JPH10325872A

JPH10325872A - 光レーダ装置

Info

Publication number: JPH10325872A
Application number: JP13339197A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamabuchi; 浩史山渕
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】車両等に用いる光レーダ装置において、全方
位にわたり均質なレーダ性能と安定した対象検出性能を
確保する。【解決手段】光源１０から発光する光束を、その非点
隔差である大小の拡がり角の比率に対応した焦点距離を
持つ光学要素３６、３７に導入することにより、光束の
断面を円形に整形する。さらにこの光束を円筒面の光学
要素４０により垂直方向のみに拡がり角をもったファン
ビームに生成し、同時にアクチュエータ５０を回転させ
ることによりそのファンビームを全方位に走査する。

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、光を水平方向に
走査しその光が物体に反射し戻ってくる反射光を受光し
て、送光から受光までの時間差により物体までの距離
を、またその時の走査角から方向を検出する光レーダ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光レーダ装置は、車両に
搭載され車両周辺監視装置あるいは車間距離制御装置な
どに広く使用することが提案されている。車両に搭載さ
れる光レーダ装置として、例えば特開平６−１３７８６
７号公報に開示されるように、死角を少なくするために
水平方向に光を走査し広範囲に対象を検出しようとして
いるものが多くみられるが、送光ビームの拡がり角は光
源の寸法とレンズの焦点距離により決定されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の光レーダ装置に使用されている、光発生手段としての
赤外線の波長の光を放射するレーザダイオードにおい
て、その放射する光の拡がり角は非点隔差を必ず固有し
ている。ここで、非点隔差とは放射する光の光軸を含む
断面内における拡散角が、その断面の方向により異なる
現象である。つまり光源から比較的離れた位置において
光軸に直角の断面内でビームの断面を観察すれば楕円と
なっている。これは光を放射する光源が２μｍ及び３０
０μｍ程度の細長い線状の形状となっていることが原因
である。

【０００４】この非点隔差を持ったビームを直接水平方
向に走査すると、前記楕円のビーム断面が垂直面内で回
転しながら移動することになる。このことは当然同一対
象であっても相対位置が変化すると、ビームが対象を照
射する状態が変化することになり、方位角の分解能を低
下させるなど走査範囲全域にわたる均質なレーダ性能を
発揮することができない問題が起こることになる。

【０００５】また、前記特開平６−１３７８６７号公報
に見られるように、光源に対してレンズを用いてコリメ
ートする場合はほぼ平行の光束を得ることができるが、
収差を除去した高性能なレンズを用いれば、そのレンズ
透過後のビームの断面を比較的レンズから離れた位置で
観察すれば光源の線状の形状と相似形の非常に細長いビ
ーム形状が確認できる。この状態で前記同様水平方向に
走査すると、細長いビーム断面はこれも前記同様垂直面
内で回転しながら移動することになり前記と同様の問題
が起こることになる。

【０００６】一方、特開平５−１１３４８１号公報に見
られるように、扇型ビーム整形光学系を用いて一方向に
のみ広がるビームを得ている発案もあるが、この原理は
前記光源の直線状と相似形の非常に細長いビームをさら
に長手方向に凹レンズを用いて拡げるものである。

【０００７】したがって、この方法においても発生する
光源の非点隔差を除去しておらず、その結果、水平方向
の全方位に走査した場合には、前記同様の細長いビーム
断面が垂直断面内で回転しながら水平方向に走査される
問題が発生するのである。

【０００８】また、光レーダ装置を車両に搭載した場合
の水平方向の走査範囲において、自車両の進行方向付近
は比較的遠距離からの検出を要すると共にファンビーム
の垂直方向の拡がり角は比較的狭小であること、さらに
自車両の側方向付近は比較的近距離での検出となるが垂
直に広角の範囲を検出できることが必要であった。

【０００９】つまり、走査角度が９０度ごとにビームの
垂直方向の拡がり角が広角から狭小へと繰り返す変化が
望まれ、とくに狭小時にはビームの光密度が高まること
による最大検出距離向上を、また、広角時には接近物の
レーザ光照射範囲を広げることによる再帰反射光の増加
による検出確率向上が必要であった。

【００１０】この発明の光レーダ装置にも見られるよう
に、送光光学系と受光光学系を持つ場合、受光の視野の
範囲内に送光ビームの方向を、あるいは送光ビームの方
向に受光視野の中心を固定するように調整あるいは確認
する必要があった。

【００１１】さらに、垂直方向に拡がり角を持つことに
より、前記装置自身を固定する部材であるたとえば車両
の屋根の上面にビームの一部が照射することによりこの
屋根を検出する。よってこの方向では屋根より遠距離に
ある対象の測定ができない問題がある。

【００１２】また、前記受光手段において物体からの反
射光を集光する光学系においてレンズを用いた場合は前
記水平方向走査のための回転軸上に焦点を結ぶ必要があ
ることから、開口から入射した反射光がレンス゛により屈折
・収斂する光路の途中に鏡により垂直方向に反射させ前
記回転軸上の焦点に結像させなければならないため、回
転可能なレンズの支持体と同じく回転可能でかつ光路を
変更する鏡を必要とすることから、構造が複雑で慣性が
大きくなる問題点があった。

【００１３】前記受光光学系において本件では前記樹脂
材を射出成型による前記回転放物面を有するが、最終的
には光学性能を優先し設計するため前記水平方向に走査
した時の動力学上の釣り合いが完全に合わせられず、と
くに垂直面内に回転モーメントが発生し振動が生じる問
題があった。

【００１４】さらに、前記受光系において、光学系にレ
ンズを用いた場合はレンズの有効開口径と焦点距離の比
率をあらわすＦ数（焦点距離／有効開口径）が理論的に
０．５が限界となり（ガラス材などの光透過性物質の持
つ屈折率により制限されるため）、これ以上明るいレン
ズは存在せず、いいかえれば小型化が不利となるレンズ
の物理的な特性があった。

【００１５】また、たとえば車両に搭載する場合すくな
くとも水平方向の走査範囲の受光の開口を確保するため
に前記装置を固定する構造物が光路を遮らないように、
たとえば前記装置を他の構造物に対して突出させる必要
があった。

【００１６】この発明は上記のような問題を解消するた
めになされたもので、光源のレーザダイオードが持つ非
点隔差を解消し、水平方向の全方位にファンビームを生
成することを目的とした車両用光レーダ装置である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１〜３
に係る光レーダ装置は、光発生手段として、光を発光す
る光源と、この光源から発光した光束の拡がり角が最大
となる断面のコリメートを行う第１の光学要素と、前記
光源から発光した光束の拡がり角が最小となる断面のコ
リメートを行う第２の光学要素との少なくとも２面の光
学要素を備え、光源からの光が固有する非点隔差を光学
要素により除去するものである。

【００１８】そして光学要素として、円筒面系レンズ、
円筒面系鏡、又は少なくとも光の透過面が２面からなる
プリズムのうち、少なくとも２個を配設した。

【００１９】その結果、第１の光学要素（円筒面系レン
ズ，円筒面系鏡，プリズム）により光源の持つ拡がりの
ある光束の一方向のみをほぼ平行光となるようコリメー
トすると共に、第２の光学要素（円筒面系レンズ，円筒
面系鏡，プリズム）により前記第１の光学要素がコリメ
ートする光束とほぼ直角方向の光束をほぼ平行光となる
ようコリメートすることができる。

【００２０】この発明の請求項４にかかる光レーダ装置
は、光学要素から構成される光学系を通過した光の光束
において、第１及び第２の光学要素の位置を調整する手
段を設け、前記光束の光軸に直角方向の断面がほぼ円と
なるようにした。

