JPS61149876A - 測距用信号の送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、目標物に向けて測距用の信号、例えば光を投
射し、当該信号の目標物での反射信号、例えば反射光を
受信して目標物までの距離を測定するようにした測距レ
ーダーの信号送信装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来の測距レーダーでは測距用信号の送信装置は一般に
信号の投射ビーム角について単一の信号投射器で構成さ
れている。

一般に信号投射器から投射された信号が有効に到達する
距離（反射信号の検出可能な最長距離）は信号投射器の
出力電力が大きい程長く、また、その投射ビーム角が狭
い程長い。

従って、遠距離測定を行おうとする場合には信号投射器
の出力電力を大きくするか、又は投射ビーム角を小さく
する必要がある。

信号投射器の出力電力を大きくすると、機器の価格が高
くな夛、かつ大型化するばかシか、運用する際の消費電
力が多くなシ、また、投射ビーム角を小さくすると特に
近距離に於ける測定可能範囲が狭くなる。従りて例えば
走行車輛の車間距離を測定するための測距レーダーのよ
うに、限られた設置スペースに設備して限られた電力で
運用し、かつ広範囲な測定を必要とする場合には前記従
来の測距゛レーダーでは満足な結果は得られ表い。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点を解決するために提案するも
ので、遠距離から近距離に至るまで広範囲な測定が可能
であシ、かつ消費電力が少なく小型で低コストの測距レ
ーダーを得ることを目的とする。

（発明の概要） 上記目的のため、本発明は測距範囲に応じて投射ビーム
角の異った信号投射器を複数個設けるようにしたもので
ある。

（実施例） 図面はいずれも本発明の詳細な説明するためのもので、
第１図は第１実施例の構造図、第２図は第１実施例の投
射ビーム特性を説明する図、第３図は第２実施例の構造
図、第４図は第２実施例の投射ビーム特性を説明する図
である。

実施例はいずれも自動車の車間距離計測用測距レーダー
に本発明を実施した例で、測距用信号として光（レーザ
ー光）を使用したものである。

まず、第１図及び第２図によって第１実施例を説明する
。

第１図及び第２図に於いて、ＴＸは送信機、Ａは道路、
Ｒ１及びＲ３は測距目標物体（例えば先行走行車両、以
下、物体という。）であシ、送信機ＴＸに於いて、Ｓ、
及びＳ、はそれぞれ第１及び第２の投光器（信号投射器
）、１及び３は発光素子、２及び４は投光用レンズ（以
下、レンズという。）である。

送信機ＴＸは、発光素子１及びレンズ２でなる近距離用
の第１の投光器Ｓ□と、発光素子３及びレンズ４でなる
遠距離用の第２の投光器Ｓ、とを有する。

発光素子１，３とレンズ２，４との間の距離及びレンズ
２，４の焦点距離は、第１の投光器Ｓ１からの投射光の
投光ビーム角θ、が第２の投光器Ｓ、かもの投射光の投
光ビーム角θ雪よシ広くなるように設定しである。

第２図に示すようにそれぞれの投光器Ｓ１　　ｒＳ、か
らの光の投射方向ｇは、測距レーダーを搭載した車の走
行方向、すなわち道路人の方向に設定される。尚、投光
器５ｌｅＳ１間の間隔は道路Ａの巾息に比べて無視し得
る程短いので、双方の投光器Ｓ１　　、Ｓ！の光の投射
点は同一としてよく、第２図はこれに従って作図しであ
る。

それぞれの投光器Ｓ１＊Ｓｌからの投射光の投光ビーム
角θ３．θ、は、それぞれの投射光の有効到達距離Ｌ１
＊Ａ！の最長点に於いて、必要測定中１例えば道路Ａの
巾ａをカバーするように設定される。

いま、Ｌ　Ｈ＝ｎ　Ｌ　１とし、第１の投光器Ｓｉの投
射光だけで距離ｔ、の範囲をカバーしようとした場合を
考察すると、発光素子１の発光出力は距離ｔ１の範囲を
カバーする場合のｎ倍を必要とする。

すなわち、一般に距離ｔだけ離れた地点を角度θの投光
角で照射した場合、距離ｔの地点の被照射面積は、角度
θ、高さＬの円錐空間の底面に相当する面積であシ、こ
の面積は角度θが一定であれば距離りの２乗に比例する
。従りて光源の強さが一定であれば当該面積の被照射強
度は距離りの２乗に反比例することとなる。これを関係
式で表わすと次のようになる。

