JPH1152045A

JPH1152045A - 車両用光レーダ装置

Info

Publication number: JPH1152045A
Application number: JP9209397A
Authority: JP
Inventors: Koji Katayama; 紘二片山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 1999-02-26
Also published as: KR19990023088A; KR100271411B1

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、自車と先行車両との距離の長短
に拘わらず、先行車両を確実に検出できる車両用光レー
ダ装置を得る。【解決手段】光路変換装置４０は送光レンズ１２とミ
ラー１３ａとの間のレーザビームの光路に隣接して設け
られ、光路変換部の位置を該レーザビームの光路から外
れた第１の位置と該レーザビームの光路を遮る第２の位
置とに選択的に切り替える。そして、光路変換部の位置
を切り替えることにより、送光ミラー１４で反射される
送光レーザビームの上下方向の所定のビーム角を有する
照射野が、光路変換部が第１の位置に保持されている時
の第１の照射野と、光路変換部が第２の位置に保持され
ている時の第１の照射野から上下方向の一側にシフトし
た第２の照射野とに選択的に切り替えられる。

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、自動車などの車
両に搭載して車両から対象物までの距離を検出するレー
ダ装置に関し、特に主として発光源からビーム光を走査
して照射し、対象物による反射光を受光して対象物まで
の距離を検出する車両用光レーダ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用光レーダ装置は、車両の前
部に搭載され、発光源から出射されるビーム光を上下方
向のビーム角θを有する照射野の送光レーザビームとし
て左右方向に走査させながら前方に照射している。そし
て、前方に照射した送光レーザビームの対象物からの反
射光を受光して対象物までの距離を検出するように構成
されている。そして、従来の車両用光レーダ装置では、
遠方で上方にある道路標識や看板等を検知しないよう
に、前方に照射する送光レーザビームの上下方向のビー
ム角θが小さく設定されている。さらに、車両用光レー
ダ装置の地上からの搭載高さは、特に規定されておら
ず、車種によってまちまちとなっている。ここで、車両
用光レーダ装置の搭載高さが高い場合においては、自車
と先行車との車間距離の長短に拘わらず、自車の車両用
光レーダ装置から前方に照射された送光レーザビーム
は、先行車の反射板に当たり、該反射板で反射された十
分な反射光が車両用光レーダ装置に受光されて、自車と
先行車との車間距離を検出できる。また、車両用光レー
ダ装置の搭載高さが低い場合においては、自車と先行車
との車間距離によって、自車の車両用光レーダ装置から
前方に照射された送光レーザビームが先行車に当たらな
い状況が発生してしまう。つまり、図１６に示されるよ
うに、自車の車両用光レーダ装置から前方に照射された
送光レーザビームは、自車との車間距離が比較的長い先
行車Ａの反射板に当たり、該反射板で反射された十分な
反射光が車両用光レーダ装置に受光されて、自車と先行
車Ａとの車間距離を検出できる。一方、自車との車間距
離が比較的短い先行車Ｂに対しては、図１６に示される
ように、自車の車両用光レーダ装置から前方に照射され
た送光レーザビームの走査範囲の上限が、先行車Ｂの反
射板を下まわってしまう。そこで、自車の車両用光レー
ダ装置から前方に照射された送光レーザビームが、先行
車Ｂの下に潜り込み、車体や反射板に当たらず、十分な
反射光が自車の車両用光ビーム装置に戻って来ず、自車
と先行車Ｂとの車間距離を検出できない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の車
両用光レーダ装置では、遠方で上方にある道路標識や看
板等を検知しないように、前方に照射する送光レーザビ
ームのビーム角θが小さく設定されおり、さらに車両用
光レーダ装置の地上からの搭載高さが特に規定されてい
ない。そこで、車両用光レーダ装置の搭載高さが低い場
合、自車との車間距離が比較的短い先行車Ｂに対して
は、自車の車両用光レーダ装置から前方に照射された送
光レーザビームが、先行車Ｂの下に潜り込み、車体や反
射板に当たらず、十分な反射光が自車の車両用光ビーム
装置に戻って来ず、自車と先行車Ｂとの車間距離を検出
できなくなるという課題があった。

【０００４】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、自車との車間距離の短い先行車
に対しても、前方に照射した送光レーザビームが先行車
の反射板や車体から外れることがなく、先行車からの十
分な反射光を受光して、先行車との車間距離を確実に検
出できる車両用光レーダ装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車両用光
レーダ装置は、レーザビームを出射する発光素子と、上
記レーザビームを反射して上下方向に所定角度を有する
照射野の送光レーザビームを前方に出射する送光ミラー
と、前方の先行車両からの反射レーザビームを集光する
受光レンズと、上記受光レンズで集光された上記反射レ
ーザビームを受光する受光素子と、上記送光ミラーを揺
動させて上記送光レーザビームを左右方向に走査させる
揺動手段と、上記発光素子と上記送光ミラーとの間の上
記レーザビームの光路から外れる第１の位置と該レーザ
ビームの光路を遮る第２の位置とを採るように配設さ
れ、該第２の位置に位置したときに該レーザビームの方
向を変えて、上記送光レーザビームの照射野を該第１の
位置に位置したときの第１の照射野から上下方向の一側
にシフトした第２の照射野に変換する光路変換部材と、
上記光路変換部材を上記第１の位置または上記第２の位
置に切り替える光路変換部材駆動手段と、上記受光素子
の受光信号と上記発光素子の出射信号とに基づいて先行
車両までの距離を演算処理する演算処理手段とを備えた
ものである。