【００２１】すなわち、第１及び第２の光学要素の位置
を光軸方向に移動可能な調整機構を設けることにより、
各々の光学要素のベストフォーカスの位置が調整可能と
なり、極めて平行に近い光束を得ることができる。

【００２２】この場合、非点隔差による最大と最小の拡
がり角の比の逆数が、第１及び第２の光学要素の焦点距
離の比となるよう光学要素の曲面を構成配設することに
より、光源のもつ非点隔差が除去され、さらに光束の断
面形状が円とすることが可能となる。

【００２３】また、プリズムの場合も光源からの光束の
入射角を調整するための固定位置調整機構により同様の
平行光束を得ることができる。この場合は、プリズムへ
の入射角とプリズムの屈折率および非点隔差の最大と最
小の拡がり角の比から前記と同様光束の断面が円とする
ことができる。

【００２４】この発明の請求項５〜６に係る光レーダ装
置は、光学要素を通過した光束を反射あるいは屈折する
送光手段を備え、この送光手段として円筒面系の鏡又は
プリズムを用い、この鏡の反射面の垂直断面が曲線とな
るように、あるいはこのプリズムの２面以上の屈折面に
対し前記光束を通過させ水平方向に光を放射する配置す
ることにより、垂直方向のみ拡がりを持ったファンビー
ムを発生させるものである。

【００２５】請求項５〜６による光レーダ装置において
は、光学要素により非点隔差を除去した平行光束を垂直
方向に光路を構成し、この状態から水平方向に反射する
鏡あるいはプリズムに入射させる。この水平方向に反射
する鏡又は屈折するプリズムを垂直断面内にのみに曲面
を有する円筒面系の光学要素とすることにより、前記平
行光束を垂直方向にのみ拡がり角を持った送光ビームを
生成することができる。

【００２６】この発明の請求項７に係る光レーダ装置
は、ファンビームを発生させる送光手段を、垂直方向に
回転軸を有するアクチュエータにより回転あるいは回動
させ、全方位あるいは水平方向の一部の範囲にファンビ
ームを走査するものである。

【００２７】請求項７による光レーダ装置においては、
垂直方向にのみ拡がり角を生成させる送光手段を、非点
隔差を除去された平行光束を垂直方向に光路を構成した
時の光軸と共通の回転軸を持つアクチュエータによっ
て、水平方向に回転あるいは回動させることにより、水
平方向の全方位あるいは一部に一様な垂直方向の拡がり
角を持つファンビームを走査することができる。この場
合、非点隔差が除去された平行光束の断面は円でなけれ
ばならない。

【００２８】この発明の請求項８に係る光レーダ装置
は、少なくとも２つの光学要素を光軸方向に移動可能な
調整機構により位置調整を可能としたものである。

【００２９】すなわち、請求項８による光レーダ装置に
おいては、円筒面系レンズ、円筒面系鏡等の光学要素を
光軸方向に微動可能な調整機構を設けることにより、光
源から発光した光の非点隔差を除去するために大小の拡
がり角に対応した光学要素をベストフォーカスの位置に
配設するようにしている。これにより水平方向全域ある
いは部分的に一様な垂直方向の拡がり角を持つファンビ
ームを生成に必要な光源から発光した光の非点隔差が除
去され且つ断面が円となる光束を得ることができる。

【００３０】また、同様に光学要素としてプリズムを用
いた場合も、光源からプリズムに対する入射角を調整可
能な調整機構を設けることにより非点隔差が除去するこ
とができる。

【００３１】さらに、この調整機構により光学要素の位
置をベストフォーカスから故意にずらし非点隔差を残存
させ、この光学系を透過後の光束に比較的平行光に近い
状態で大小の拡がり角を持たせることが可能となる。

【００３２】この非点隔差の微小残存の光束を、水平方
向に光路を変更させる送光手段に入射させること、及び
この送光手段を水平方向に回転あるいは回動させること
により、走査角９０度毎に垂直方向のビームの拡がり角
が前記残存非点隔差に対応して広狭変化するようにした
ものである。

【００３３】この発明の請求項９に係る光レーダ装置
は、前記光学要素を光軸と直角方向に移動可能な調整機
構により位置調整を可能としたものである。

【００３４】すなわち、請求項９による光レーダ装置
は、光学要素を光軸に対して直角方向に微動可能な調整
機構を設けたもので、光学要素を光軸に対して直角方向
に微動させると光学要素が固有する主点（主点を通る光
線は直進するという光学要素設計の幾何学的近似法の原
則）の位置が移動することになり、よってこの光学要素
を透過する光束は光源とこの主点を結ぶ直線方向を光軸
として光路を形成するのである。

【００３５】したがって光路の方向を調整できることに
なるため、水平方向に光路を変更させる送光手段に入射
させる光束の位置の変化が調整可能となり、このことは
光学要素を反射・屈折し通過後の光束の方向の調整が可
能であることになる。

【００３６】つまり、垂直方向に拡がり角を持つファン
ビームの中心の光軸の方向を水平に調整することができ
る。当然、非点隔差を除去するための各々の光学要素の
光軸に対して直角方向に主点を微動可能な調整機構を設
けているので、水平方向の走査の９０度毎に前記ファン
ビームの光軸を水平に調整が可能で、９０度間隔で２方
向の水平方向のファンビームの光軸の方向が調整できれ
ば結局全方位の光軸方向が水平となるのである。

【００３７】この発明の請求項１０に係る光レーダ装置
は、例えば光透過性の光レーダ装置の外殻の内部に、送
光手段から微弱な漏れ光や所望の方向以外に発光する迷
光に対して黒色の羅紗によりマスキングを行う。

【００３８】また、光学要素の相対位置を光軸の直角方
向に微動できる調整機構により送光手段のファンビーム
の光軸方向を調整する。

【００３９】すなわち、請求項１０の光レーダ装置にお
いては、例えば本発明の光レーダ装置を車両の屋根の上
面端部に配設した場合、送光手段から発するファンビー
ムの上下の拡がり角により比較的離間する屋根の対極部
分を検出するため、この方向においてファンビームが屋
根を照射しない位置に光を遮断する黒色の羅紗を装置の
外殻の内側に配設する。

【００４０】また、光学要素から送光手段に入射させる
光束の位置を、調整機構により変化させ、送光手段を反
射・屈折し通過後の光束の方向をたとえば前記対極部の
屋根を照射しないように上向きに位置調整をしたもので
ある。

【００４１】この発明の請求項１１に係る光レーダ装置
は、対象物体に反射した反射光を受光し反射する反射光
反射手段として回転放物面鏡を備え、前記送光手段を走
査する手段と一体で構成され、前記垂直方向に回転軸を
有するアクチェータにより回転あるいは回動させるとと
もに、前記回転軸上に焦点を持つものである。

【００４２】すなわち、請求項１１の光レーダ装置は、
受光光学系に平行光束を一点に収斂できる回転放物面鏡
を有し、その焦点を通る垂直の軸をアクチュエータの回
転軸とすることで水平方向の全方位の受光が可能となる
ものである。

【００４３】また、この回転軸はアクチュエータの回転
軸と共通で、アクチュエータの回転軸の一方に前記受光
光学系を、また他方に水平方向に光路を変更させる送光
手段を各々直結しており、これらの送光手段と受光手段
の光学系はアクチュエータの回転軸を介して剛体で構成
されたもので、当然送光と受光の光軸は同一方向となる
よう前記回転軸に直結されるのである。

