JPH1184006A

JPH1184006A - 車載レーダ装置

Info

Publication number: JPH1184006A
Application number: JP10191623A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Sasaki; 利行佐々木; Katsuhiro Morikawa; 勝博森川; Yoshiaki Hoashi; 善明帆足; Hiroshi Niimi; 浩新美; Toyoji Nozawa; 豊史野澤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】環境の変化により回転軸の回転速度が変化し
たとしても、同じ角度位置を検出した各走査の検出結果
を互いに対応させることが可能な車載レーダ装置を提供
する。【解決手段】ポリゴンミラーが１回転する毎に起動さ
れ、ポリゴンミラーの６個のミラー面へのレーザ光の入
射タイミングを生成する照射タイミング生成処理では、
現時刻を表すタイマー値ｔ１と、本処理が前回起動され
た時のタイマー値ｔ０及び回転周期Ｔm0とを読み込んで
（S210，S220）、回転周期Ｔm1（＝|ｔ0−ｔ1|），平均
周期Ｔav（＝(Ｔm0×９＋Ｔm1)／１０）を算出し(S23
0，S260)、更には走査開始間隔Ｔem（＝Ｔav／６）等を
算出する（S270〜S290）。ポリゴンミラーの回転周期の
実測値から走査開始間隔Ｔemを設定しているので、回転
周期の変動によらず、どのミラー面へも同じタイミング
でレーザ光の照射が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両周囲の障害物
の認識に用いるデータを収集するために、所定の走査方
向に沿って繰り返し探査波を照射する車載レーダ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、先行車両やその他の障害物を
検出して警報を発生する装置や、先行車両と所定の車間
距離を保持するように車速を制御する装置などに適用さ
れ、光波やミリ波などの探査波を車両周囲の所定角度に
渡って照射（以下、走査という）し、その反射波を検出
することにより、先行車両やその他の障害物を認識する
ためのデータを収集する車載レーダ装置が知られてい
る。

【０００３】そして、この種の装置において、特に探査
波としてレーザ光を用いた場合、このレーザ光を走査す
る手段の一つとして、複数個の反射面を外周部に備えて
なる回転多面鏡が用いられており、例えば、実開平６−
８３５１１号公報、及び特開平４−２７９８９０号公報
等に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
回転多面鏡を用いた車載レーダ装置では、一般的に、回
転多面鏡の回転軸をモータにて駆動するよう構成されて
おり、回転多面鏡の回転周期が一定となるように、この
モータを一定回転速度で駆動する必要がある。

【０００５】しかし、装置構成を簡単にする等の理由か
ら、通常は、モータを単に定電流駆動しているだけであ
り、フィードバックを用いた精密な制御は行われていな
いため、周囲温度やバッテリ電圧の変化等、様々な要因
によって、モータの回転周期は、毎周微妙に変化してい
る。

【０００６】そして、例えば、モータの回転周期（即ち
ポリゴンミラーの回転周期）が、予め設定された回転周
期より長くなった場合には、図９（ａ）に示すように、
本来レーザ光の照射が開始されるべき地点Ａに到達する
前にレーザ光の照射が開始される。すると、回転の進行
に伴ってこのずれが蓄積され、各反射面毎にレーザ光の
照射区間が少しずつずれることにより、各走査毎の走査
領域が走査方向とは反対方向へ少しずつずれてしまう。
特に、２次元的な走査を行っている場合には、図９
（ｂ）に示すように、長方形の領域ではなく、走査方向
に歪んだ菱形の領域を走査することになるのである。

【０００７】その結果、一次元的な走査を行っている場
合には、検出された障害物が、走査方向に対して静止し
ているにも関わらず、走査方向に移動しているように検
出されたり、また、２次元的な走査を行っている場合に
は、被検出物が歪んで検出されたりしてしまい、検出精
度が劣化するという問題があった。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するために、
環境の変化により回転軸の回転速度が変化したとして
も、同一方向（地点）について検出した各走査の検出結
果を互いに対応させることが可能な車載レーダ装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明の請求項１に記載の車載レーダ装置で
は、基準位置検出手段が、回転軸の回転位置が特定の基
準位置にあることを検出すると、照射起動手段は、その
基準位置の検出タイミングに従って照射手段を起動す
る。すると、照射手段は、一定の照射間隔かつ決められ
た回数だけ探査波を照射し、走査手段は、モータにより
駆動された回転軸の回転角度に応じて、その探査波の照
射方向を決められた走査方向に沿って変化させることに
より、探査波による走査を行う。

【００１０】この時、周期算出手段が、基準位置検出手
段での検出結果に基づいて、回転軸の回転周期を算出
し、この算出された回転周期に従って、照射起動手段
は、探査波の照射が開始される方位角が各走査間で一定
となるように照射手段の起動タイミングを変化させる。

【００１１】このように、本発明の車載レーダ装置によ
れば、回転軸の実測された回転周期に基づいて照射手段
の起動タイミングを変化させ、各走査間で探査波の照射
が開始される方位角が一定となるようにされているの
で、障害物等に反射して戻ってきた探査波を受信する受
信手段からは、各走査毎に同じ照射範囲についての検出
結果を得ることができる。その結果、各走査間で、同一
方向（地点）についての検出結果を互いに簡単に対応さ
せることが可能なため、当該装置を用いれば、障害物の
検出等を正確に行うことができる。

