。回転円板１の回転に伴って、その最上端に位置す
るホログラム素子が入れ替えられ、レーザ光源３から放
射されたパルス状のレーザビームが、上記入れ替えられ
たホログラム素子を透過することにより各ホログラム素
子固有の異なる角度の偏向を受けて放射される。

【００１４】すなわち、回転円板１の最上端に達してレ
ーザビームを偏向するホログラム素子は、Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，
Ｐ₃ ・・・・Ｐ₁₂という具合に半回転にわたって添数字
の昇順に変化したのち、次の半回転にわたって、Ｐ₁₂，
Ｐ₁₁，Ｐ₁₀・・・・Ｐ₁ という具合に添数字の降順に変
化する。そして、各ホログラム素子の中心が回転円板１
の最上端に達して時に、レーザ光源３からパルス状のレ
ーザビームが放射される。各ホログラム素子を透過した
パルス状のレーザビームの偏向角θは、図２の下から２
段目に例示するように、水平面内で最小値−θｍと最大
値θｍの範囲にわたってかつ回転円板１の回転周期Ｔに
わたって周期的に変化する。

【００１５】図２の最下段には、上記本発明のホログラ
ムスキャナとの比較のため、従来のホログラムスキャナ
による偏向角の時間変化の様子を例示している。この例
では、回転円板の周縁部に配列されるホログラム素子は
全て同一であり、一つ一つの素子によって１周期の走査
が行われ、この走査が各素子によって反復される。すな
わち、従来技術の走査方式はいわば素子内走査方式であ
り、これに対して、本発明の走査方式はいわば素子間走
査方式である。

【００１６】図３は、本発明の他の実施例の車載用レー
ザレーダ装置の構成要素となるホログラムスキャナの構
成の概要を示す斜視図であり、図１の場合と同様に、１
は回転円板、２はモータ、３はレーザ光源、４は角度セ
ンサ、５はコントローラである。

【００１７】この実施例のホログラムスキャナでは、水
平方向と垂直方向の二次元空間にわたる走査が行われ
る。すなわち、回転円板１の円周の３分の１の領域にわ
たって配列された８個のホログラム素子によって、スキ
ャナ前方の二次元空間内の最上段の８個の領域について
の水平走査が行われ、次の３分の１の領域にわたって配
列された８個のホログラム素子によって上記二次元空間
内の中段の８個の領域についての水平走査が行われ、最
後の３分の１の領域にわたって配列された８個のホログ
ラム素子によって上記二次元空間内の最下段の８個の領
域についての水平走査が行われる。

【００１８】上記構成のホログラムスキャナによる偏向
を受けて放射されたレーザビームの一部は、反射体で反
射され、放射ビームと逆の経路を辿って受光部に入射す
る。この受信部の構成の一例として、図１中のレーザ光
源３をアバランシェフォト・ダイオード（ＡＰＤ）など
の受光素子で置き換えることにより図１のホログラムス
キャナと同様の構成を採用することができる。

【００１９】あるいは、図１のレーザ光源３と回転円板
１との間にハーフミラーなどの分岐手段を挿入して放射
ビームの送光系と、反射ビームの受光系とを分離するこ
とにより、ホログラム素子が配列された回転円板１や回
転制御機構を送受信共用としながら受光系を追加するこ
ともできる。さらには、受光系に走査範囲をカバー可能
な広い指向性を設定することにより、非走査式とするこ
ともできる。

【００２０】以上、各ホログラム素子を通してパルス状
のレーザビームを１回だけ放射する構成を例示した。し
かしながら、隣接ホログラム素子による偏向角度の差Δ
θとした場合に、各ホログラム素子を通してパルス状の
レーザビームを複数回にわたって放射することによりδ
θ（＜Δθ）の偏向角度の範囲を走査するという具合
に、ホログラム素子間の主走査と、個々のホログラム素
子内の副走査とを組合わせることにより、広い角度範囲
を漏れなくカバーするような構成とすることもできる。

【００２１】また、ホログラムスキャナを車載用レーザ
レーダのビームの走査に利用する構成を例示した。しか
しながら、このホログラムスキャナを、他の適宜な光学
装置に応用できることは勿論である。

【００２２】更に、回転体を円板とする例を説明した。
しかしながら、ホログラム素子が回転体の回転中心から
等距離の位置に配列されていさえすれば、この回転体の
形状は、正多角形などの任意の形状であってよい。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のホ
ログラムスキャナは、回転円板の周縁部に配列された複
数のホログラム素子のそれぞれを通過したレーザビーム
を互いに異なる方向に偏向することによってホログラム
素子間でレーザビームの走査を行う素子間走査の方式を
採用する構成であるから、従来の素子内走査方式に比べ
て個々のホログラム素子の作成が容易になると共に、直
線性など走査の精度が向上するという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の車載用レーザレーダ装置を
構成するホログラムスキャナの概略の構成を示す斜視図
である。

【図２】上記実施例のホログラムスキャナの動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図３】本発明の他の実施例の車載用レーザレーダ装置
を構成するホログラムスキャナの概略の構成を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ 回転円板 ２ モータ ３ レーザ光源 ４ 角度センサ ５ コントローラ P₁〜P₁₂ ホログラム素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ６０Ｒ 27/00 Ｂ６０Ｒ 27/00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザビームを放射し、反射体による反射
   ビームを受光し、放射から受光までの経過時間に基づき
   前記反射体までの距離を検出する車載レーザレーダ装置
   において、 駆動機構によって回転される回転板と、 この回転板の中心から等距離の位置に配列された複数の
   ホログラム素子と、 これらホログラム素子のそれぞれを通してパルス状のレ
   ーザビームを放射するレーザ光源とを備え、 前記複数のホログラム素子のそれぞれを通過したレーザ
   ビームが互いに異なる方向に偏向されることによってレ
   ーザビームの走査が行われることを特徴とする車載用レ
   ーザレーダ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記レーザ光源は、前記ホログラム素子のそれぞれを通
   して１回だけパルス状のレーザビームを放射することを
   特徴とする車載用レーザレーダ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記レーザビームの走査は、二次元的に行われることを
   特徴とする車載用レーザレーダ装置。
4. 【請求項４】駆動機構によって回転される回転板と、 この回転板の中心から等距離の位置に配列された複数の
   ホログラム素子と、 これらホログラム素子のそれぞれを通してレーザビーム
   を放射するレーザ光源とを備え、 前記複数のホログラム素子のそれぞれを通過したレーザ
   ビームが互いに異なる方向に偏向されることによってレ
   ーザビームの走査が行われることを特徴とするホログラ
   ムスキャナ。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記レーザ光源は、前記ホログラム素子のそれぞれを通
   して１回だけパルス状のレーザビームを放射することを
   特徴とするホログラムスキャナ。
6. 【請求項６】 請求項４又は５において、 前記レーザビームの走査は、二次元的に行われることを
   特徴とするホログラムスキャナ。