【００４４】この発明の請求項１２に係る車両用光レー
ダ装置は、前記受光光学系の放物面鏡を射出成型による
樹脂材で構成し、直接前記走査を行うアクチュエータの
回転軸に固定するものである。

【００４５】請求項１２による光レーダ装置において
は、前記放物面鏡は樹脂の射出成型によりその放物面の
成型を行うもので、放物面形状の転写が容易に行え、個
々の放物面を研磨により加工することなく大量に且つ高
精度に生産を可能としたものである。また、樹脂を母材
とすることで軽量となり慣性低減による高速走査と高精
度化を実現できる。更にその反射面を真空蒸着加工成型
することができる。また、レンズが不要であるため構成
部材が削減でき、低コストで高精度な反射面の製造が実
現できる。

【００４６】この発明の請求項１３に係る光レーダ装置
は、反射光反射手段の放物面鏡の成形として、その反射
面を真空蒸着加工成型により金属反射面を形成した後、
この金属反射面が酸化することを防ぐために、前記光発
生手段により発生した波長の光を透過するが酸化作用を
起こさない酸化防止膜を多層状態に蒸着成型するもので
ある。

【００４７】すなわち、請求項１０の光レーダ装置にお
いては、放物面鏡の反射膜の形成は金属および酸化防止
材を真空蒸着によるものであり、その反射率は９０％以
上（試料数２０）である。また、反射膜は誘電体の多層
膜の蒸着によっても前記同等の反射率を得られることが
わかっている。

【００４８】この発明の請求項１４に係る光レーダ装置
は、樹脂材で構成された前記放物面鏡の一部にカウンタ
ーウェイトを設けるようにしたものである。

【００４９】すなわち、放物面鏡を樹脂の射出成型によ
り加工製作すると軽量化が可能で、したがって高速化に
よる走査周期の短縮が可能となるが、回転時に振動が発
生することになるので、放物面鏡の樹脂材にカウンター
ウェイトを固定できる部位を設け、回転軸まわりのウェ
イトバランスをつり合わすようにしたものである。

【００５０】この発明の請求項１５に係る光レーダ装置
は、請求項１４のカウンターウェイトを射出成型時にイ
ンサート部品としたものである。

【００５１】すなわち、請求項１５の光レーダ装置は、
回転放物面鏡の射出成型時にカウンターウェイトをイン
サート成型することにより、ウェイトバランスをつりあ
わすようにしたものである。その結果、回転軸周りのウ
ェイトをバランスさせることと、バランスの微調整を行
うこと、さらにバランスウェイトを樹脂の母材にインサ
ートし射出成型を行うことが可能となった。

【００５２】この発明の請求項１６に係る光レーダ装置
は、受光光学系にＦ数が０．４４の放物面鏡を用いたも
のである。

【００５３】送光手段のファンビームの垂直方向の拡が
り角は比較的大きく設定が可能であることから、受光光
学系の視野も広角化が可能であり、レンズでは得られな
い口径比が容易に得られるため、小型化に有利である反
射鏡を採用した。

【００５４】そして、ファンビームの垂直方向の拡がり
角が比較的広角となる１０度程度の場合でも、回転放物
面鏡の口径比を０．４４とした場合、光レーダ装置の小
型化を維持した状態でその視野の中にファンビームを収
めることができる。

【００５５】この発明の請求項１７に係る光レーダ装置
は、その装着部分を車両のドアミラー内部とし、運転者
が黙視する反射面を可視光の波長の光を反射するが、本
レーダ装置の送光ビームの８５０ｎｍの近赤外線は透過
する誘電体膜による反射面としたものである。

【００５６】この発明の請求項１８に係る光レーダ装置
は、前記ドアミラーの外殻を所望の色彩となり同時に前
記送光ビームの８５０ｎｍの光を透過する特性を持つ染
料を添加した樹脂材で加工したものである。

【００５７】すなわち、ドアミラーの外殻部材を送光光
束の波長の光は透過するが所望の色彩となる染料を添加
された樹脂等を材料とすることにより、水平方向のほぼ
１８０度の範囲の物体の位置が検出できる。

【００５８】この発明の請求項１９に係る光レーダ装置
は、自車両の側方のたとえばガードレールまでの距離等
を検出するために用いるものである。

【００５９】この発明の請求項２０に係る車両用光レー
ダ装置は、装着部位を車両のフロントエンドパネル内の
たとえばフロントグリル内の空間に搭載するものであ
る。

【００６０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．まず最初に、この発明の実施の形態１に
係る光レーダ装置の全体構成を図１及び図２に基づいて
説明する。

【００６１】図１は実施の形態１による光レーダ装置の
内部構造を示した図であり、図２はこの光レーダ装置の
回路構成を示すブロック図である。

【００６２】この実施の形態１の光レーダ装置は、レー
ザ光を発生する光源としてレーザダイオード１０を備え
ており、このレーザダイオード１０は、電源回路３２，
ＬＤ駆動回路３３を搭載した発光回路３１により駆動さ
れる。レーザダイオード１０から発光したレーザ光は、
発光手段３０に導入されて透過あるいは反射される。こ
の発光手段３０は、後に詳細に説明する光学要素により
構成され、光源１０から発光されるレーザ光の有する非
点隔差を除去し、所望の光束特性を与える。

【００６３】発光手段３０により所望特性が付与された
レーザ光は、送光手段４０に送られる。この送光手段４
０は、後で詳細に説明するが、図示の垂直方向にのみ光
束を拡げるために垂直断面内で曲面を持つ円筒面系の反
射鏡４０ａから構成される。今回製作した反射鏡４０ａ
は、曲率が一定の円筒面を有するもので、それにより垂
直方向の全角で６度程度の拡がり角を持つファンビーム
が形成される。また、送光手段４０はアクチュエータ５
０の回転軸に直結されており、水平面内で回転あるいは
回動することにより、前記ファンビームを全方位に走査
することができる。

【００６４】前記全方位に走査されたファンビームは対
象物体に当たって反射され、この反射光は反射光反射手
段である回転放物面鏡９０に導かれる。この回転放物面
鏡９０は、ピンフォトダイオード１００にその焦点９０
ａを持つと同時に、この焦点９０ａを回転軸５２の延長
線上に配置することで、全方位の再帰反射光の受光と集
光が可能となる。受光回路１１０は、再帰反射光を焦点
９０ａに配置するピンフォトダイオード１００により光
電変換した後、電気量を増幅するためのものである。殻
１９１は装置の外殻を形成するものであり、近赤外線の
波長を透過させるが可視光は吸収する特性を有する染料
を添加した樹脂を射出成型加工により形成しており、気
密・防水構造としている。

【００６５】フォトダイオード１２０は位置原点検出用
のセンサであり、送光手段４０を介してファンビームを
全方位に走査する際に、このフォトダイオード１２０に
よりファンビームを走査周期毎に受光して、位置原点検
出回路２３により後述する位置原点検出信号２４を生成
する。

【００６６】この光レーダ装置のメイン基板２０には、
レーザダイオード１０がレーザ光を発光してから受光手
段であるピンフォトダイオード１００が反射光を受光す
るまでの伝搬遅延時間に基づいて対象物体までの距離を
演算する距離演算部２１，アクチュエータ５０を回転駆
動させるアクチュエータ駆動回路２２，前述した位置原
点検出回路２３等の電子・電気部品を搭載しており、前
述の発光回路３１のインターフェース回路３４に接続さ
れている。