【００１２】なお、同じ車載レーダ装置を搭載した車両
が並走する等した場合、両車両から全く同時に探査波が
照射されると、探査波が互いに干渉を起こして正常な検
出を行うことができない可能性がある。しかし、本発明
では、回転軸の回転周期の変動に応じて探査波を照射す
るタイミングが常に変化するため、異なる車両に搭載さ
れた装置間で回転軸の回転周期が全く同様に変動するこ
とはあり得ないことから、探査波の照射するタイミング
が一時的に一致して干渉が発生したとしても、直ぐに照
射タイミングがずれることになり、長時間に渡って干渉
が継続することがない。

【００１３】ところで、上記発明では、回転軸の回転周
期に応じて照射手段の駆動タイミングを変化させている
が、請求項８に記載の車載レーダ装置では、照射駆動手
段は、予め決められた基準周期毎に照射手段を起動する
ように構成されており、周期誤差算出手段が、基準位置
検出手段での検出結果に基づいて、周期算出手段が算出
する回転軸の実際の回転周期と、照射手段の駆動タイミ
ングに用いられている基準周期との周期誤差を算出し、
この周期誤差を受信手段での検出結果と共に当該装置の
出力とするようにされている。

【００１４】このような本発明の車載レーダ装置でも、
受信手段での検出結果と周期誤差算出手段での算出結果
を用いることにより、各走査間で、同一方向（地点）に
ついての検出結果を、互いに確実に対応させることが可
能となる。即ち、実際の回転周期が基準周期と一致して
いれば、探査波による走査領域は、走査毎で同じものと
なるが、実際の回転周期と基準周期との間に周期誤差が
あると、探査波の照射領域は、各走査毎にずれを生じ、
周期誤差が大きいほど走査領域のずれ方も大きくなる。
換言すれば、周期誤差がわかりさえすれば、走査領域の
ずれ方を特定することができるのであり、この周期誤差
を用いて、受信結果を補正したり、受信結果に基づいて
周期誤差を考慮して受信結果を扱えば、各走査間での同
一方向（地点）についての検出結果を、互いに確実に対
応させることが可能となるのである。

【００１５】ところで、一定の照射間隔かつ決められた
回数だけ探査波を照射している場合、回転軸の回転周期
が短くなるほど、走査領域が広がるが検出の密度が粗く
なり、逆に回転周期が長くなるほど、走査領域が狭くな
るが検出の密度が密になるため、いずれにしても範囲と
精度とを兼ね備えた良好な測定を行うことができず、測
定の信頼性が低下してしまうという問題がある。

【００１６】そこで、請求項２，９に記載のように、照
射手段は、探査波が照射される方位の角度幅が各走査間
で一定となるように、周期算出手段にて算出される回転
周期に従って照射間隔を変化させるように構成すること
が望ましい。即ち、具体的には、例えば回転軸の回転周
期が短くなった時には、これに応じて照射間隔も短くす
ればよい。

【００１７】この場合、回転軸の回転周期の変動によら
ず、常に均一な精度の測定結果を得ることができ、ばら
つきのない安定した測定を行うことができる。次に、請
求項１に記載の車載レーダ装置において、回転軸が１／
ｍ（ｍは２以上の整数）回転する毎に１回走査するよ
う、換言すれば、回転軸が１回転する間にｍ回の走査を
行うように走査手段が構成されている場合には、基準位
置検出手段が基準位置を検出すると、設定された待機時
間後に照射手段を起動し、以後、周期算出手段にて算出
される回転周期の１／ｍの間隔毎に照射手段を起動する
ように照射起動手段を構成すればよい。

【００１８】このように構成された本発明の車載レーダ
装置では、回転軸の回転周期の変動によらず、各走査間
で探査波の照射が開始される方位角を確実に一定とする
ことができる。また、請求項１０に記載の車載レーダ装
置において、同様に回転軸が１／ｍ（ｍは２以上の整
数）回転する毎に１回走査するように走査手段が構成さ
れている場合には、基準位置検出手段が基準位置を検出
すると、設定された待機時間後に照射手段を起動し、以
後、基準周期の１／ｍの間隔毎に照射手段を起動するよ
うに照射手段を構成すればよい。

【００１９】このよう構成された本発明の車載レーダ装
置では、回転軸の回転周期が基準周期からずれると、各
走査間で探査波の照射が開始される方位角は、均等な割
合でずれることになるため、このずれを正確に求めるこ
とができ、各走査間での対応関係を確実に特定すること
ができる。

【００２０】ところで、上述の請求項４，１０に記載の
ように、基準位置検出手段が基準位置を検出すると、設
定された待機時間後に照射手段を起動するように構成さ
れている場合、特に、この待機時間が固定値であれば、
回転軸１回転の間に行われる各走査間では探査波の照射
が開始される方位角は一致しているものの、全体として
は、回転軸の変動に応じて、探査波が照射される方向が
変動してしまう。

【００２１】そこで、請求項４，１１に記載のように、
周期算出手段にて算出される回転周期が、所定の許容範
囲外である場合に、照射手段による探査波の照射を禁止
する照射禁止手段を設けることが望ましい。このような
照射禁止手段を設ければ、精度の低下した状態で処理が
継続されることがないので、当該装置を用いて行う各種
制御にて誤判定や誤動作を引き起こす可能性を小さくす
ることができ、安全性の高い制御を実現することができ
る。