【０００６】また、光路変換部材は、光透過材がレーザ
ビームを所定の方向に屈折する断面形状に成形されて構
成されているものである。

【０００７】また、光路変換部材は、楔形プリズムとす
るものである。

【０００８】また、光路変換部材は、シリンドリカルレ
ンズとするものである。

【０００９】また、光路変換部材駆動手段は、一端側に
光路変換部材を保持し、他端側に永久磁石を保持して、
中央部を支点としてレーザビームの光軸と平行な軸周り
に回動可能に配設された可動アームと、この可動アーム
の回動動作に伴う上記永久磁石の軌道に隣接して配設さ
れた強磁性体からなる単極のコアと、上記コアに起磁力
を発生させるコイルとを備え、上記コイルへの通電を制
御して上記コアに発生する起磁力により、上記可動アー
ムを上記軸周りに回動させて、上記光路変換部材の位置
を第１の位置と第２の位置とに切り替えるものである。

【００１０】また、光路変換部材駆動手段は、光路変換
部材の位置が第２の位置から第１の位置に切り替えられ
る時に、第１の位置から第２の位置に切り替えられた時
のコイルへの通電電流とは逆向きの電流が所定の時間コ
イルに通電されるものである。

【００１１】また、光路変換部材駆動手段は、一端側に
光路変換部材を保持し、他端側に永久磁石を保持して、
中央部を支点としてレーザビームの光軸と平行な軸周り
に回動可能に配設された可動アームと、この可動アーム
の回動動作に伴う上記永久磁石の軌道に隣接して配設さ
れた強磁性体からなる多極のコアと、上記コアに起磁力
を発生させるコイルとを備え、上記コイルへの通電を制
御して上記コアに発生する起磁力により、上記可動アー
ムを上記軸周りに回動させて、上記光路変換部材の位置
を第１の位置と第２の位置とに切り替えるものである。

【００１２】また、光路変換部材駆動手段は、第１の照
射野の送光レーザビームの走査時間と第２の照射野の送
光レーザビームの走査時間とに差を持たせるように、光
路変換部材を第１の位置と第２の位置とに切り替えるよ
うにしたものである。

【００１３】また、光路変換部材駆動手段は、先行車両
を検出している側の照射野の送光レーザビームの走査時
間を長くするように、光路変換部材を第１の位置と第２
の位置とに切り替えるようにしたものである。

【００１４】また、光路変換部材駆動手段は、自車の道
路に対する車両水平軸の相対角の変化に合わせて、光路
変換部材の位置を第１の位置と第２の位置とのいずれか
に選択的に切り替えるものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る車
両用光レーダ装置を示す断面図、図２は図１のＩＩ−Ｉ
Ｉ矢視断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図
である。各図において、車両用光レーダ装置のハウジン
グは、アルミ製のケース２が樹脂製のリアカバー１にパ
ッキン５を介して組み付けられ、さらにアルミ製のフロ
ントカバー３がケース２にパッキン４を介して組み付け
られて気密構造に構成されている。フロントカバー３の
窓部には対象物からの反射光を入射するガラス６が組み
込まれている。また、フロントカバー３の他の窓部には
照射ビーム光を出射するガラス７が組み込まれている。
ガラス６の内面には可視光の通過を阻止するフィルタ８
が設けられ、対象物からの反射光のみを入射できるよう
にしている。これらのガラス６、７およびフィルタ８
は、内側に取り付けられたプレート９によりフロントカ
バー３に押圧されて固着されている。

【００１６】メイン基板１０は制御用電子素子が実装さ
れ、リアカバー１に取り付けられている。このメイン基
板１０にはレーザビームを出射する発光素子１１が取り
付けられ、さらに発光素子１１から出射されたレーザビ
ームを所定のビーム広がり角に調整する送光レンズ１２
ａを有するレンズＡＳＳＹ１２が取り付けられている。
固定ミラーＡＳＳＹ１３はミラー１３ａがＬ字状に折り
曲げられた取付板１３ｂの内面に取り付けられて構成さ
れている。そして、固定ミラーＡＳＳＹ１３は発光素子
１１のレーザビームの光路中に配置され、ミラー１３ａ
でレーザビームを反射してその向きを変える。送光ミラ
ー１４はガラス７の内方に配置され、ミラー１３ａで向
きを変えられたレーザビームを反射してガラス７を通し
て前方に出射する。受光ミラー１５はガラス６の内方に
配置され、前方の対象物で反射されてガラス６を通って
入射した反射光を反射してその向きを変える。受光レン
ズ１６は受光ミラー１５で反射された反射光を後段の受
光素子１７に集光する。受光素子１７は演算処理手段と
しての受光基板１８に実装され、受光レンズ１６の焦点
位置に配設されている。ケース１９は受光素子１７を覆
うように受光基板１８に取り付けられて、電磁波ノイズ
をシールドしている。そして、受光レンズ１６がケース
１９の一端面側にプレート２０により固着され、受光素
子１７との距離がケース１９により所定距離に確保され
る。

【００１７】パルスモータ２１は出力軸としての回転軸
２２ａと永久磁石２２ｂとからなるロータ２２、永久磁
石２２ｂと応動して回転力を発生するコイル２３、ロー
タ２２とコイル２３とを収納保持するハウジング２４お
よびカバー２５から構成され、メイン基板１０に取り付
けられている。そして、パルスモータ２１の回転軸２２
ａにはカム２６が固着されている。このハウジング２４
は樹脂成型品であり、回転軸２２ａの一端を軸支し、コ
イル２３をロータ２２の外周に同軸的に収納保持してい
る。カバー２５は同様に樹脂成型品であり、ハウジング
２４の開口端に嵌着され、回転軸２２ａの他端を軸支し
ている。ホルダ２７は樹脂成型品であり、ハウジング２
４に位置決めされてネジ２８ａで締着固定されている。
そして、このホルダ２７はその軸受け部２７ａで揺動体
２９の揺動中心となる揺動中心軸としてのシャフト３０
の一端を軸支している。また、カバー２５には軸受け部
２５ａが一体に成形されており、この軸受け部２５ａで
シャフト３０の他端を軸支している。