Ｌ＝ｋ・−・・・・・・（１） 但し、Ｌは被照射強度、Ｘは光源の強度、ｋは比例定数
（角度θによって決定される定数）である。

上記被照射強度りで照射される地点に反射物体があ〕、
これによる反射光が角度θ′で送信機ＴＸと同じ場所に
設置された受信機（図示せず）に帰還したときの強度（
受信機に於ける受光強度）は、上記反射物°体が強度り
の光源であるものとみなせるので、上記と同様に考えれ
ば次の関係式が成シ立つ。

Ｌ′冨に′・−・・・・−（２） 但し、Ｌ′は受信機での受光強度、ｋ′は比例定数（角
度θ′によって決定される定数）である。

上記（１）及び（２）の関係式から Ｌ’＝Ｌ・□　　・・・（３）　　　但し、Ｋ−に−に
’となる。この（３）式の関係を、距離ｔ１及びり、に
ついて適用すると（但し、物体Ｒ３及びＲ１での反射中
（角度〕は互に同じであるものとする。）、いまの場合
、距離ｔ１　とｔ、とはｒｔ１＝ｎｔＩＪの関係にあシ
、かつ受信機での受信強度り、／とＬ２ｔとは互に等し
くしなければならないので、上記（４）及び（５）式か
ら とな夛、この（６）式から Ｘ、＝ｎ−Ｘ２　　　　・・・・・・（７）となる。す
なわち、（７）の関係から距離り、の範囲をカバーする
場合に必要な光源の投光出力は、距離ｔ１の範囲をカバ
ーする場合の光源の投光出力のｎ４倍となる。

次に本発明の実施例について考察する。

第１の投光器Ｓ１による距離１Ｘ前方の被照射面積と第
２の投光器Ｓ、による距離ｔ、前方の被照射面積とは、
それぞれの投光角度θ１及びθ。

を異ならしめることによシ同一となるように設定されて
いる。従って、それぞれの投光器Ｓ１　。

Ｓ、による投光強度が互に等しければ物体Ｒ１゜Ｒ３に
達するそれぞれの被照射強度は等しくなる。

この関係を前記（１）式と同様にして各距離Ｌ’ｓｔ！
について表わすと、 但し、ｋ、及びに、はそれぞれ角度θ１及びθ冨で決定
される定数である。

次に物体Ｒ１及びＲ，によって受信機に帰還した反射光
の強度を、前記（２）式と同様に考えて各距離１．，１
．について表わすと、 ■。

但し、ｋ、′及びに２′はそれぞれ物体Ｒ１及びＲ７で
の反射光の反射中（角度）によって定まる定数であシ、
前記と同様、物体Ｒ１及び物体Ｒ２での反射光の反射中
（角度）が互に等しいものと考えれば ｋｌ−に２′　　　　　　・・・・・・αρ距離１．．
１．について「ｔ、ｍ　ｎｔ、Ｊの関係にあシ、この関
係と上記（８）　、　（９）及び（至）式の関係からま
た、上記（８）式から に＝ｎ　・に１　　　　・・・・・・（ト）の関係が得
られ、とのα１式と上記ぐや及び（６）式の関係から Ｌｌ−−Ｌ′　　　・・・・・・α→ の関係が得られる。このα１式は、距離ｔ１及びＬｌ先
の被照射面積が等しくなるように設定し、光源の投光強
度が同じであれば、距離ｔ、先の物体Ｒ２での反射光の
受信強度は距離ｔ、先の物体Ｒ１での反射光の受信強度
のｒ　１／ｎ２Ｊとなることを示しておル、当該双方の
受信強度が等しくなるようにする場合（すなわち、Ｌ、
’！Ｌ２’とする場合）には、遠距離用の投光器Ｓ、の
投光強度を近距離用の投光器Ｓ１の投光強度のｎ倍とす
ればよいこととなる。

以上のことから、本発明の第１実施例に於ける距離１．
の範囲をカバーするに必要な投光出力（投光器Ｓ１及び
Ｓ、の投光出力の合計）は、距離Ｌ１の範囲をカバーす
るに必要な投光出力の（１＋ｎ）倍となる。

従りて、前記投光器が１個の場合と比べて、本発明の第
１実施例では投光出力が（１＋ｎ２）／ｎ’倍でよく、
投光器での電力の消費が非常に少くなる０ また、投光器Ｓｉ　、Ｓ、それぞれの投光出力も１個の
投光器を使用した場合に比較して小形でよく、放熱対策
が施し易くて機器の小形化が可能となる。

自動車に本発明に係る測距レーダーを搭載する場合、自
動車のカーブ走行時を考慮すると、遠方の測定範囲を道
路Ａの巾ａよシ広く設定するととＫよシ曲がろうとする
方向前方の走行車等を捉えることができて好都合である
。以下に説明する第２実施例は上記カーブ走行時を考慮
した実施例で号放射器）、５は発光素子、６は投光用レ
ンズであシ、その他の記号は前記第１図と同じである。