【００２２】また、走査手段は、回転軸の回転角度に応
じて探査波の照射方向を変化させており、一方、探査波
の照射は、回転軸の回転位置から間接的に検出された走
査手段の状態に基づいて制御されているため、回転軸と
走査手段との関係がずれてしまうと、これに応じて走査
範囲がずれてしまうことになる。

【００２３】そこで、請求項５，１２に記載のように、
照射起動手段は、基準位置検出手段にて基準位置が検出
されてから、照射手段を最初に起動するまでの待機時間
を調整可能に構成されていることが望ましい。これによ
れば、任意のタイミングで探査波の照射を開始させるこ
とができるため、探査波の照射方向を任意に調整でき
る。

【００２４】特に、周期算出手段にて算出される回転周
期に応じて、待機時間を調整するようにすれば、回転軸
の回転周期の変動によらず、探査波が照射される走査領
域を、その領域の大きさだけでなく、走査領域の位置す
る絶対的な方位角をも常に一定に保持することができ
る。

【００２５】なお、請求項６，１３に記載のように、例
えば、走査手段として、ｍ個の反射面を外周部に備え回
転軸と共に回転する回転多面鏡を用い、また、照射手段
として、探査波としてレーザ光を照射し、照射されたレ
ーザ光が前記回転多面鏡の反射面に入射するよう配設さ
れたものを用いてもよい。

【００２６】そして、このように回転多面鏡を用いる場
合は、請求項７，１４に記載のように、回転軸に対する
各反射面の倒れ角がそれぞれ異なっているものを用いれ
ば、各走査毎に、走査位置が、走査方向に垂直な方向
に、倒れ角に応じてずれることになるため、２次元的な
走査を行うことが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。［第１実施例］図１は、本実施例のレーザレーダ装置が
適用された車間距離制御装置の全体構成を表すブロック
図である。

【００２８】この車間距離制御装置２は、図１に示すよ
うに、パルス状のレーザ光を車両の進行方向に照射し障
害物などに反射して戻ってくる反射光を受光することに
より、走行路上の障害物や先行車両の位置や相対速度を
検出するレーザレーダ装置１０と、エンジンへの吸気量
を調整するスロットルバルブの開度を検出するスロット
ル開度センサ５０と、ステアリングの操舵角を検出する
操舵角センサ５２と、自車の走行速度を検出する車速セ
ンサ５４と、ブレーキペダルの操作によらずブレーキを
駆動可能なブレーキ駆動器５６と、アクセルペダルの操
作によらずスロットルバルブを開閉可能なスロットル駆
動器５８と、シフトレバーの操作によらず変速機を変速
可能な自動変速機駆動器６０と、各種指令を入力するた
めのコントロールスイッチ６４と、各種制御の設定状態
や車両の走行状態等を表示する表示器６２と、周知のマ
イクロコンピュータを中心に構成され、レーザレーダ装
置１０を駆動し、コントロールスイッチ６４にて入力さ
れる指令、及びレーザレーダ装置１０，各センサ５０，
５２，５４からの検出信号に基づき、ブレーキ駆動器５
６，スロットル駆動器５８，自動変速機駆動器６０を駆
動して、先行車両との車間距離を目標車間距離に一致さ
せる車間距離制御処理を実行する車間ＥＣＵ６６とを備
えている。

【００２９】ここで、図２（ａ）は、本実施例のレーザ
レーダ装置１０を構成する各部の配置を表す平面図、図
２（ｂ）は、その主要部であるポリゴンミラー周辺の構
成を表す側面図である。本実施例のレーザレーダ装置１
０は、図１及び図２に示すように、電気信号を赤外線領
域のレーザ光に変換するレーザダイオード（ＬＤ）１２
と、ＬＤ１２から放射されたレーザ光を平行光に変換す
るコリメートレンズ１４と、コリメートレンズ１４から
のレーザ光を反射させて所定方向に導くミラー１６と、
ミラー１６により導かれたレーザ光の照射方向を連続的
に変化させるポリゴンミラー１８と、反射光を集光する
受光レンズ２０と、受光レンズ２０が集光する反射波を
電気信号に変換するフォトダイオード２２とからなる光
学系を備えている。

【００３０】なお、ポリゴンミラー１８は、特に図２に
示すように、その外周に６個の反射面を備えており、各
反射面は、ポリゴンミラー１８の回転軸１９に対する倒
れ角がそれぞれ異なっている。そして、ＬＤ１２から送
出されたレーザ光は、コリメートレンズ１４を通過する
ことによってほぼ平行光にされた後、ミラー１６により
ポリゴンミラー１８の反射面に入射される。この時、反
射面からの反射光は、ポリゴンミラー１８の回転によっ
て左右方向に走査され、レーザ光が入射される反射面が
切り替わる毎に上下方向にずれながら走査される。