【００１８】揺動体２９は、シャフト３０に嵌挿される
回転部としての筒体３１、筒体３１の上方に対向して位
置し、両端にバネ受け部３２ａが設けられたアーム３
２、筒体３１およびアーム３２の一側に位置し、送光ミ
ラー１４が組み付けられる送光ミラー保持部３３、およ
び、筒体３１およびアーム３２の他側に位置し、受光ミ
ラー１５が組み付けられる受光ミラー保持部３４から構
成され、それらが一体に成形された樹脂成型品である。
この揺動体２９の受光ミラー保持部３４には、従動子取
付板３５が位置決めされてカシメて固着されている。こ
の従動子取付板３５には、カム２６の偏心カム溝２６ａ
に挿入される従動子３６が回転可能に装着されている。
そして、アーム３２のバネ受け部３２ａとハウジング２
４との間に装着されたスプリング３７が、従動子３６が
偏心カム溝２６ａに接する方向に揺動体２９を付勢して
いる。なお、パルスモータ２１、ホルダ２７、揺動体２
９、従動子取付板３５、従動子３６およびカム２６が揺
動手段を構成している。位置センサ３８は対をなす発光
素子と受光素子とから構成され、ハウジング２４に一体
に設けられた取付部としての突起２４ａに嵌合されて位
置決めされ、ネジ２８ｂで締着固定されている。そし
て、従動子供取付板３５の折り曲げ部３５ａは位置セン
サ３８の発光素子と受光素子との間に位置している。ま
た、固定ミラーＡＳＳＹ１３がハウジング２４に一体に
設けられた取付部としての突起２４ｃに嵌合されて位置
決めされ、ネジ２８ｃで締着固定されている。さらに、
光路変換部材駆動手段としての光路変換装置４０が送光
レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビームの光
路間に設けられている。

【００１９】ここで、光路変換装置４０の構成につい
て、図４および図５を参照しつつ説明する。可動アーム
４２は、両端に光透過材からなる光路変換部材としての
光路変換部４２ａおよび永久磁石４３を保持する磁石保
持部４２ｂを有し、その中心部が軸４４の一端側に固着
されている。この軸４４は、ホルダ４５にベアリング４
６を介して回転自在に支持されている。そして、軸４４
の他端側にはスペーサ４７がベアリング４６に当接する
ように挿通され、さらにプッシュナット４８が嵌装され
て、軸４４の抜けが阻止されている。また、コイルＡＳ
ＳＹ４１は、コイル４９が糸巻き状に成形されたボビン
５０の外周に巻回され、磁路を構成するコア５１がボビ
ン５０の中心穴に嵌挿されて構成されている。この光路
変換装置４０は、これらの部材が、軸４４の軸心方向と
コア５１の軸心方向とが互いに平行で、かつ、可動アー
ム４２の軸４４周りの回転動作時に磁石４３がコア５１
上を通過するような位置関係に取り付け用プレート５２
に取り付けられて構成されている。そして、光路変換装
置４０は、プレート５２の一端をカバー２５に取り付け
て、送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビ
ームの光路間に設けられている。この時、ストッパ５３
により可動アーム４２の軸４４周りの回動範囲が規制さ
れている。即ち、可動アーム４２は、光路変換部４２ａ
が送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビー
ムの光路から外れた第１の位置（退避位置）と、光路変
換部４２ａが送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至る
レーザビームの光路を完全に遮る第２の位置（挿入位
置）との間を回動するように回動範囲を規制されてい
る。そして、第１の位置および第２の位置において、磁
石４３はその中心がコア５１の軸心位置から所定量オフ
セットされている。

【００２０】ついで、光路変換装置４０の動作について
説明する。図６はこの光路変換装置４０の動作原理を説
明する図である。まず、コア５１の磁石４３側の極性が
磁石４３のコア５１と対向する側の極性（図６ではＮ
極）と同じ極性となるようにコイル４９に通電される。
このコイル４９への通電により、コア４９と磁石４３と
の間に斥力が発生する。この時、可動アーム４２は、磁
石４３の中心がコア５１の軸心位置から図６中時計回り
に所定量オフセットされた位置に位置しているので、こ
の斥力が可動アーム４２を軸４４を回動中心として時計
回りに回動させるように作用する。そこで、可動アーム
４２が軸４４を回動中心として図６中時計回りに回動
し、ストッパ５３に当接してそれ以上の回動が阻止され
る。そして、可動アーム４２に設けられた光路変換部４
２ａは送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザ
ビームの光路に挿入され、該光路を完全に遮る第２の位
置に保持される。そこで、送光レンズ１２ａからミラー
１３ａに至るレーザビームの光路が光路変換部４２ａに
より変換される。また、コイル４９への通電を停止する
と、磁石４３は強磁性体のコア５１に吸引力されて、可
動アーム４２が軸４４を回動中心として図６中反時計回
りに回動し、ストッパ５３に当接する位置に保持され
る。そして、光路変換部４２ａは送光レンズ１２ａから
ミラー１３ａに至るレーザビームの光路から外れた第１
の位置に保持される。このようにして、コイル４９への
通電を制御することにより、光路変換部４２ａが光路に
出し入れされて、送光レーザビームの上下方向の照射野
が切り替え制御される。なお、コイル４９への通電を停
止する際に、一時的にコイル４９に逆向きの電流を通電
させてコア５１の磁石４３側の極性をＳ極となるように
励磁すれば、磁石４３はコア５１に吸引されてより速や
かに第１の位置に戻る。