【００６７】次に、図３のタイムチャート図により、光
レーダ装置の距離検出の原理を説明する。位置原点検出
信号２４は、レーザダイオード１０が発光しフォトダイ
オード１２０が１走査毎に受光する光を位置原点検出回
路２３により光電変換し増幅した信号であり、アクチュ
エータ駆動信号５１とＬＤ発光信号３ｇとの同期駆動を
行うための基準信号である。ＬＤ発光信号３ｇは位置原
点検出信号２４より発光開始時間３５だけ遅れて発信さ
れ、このＬＤ発光信号３ｇによりレーザダイオード１０
が発光しＬＤ発光波形３ｈが発生する。この時、発光開
始時間３５と、対象物体から反射してきた反射光の受光
波形１１１の時間の差である遅延時間２５（ΔＴ１，Δ
Ｔ２，ΔＴ３，…）とにより、前述の距離演算部２１に
て対象の距離ＲｎをＲｎ＝０．５×Ｃ×ΔＴｎ（Ｃ：光
速）と算出する。また、対象の方向はアクチュエータの
駆動信号５１の駆動パルス数により検出している。

【００６８】図４は発光手段３０の詳細を説明する光学
系の構成図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は
側面図である。図において、発光回路３１上に発光源の
レーザダイオード１０が搭載されている。一般に、レー
ザダイオードから発光する光は、非点隔差（非点収差）
といわれる光束の拡がり角が観察する断面により異なる
現象が発生していることが知られている。図４（ａ）正
面図において、３８は非点隔差による拡がり角が大とな
る光束の状態を示したもので、またこの時の図４（ｂ）
側面図の断面内での非点隔差による拡がり角は小となり
３９に示す光束の状態となる。

【００６９】このような２面の断面内で異なる拡がり角
を有する光源から発生する光束を平行光とするために、
まず、大なる拡がり角を有する光束３８をコリメートす
る第１面の円筒面系レンズ３６を使用する。

【００７０】第１面の円筒面系レンズ３６は、材料が非
晶質ポリオレフィン、屈折率１．５２（波長０．８５μ
ｍ時）の樹脂を射出成型により加工した後、レンズ両面
の表面に反射防止膜（ＡＲコート）を施している。ま
た、そのレンズ形状は平凸レンズで、凸レンズ面は非円
筒面である。基本的なレンズ面データは曲率−０．４２
７９、非円係数−０．５５である。

【００７１】第１面の円筒面系レンズ３６に入射する光
線が光軸と２０度の拡がり角度を持っている場合、この
レンズ３６によりコリメートされ、レンズ透過後は光軸
に対して０．０６７度の殆ど平行に近い光線となること
が計算により確認されている。実際の非点隔差によるレ
ンズに入射する角度は、中央の最大値の１３．５％の強
度を持つ光線とした場合、光束３８の大なる角度は半値
で１５度から２０度程度であるので、概ねレーザダイオ
ードから発光した光束は取り込むことができ、コリメー
トできる性能を持ったものであるといえる。

【００７２】一方非点隔差が小なる拡がり角となる光束
３９は、第２面の円筒面系レンズ３７によりコリメート
を行う。第２面の円筒面系３７は、材料がＢＫ７、屈折
率１．５１（波長０．８５μｍ時）の一般市販品を用
い、レンズの両面に反射防止膜（ＡＲコート）を施して
いる。また、レンズ形状は平凸レンズで、凸レンズ面は
円筒面である。基本的なレンズ面データは曲率−０．１
２８４である。

【００７３】第２面の円筒面系レンズ３７に入射する光
線が光軸と１０度の拡がり角度を持っている場合、当該
光線はこのレンズ３７によりコリメートされ、レンズを
透過後は光軸に対して−０．４９９度の角度を持つ光線
となっていることが計算により確認されている。実際の
非点隔差によるレンズに入射する角度は中央の最大値の
１３．５％の強度を持つ光線とした場合、光束３９の小
なる角度は半値で５度から１０度程度であるので、概ね
発光した光束は取り込め、拡がり角が０．５度（半値）
程度に抑える性能を持ったものであるといえる。なお、
この断面では光源の寸法が拡がり角に影響するためこの
ような結果となる。

【００７４】以上の光学系により非点隔差が除去される
と、図４（ｃ）に示すように光束の断面をほぼ円形に整
形することができ、その結果、後ほど説明するように、
これ以降の光路中に構成する光学要素の特性を全域で均
質に引き出せることになるのである。また、光束の断面
を円形断面とするためには、非点隔差の拡がり角の大小
の逆比となる焦点距離となる円筒面系レンズ３６及び３
７により構成すればよい。ここで、第１面の円筒面系レ
ンズ３６の焦点距離は４．５ｍｍであり、第２面の円筒
面レンズ３７の焦点距離は１５ｍｍである。つまり、非
点隔差の大小角度比は３．３３である。

【００７５】また、この２個のレンズ３６，３７で構成
される発光手段３０の光学系の透過率は９２．３％（波
長０．８５μｍ）であった。

【００７６】図５は発光手段３０の機械的構造を示す正
面断面図（ａ）と側面断面図（ｂ）であり、光束の断面
を円形とするための調整機構の詳細を説明するものであ
る。発光手段３０の光学系としては、前に説明したとお
り、ＬＤ駆動回路３３、光源となるレーザダイオード１
０、第１面の円筒面系レンズ３６、第２面の円筒面系レ
ンズ３６が配設されている。レーザダイオード１０は１
次ベースステージ３００の略中央部にが配設され、この
１次ベースステージ３００は１次スライドステージ３０
１と互いに溝に入るように構成され、１次調整ネジ３０
２により１方向（図示水平方向）にのみ往復スライド変
位が可能となっている。

【００７７】１次スライドステージ３０１の中央部に
は、第１面の円筒面系レンズ３６が配置され、このレン
ズ３６はレンズ鏡筒３０３と一体になっている。また、
このレンズ鏡筒３０３の水平断面内の形状は方形となっ
ており、水平面内での回転変位が防止され、同時に光軸
方向にはスライド変位が可能な構造となっている。すな
わち、レンズ鏡筒３０３の水平断面の形状と同等の方形
を有する１次スライドステージ３０１の中央部の空間
に、レンズ３６を固定したレンズ鏡筒３０３を挿入した
状態で、下側からコイルバネ３０４で受けるようになっ
ており、また、レンズ鏡筒３０３の上側は、リングネジ
３０５を１次スライドステージ３０１に設けた雌ネジに
合わせてねじ込むことにより、レンズ鏡筒３０３を上下
方向つまり光軸方向の微動によりスライド変位が可能と
なっている。

【００７８】上記の状態で、光源であるレーザダイオー
ド１０を発光させて、比較的離れた位置にスクリーンを
置き、このスクリーン上に照射されるビームの断面像を
赤外線カメラで撮影しながら、もっともビームの幅が細
くなるように、あるいは所望のビームの断面寸法となる
ように、リングネジ３０５を回転させて調整するのであ
る。

【００７９】上記１次スライドステージ３０１は２次ベ
ースステージを兼ねた一体部品となっており、この２次
ベースステージ３０１と、第２の円筒面系レンズ３７を
固定した状態の２次スライドステージ３０６とは、互い
の溝部に入り込むように構成されている。そして、２次
スライドステージ３０６は、２次調整ネジ３０７により
１方向（図示水平方向）にのみ往復スライド変位が可能
となっており、このときの変位の方向は上記１次調整ネ
ジ３０２による変位の方向と水平面内で９０度の角度を
持つ。