【００３１】また、レーザレーダ装置１０は、ＬＤ駆動
信号ＳＬに従ってＬＤ１２を駆動するＬＤ駆動部２４
と、ポリゴンミラー１８の回転軸１９を回転駆動するポ
リゴンスキャナモータ２６と、モータ駆動指令ＳＭに従
ってポリゴンスキャナモータ２６を定電流駆動するモー
タ駆動部２８と、フォトダイオード２２からの出力信号
を増幅及び波形整形する受光回路３０と、ＬＤ駆動部２
４の駆動と同時に入力される起動指令ＳＳが入力されて
から受光回路３０から受光信号ＳＲが出力されるまでの
時間間隔を測定する時間計測回路３２と、ポリゴンミラ
ー１８が所定の回転位置にあることを検出する回転位置
センサ３４と、モータ駆動指令ＳＭを出力し、回転位置
センサ３４からの原点検出信号ＳＧに基づいてＬＤ駆動
信号ＳＬを出力することにより、レーザ光の照射を行
い、受光回路３０から出力される受光信号ＳＲ、及び時
間計測回路３２からの計測結果ＳＴに基づいて、車両前
方の障害物等の位置や相対速度を求めるなどの各種演算
処理を実行する演算部３８とからなる駆動・制御系を備
えている。

【００３２】ここで、図７は、ポリゴンミラー１８にて
走査を行う原理を表す説明図である。なお、この図で
は、ポリゴンミラー１８を回転軸１９に沿った方向から
みた様子を表しており、正６角形にて示されたポリゴン
ミラー１８の各辺の部分に反射面が配置されている。ま
た、ポリゴンミラー１８は、回転軸１９を中心として右
回り（図中Ｒ方向）に回転しており、レーザ光は、回転
軸１９の中心を通過するＺ軸上から反射面に照射される
ものとする。

【００３３】そして、反射面への入射光１０２に対する
反射面からの反射光１０１の角度は、ポリゴンミラー１
８の回転に従って変化し、反射面上の地点Ａでは、図７
（ａ）に示すように、入射光１０２に対して左方向に角
度θA で反射し、地点Ｂでは、図７（ｂ）に示すよう
に、入射光１０２に対して右方向に角度θB で反射す
る。つまり、ポリゴンミラー１８の回転に従って、入射
光１０２が地点Ａから地点Ｂまでの区間に照射されるよ
うにすれば、その反射光１０１により、Ｚ軸及び回転軸
１９の双方に垂直な方向に沿って、Ｚ軸の左側に角度θ
A ，右側に角度θBの範囲で走査が行われることにな
る。なお、反射面上で入射光１０２が照射される区間が
変化すると、その変化した照射区間に応じて走査領域も
変化する。

【００３４】ところで、レーザレーダ装置１０は、車両
の進行方向に対してレーザ光を照射し、その反射光を受
光することが可能なように、車体前面の外部に晒される
位置に配設されるため、図２（ａ）に示すように、ハウ
ジングＨ内に一体に収納されている。そして、この図に
は、ＬＤ駆動部２４，モータ駆動部２８，受光回路３
０，演算部３８が図示されていないが、これらは、ハウ
ジングＨの側壁、及びモータ駆動部２８の下部に配設さ
れた基板Ｐ１〜Ｐ３上に搭載されている。

【００３５】また、回転位置センサ３４は、図２（ｂ）
に示すように、ポリゴンミラー１８の回転軸１９に取り
付けられた磁石Ｍの通過を磁気的に検出する周知の近接
センサからなる。この磁石Ｍは、６角形をしたポリゴン
ミラー１８のいずれか特定の頂点が、回転位置センサ３
４近傍を通過したときに、回転位置センサ３４から検出
信号が出力されるように回転軸１９に取り付けられてい
る。

【００３６】次に、演算部３８が実行するメイン処理
を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。な
お、演算部３８には、図示しないが、常時作動して絶対
的な時刻を示す第１タイマと、設定された時間を計時す
る第２タイマとが設けられている。

【００３７】本処理が起動されると、まず、Ｓ１００で
は、モータ駆動部２８にモータ駆動指令ＳＭを送出し
て、ポリゴンスキャナモータ２６を駆動し、ポリゴンミ
ラー１８を回転させる。続くＳ１１０では、回転位置セ
ンサ３４によりポリゴンミラー１８の原点位置が検出さ
れたか否かを判断し、検出されていなければ、本ステッ
プを繰り返し実行することで待機し、一方、原点位置が
検出されたと判断されると、Ｓ１２０に移行する。

【００３８】Ｓ１２０では、第２タイマの起動回数を計
数するためのカウンタＣをクリア（Ｃ←０）し、続くＳ
１３０では、後述する照射タイミング生成処理にて設定
される待機時間Ｔｚを計時するように第２タイマを設定
後、Ｓ１４０にてカウンタＣをインクリメント（Ｃ←Ｃ
＋１）する。

【００３９】続くＳ１５０では、Ｓ１３０又は後述のＳ
１８０にて設定された第２タイマがタイムアウトしたか
否かを判断し、タイムアウトしていなければ、同ステッ
プを繰り返し実行することで待機し、一方、タイムアウ
トしていると判断された場合には、Ｓ１６０に移行し、
本処理とは別途実行される測距処理を起動する。