【００２１】つぎに、このように構成された車両用光レ
ーダ装置の動作を図７を参照しつつ説明する。まず、コ
イル４９への通電が停止されて、光路変換部４２ａが送
光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビームの
光路から外れた第１の位置に保持されている。発光素子
１１はメイン基板１０から出力される送光信号に基づい
てレーザビームを出射する。レーザビームの光束は送光
レンズ１２ａにより所定の範囲となるように絞られ、ミ
ラー１３ａで反射されて送光ミラー１４に導かれる。そ
して、レーザビームは送光ミラー１４で反射されて、図
７中破線で示されるように、上下方向にビーム角θを有
する第１の照射野の送光レーザビームがガラス７から車
両の前方に照射される。送光レーザビームが車両の前方
の対象物に当たり反射されると、その反射レーザビーム
が図７中破線で示される光路を通って車両側に戻ってく
る。そして、ガラス６から入射した反射レーザビーム
は、受光ミラー１５で反射され、レンズ１６で集光され
て受光素子１７に受光される。受光基板１８では受光素
子１７の受光信号を入力し、該受光信号と送光信号とに
基づいて車両と対象物との距離を演算処理する。また、
メイン基板１０から出力されるコイル２３の励磁信号に
基づいてパルスモータ２１が回転駆動する。そして、回
転軸２２ａに固着されているカム２６が回転される。そ
こで、従動子３６が偏心カム溝２６ａのカム曲線に沿っ
て揺動する。この従動子３６の揺動動作によって、揺動
体２９がシャフト３０を揺動中心として揺動運動する。
そして、この揺動体２９の揺動運動によって、送光ミラ
ー１４および受光ミラー１５がシャフト３０を揺動中心
として揺動運動する。

【００２２】この時、揺動体２９の揺動運動により従動
子取付板３５の折り曲げ部３５ａが位置センサ３８の発
光素子と受光素子との間に出入りし、発光素子の出射光
を遮蔽あるいは透過する。そこで、例えば揺動体２９の
揺動基準位置において位置センサ３８の検出信号がＯＦ
Ｆ状態（出射光遮蔽状態）からＯＮ状態（出射光透過状
態）に変わるように設計しておけば、位置センサ３８の
検出信号から揺動体２９の揺動基準位置が検出される。
この位置センサ３９の検出信号とコイル２３の励磁信号
との関係から送光ミラー１４で反射される送光レーザビ
ームの出射方向が決まり、送光レーザビームは、図７で
示される一点鎖線と二点鎖線との間の方向をカム２６の
１回転に対して１往復するように走査して照射される。
即ち、図９に示されるように、上下方向にビーム角θを
有する第１の照射野の送光レーザビームＣが左右方向に
走査される。そして、送光レーザビームが出射されて対
象物に当たり、反射された反射レーザビームは、図７で
示される一点鎖線と二点鎖線との間の方向から車両に戻
ってくる。この時、受光ミラー１５は送光ミラー１４と
同期して揺動するので、反射レーザビームは受光ミラー
１５で反射され、受光レンズ１６の面にほぼ直角な光と
なって受光レンズ１６に入射する。そこで、対象物から
の反射レーザビームは常に受光レンズ１６のほぼ焦点位
置に効率よく集光され、受光素子１７の受光信号が安定
して得られる。この受光素子１７の受光信号と送光信号
とに基づいて、車両と前方の対象物との距離および対象
物の方向が検出される。

【００２３】ついで、コイル４９に通電して、光路変換
部４２ａが送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレ
ーザビームの光路内に挿入され、第２の位置に保持され
る。この光路変換部４２ａは、メタクリル樹脂、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン等のプラスチック材料あるい
は無機ガラスを用いて楔形プリズム状に成形されてい
る。そこで、送光レンズ１２ａで所定のビーム広がり角
に調整されたレーザビームはこの光路変換部４２ａで屈
折されて、図８に示されるように、二点鎖線の向きに曲
げられる。そして、光路変換部４２ａで向きを曲げられ
たレーザビームは、ミラー１３ａで反射されて送光ミラ
ー１４に導かれる。そして、レーザビームは送光ミラー
１４で反射され、図９に示されるように、上下方向にビ
ーム角θを有する第２の照射野の送光レーザビームＤが
車両の前方に照射される。この時、送光ミラー１４がシ
ャフト３０を揺動中心として揺動運動され、第２の照射
野の送光レーザビームが左右方向に走査される。ここ
で、送光レーザビームＤの第２の照射野は、送光レーザ
ビームＣの第１の照射野に対して、同一のビーム角を有
し、かつ、上下方向で上側に角度θだけシフトしてい
る。そして、送光レーザビームが車両の前方の対象物に
当たり反射されると、その反射レーザビームが車両側に
戻り、受光ミラー１５で反射された後、受光素子１７に
受光されて、車両と前方の対象物との距離および対象物
の方向が検出される。

【００２４】この車両用光レーダ装置は、地上から高さ
が低い位置に車両前部に搭載され、カム２６の１回転毎
に光路変換部４２ａを第１の位置（退避位置）および第
２の位置（挿入位置）に切り替えて先行車両の方向およ
び先行車両と自車との車間距離を測定している。そこ
で、光路変換部４２ａが第１の位置に保持されている期
間では、図９に点線で示される第１の照射野の送光レー
ザビームＣが左右方向に走査されている。そして、送光
レーザビームは、自車との車間距離が比較的長い先行車
両Ａの反射板に当たり、該反射板で反射された十分な反
射光が車両用光レーダ装置に受光されて、自車と先行車
Ａとの車間距離が検出される。一方、光路変換部４２ａ
が第２の位置に保持されている期間では、図９に二点鎖
線で示される第２の照射野の送光レーザビームＤが左右
方向に走査されている。そして、送光レーザビームは、
自車との車間距離が比較的短い先行車両Ｂの反射板に当
たり、該反射板で反射された十分な反射光が車両用光レ
ーダ装置に受光されて、自車と先行車Ｂとの車間距離が
検出される。

【００２５】このように、この実施の形態１によれば、
互いに上下方向に角度θだけシフトされた第１および第
２の照射野の送光レーザビームＣ、Ｄが交互に切り替え
られて左右方向に走査されているので、自車との車間距
離の長短に拘わらず、送光レーザビームが先行車両の車
体や反射板から外れることが防止され、先行車両から十
分な反射光が得られ、自車と先行車両との距離および先
行車両の方向を確実に検出することができる。

