(57)【要約】【課題】反射波の強度が高すぎることに起因する物体の検出精度の悪化を防止すること。【解決手段】本発明によるレーザレーダセンサ５は、レーザ光を発光するレーザダイオード７５と、レーザダイオード７５の発光したレーザ光を反射して、所定の測定エリアを走査させるポリゴンミラー７３を有する。このポリゴンミラー７３には、レーザ光の反射率が異なる反射面が形成されており、車両の走行速度、反射物体との距離、反射物体からの反射波の受光強度等に基づいて、ポリゴンミラーの反射面を切り換えて、出力するレーザ光の強度を変更する。その結果、遠距離の物体や、レーザ光の反射率の低い物体を検出する場合には、レーザ光の強度を高くし、近距離の物体や、レーザ光の反射率の高い物体を検出する場合には、レーザ光の強度を低くするように強度を変更できるので、物体の検出精度を向上することができる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザ光出力手段と、当該レーザ光出力手段から出力されたレーザ光が物体によって反射された時、その反射光を検出する反射光検出手段と、前記反射光に基づいて、前記物体を検出する物体検出手段とを備えたレーダ装置であって、
前記レーザ光出力手段から出力されるレーザ光の強度を変更する変更手段を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記レーザ光出力手段は、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、レーザ光発生手段によって発生されたレーザ光を反射して所定の向きに出力させる光学手段とを備え、
前記光学手段には、反射率の異なる少なくとも２つの反射面が設けられ、
前記変更手段は、前記光学手段における反射率の異なる少なくとも２つの反射面を切り換えることにより、前記レーザ光出力手段から出力されるレーザ光の強度を変更することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記光学手段は、側面にレーザ光の反射面が形成され、かつ回転駆動される回転体を有し、この回転体の回転に伴って、複数のレーザ光を回転体の反射面で反射することにより、前記回転体の回転方向における所定の角度範囲に渡って前記レーザ光を出力するものであり、
前記反射率の異なる少なくとも２つの反射面は、前記回転体の側面に形成されることを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記レーザ光出力手段は、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、レーザ光発生手段によって発生されたレーザ光を反射して所定の向きに出力させる光学手段とを備え、
前記変更手段は、前記レーザ光発生手段へ与えるパワーを変更することによって、前記レーザ光出力手段から出力されるレーザ光の強度を変更することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記レーダ装置は車両に搭載されるものであり、
当該車両の走行速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段によって検出される走行速度に応じて、前記変更手段による前記レーザ光の強度の変更状態を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記制御手段は、車両の走行速度が高い場合には、車両の走行速度が低い場合に比較して、前記レーザ光の強度を高くするように前記変更手段による変更状態を制御することを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記物体検出手段は、少なくとも、レーザ光の出力から反射光の検出までの時間に基づいて、前記物体までの距離を検出するものであり、
前記物体までの距離に応じて、前記変更手段による前記レーザ光の強度の変更状態を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記物体までの距離が遠いときには、近いときと比較して、前記レーザ光の強度を高くするように前記変更手段による変更状態を制御することを特徴とする請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記反射光検出手段は、検出した反射光の強度に応じた受信信号を出力するものであり、
前記受信信号が所定の閾値を超える時間を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された時間に応じて、前記変更手段による前記レーザ光の強度の変更状態を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記計測手段によって計測された時間が所定範囲を超えた場合に、前記レーザ光の強度を弱めるように前記変更手段による前記レーザ光の強度の変更状態を制御することを特徴とする請求項９に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の出力およびその反射光の検出により、物体を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置として、例えば特許文献１に示されるように、レーザ光を発光してから、その反射光を受光するまでの時間に基づいて、そのレーザ光を反射した物体までの距離を測定するものが知られている。
【０００３】
この従来のレーダ装置では、反射光を受光した時刻を正確に算出するために、信号処理回路において、反射光の強度に応じた大きさを持つ受信信号が所定の閾値を超えている間の時間幅を求め、この時間幅に基づいて、反射光の強度差により生ずる受光時刻誤差を補正する。このような補正を行なう理由は、反射光の強度に応じた大きさを持つ受信信号が、立ち上がり時には急峻に大きくなるが、立下り時には比較的緩やかに低下する特性を有するとともに、反射光の強度に応じて、その傾きが変化するためである。従って、例えば、このような受信信号が所定の閾値を上回った時刻を反射光の受光時刻とすると、強度に応じて受光時刻が変化してしまう。
【０００４】
そのため、従来のレーダ装置では、所定の閾値を上回った時刻と下回った時刻との中間時刻を算出するとともに、この中間時刻を、受信信号がピークとなる時刻に補正するための補正時間を、反射光の強度から算出する。具体的には、反射光の強度が、受信信号が所定の閾値を超えている間の時間幅として表され、その時間幅に対応する補正時間が、予め実験等によって求められた対応関係から算出される。このようにして中間時刻と補正時刻を求め、中間時刻から補正時間を減じることにより、受信信号がほぼピークとなる時刻を反射光の受光時刻として算出する。