【００８０】上述の１次ベースステージ３００、１次ス
ライドステージ（２次ベースステージ）、２次スライド
ステージ３０６の各調整部材は、通しボルト３０８によ
り一体化され、波座金３０９を座金３１０で両側から重
ねた状態で雌ネジ付きブラケット３１１によりトモ締め
したもので、波座金３０９の発生する推力が上記各調整
部材間の摩擦力として働き固定させると共に、この摩擦
力に勝る推力を発生させる調整ネジ３０２及び３０７に
よりスライド変位の調整を可能としている。また、調整
後は硬化材により固定している。

【００８１】図６は前述した送光手段４０を詳細に示す
光学系の構成図である。図において、発光回路３１、発
光源としてのレーザダイオード１０、非点隔差を除去す
るための光学要素であるレンズ３６及び３７は、上記に
より詳細に説明したものである。

【００８２】本実施の形態の送光手段４０は、垂直方向
にのみ光束を拡げるために垂直断面内で曲面を持つ円筒
面系の反射鏡４０ａにより構成される。今回製作した反
射鏡４０ａは、曲率が０．０１３３一定の円筒面を有す
るもので、入射する光線が光軸５２から２ｍｍの位置で
平行で入射した場合、この反射鏡４０ａで反射されると
水平に対して仰角と俯角の方向に、すなわち垂直方向に
３．０６度ずつ、全角で６．１２度の拡がり角を持つフ
ァンビーム４１が形成される。

【００８３】この垂直方向に対して、図６（ｂ）の側面
図に示した水平面内のビームの拡がり角は、ほぼ平行、
厳密にいえば前記発光手段３０の光学系透過後の光線の
方向と光軸とのなす角度になるため、紙面に垂直の方向
に表され光線部分４２で示すものとなる。

【００８４】また、送光手段４０である反射鏡４０ａ
は、アクチュエータ５０の回転軸５２に直結されてお
り、水平面内で回転あるいは回動することにより、前記
ファンビームを全方位に走査することができる。したが
って、図６（ｃ）に示すように水平走査角に対するファ
ンビームの断面形状４３は全方位でほぼ同一の縦長の形
状を有することになるのである。

【００８５】図７は光軸方向調整手段（焦点調整）６０
による特異なファンビームの整形の一例を示したもので
ある。この光軸方向調整手段６０は、非点隔差除去のた
めの光学系レンズ３６及び３７の光軸方向の相対位置を
変化させる手段であり、発光回路３１及びレーザダイオ
ード１０から発光されるレーザビームを、前記相対位置
を変化させた光学系レンズ３６及び３７を通して送光手
段４０から送光する。なお、４１は垂直方向のビームの
拡がり角、５０はアクチュエータを示している。

【００８６】ここで、例えば図５で説明したリングネジ
３０５をベストフォーカスの位置から緩めることによ
り、図７に示すように第１面の円筒面系レンズ３６をフ
ォーカスから離した位置に固定した場合を説明する。

【００８７】図７の正面図（ａ）において、光源１０か
ら発光される非点隔差が大なる拡がり角を持つ光束は、
前述したように第１面の円筒面系レンズ３６により平行
光に近い角度に集光されるが、図７に示すように焦点か
ら離れた位置にレンズ３６が配置されていると、光線は
内側に大きく屈折した状態でレンズ３６を透過すること
になる。この光線が送光手段４０により反射されると、
当初のレンズ３６を焦点の位置に配置した時の光線の方
向を示す破線に対して、垂直方向の拡がり角が前記内側
に大きく屈折した角度分だけ少ない拡がり角となって反
射される。

【００８８】この時のファンビームの断面形状は、水平
方向の走査角度４３を０度とすれば、図７（ｄ）に示す
ように当初の所望した破線で示す形状より垂直方向に狭
くなるように形成されることがわかる。

【００８９】この状態で図７（ｂ）の側面図断面を観察
すると、この断面内では非点隔差が小なる拡がり角とな
る光束は、第２面の円筒面系レンズ３７によりコリメー
トされる。このレンズ３７は比較的長焦点距離を持つた
め焦点深度が大きく、よって焦点距離調整を行わなくて
も構造部材の加工精度で所望の光学性能が確保できるた
め、レンズ３７の焦点距離調整はこの実施の形態では行
わない。したがって第２面の円筒面系レンズ３７を透過
した光束はほぼ平行光にコリメートされる。

【００９０】よって、走査角０度における水平方向の拡
がり角は当初の設定と同等となる。

【００９１】図７（ｂ）側面図において、送光手段４０
が９０度走査された状態を示した場合を図７（ｃ）に記
す。光源からの非点隔差が小なる拡がり角の光束は、第
２面の円筒面系レンズ３７により当初と同様ほぼ平行光
にコリメートされているので、当然送光手段４０に反射
したあとの垂直方向の拡がり角も同等となる。

【００９２】この時のファンビームの断面形状は、水平
方向の走査角度４３を９０度とすれば図７（ｄ）に示す
ように当初の所望した破線で示す形状と垂直方向が同等
となるが、今度は水平方向の拡がり角に第１面の円筒面
系レンズ３６の位置の影響が出てくることになる。

【００９３】つまり走査角が０度時は、垂直方向の拡が
り角を狭くした角度が、走査角９０度となると今度は水
平方向の拡がり角となって表れてくるのである。

【００９４】このように、送光手段４０をアクチュエー
タ５０により水平方向に走査することにより、９０度毎
にファンビームの断面形状を繰り返し変化させることに
なる。

【００９５】以上の現象は、第１面の円筒面系レンズ３
６の焦点距離調整により発生するものであるが、このレ
ンズ３６を焦点の位置において第２面の円筒面系レンズ
３７の焦点位置を変化させても走査角が９０度の位相差
のみで同様の現象が発生する。

【００９６】また、レンズの位置を焦点距離より近い位
置に配置しても同様の現象が観察できる。

【００９７】図８は光軸直角方向調整手段（光軸の方向
調整）７０による特異なファンビームの軌跡を発生させ
る一例を示したものである。この光軸直角方向調整手段
７０は、非点隔差除去のための光学系レンズ３６及び３
７の光軸方向に対して垂直方向の相対位置を変化させる
手段であり、発光回路３１及びレーザダイオード１０か
ら発光されるレーザビームを、前記相対位置を変化させ
た光学系レンズ３６及び３７を通して送光手段４０から
送光する。なお、４１は垂直方向のビームの拡がり角
を、４５はファンビームの中心の光軸の方向を水平に対
する角度を、５０はアクチュエータを示している。

【００９８】ここで、例えば図５で説明した１次調整ネ
ジ３０２を回転させ、１次スライドステージ３０１を移
動させることにより、第１面の円筒面系レンズ３６の主
点４４の位置を光軸上から外れた位置に固定した場合を
説明する。

【００９９】ベストフォーカスの位置に配置した第１面
の円筒面系レンズ３６を、光軸直角方向調整手段（光軸
の方向調整）７０により光軸と直角の方向に微動させる
と、当該レンズ３６の主点４４が光軸上から離れる。レ
ンズの主点を通る光線は直進するという前述した光学原
則により、光路は光源１０と主点４４を結ぶ直線上に形
成される。

【０１００】この光路の光軸と従来の光軸、つまり回転
軸５２とのなす角度が送光手段４０への入射角を増加さ
せることとなる。入射角と反射角の光学原則により水平
方向に反射されたファンビームの中心の光軸の方向は、
前記入射角の増加分の角度が水平に対して発生すること
になり角度４５により表される。この時の送光手段４０
の走査角度を０度とする。