【００２６】また、光路変換装置４０が、両端に光路変
換部４２ａおよび磁石４３を有し、その中心部がホルダ
４５に回転自在に支持された軸４４の一端側に固着され
た可動アーム４２と、コイル４９が糸巻き状に成形され
たボビン５０の外周に巻回され、磁路を構成するコア５
１がボビン５０の中心穴に嵌挿されたコイルＡＳＳＹ４
１とから構成されているので、コイル４９への通電を制
御してコア５１に起磁力を発生させることにより可動ア
ーム４２を軸４４周りに回動させて、光路変換部４２ａ
を送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビー
ムの光路に出し入れさせることができる。そこで、光路
変換部４２ａを送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至
るレーザビームの光路から外れた第１の位置および送光
レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビームの光
路を完全に遮る第２の位置に切り替えて、第１の照射野
の送光レーザビームと第２の照射野の送光レーザビーム
とを簡易に変換させることができる。

【００２７】また、光路変換部４２ａが楔形プリズムで
構成されているので、送光レンズ１２ａで所定のビーム
広がり角に調整されたレーザビームを屈折により所定の
方向に曲げ、第１の照射野から第２の照射野に簡易に切
り替えることができる。さらに、光路変換部４２ａの材
料として、メタアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ
スチレン等のプラスチック材料あるいは無機ガラスを用
いることができ、低コスト化が図られる。また、光路変
換部４２ａが第２の位置から第１の位置に切り替えられ
る時に、第１の位置から第２の位置に切り替えられた時
のコイル４９への通電電流とは逆向きの電流が所定の時
間コイル４９に通電されるようにしているので、可動ア
ーム４２の回動動作が速やかに行われ、光路変換部４２
ａの位置切り替え動作の応答性を向上させることができ
る。

【００２８】実施の形態２．上記実施の形態１では、光
路変換部４２ａを楔形プリズムで構成するものとしてい
るが、この実施の形態２では、図１０および図１１に示
されるように、光路変換部４２ｃをシリンドリカルレン
ズで構成するものとしている。この実施の形態２では、
光路変換部４２ｃがシリンドリカルレンズで構成されて
いるので、送光レンズ１２ａで調整されたレーザビーム
の広がり角が光路変換部４２ｃで屈折によりさらに広げ
られる。そこで、光路変換部４２ｃを第２の位置に保持
した時には、光路変換部４２ｃを第１の位置に保持した
時の第１の照射野に対して上下方向に広がったビーム角
を有する第２の照射野を得ることができる。従って、こ
の実施の形態２においても、光路変換部４２ｃを第１お
よび第２の位置に切り替えることにより、互いに上下方
向に異なるビーム角の第１および第２の照射野の送光レ
ーザビームで左右方向に走査できるので、上記実施の形
態１と同様に、自車と先行車両との距離および先行車両
の方向を確実に検出することができる。また、この光路
変換部４２ｃの材料として、メタアクリル樹脂、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン等のプラスチック材料あるい
は無機ガラスを用いることができ、低コスト化が図られ
る。

【００２９】実施の形態３．上記実施の形態１では、光
路変換部４２ａがカム２６の１回転毎に交互に第１の位
置および第２の位置に保持されるように光路変換装置４
０を制御するものとしているが、この実施の形態３で
は、図１２の示されるように、カム２６の１回転の中
で、第１の照射野の送光レーザビームＣの走査時間が第
２の照射野の送光レーザビームＤの走査時間より長くな
るように、光路変換部４２ａを第１の位置および第２の
位置に切り替えるものとしている。

【００３０】この実施の形態３では、第１および第２の
照射野の送光レーザビームＣ、Ｄを交互に左右方向に走
査しているので、上記実施の形態１と同様に、自車と先
行車両との距離および先行車両の方向を確実に検出する
ことができる。また、第１の照射野の送光レーザビーム
Ｃの走査時間が長くなり、第１の照射野で左右方向に走
査して得られる第１の測距範囲内を密度高く測距でき、
この第１の測距範囲内の先行車両の位置をより正確に検
出することができる。ここで、第２の照射野の送光レー
ザビームＤの走査時間を長くすれば、第２の照射野で左
右方向に走査して得られる第２の測距範囲内を密度高く
測距でき、この第２の測距範囲内の先行車両の位置をよ
り正確に検出することができる。さらに、第１および第
２の測距範囲の一方で先行車両を検出している場合に
は、先行車両を検出している側の照射野の送光レーザビ
ームの走査時間を長くすることにより、先行車両の位置
を正確に検出することができる。

【００３１】実施の形態４．図１３はこの発明の実施の
形態４に係る車両用光レーダ装置に適用される光路変換
装置を示す上面図、図１４は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢
視断面図である。各図において、可動アーム６２は、一
端に光透過材からなる光路変換部６２ａを有し、他端に
永久磁石６３ａ、６３ｂを保持する磁石保持部６２ｂと
ストッパ７４に係合する一対の係合片６２ｃ、６２ｄと
を有し、その中心部が軸６４の一端側に固着されてい
る。この軸６４は、ホルダ６５にベアリング６６を介し
て回転自在に支持されている。そして、軸６４の他端側
にはスペーサ６７がベアリング６６に当接するように挿
通され、さらにプッシュナット６８が嵌装されて、軸６
４の抜けが阻止されている。なお、磁石６３ａ、６３ｂ
は軸６４の軸心を中心とする同一円周上に周方向に離間
して配設されている。また、コイルＡＳＳＹ６１は、コ
イル６９が糸巻き状に成形されたボビン７０の外周に巻
回され、コア７１がボビン７０の中心穴に嵌挿されて構
成されている。さらに、一対のコア７２ａ、７２ｂがコ
ア７１を挟んでボビン７０の両側に配設されている。そ
して、コア７２ａ、７２ｂはコア７１に磁気的に連結さ
れ、コア７１とともに磁気回路を構成している。