【００４０】この測距処理では、パルス状のＬＤ駆動信
号ＳＬをＬＤ駆動部２４に送出してＬＤ１２を発光させ
てレーザ光による走査を行う。なお、本実施例では、Ｌ
Ｄ駆動信号（即ちレーザ光）として、後述する照射タイ
ミング生成処理にて設定される照射間隔Ｔｐで、規定個
数Ｎ（本実施例では１０５個）のパルス信号を送出す
る。そして、このパルス信号の送出と同時に、時間計測
回路３２に起動指令ＳＳを入力し、その後、受光信号Ｓ
Ｒが検出されたのであれば、次のパルス信号を送出する
までの間に、時間計測回路３２の計測結果ＳＴ、即ち、
起動指令ＳＳが入力されてから受光信号ＳＲが入力され
るまでの所要時間ｔsr［ｓｅｃ］に基づいて、このパル
ス信号を反射した障害物までの距離Ｌを算出し、この算
出結果をメモリに記憶する処理を行う。なお、障害物ま
での距離Ｌは、光速をｃ［ｍ／ｓｅｃ］とすると、Ｌ＝
（ｔsr・ｃ）／２として簡単に計算できる。

【００４１】続くＳ１７０では、カウンタＣがポリゴン
ミラー１８の反射面の数（即ち本実施例では６）に等し
いか否かを判断し、等しくなければ、Ｓ１８０に移行し
て、後述する照射タイミング生成処理にて設定される走
査開始間隔Ｔemを計時するように第２タイマを設定後、
Ｓ１４０に戻る。

【００４２】一方、先のＳ１７０にて肯定判断された場
合は、ポリゴンミラー１８の１周分の処理を終了したも
のとして、Ｓ１１０に戻る。ここで、図４は、本処理に
よるレーダ光の照射タイミングを表すタイミングチャー
トである。

【００４３】即ち、本処理では、原点検出信号ＳＧによ
り、ポリゴンミラー１８が原点位置にあることが検出さ
れると、最初は待機時間Ｔｚを経過後に、それ以後は走
査開始間隔Ｔemを経過する毎に、測距処理を起動して、
パルス状のレーザ光による走査を行う。そして、ポリゴ
ンミラー１８の反射面の数だけ測距処理を起動すると、
次に原点位置が検出されるのを待って同様の処理を繰り
返し実行するのである。

【００４４】なお、Ｓ１６０にて起動される測距処理が
行われている期間以外では、この測距処理により各パル
ス信号毎に記憶された距離データに基づいて、各データ
間の位置関係や距離の離れ具合等から同一物体から反射
されたものか否かを判断し、各データをグループ化して
まとまった物体を認識するグループ化処理や、ポリゴン
ミラー１８の１周期前に行われた測距処理での検出結果
とも照らし合わせて移動しているのか否かを判断し、グ
ループ化によって認識された物体が、路側の道路標識な
のか車両なのか等、物体の属性を判定する属性判定処理
等が実行される。

【００４５】次に、待機時間Ｔｚ，走査開始間隔Ｔem，
照射間隔Ｔｐを設定する照射タイミング生成処理を、図
５に示すフローチャートに沿って説明する。なお、本処
理は、回転位置センサ３４がポリゴンミラー１８の原点
位置を検出する毎に、割込処理によって実行される。

【００４６】本処理が起動されると、まずＳ２１０で
は、第１タイマのタイマ値ｔ１、即ちポリゴンミラー１
８の原点位置が検出された時刻を読み取り、続くＳ２２
０では、前回本処理が起動された時に記憶された１周期
前のタイマ値ｔ０，及び回転軸１９の回転周期Ｔm0を読
み込む。

【００４７】Ｓ２３０では、Ｓ２１０，Ｓ２２０にて読
み込んだ、今回と前回のタイマ値ｔ１，ｔ０に基づい
て、回転軸１９の回転周期Ｔm1（＝｜ｔ０−ｔ１｜）を
算出する。続くＳ２４０では、Ｓ２３０にて算出された
回転周期Ｔm1が許容範囲内の値であるか否かを、基準周
期Ｔｂ（本実施例では１００ｍｓ）からのずれが許容値
Ｔth（本実施例では３ｍｓ）以内であるか否かにより判
断し、許容範囲内であれば、Ｓ２５０にて前述の測距処
理を許可してＳ２６０に移行し、一方、許容範囲から外
れていると判断されると、Ｓ３１０に移行して、測距処
理を禁止後、本処理を終了する。

【００４８】そして、Ｓ２６０では、次の（１）式によ
り、今回測定された回転周期Ｔm1を含めた過去１０周期
分の平均周期Ｔav［ｓ］を算出する。Ｔav＝（Ｔm0×９＋Ｔm1）／１０（１）続くＳ２７０では、この算出された平均周期Ｔavに基づ
いて、ポリゴンミラー１８の原点位置が検出されてから
探査波の最初の照射を開始するまでの待機時間Ｔｚを、
次の（２）式により算出する。なお、θｚ［ｄｅｇ］
は、ポリゴンミラー１８の原点位置から、探査波が最初
に照射されるべき地点までの回転角（図８参照）であ
り、また、△θｚは回転軸１９とポリゴンミラー１８と
の組み付け誤差を、ポリゴンミラー１８の回転角（図示
せず）にて表したものである。

【００４９】Ｔｚ＝Ｔav×（θｚ＋△θｚ）／３６０（２）続くＳ２８０では、（３）式に示すように、平均周期Ｔ
avを、ポリゴンミラー１８の反射面の数で除することに
より、各走査の開始時点間の間隔である走査開始間隔Ｔ
emを算出する。