【０１０１】この状態を図８（ｃ）で説明する。ここで
は水平方向の走査角度に対するファンビームの垂直面内
の位置を示したもので、走査角度４３が０度の時は水平
から角度４５だけ上側の方向にファンビームが放射され
ることを示している。

【０１０２】次に、送光手段４０が１８０度の走査角度
を持った場合を表す側面図（図８（ｂ））において、送
光手段４０に入射する入射角は走査角度０度の時の入射
角と等しいが方向が逆となり、つまり水平に対して角度
４５だけ下側の方向に放射される。

【０１０３】この状態を図８（ｃ）で説明すると、走査
角度４３が１８０度の時のファンビームの位置は水平線
から角度４５だけ下側の方向に放射される。

【０１０４】以上のように、送光手段４０の走査角度が
１８０度毎にファンビームが垂直方向に上下しながら全
方位に走査されるのである。

【０１０５】図９は車両に本発明の光レーダ装置を取り
付けた一例を示すもので、自車両２３０の屋根部分に光
レーダ装置１９０を設置し、光レーダ装置１９０からは
前方に向けて垂直方向の拡がり角を持つ光線４１が発せ
られる。ここで、３ｅは光線４１の自車両に照射される
照射部分である。

【０１０６】図９のように車両に取り付けた光レーダ装
置１９０は、送光光線４１のファンビームの垂直方向の
拡がり角により、比較的距離が離間する自車両２３０の
屋根の対極部を照射部分３ｅに示すように照射してしま
う。

【０１０７】図１０は自車両２３０の屋根の前記照射部
３ｅをなくすために、光レーダ装置１９０の外殻１９１
の内側に羅紗８０を設け、羅紗８０を送光ビームの走査
部３ｆを確保した位置に配置して、光レーダ装置内部で
ビームの一部を遮断するようにした。

【０１０８】図１１は反射光反射手段である回転放物面
鏡９０の詳細を説明するための構成図である。図におい
て、回転放物面鏡９０の焦点９０ａを回転軸５２の延長
線上に配置することで、全方位の再帰反射光の受光と集
光が可能となる。回転放物面鏡９０により集光された再
帰反射光は、放物面鏡９０の焦点９０ａに配置したピン
フォトダイオード１００により電気量に光電変換され、
この電気量は受光回路１１０により増幅される。

【０１０９】カウンターウェイト９４は、アクチュエー
タ５０により回転あるいは回動動作時に発生する振動を
抑制するためのもので、今回の実施の形態においてはＭ
３ネジ（長さ５ｍｍ）とＭ３ナットを３組用いた。ま
た、カウンターウェイト９４は、図１１（ｂ）に示すよ
うに、回転放物面鏡９０の樹脂射出成型時にインサート
部品として一体成型することも可能である。

【０１１０】回転放物面鏡９０の反射面は、アルミの薄
膜９１を蒸着した後、さらに酸化防止のために酸化珪素
（ＳｉＯ₂)を酸化防止膜９２として重ねて蒸着してい
る。

【０１１１】回転放物面鏡９０の光学特性は、開口面積
が１６００ｍｍ²、等価有効開口径９５はΦ４５ｍｍ、
焦点距離２０ｍｍである。従って、Ｆ数は２０ｍｍ／４
５ｍｍ＝０．４４＜０．５となり、レンズなどの屈折系
では実現できない明るい光学系と小型化が可能となっ
た。

【０１１２】図１２は本発明の光レーダ装置を車両のド
アミラー内部に搭載した場合の周辺対象の検出状況を示
す図であり、自車両２３０のドアミラー２００の内部に
光レーダ装置１９０を搭載し、例えば、斜め後方の検出
車両２４０あるいは側部のガードレール２５０を検出し
ようとしている。

【０１１３】また、図１３は図１２のドアミラー２００
のドアミラー断面位置２０１による断面図である。図に
おいて、ドアミラー２００のドアミラー殻２２０内に光
レーダ装置１９０が設置され、ミラー２１０の外表面に
は誘電体多層膜２１１が配設されている。

【０１１４】図１２及び図１３において、光レーダ装置
１９０はドアミラーの殻２２０の内部に搭載され、この
殻２２０は近赤外線を透過すると同時に、所望の色彩と
なる染料が添加された樹脂材により成型される。また、
ミラー２１０も近赤外線は透過するが可視光線は反射す
る特性を持たせている。更に、ミラー２１０には誘電体
多層膜２１１を配設することができ、屈折率の異なる２
つの誘電体を交互に蒸着により重ねて形成し、このとき
膜厚と重ねる層数を制御することで、可視光線の帯域の
波長の光線のみの反射が可能となる。２種類の誘電体と
しては、たとえば酸化珪素（屈折率１．５１）とフッ化
マグネシウム（屈折率１．３８）などがあげられる。

【０１１５】図１４は本発明の光レーダ装置を車両のフ
ロントエンドパネル内部のフロントグリルの空間に搭載
した場合の周辺対象の検出状況を示す図であり、自車両
２３０のフロントエンドパネル内部に光レーダ装置１９
０を搭載し、前方の検出車両２４０あるいは側部のガー
ドレール２５０を検出しようとしている。

【０１１６】また、図１５は図１４のフロントグリルの
断面位置２６１での断面図である。図において、光レー
ダ装置１９０は、フロントエンドパネル内であってボン
ネット２６２とバンパ２６３の間のフロントグリル２６
０の空間に配置されている。

【０１１７】実施の形態２．図１６（ａ）,（ｂ）はこ
の発明の実施の形態２の光レーダ装置の構成を示す平面
図及び正面図である。この実施の形態においては、非点
隔差を除去するための光学要素として円筒凹面鏡を使用
している。

【０１１８】図において、発光回路３１により駆動され
レーザダイオード１０から発光された光は、２面の円筒
凹面鏡３ａに導入される。この円筒凹面鏡３ａは非点隔
差による拡がり角の大小の比率の逆比に相当する２つの
焦点距離を有する鏡である。

【０１１９】これらの円筒凹面鏡３ａを２面から構成さ
せることにより、非点隔差を除去でき３ｃに示すように
光束の断面が円形となるよう整形が可能となる。

【０１２０】円形断面の光束３ｃを得た後の光路の構成
は、実施の形態１と同様であり説明は省略するが、光束
３ｃの断面の中心軸を回転軸５２と同軸上に配置するこ
とは容易に理解できる。

【０１２１】実施の形態３．図１７（ａ）,（ｂ）はこ
の発明の実施の形態３の光レーダ装置の構成を示す正面
図及び側面図である。この実施の形態においては、非点
隔差を除去するための光学要素としてプリズムを用いて
いる。

【０１２２】図において、発光回路３１により駆動され
レーザダイオード１０から発光された光は、コリメート
レンズ３ｄとプリズム３ｂに導入される。

【０１２３】図１７（ａ）の正面図に示すように、レー
ザダイオード１０から発光された光は、まずコリメート
レンズ３ｄにより平行光に整形される。しかしながら、
コリメートレンズ３ｄにより整形された光束の断面は非
点隔差が残存しているため、その大小の拡がり角の比率
に相当する断面寸法を有する光束となり、その断面寸法
はＤ１とＤ２で表される。

【０１２４】次に、プリズム３ｂにより非点隔差を除去
して直径Ｄ２の円形断面の光束にする場合を説明する。

【０１２５】プリズム３ｂへの入射角をθ１、屈折角を
θ２とすると、ＣＯＳθ１＝｛（ｎ²−１）／（ｎ²・ｍ²−１）｝^0.5 ここでｍ＝ＣＯＳθ２／ＣＯＳθ１，ｎは屈折率であ
る。