【００３２】光路変換装置６０は、これらの部材が、軸
６４の軸心方向とコア７１の軸心方向とが互いに平行
で、かつ、可動アーム６２の軸６４周りの回転動作時に
磁石６３ａ、６３ｂがコア７１、７２ａ、７２ｂ上を通
過するような位置関係に取り付け用プレート７３に取り
付けられて構成されている。そして、光路変換装置６０
は、プレート７３の一端をカバー２５に取り付けて、送
光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビームの
光路間に設けられている。この時、ストッパ７４により
可動アーム６２の軸６４周りの回動範囲が規制されてい
る。即ち、可動アーム６２は、光路変換部６２ａが送光
レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザビームの光
路から外れた第１の位置（退避位置）と、光路変換部６
２ａが送光レンズ１２ａからミラー１３ａに至るレーザ
ビームの光路を完全に遮る第２の位置（挿入位置）との
間を回動するように回動範囲を規制されている。そし
て、第１の位置および第２の位置において、磁石６３
ａ、６３ｂはその中心がコア７１、７２ａ、７２ｂの軸
心位置から所定量オフセットされている。

【００３３】ついで、光路変換装置６０の動作について
説明する。図１５はこの光路変換装置６０の動作原理を
説明する図である。ここで、例えば磁石６３ａのコア側
の極性はＮ極、磁石６３ｂのコア側の極性はＳ極となっ
ている。まず、コア７１の磁石６３ａ側の極性がＮ極と
なるようにコイル６９に通電される。この時、コア７２
ａ、７２ｂの磁石側の極性はＳ極となっている。そし
て、磁石６３ａ、６３ｂは、それぞれの中心がコア７
１、７２ａの中心から軸６４を中心として時計回りに所
定量オフセットされた位置に位置している。このコイル
６９への通電により、コア７１と磁石６３ａとの間およ
びコア７２ａと磁石６３ｂとの間に斥力が発生する。ま
た、コア７１と磁石６３ｂとの間およびコア７２ｂと磁
石６３ａとの間に吸引力が発生する。そして、可動アー
ム６２は、磁石６３ａ、６３ｂがコア７１、７２ａに対
してオフセットされているので、これらの斥力および吸
引力が可動アーム６２を軸６４を回動中心として時計回
りに回動させるように作用する。そこで、可動アーム６
２が軸６４を回動中心として図１５中時計回りに回動
し、係合片６２ｄがストッパ７４に当接してそれ以上の
回動が阻止される。そして、可動アーム６２に設けられ
た光路変換部６２ａは送光レンズ１２ａからミラー１３
ａに至るレーザビームの光路に挿入され、該光路を完全
に遮る第２の位置に保持される。この時、磁石６３ａ、
６３ｂは、図１５中二点鎖線で示されるように、それぞ
れの中心がコア７２ｂ、７１の中心から軸６４を中心と
して反時計回りに所定量オフセットされた位置に位置し
ている。そこで、送光レンズ１２ａからミラー１３ａに
至るレーザビームの光路が光路変換部６２ａにより変換
され、送光レーザビームの照射野が第１の照射野から第
２の照射野に切り替えられる。

【００３４】また、コイル４９に逆電流を通電すると、
コア７１の磁石側の極性はＳ極に、コア７２ａ、７２ｂ
の磁石側の極性はＮ極になる。そして、コア７１と磁石
６３ｂとの間およびコア７２ｂと磁石６３ａとの間に斥
力が発生する。また、コア７１と磁石６３ａとの間およ
びコア７２ａと磁石６３ｂとの間に吸引力が発生する。
可動アーム６２は、磁石６３ａ、６３ｂがコア７２ｂ、
７１に対してオフセットされているので、これらの斥力
および吸引力が可動アーム６２を軸６４を回動中心とし
て反時計回りに回動させるように作用する。そこで、可
動アーム６２が軸６４を回動中心として図１５中反時計
回りに回動し、係合片６２ｃがストッパ７４に当接して
それ以上の回動が阻止される。そして、可動アーム６２
に設けられた光路変換部６２ａは送光レンズ１２ａから
ミラー１３ａに至るレーザビームの光路から外れ、第１
の位置に保持される。そこで、レーザビームが光路を変
換されることなく送光レンズ１２ａからミラー１３ａに
導かれ、送光レーザビームの照射野が第２の照射野から
第１の照射野に切り替えられる。

【００３５】このように、この実施の形態４において
も、光路変換装置６０により送光レーザビームの照射野
を第１および第２の照射野に切り替えられ、上記実施の
形態１と同様の効果が得られる。

【００３６】実施の形態５．この実施の形態５では、自
車の道路に対する車両水平軸の相対角の変化に合わせ
て、光路変換部４２ａを第１の位置と第２の位置とのい
ずれかに選択的に切り替えるようにするものとしてい
る。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成さ
れている。

【００３７】第１の照射野の送光レーザビームで左右方
向に走査している時に、自車が上り勾配の道路に差しか
かると、該送光レーザビームは道路に向けて照射され、
先行車両を検出できなくなる時間帯が存在してしまう。
一方、第２の照射野の送光レーザビームで左右方向に走
査している時に、自車が下り勾配の道路に差しかかる
と、該送光レーザビームは空に向けて照射され、先行車
両を検出できなくなる時間帯が存在してしまう。また、
車両の走行中において、道路の勾配に応じて車両水平軸
の相対角度が変化する。

【００３８】この実施の形態５では、道路の勾配に応じ
て変化する車両水平軸の相対角度に合わせて光路変換部
４２ａを第１の位置と第２の位置とのいずれかに選択的
に切り替えるようにしている。つまり、自車が上り勾配
の道路に差しかかると、光路変換部４２ａを所定時間第
２の位置に切り替えて第２の照射野の送光レーザビーム
を左右方向に走査するようにし、一方自車が下り勾配の
道路に差しかかると、光路変換部４２ａを所定時間第１
の位置に切り替えて第１の照射野の送光レーザビームを
左右方向に走査するようにしている。そこで、自車が坂
道にさしかかっても、送光レーザビームが道路に向けて
照射されたり、空に向けて照射されることがなく、先行
車両を確実に検出することができる。