【００５０】Ｔem＝Ｔav／６（３）続くＳ２９０では、測距処理によるパルス信号の照射間
隔Ｔｐを、次の（４）式により算出する。なお、θｐ
［ｄｅｇ］は、探査波による走査領域の幅を、ポリゴン
ミラー１８の回転角（図８参照）にて表したものであ
る。

【００５１】Ｔｐ＝Ｔav×θｐ／３６０／（Ｎ−１）（４）そして、最後に、Ｓ２７０では、前回のタイマ値ｔ０及
び回転周期Ｔm0を、今回のタイマー値ｔ１及び平均周期
Ｔavにて更新後、本処理を終了する。なお、本実施例に
おいて、ＬＤ１２，ＬＤ駆動部２４，測距処理，Ｓ２９
０が照射手段、ポリゴンミラー１８が走査手段、受光レ
ンズ２０，ＰＤ２２，受光回路３０が受信手段、回転位
置センサ３４が基準位置検出手段、Ｓ１１０〜Ｓ１８
０，Ｓ２７０，Ｓ２８０が照射起動手段、Ｓ２１０〜Ｓ
２３０，Ｓ２６０，Ｓ３００が周期算出手段、Ｓ２４
０，Ｓ２５０，Ｓ３１０が照射禁止手段、周期誤差算出
処理（Ｓ４１０〜Ｓ４５０）が周期誤差算出手段に相当
する。

【００５２】以上、説明したように、本実施例のレーザ
レーダ装置１０においては、回転軸１９（即ちポリゴン
ミラー１８）の回転周期の実測値Ｔm1に基づいて平均周
期Ｔavを算出し、この平均周期Ｔavの１／６を走査開始
間隔Ｔemとして設定しているので、回転軸１９の回転周
期の変動によらず、図８（ａ）に示すように、常に、ど
の反射面も同じタイミングでレーザ光の照射が開始さ
れ、図８（ｂ）に示すように、どの反射面による走査
も、同じ角度範囲内を走査する。

【００５３】その結果、各走査間で、同一方向について
の検出結果を互いに簡単に対応させることができ、検出
された距離データをグループ化して物体を認識するグル
ープ化処理等を精度よく行うことができる。しかも、本
実施例のレーザレーダ装置１０では、原点位置の検出後
に最初に測距処理が起動されるまでの待機時間Ｔｚが、
平均周期Ｔavに基づき、回転軸１９とポリゴンミラー１
８との組み付け誤差△θｚを考慮して設定するようにさ
れているので、回転軸１９の回転周期の変動によらず、
走査領域の絶対的な方位を精度よく一定に保持すること
ができるだけでなく、測距処理でのパルス信号の照射間
隔Ｔｐが、平均周期Ｔavに基づいて、予め設定された角
度範囲θｐ内で均等な間隔で行われるように設定されて
いるので、回転軸１９の回転周期の変動によらず、走査
領域の絶対的な幅も精度よく一定に保持することができ
る。

【００５４】更には、待機時間Ｔｚの算出に用いる角度
θｚを適宜調整することにより、走査領域を所望の方位
に設定することもできる。また、本実施例のレーザレー
ダ装置１０では、待機時間Ｔｚ，走査開始間隔Ｔem，照
射間隔Ｔｐの算出を、回転周期の検出値Ｔm1をそのまま
用いるのではなく、過去１０周期分の平均回転周期に相
当する平均周期Ｔavを用いて行っているので、ノイズ等
により突発的に回転周期が大きく変動したとしても、そ
の影響を大きく受けることがなく、安定した動作を確保
することができる。

【００５５】また更に、本実施例のレーザレーダ装置１
０では、回転周期が大きく変動して許容範囲から外れた
時には、測距処理を禁止し、精度の劣化した検出情報に
よって処理が継続されてしまうことがないようにされて
いるので、レーザレーダ装置１０の検出結果に基づいて
行われる各種処理の信頼性を向上させることができる。

【００５６】また、本実施例のレーザレーダ装置１０で
は、ポリゴンミラー１８の回転周期の変動に応じて探査
波を照射するタイミングが常に変化しているので、同様
のレーザレーダ装置１０を搭載した車両が照射したレー
ザ光との間で一時的に干渉が発生したとしても、直ぐに
照射タイミングがずれるため、長時間に渡って干渉が継
続することがなく、快適に使用することができる。

【００５７】そして、このようなレーザレーダ装置１０
を用いて構成された車間距離制御装置２では、車両前方
の障害物や先行車両を精度よく認識することができるの
で、車間制御を安全かつ精度よく行うことができる。な
お、本実施例では、待機時間Ｔｚや照射間隔Ｔｐを平均
周期Ｔavに基づいて可変設定するようにされているが、
固定値を設定するようにしてもよい。

【００５８】また、本実施例では、ポリゴンミラー１８
が６個の反射面を有し、すべての反射面を走査に使用す
る場合について説明したが、反射面の数はこれに限ら
ず、いくつであってもよい。特に、反射面がはじめから
一つしかないか、或いは複数の反射面のうち一つだけを
走査に使用する場合、図３に示したフローチャートに示
した処理は、Ｓ１２０，Ｓ１４０，Ｓ１７０，Ｓ１８０
を削除し、Ｓ１６０を処理した後、Ｓ１１０に戻るよう
に変更すればよい。［第２実施例］次に、第２実施例について説明する。