【０１２６】以上の光学系を構成することにより非点隔
差を除去でき、３ｃに示すように光束の断面が円形で直
径Ｄ２となるよう整形が可能となる。

【０１２７】円形断面の光束３ｃを得た後の光路の構成
は実施の形態１と同様であり説明は省略するが、光束３
ｃの断面の中心軸を回転軸５２と同軸上に配置すること
は前記と同様である。

【０１２８】実施の形態４．図１８はこの発明の実施の
形態４ノ光レーダ装置の構成を示すものである。この実
施の形態において、ファンビームを生成させると同時に
この状態で全方位に走査を行う光学要素（送光手段）と
して、プリズムを用いている。

【０１２９】図において、発光回路３１により駆動され
レーザダイオード１０から発光された光は、第１面及び
第２面の円筒面系レンズ３６，３７に導入され、実施の
形態１で説明したように非点隔差が除去される。

【０１３０】上記光学系３６及び３７により非点隔差が
除去され円形断面を有する光束は、その上に配置された
プリズム４６に入射され、屈折し偏向される。ここでは
水平方向に光路を９０度偏向させる必要があるため２つ
のプリズムを組み合わせている。さらに、垂直方向のみ
に拡がり角が比較的大きくなるファンビームを整形する
ためにプリズム４６の最終屈折面を円筒面とし、４１に
示す方向に光束を放射するようにした。

【０１３１】また、２つのプリズム４６はコネクトブラ
ケット４７により一体化され、同時にアクチュエータ５
０の回転軸に固定される。したがって、アクチュエータ
５０が回転することによりファンビームを全方位に走査
することができる。

【０１３２】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１〜３
による光レーダ装置によれば、光源から発光される光の
有する非点隔差の大小の拡がり角の比率に対応した少な
くとも２面の光学要素を用いることにより、断面が円形
の光束を整形することが可能となり、光学・光路設計の
自由度を高めることができる。

【０１３３】この発明の請求項４による光レーダ装置に
よれば、前記２面の光学要素の位置調整手段を設けるこ
とにより、焦点距離調整と同時に直交する２軸のスライ
ド変位機構により前記断面が円形あるいは最適形状とな
りかつ所望の位置に光路が配置できるように調整でき
る。

【０１３４】この発明の請求項５，６による光レーダ装
置によれば、垂直方向に比較的広角の拡がり角を持った
ファンビームを生成でき、対象からの再帰反射光の増加
が可能となる。

【０１３５】この発明の請求項７による光レーダ装置に
よれば、前記ファンビームを水平方向に走査することが
でき全方位の対象の検出が可能となる。

【０１３６】この発明の請求項８による光レーダ装置に
よれば、焦点距離調整時にベストフォーカスの位置から
外れた位置に光学要素を配置することにより、水平方向
に走査するファンビームの断面の形状を走査角度９０度
ごとに変化させることができ、断面が狭小の時は比較的
遠距離まで対象が検出でき、また断面が拡大時には検出
距離は短縮するが対象の広い範囲にビームを照射するこ
とができ、検出確率が向上する。

【０１３７】この発明の請求項９による光レーダ装置に
よれば、光学要素に設けられた例えば直交する２軸のス
ライド変位機構により、光学要素の主点や頂点を光軸上
から外れた位置に配置することができる。これにより、
送光手段から水平方向に走査するファンビームの断面の
位置を走査角度１８０度ごとに上下に変化させることが
できる。

【０１３８】この発明の請求項１０による光レーダ装置
によれば、検出をしてはならない方向に内部に光の遮断
手段を配置するとともに、前記直交する２軸のスライド
変位機構によりビームを照射しないように調整すること
ができる。

【０１３９】この発明の請求項１１による光レーダ装置
によれば、対象物体からの再帰反射光を回転放物面鏡で
集光し、同時に焦点を回転軸上に配置することで全方位
の対象検出が連続で行えることになる。

【０１４０】この発明の請求項１２による光レーダ装置
によれば、回転放物面鏡を樹脂の母材を射出成型により
加工するため、軽量化が可能となり高速走査ができる。
また反射面の曲面の転写が高速高精度でおこなえるため
大量生産が可能である。

【０１４１】この発明の請求項１３による光レーダ装置
によれば、回転放物面の反射面に金属膜を蒸着した後、
この金属が酸化することを防ぐために酸化防止膜を蒸着
により積層し、反射率の経時劣化を抑制できる。

【０１４２】この発明の請求項１４による光レーダ装置
によれば、前記回転放物面鏡を高速で回転させるため
に、回転軸まわりのウェイトバランスをとるカウンター
ウェイトを設けており、回転時の振動発生を抑制でき
る。

【０１４３】この発明の請求項１５による光レーダ装置
によれば、前記カウンターウェイトを前記回転放物面鏡
の射出成型時にインサート部品として一体成型すること
により、加工組立調整時間の短縮化ができる。

【０１４４】この発明の請求項１６による光レーダ装置
によれば、前記回転放物面鏡のＦ数は０．４４となりレ
ンズの限界値である０．５以下の値をしめす。このこと
は同一開口面積であれば短焦点距離の光学系となり小型
化に有利である。また、同一焦点距離であれば開口面積
を大きくとれ受光性能が優れることになる。

【０１４５】この発明の請求項１７による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のドアミラー内部とした場合
に、前記ドアミラーを構成する部材にミラー部には可視
光のみを反射し、近赤外線を透過する分光特性を持たせ
ることにより、光レーダ装置の放射するレーザ光は透過
することが可能である。

【０１４６】この発明の請求項１８による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のドアミラー内部とした場合
に、前記ドアミラーを構成する殻部には所望の色彩を持
った素材を用いるが近赤外線を透過する分光特性を持た
せることにより、光レーダ装置の放射するレーザ光は透
過することが可能である。

【０１４７】この発明の請求項１９による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のドアミラー内部とした場合
に、自車両の前方から側方を経て後方まで広範囲の対象
検出を可能とした。

【０１４８】この発明の請求項２０による光レーダ装置
によれば、装着位置を車両のフロントエンドパネルのフ
ロントグリルの空間とした場合に、自車両の前方を中心
に左右まで１８０度の広い範囲の対象検出を可能とし
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光レーダ装置の内部構造を示す図
である。