【００３９】なお、上記実施の形態１では、光路変換部
４２ａとして楔形プリズムを用いてレーザビームを屈折
して向きを変え、上記実施の形態２では、光路変換部４
２ｃとしてシリンドリカルレンズを用いてレーザビーム
を屈折して一方向に広げるものとしているが、鏡を光路
中に挿入してレーザビームの一部を反射させるようにし
てもよい。また、上記各実施の形態では、車両用光レー
ダ装置を地上から低い高さに搭載するものとして説明し
ているが、車両用光レーダ装置を地上から高い高さに搭
載しても同様の効果が得られる。車両用光レーダ装置の
搭載高さが高い場合においては、送光レーザビームの第
２の照射野Ｄを第１の照射野Ｃに対して上下方向の下側
に設定すればよい。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４１】この発明によれば、レーザビームを出射す
る発光素子と、上記レーザビームを反射して上下方向に
所定角度を有する照射野の送光レーザビームを前方に出
射する送光ミラーと、前方の先行車両からの反射レーザ
ビームを集光する受光レンズと、上記受光レンズで集光
された上記反射レーザビームを受光する受光素子と、上
記送光ミラーを揺動させて上記送光レーザビームを左右
方向に走査させる揺動手段と、上記発光素子と上記送光
ミラーとの間の上記レーザビームの光路から外れる第１
の位置と該レーザビームの光路を遮る第２の位置とを採
るように配設され、該第２の位置に位置したときに該レ
ーザビームの方向を変えて、上記送光レーザビームの照
射野を該第１の位置に位置したときの第１の照射野から
上下方向の一側にシフトした第２の照射野に変換する光
路変換部材と、上記光路変換部材を上記第１の位置また
は上記第２の位置に切り替える光路変換部材駆動手段
と、上記受光素子の受光信号と上記発光素子の出射信号
とに基づいて先行車両までの距離を演算処理する演算処
理手段とを備えたので、自車との車間距離の長短に拘わ
らず、送光レーザビームが先行車両の車体や反射板から
外れることが防止され、先行車両から十分な反射光が得
られ、自車と先行車両との距離および先行車両の方向を
確実に検出することができる車両用光レーダ装置が得ら
れる。

【００４２】また、光路変換部材は、光透過材がレーザ
ビームを所定の方向に屈折する断面形状に成形されて構
成されているので、光路を変換する特別な手段を用いる
ことなく、簡易な構成で光路を変換することができる。

【００４３】また、光路変換部材は、楔形プリズムで構
成されているので、簡易に光路を変換することができ
る。

【００４４】また、光路変換部材は、シリンドリカルレ
ンズで構成されているので、簡易に光路を変換すること
ができる。

【００４５】また、光路変換部材駆動手段は、一端側に
光路変換部材を保持し、他端側に永久磁石を保持して、
中央部を支点としてレーザビームの光軸と平行な軸周り
に回動可能に配設された可動アームと、この可動アーム
の回動動作に伴う上記永久磁石の軌道に隣接して配設さ
れた強磁性体からなる単極のコアと、上記コアに起磁力
を発生させるコイルとを備え、上記コイルへの通電を制
御して上記コアに発生する起磁力により、上記可動アー
ムを上記軸周りに回動させて、上記光路変換部材の位置
を第１の位置と第２の位置とに切り替えるようにしてい
るので、簡易な構成で光路を変換することができる。

【００４６】また、光路変換部材駆動手段は、光路変換
部材の位置が第２の位置から第１の位置に切り替えられ
る時に、第１の位置から第２の位置に切り替えられた時
のコイルへの通電電流とは逆向きの電流が所定の時間コ
イルに通電されるようにしているので、可動アームの回
動動作が速やかに行われ、光路切り替えの応答性を向上
させることができる。

【００４７】また、光路変換部材駆動手段は、一端側に
光路変換部材を保持し、他端側に永久磁石を保持して、
中央部を支点としてレーザビームの光軸と平行な軸周り
に回動可能に配設された可動アームと、この可動アーム
の回動動作に伴う上記永久磁石の軌道に隣接して配設さ
れた強磁性体からなる多極のコアと、上記コアに起磁力
を発生させるコイルとを備え、上記コイルへの通電を制
御して上記コアに発生する起磁力により、上記可動アー
ムを上記軸周りに回動させて、上記光路変換部材の位置
を第１の位置と第２の位置とに切り替えるようにしてい
るので、簡易な構成で光路を変換することができる。

【００４８】また、光路変換部材駆動手段は、第１の照
射野の送光レーザビームの走査時間と第２の照射野の送
光レーザビームの走査時間とに差を持たせるように、光
路変換部材を第１の位置と第２の位置とに切り替えるよ
うにしたので、先行車両の状況に合わせて第１の照射野
による測距範囲あるいは第２の照射野による測距範囲を
密度高く測距でき、先行車両を正確に検出することがで
きる。

【００４９】また、光路変換部材駆動手段は、先行車両
を検出している側の照射野の送光レーザビームの走査時
間を長くするように、光路変換部材を第１の位置と第２
の位置とに切り替えるようにしたので、先行車両を確実
に検出することができる。

【００５０】また、光路変換部材駆動手段は、自車の道
路に対する車両水平軸の相対角の変化に合わせて、光路
変換部材の位置を第１の位置と第２の位置とのいずれか
に選択的に切り替えるようにしているので、自車が坂道
にさしかかっても、送光レーザビームが先行車両から外
れることがなく、自車と先行車両との車間距離を確実に
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用光レー
ダ装置を示す断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