【００５９】本実施例のレーザレーダ装置は、演算部３
８が実行する処理が一部異なるだけであるため、その異
なる部分についてのみ説明する。即ち、本実施例では、
待機時間Ｔｚ，走査開始間隔Ｔem，照射間隔Ｔｐが、そ
れぞれ、上記（２）〜（４）式にて、平均周期Ｔavの代
わりに基準周期Ｔｂ（本実施例では１００ｍｓ）を用い
て算出された固定値とされており、照射タイミング生成
処理の代わりに、回転周期誤差算出処理が実行される。

【００６０】この回転周期誤差算出処理を、図６に示す
フローチャートに沿って説明する。なお、本処理は、回
転位置センサ３４がポリゴンミラー１８の原点位置を検
出する毎に、割込処理によって実行されるものとする。
本処理が起動されると、まずＳ４１０では、第１タイマ
のタイマ値ｔ１を読み取り、続くＳ４２０では、前回本
処理が起動された時に記憶された１周期前のタイマ値ｔ
０を読み込み、更に、Ｓ４３０では、Ｓ２１０，Ｓ２２
０にて読み込んだ、今回及び前回のタイマ値ｔ１，ｔ０
に基づいて、回転軸１９の回転周期Ｔm1（＝｜ｔ０−ｔ
１｜）を算出する。

【００６１】続くＳ４４０では、時間Ｔｚ，Ｔemの基準
となった基準周期Ｔｂと実際の回転周期Ｔm1との周期誤
差△Ｔｍ（＝Ｔm1−Ｔｂ）を算出し、最後に、Ｓ４５０
にて、前回のタイマ値ｔ０を今回のタイマ値ｔ１にて更
新後、本処理を終了する。即ち、本処理では、回転軸１
９（即ちポリゴンミラー１８）の回転周期が変動し、走
査開始間隔Ｔemの６倍と一致しなくなると、ポリゴンミ
ラー１８の各反射面毎に、レーザ光が照射される位置が
異なってしまい、図９（ｂ）に示すように、各反射面か
らの反射光は、それぞれ走査方向に沿って少しずつずれ
た領域を走査することになるが、その走査領域のずれ量
に対応した周期誤差△Ｔｍが検出されている。

【００６２】このため、本実施例によれば、グループ化
処理を行う前に、この周期誤差△Ｔを用いて検出結果の
位置情報を補正するか、又は、グループ化処理の際に、
互いに比較すべき検出結果の選択を、この周期誤差△Ｔ
ｍから換算される走査領域のずれ量を考慮して行うこと
により、走査領域がずれていても、各検出結果を互いに
正確に対応させることができ、第１実施例と同様に、グ
ループ化処理による障害物等の検出を精度よく行うこと
ができる。

【００６３】なお、本実施例では、回転周期の変動が大
きくても、測距処理を禁止しないようにされているが、
周期誤差算出処理のＳ４４０以降に、照射タイミング生
成処理に示されたＳ２４０，Ｓ２５０，Ｓ３１０を挿入
して、第１実施例と同様に、回転周期の変動が大きい時
には、測距処理を禁止するように構成してもよい。

【００６４】また、本実施例では、待機時間Ｔｚ及び照
射間隔Ｔｐも固定値とされているが、第１実施例と同様
に、これらを平均周期Ｔavに基づいて可変設定するよう
に構成してもよい。以上、本発明の実施例について説明
したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく
様々な態様にて実施することができる。

【００６５】例えば、上記実施例では、走査手段として
ポリゴンミラー１８を用いて説明したが、モータによっ
て駆動される回転軸の回転角度に応じて探査波の走査方
向が変化するように構成されていればよく、また探査波
もレーザ光に限らずミリ波等を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のレーザレーダ装置、及びこのレー
ザレーダ装置が適用された車間距離制御装置の構成を表
すブロック図である。