【図２】この発明の光レーダ装置の回路構成を示すブ
ロック図である。

【図３】この発明の光レーダ装置の動作原理を表すチ
ャート図である。

【図４】この発明の一実施の形態の発光手段の詳細図
である。

【図５】この発明の一実施の形態の発光手段の調整機
構の詳細図である。

【図６】この発明の一実施の形態の送光手段を表す詳
細図である。

【図７】この発明の一実施の形態のファンビーム整形
を表す詳細図である。

【図８】この発明の一実施の形態のファンビーム方向
調整を表す詳細図である。

【図９】この発明の実施の形態のファンビームの照射
部を表す図である。

【図１０】この発明の実施の形態の照射制限手段の説
明図である。

【図１１】この発明の実施の形態の回転放物面鏡の説
明図である。

【図１２】この発明の光レーダ装置を車両のドアミラ
ー内部に搭載した場合の周辺対象の検出状況を示す図で
ある。

【図１３】図１２の光レーダ装置のドアミラー内部装
着時の断面図である。

【図１４】この発明の光レーダ装置を車両のフロント
エンドパネル内部のフロントグリルの空間に搭載した場
合の周辺対象の検出状況を示す図である。

【図１５】図１４の光レーダ装置のフロントグリル内
装着時の断面図である。

【図１６】この発明の他の実施の形態の光学系をしめ
す図である。

【図１７】さらに、この発明の他の実施の形態の光学
系をしめす図である。

【図１８】この発明の他の実施の形態の送光手段をし
めす図である。

【符号の説明】

１０レーザダイオード（光源）、２０メイン基板、
２１距離演算部、２２アクチュエータ駆動回路、２
３位置原点検出回路、３０発光手段、３１発光回
路、３２電源回路、３３ＬＤ駆動回路、３６第１
の円筒面系レンズ、３７第２の円筒面系レンズ、３ａ
円筒面系鏡、３ｂプリズム、３ｄコリメートレン
ズ、４０送光手段、４６プリズム、５０アクチュ
エータ、５２回転軸、６０光軸方向調整手段（焦点
調整）、７０光軸直角方向調整手段（光軸方向調
整）、９０回転放物面鏡、９１金属膜、９２酸化
防止膜、９３誘電体膜、９４カウンターウエイト、
１００ピンフォトダイオード、１１０受光回路、１
２０フォトダイオード、１９０光レーダ装置、２０
０ドアミラー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を発生する光発生手段と、前記発生した光を反射し送光する送光手段と、前記送光した光が物体に反射した反射光を受光し反射す
る反射光反射手段と、前記発光手段と垂直方向に離間して配置され、前記反射
光反射手段に反射された反射光を受光する受光手段と、前記送光手段と前記反射光反射手段とを所定の相対位置
に保持しかつ回転自在に配置した保持手段と、前記保持手段を回転し前記送光する光を水平方向に走査
する水平走査手段と、前記光発生手段が前記光を発生してから前記受光手段が
前記反射光を受光するまでの伝搬時間に基づき前記物体
までの距離を演算する距離演算手段と、前記光の方向を検出する方向検出手段とを有する光レー
ダ装置であって、前記光発生手段には、光を発光する光源と、この光源か
ら発光した光束の拡がり角が最大となる断面のコリメー
トを行う第１の光学要素と、前記光源から発光した光束
の拡がり角が最小となる断面のコリメートを行う第２の
光学要素との少なくとも２面の光学要素を備え、前記光
源からの光が固有する非点隔差を前記光学要素により除
去することを特徴とする光レーダ装置。
【請求項２】光を発光する光源と、この光源から発光
した光束の拡がり角が最大となる断面のコリメートを行
う第１の光学要素と、前記光源から発光した光束の拡が
り角が最小となる断面のコリメートを行う第２の光学要
素との少なくとも２面の光学要素を備え、前記光源から
の光が固有する非点隔差を前記光学要素により除去する
ことを特徴とする光レーダ装置。
【請求項３】前記光学要素として、円筒面系レンズ、
円筒面系鏡、又は少なくとも光の透過面が２面からなる
プリズムのうち、少なくとも２個を配設したことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の光レーダ装置。
【請求項４】前記光学要素から構成される光学系を通
過した光の光束において、前記２つの光学要素の位置を
調整する手段を設け、前記光束の光軸に直角方向の断面
がほぼ円となるようにしたことを特徴とする請求項１か
ら請求項３のいずれか１項に記載の光レーダ装置。
【請求項５】前記光学要素を通過した光束を反射する送
光手段を備えたものであって、この送光手段として円筒
面系の鏡を用い、この鏡の反射面の垂直断面が曲線とな
るように配置することにより、垂直方向のみ拡がりを持
ったファンビームを発生することを特徴とする請求項１
から請求項４のいずれか１項に記載の光レーダ装置。
【請求項６】前記光学要素を通過した光束を屈折する送
光手段を備えたものであって、この送光手段としてプリ
ズムを用い、このプリズムの２面以上の屈折面に対し前
記光束を通過させ水平方向に光を放射する配置すること
により、垂直方向のみ拡がりを持ったファンビームを発
生することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれ
か１項に記載の光レーダ装置。
【請求項７】前記ファンビームを発生させる送光手段
を、垂直方向に回転軸を有するアクチュエータにより回
転あるいは回動させ、全方位あるいは水平方向の一部の
範囲に前記ファンビームを走査することを特徴とする請
求項５又は請求項６に記載の光レーダ装置。
【請求項８】前記少なくとも２つの光学要素の位置を調
整する手段を備え、前記光学要素の光軸方向の位置調整
を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれ
か１項に記載の光レーダ装置。
【請求項９】前記少なくとも２つの光学要素の位置を調
整する手段を備え、前記光学要素の相対位置を光軸に対
して直角方向に微動させることを特徴とする請求項１か
ら請求項７のいずれか１項に記載の光レーダ装置。
【請求項１０】前記送光手段が垂直方向の拡がり角を持
つファンビームを送光する場合、対象物体以外を照射し
検出することが無いように、非対象物体の方向に光束を
遮断する手段を有し、又は前記光学要素の相対位置を光
軸の直角方向に微動できる調整機構により前記ファンビ
ームの光軸方向を調整することを特徴とする請求項１か
ら請求項９のいずれか１項に記載の光レーダ装置。
【請求項１１】前記ファンビームが物体に反射した反射
光を受光し反射する反射光反射手段として放物面鏡を備
え、前記送光手段を走査する手段と一体で構成され、前
記垂直方向に回転軸を有するアクチェータにより回転あ
るいは回動させるとともに、前記回転軸上に焦点を持つ
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１
項に記載の光レーダ装置。
【請求項１２】前記反射光反射手段としての放物面鏡
を、射出成型による樹脂材で構成し、前記走査を行うア
クチュエータの回転軸に固定したことを特徴とする請求
項１１記載の光レーダ装置。
【請求項１３】前記反射光反射手段としての放物面鏡
の反射膜と酸化防止膜を蒸着加工により施したことを特
徴とする請求項１２記載の光レーダ装置。
【請求項１４】反射光反射手段は、前記回転軸周りのウ
ェイトを釣り合わせるためのバランスウェイトを設けて
いることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいず
れか１項に記載の光レーダ装置。
【請求項１５】請求項１４のカウンターウェイトを射
出成型時にインサート部品としたことを特徴とする光レ
ーダ装置。
【請求項１６】反射光反射手段として、口径比が０．
４４の放物面鏡を用いたことを特徴とする請求項１から
請求項１５のいずれか１項に記載の光レーダ装置。
【請求項１７】光レーダ装置の設置を車両のドアミラ
ー内部とし、運転者が黙視する反射面は、可視光線帯域
を含む波長の光を反射すると共に、前記光レーダ装置の
発生する光である近赤外の波長の光は透過する誘電体多
層膜による反射面とすることを特徴とする請求項１から
請求項１６のいずれか１項に記載の光レーダ装置。
【請求項１８】前記車両のドアミラーにおいて、前記運
転者が黙視する反射面以外のドアミラーのハウジングは
樹脂により成型され、所望の色彩となる染料を添加され
た樹脂素材を用い、同時に前記発生する光である近赤外
の波長の光は透過することを特徴とする請求項１７に記
載の光レーダ装置。
【請求項１９】前記ドアミラー内部に設置された前記光
レーダ装置により設置された車両のとくに横方向の障害
物であるたとえば隣車線の車両やガードレールまでの距
離を計ることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に
記載の光レーダ装置。
【請求項２０】前記光レーダ装置の設置は車両のフロン
トエンドパネルのフロントグリルの空間とし、自車両の
前方の比較的広範囲の障害物である前方や隣車線の車両
を検出することを特徴とす請求項１から請求項１６のい
ずれか１項に記載の光レーダ装置。