【図４】この発明の実施の形態１に係る車両用光レー
ダ装置に適用される光路変換装置を示す上面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図６】この発明の実施の形態１に係る車両用光レー
ダ装置に適用される光路変換装置の動作を説明する図で
ある。

【図７】この発明の実施の形態１に係る車両用光レー
ダ装置の動作を説明する図である。

【図８】この発明の実施の形態１に係る車両用光レー
ダ装置における光路の切り替え動作を説明する図であ
る。

【図９】この発明の実施の形態１に係る車両用光レー
ダ装置の動作を説明する図である。

【図１０】この発明の実施の形態２に係る車両用光レ
ーダ装置に適用される光路変換装置を示す上面図であ
る。

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ矢視断面図である。

【図１２】この発明の実施の形態３に係る車両用光レ
ーダ装置の動作を説明する図である。

【図１３】この発明の実施の形態４に係る車両用光レ
ーダ装置に適用される光路変換装置を示す上面図であ
る。

【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視断面図であ
る。

【図１５】この発明の実施の形態４に係る車両用光レ
ーダ装置に適用される光路変換装置の動作を説明する図
である。

【図１６】従来の車両用光レーダ装置の動作を説明す
る図である。

【符号の説明】

１１発光素子、１４送光ミラー、１６受光レン
ズ、１７受光素子、１８受光基板（演算処理手
段）、２１パルスモータ（揺動手段）、２６カム
（揺動手段）、２７ホルダ（揺動手段）、２９揺動
体（揺動手段）、３５従動子取付板（揺動手段）、３６
従動子（揺動手段）、４０、６０光路変換装置（光
路変換部材駆動手段）、４２可動アーム、４２ａ、４
２ｃ、６２ａ光路変換部（光路変換部材）、４３、６３
ａ、６３ｂ永久磁石、４４、６４軸、４９、６９コ
イル、５１、７１、７２ａ、７２ｂコア。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを出射する発光素子と、上
記レーザビームを反射して上下方向に所定角度を有する
照射野の送光レーザビームを前方に出射する送光ミラー
と、前方の先行車両からの反射レーザビームを集光する
受光レンズと、上記受光レンズで集光された上記反射レ
ーザビームを受光する受光素子と、上記送光ミラーを揺
動させて上記送光レーザビームを左右方向に走査させる
揺動手段と、上記発光素子と上記送光ミラーとの間の上
記レーザビームの光路から外れる第１の位置と該レーザ
ビームの光路を遮る第２の位置とを採るように配設さ
れ、該第２の位置に位置したときに該レーザビームの方
向を変えて、上記送光レーザビームの照射野を該第１の
位置に位置したときの第１の照射野から上下方向の一側
にシフトした第２の照射野に変換する光路変換部材と、
上記光路変換部材を上記第１の位置または上記第２の位
置に切り替える光路変換部材駆動手段と、上記受光素子
の受光信号と上記発光素子の出射信号とに基づいて先行
車両までの距離を演算処理する演算処理手段とを備えた
ことを特徴とする車両用光レーダ装置。
【請求項２】光路変換部材は、光透過材がレーザビー
ムを所定の方向に屈折する断面形状に成形されて構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の車両用光レー
ダ装置。
【請求項３】光路変換部材は、楔形プリズムであるこ
とを特徴とする請求項２記載の車両用光レーダ装置。
【請求項４】光路変換部材は、シリンドリカルレンズ
であることを特徴とする請求項２記載の車両用光レーダ
装置。
【請求項５】光路変換部材駆動手段は、一端側に光路
変換部材を保持し、他端側に永久磁石を保持して、中央
部を支点としてレーザビームの光軸と平行な軸周りに回
動可能に配設された可動アームと、この可動アームの回
動動作に伴う上記永久磁石の軌道に隣接して配設された
強磁性体からなる単極のコアと、上記コアに起磁力を発
生させるコイルとを備え、上記コイルへの通電を制御し
て上記コアに発生する起磁力により、上記可動アームを
上記軸周りに回動させて、上記光路変換部材の位置を第
１の位置と第２の位置とに切り替えることを特徴とする
請求項１記載の車両用光レーダ装置。
【請求項６】光路変換部材駆動手段は、光路変換部材
の位置が第２の位置から第１の位置に切り替えられる時
に、第１の位置から第２の位置に切り替えられた時のコ
イルへの通電電流とは逆向きの電流が所定の時間コイル
に通電されることを特徴とする請求項５記載の車両用光
レーダ装置。
【請求項７】光路変換部材駆動手段は、一端側に光路
変換部材を保持し、他端側に永久磁石を保持して、中央
部を支点としてレーザビームの光軸と平行な軸周りに回
動可能に配設された可動アームと、この可動アームの回
動動作に伴う上記永久磁石の軌道に隣接して配設された
強磁性体からなる多極のコアと、上記コアに起磁力を発
生させるコイルとを備え、上記コイルへの通電を制御し
て上記コアに発生する起磁力により、上記可動アームを
上記軸周りに回動させて、上記光路変換部材の位置を第
１の位置と第２の位置とに切り替えることを特徴とする
請求項１記載の車両用光レーダ装置。
【請求項８】光路変換部材駆動手段は、第１の照射野
の送光レーザビームの走査時間と第２の照射野の送光レ
ーザビームの走査時間とに差を持たせるように、光路変
換部材を第１の位置と第２の位置とに切り替えるように
したことを特徴とする請求項１記載の車両用光レーダ装
置。
【請求項９】光路変換部材駆動手段は、先行車両を検
出している側の照射野の送光レーザビームの走査時間を
長くするように、光路変換部材を第１の位置と第２の位
置とに切り替えるようにしたことを特徴とする請求項８
記載の車両用光レーダ装置。
【請求項１０】光路変換部材駆動手段は、自車の道路
に対する車両水平軸の相対角の変化に合わせて、光路変
換部材の位置を第１の位置と第２の位置とのいずれかに
選択的に切り替えることを特徴とする請求項１記載の車
両用光レーダ装置。