【図２】レーザレーダ装置を構成する各部の配置を表
し、（ａ）は平面図、（ｂ）はポリゴンミラー付近の側
面図である。

【図３】演算部が実行するメイン処理を表すフローチ
ャートである。

【図４】レーダ光の照射タイミングを表すタイミング
チャートである。

【図５】演算部が実行する照射タイミング生成処理を
表すフローチャートである。

【図６】演算部が実行する回転周期誤差算出処理を表
すフローチャートである。

【図７】ポリゴンミラーによってレーザ光の走査が行
われる原理を表す説明図である。

【図８】本実施例における走査時の動作及び走査領域
を表す説明図である。

【図９】従来装置の問題点を示すための説明図であ
る。

【符号の説明】

２…車間距離制御装置１０…レーザレーダ装置１２…レーザダイオード（ＬＤ）１４…コリメート
レンズ１６…ミラー１８…ポリゴンミラー１９…回転
軸２０…受光レンズ２２…フォトダイオード（ＰＤ）
２４…ＬＤ駆動部２６…ポリゴンスキャナモータ２８…モータ駆動部
３０…受光回路３２…時間計測回路３４…回転位置センサ３８
…演算部５０…スロットル開度センサ５２…操舵角センサ
５４…車速センサ５６…ブレーキ駆動器５８…スロットル駆動器６０…自動変速機駆動器６２…表示器６４…コ
ントロールスイッチ６６…車間ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｓ 13/93 Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｚ (72)発明者新美浩愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者野澤豊史愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータによって駆動される回転軸と、一定の照射間隔かつ決められた回数だけ探査波を照射す
る照射手段と、前記回転軸の回転角度に応じて、前記照射手段が照射す
る探査波の照射方向を決められた走査方向に沿って変化
させる走査手段と、物体に反射され戻ってきた探査波を受信する受信手段
と、前記回転軸の回転位置が特定の基準位置にあることを検
出する基準位置検出手段と、該基準位置検出手段が前記基準位置を検出するタイミン
グに基づいて、前記照射手段を繰り返し起動する照射起
動手段と、を備え、前記探査波の走査を繰り返し実行する車載レー
ダ装置において、前記基準位置検出手段での検出結果に基づいて、前記回
転軸の回転周期を算出する周期算出手段を設け、前記照射起動手段は、前記探査波の照射が開始される方
位角が各走査間で一定となるように、前記周期算出手段
にて算出される回転周期に従って前記照射手段の起動タ
イミングを変化させることを特徴とする車載レーダ装
置。
【請求項２】前記照射手段は、前記探査波が照射され
る走査領域幅が各走査間で一定となるように、前記周期
算出手段にて算出される回転周期に従って前記照射間隔
を変化させることを特徴とする請求項１に記載の車載レ
ーダ装置。
【請求項３】前記走査手段は、前記回転軸が１／ｍ
（ｍは２以上の整数）回転する毎に１回走査すると共
に、前記照射起動手段は、前記基準位置検出手段が前記基準
位置を検出すると、設定された待機時間後に前記照射手
段を起動し、以後、前記周期算出手段にて算出される回
転周期の１／ｍの間隔毎に前記照射手段を起動すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車載レーダ
装置。
【請求項４】前記周期算出手段にて算出される回転周
期が、予め設定された許容範囲から外れている場合に、
前記照射手段による探査波の照射を禁止する照射禁止手
段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の車載レー
ダ装置。
【請求項５】前記照射起動手段は、前記待機時間が調
整可能に構成されていることを特徴とする請求項３又は
請求項４に記載の車載レーダ装置。
【請求項６】前記走査手段は、ｍ個の反射面を外周部
に備え前記回転軸と共に回転する回転多面鏡からなり、前記照射手段は、探査波としてレーザ光を照射し、該照
射されたレーザ光が前記回転多面鏡の反射面に入射する
よう配設されていることを特徴とする請求項３ないし請
求項５のいずれかに記載の車載レーダ装置。
【請求項７】前記回転多面鏡は、前記回転軸に対する
各反射面の倒れ角がそれぞれ異なっており、２次元的な
走査が可能なように構成されていることを特徴とする請
求項６に車載レーダ装置。
【請求項８】モータによって駆動される回転軸と、一定の照射間隔かつ決められた回数だけ探査波を照射す
る照射手段と、前記回転軸の回転角度に応じて、前記照射手段が照射す
る探査波の照射方向を所定の走査方向に沿って変化させ
る走査手段と、物体に反射され戻ってきた探査波を受信する受信手段
と、前記回転軸の回転位置が特定の基準位置にあることを検
出する基準位置検出手段と、該基準位置検出手段による前記基準位置を検出するタイ
ミングに基づいて、予め設定された基準周期毎に、前記
照射手段を起動する照射起動手段と、を備え、前記探査波の走査を繰り返し実行する車載レー
ダ装置において、前記基準位置検出手段での検出結果に基づいて、前記回
転軸の回転周期を算出する周期算出手段と、該周期算出手段が算出する回転周期に基づいて、該回転
周期と前記設定周期との周期誤差を算出する周期誤差算
出手段と、を設け、前記受信手段での検出結果と共に、前記周期誤
差算出手段での算出結果を当該装置の出力とすることを
特徴とする車載レーダ装置。
【請求項９】前記照射手段は、前記探査波が照射され
る方位の角度幅が各走査間で一定となるように、前記周
期算出手段にて算出される回転周期に従って前記照射間
隔を変化させることを特徴とする請求項８に記載の車載
レーダ装置。
【請求項１０】前記走査手段は、前記回転軸が１／ｍ
（ｍは２以上の整数）回転する毎に１回走査すると共
に、前記照射起動手段は、前記基準位置検出手段が前記基準
位置を検出すると、設定された待機時間後に前記照射手
段を起動し、以後、前記基準周期の１／ｍの間隔毎に前
記照射手段を起動することを特徴とする請求項８又は請
求項９に記載の車載レーダ装置。
【請求項１１】前記周期算出手段にて算出される回転
周期が、予め設定された許容範囲から外れている場合
に、前記照射手段による探査波の照射を禁止する照射禁
止手段を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の車
載レーダ装置。
【請求項１２】前記照射起動手段は、前記待機時間が
調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１０
又は請求項１１に記載の車載レーダ装置。
【請求項１３】前記走査手段は、ｍ個の反射面を外周
部に備え前記回転軸と共に回転する回転多面鏡からな
り、前記照射手段は、探査波としてレーザ光を照射し、該照
射されたレーザ光が前記回転多面鏡の反射面に入射する
よう配設されていることを特徴とする請求項１１０ない
し請求項１２のいずれかに記載の車載レーダ装置。
【請求項１４】前記回転多面鏡は、前記回転軸に対す
る各反射面の倒れ角がそれぞれ異なっており、２次元的
な走査が可能なように構成されていることを特徴とする
請求項１３に車載レーダ装置。