第２実施例は近距離用に１つの投光器Ｓ工を、遠距離用
に２つの投光器Ｓ、及びＳ、をそれぞれ設けたものであ
シ、第１の投光器Ｓ１は発光素子１とレンズ２を、第２
の投光器Ｓ、は発光素子３とレンズ４を、第３の投光器
Ｓ、は発光素子５とレンズ６をそれぞれ有する。

第４図に示すように第１の投光器Ｓ１からの光の投射方
向ｇは道路Ａの方向に一致させてあシ、第２及び第３の
投光器Ｓ、及びＳ、からの光の投射方向り及びｊは道路
Ａの方向からそれぞれ角度α１及びα、だけ偏角するよ
うＫ、また、それぞれの投光ビーム角θ１　、θ、及び
θ、は、θ、〉θ、。

θ□〉θ、となるようにレンズ２，４．６の焦点距離及
び当該レンズ２，４．６と発光素子１，３゜５との間の
距離が設定しである。

第１の投光器Ｓ１による測距範囲（投光空間）旬は近距
離ｔ、をカバーする最大中が道路Ａの巾ａの範囲であシ
、また、第２及び第３の投光器Ｓ、及びＳ、　Ｋよる測
距範囲（投光空間）ｄ及びｅは遠距離ｔ、及びｔ、をカ
バーし、かつ道路Ａから両側にそれぞれ角度β１及びβ
、はみ出した゛範囲である。このはみ出した測距領域が
存在することによりて自動車の斜め前方の物体（先行車
両）を捉えることができ、カーブ走行時に好都合である
。

第２実施例に於ける発光素子１，３及び５の発光出力に
ついて述べると、前記第１実施例と同様にｔ、＝ＨＬ１
　とし、投光ビーム角θ８．θ、について０．＝０８、
投光距離１．．１．について％％ｔ２＝＝　ｔ３、遠距
離用の投光器Ｓ、及びＳ、の距離ｔｔ　　Ｃ＝ｔｓ　　
）における円錐空間（投光空間ｄ。

・）の底面の直径は道路Ａの道中ａに等しいとすれば、
距離ｔ、の範囲を投光器Ｓ１だけでカバーする場合の（
１＋２　ｎ２）／　ｎ’でよい。

すなわち、第２実施例では前述した第１実施例に比べ、
第２の投光器Ｓ、と同じ特性の第３の投光器Ｓ、が追加
されただけで、その他の条件は前記第１実施例と同じで
あシ、投光器全体の消費電力を考察する場合、前記第１
実施例に於ける消費電力に当該第３の投光器Ｓ３の分を
追加するのみでよい。

以上のことから、第２実施例に於いても、前記第１実施
例と同様、電力の消費が少なくなる。

以上に説明した実施例はいずれも測距媒体として光（レ
ーザー光）を使用したものであるが、測距媒体として例
えば電波、超音波等を使用することもでき、測距媒体の
違いが本発明の要旨を変更するものではない。

また、第２実施例に於いて、遠距離用の投光器Ｓ、及び
Ｓ、それぞれの投光ビーム角θ、及びθ３、投光方向の
偏角α、及びα１、投光距離ｔ、及びｔ３は、それぞれ
互に等しくてもよく、また測距範囲等によって互に異な
らしめてもよい。

すなわち、これ等の設定の仕方によって種々の測距パタ
ーンを作り出すことができる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した↓うに、本発明によれば測距レー
ダーの消費電力を少なくでき、機器の小形化が可能と・
なるため、特に自動車等、使用できる電力が限られてお
シ、かつ設置スペースも限られているようなものに搭載
する測距レーダーに本発明を実施すると極めて有利とな
る。

また、複数の投光器の設定の仕方によって種々の測距／
４’ターンが設定できるので、極めて応用範囲の広い測
距レーダーを提供することができ、本発明は極めて顕著
な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明するだめのもので、
第１図及び第３図はそれぞれ第１及び第２の実施例の構
造図、第２図及び第４図はそれぞれ第１及び第２の実施
例の投射ビーム特性を説明する図である。 （主な記号） ＴＸ・・・送信機　　　　　　Ｊ　、ｓ、　ｔ　ＳＩ　
”・投光器１．３．５・・・発光素子　　２，４．６・
・・投光用レンズ４図　　７，７ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目標物に向けて信号を投射し、当該信号の目標物での反
   射信号を受信し、信号の投射時から反射信号の受信時ま
   での時間を測定することによって目標物までの距離を知
   るようにした測距レーダーに於いて、測距範囲に応じて
   投射ビーム角の異った信号投射器を複数個設けた測距用
   信号の送信装置。