【特許文献１】特開平９−２３６６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、レーダ装置が遠距離の物体を検出する場合、法規で定められた範囲においてレーザ光の強度が高いほど検出精度が向上する。しかしながら、このように高い強度のレーザ光を用いた場合、近距離の物体やレーザ光の反射率の高い物体が存在すると、信号処理回路において受信信号が飽和するほど強度の高い反射光が生じる場合がある。このように非常に強い反射光を受光すると、上述したような補正を行なっても、補正値が大きくなりすぎて正確な受光時刻を求めることが困難になり、物体の検出精度が低下する。
【０００６】
本発明は、上述して点に鑑みてなされたものであり、物体の検出精度を高めることが可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために、請求項１に記載のレーダ装置は、レーザ光を出力するレーザ光出力手段と、当該レーザ光出力手段から出力されたレーザ光が物体によって反射された時、その反射光を検出する反射光検出手段と、反射光に基づいて、物体を検出する物体検出手段とを備えたレーダ装置であって、レーザ光出力手段から出力されるレーザ光の強度を変更する変更手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、請求項１記載のレーダ装置は、出力するレーザ光の強度を変更する変更手段を有しているため、反射光を生ずる物体に応じてレーザ光の強度を変更することが可能になる。例えば、遠距離の物体や、レーザ光の反射率の低い物体を検出する場合には、レーザ光の強度を高くし、近距離の物体や、レーザ光の反射率の高い物体を検出する場合には、レーザ光の強度を低くするように強度を変更できる。その結果、上述したような受信信号の飽和を極力避けて、補正値が過大になることを防止できるので、物体の検出精度を向上することができる。
【０００９】
請求項２に記載したレーダ装置では、レーザ光出力手段が、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、レーザ光発生手段によって発生されたレーザ光を反射して所定の向きに出力させる光学手段とを備え、光学手段には、反射率の異なる少なくとも２つの反射面が設けられ、変更手段がその反射率の異なる少なくとも２つの反射面を切り換えることにより、レーザ光出力手段から出力されるレーザ光の強度を変更することを特徴とする。
【００１０】
このように、レーザ光を所定の向きに出力させる光学手段において、レーザ光の反射率が異なる少なくとも２つの反射面を設け、この反射面を切り換えることで、出力するレーザ光の強度を変更することができる。なお、反射面の数、および各反射面のレーザ光の反射率は任意に設定可能である。
【００１１】
請求項３記載のように、光学手段は、側面にレーザ光の反射面が形成され、かつ回転駆動される回転体を有し、この回転体の回転に伴って、複数のレーザ光を回転体の反射面で反射することにより、回転体の回転方向における所定の角度範囲に渡って前記レーザ光を出力するものであり、反射率の異なる少なくとも２つの反射面は、回転体の側面に形成されることが好ましい。上述したような回転体は、所定の角度範囲にレーザ光を出力するために、従来のレーザ光を利用したレーダ装置にも用いられている。このように、回転駆動される回転体に、反射率の異なる少なくとも２つの反射面を形成することにより、反射面の切換駆動機構を新たに設ける必要がないため、製造コストの上昇を防ぐことができる。
【００１２】
請求項４に記載のレーダ装置では、レーザ光出力手段が、レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、レーザ光発生手段によって発生されたレーザ光を反射して所定の向きに出力させる光学手段とを備え、変更手段は、レーザ光発生手段へ与えるパワーを変更することによって、レーザ光出力手段から出力されるレーザ光の強度を変更することを特徴とする。例えば、レーザ光発生手段をレーザダイオードによって構成した場合、そのレーザダイオードを駆動する駆動電圧を変更することで、レーザダイオードから発光されるレーザ光の強度を変更することができる。
【００１３】
請求項５に記載のレーダ装置は、車両に搭載されるものであり、当該車両の走行速度を検出する速度検出手段と、速度検出手段によって検出される走行速度に応じて、変更手段による前記レーザ光の強度の変更状態を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。一般的に、車両の走行速度の高低と、車両の前方に存在する物体との距離、例えば前方車両との車間距離とは相関関係があり、車両の走行速度から前方物体までの距離を推測できる。従って、車両の走行速度に応じてレーザ光の強度の変更状態を制御することができる。
【００１４】
具体的には、請求項６に記載したように、制御手段は、車両の走行速度が高い場合には、車両の走行速度が低い場合に比較して、レーザ光の強度を高くするように変更手段による変更状態を制御する。これにより、近距離に物体が存在する可能性が高い場合には、強度の低いレーザ光が出力され、遠距離に物体が存在する可能性が高い場合には、強度の高いレーザ光が出力される。従って、物体までの距離に係わらず、物体の検出精度を向上できる。さらに、車両の周囲に人が存在し、その人に対してレーザ光を継続して照射する可能性がある車両の低速走行時には、レーザ光の強度が低くされるので、人に向けて継続的に強度の高いレーザ光を照射することがない。
【００１５】
また、請求項７に記載のレーダ装置では、物体検出手段が、少なくともレーザ光の出力から反射光の検出までの時間に基づいて、物体までの距離を検出するものであり、物体までの距離に応じて、変更手段によるレーザ光の強度の変更状態を制御する制御手段を備えることを特徴とする。このように、物体検出手段がその物体までの距離を検出する場合には、その物体までの距離に応じてレーザ光の強度を変更することにより、より正確な物体までの距離に基づいて、レーザ光の強度を変更することができる。
【００１６】
具体的には、請求項８に記載したように、制御手段は、物体までの距離が遠いときには、近いときと比較して、レーザ光の強度を高くするように変更手段による変更状態を制御する。これにより、物体までの距離に適切に対応した強度のレーザ光を出力することができる。
【００１７】
請求項９に記載のレーダ装置では、反射光検出手段が、検出した反射光の強度に応じた受信信号を出力するものであり、受信信号が所定の閾値を超える時間を計測する計測手段と、計測手段によって計測された時間に応じて、変更手段による前記レーザ光の強度の変更状態を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。このように、反射光の強度に応じた受信信号が所定の閾値を超える時間を計測する計測手段を設けることにより、受光した反射光の強度を認識することができる。そして、その認識した反射光の強度に応じてレーザ光の強度を変更することにより、物体のレーザ光の反射率や距離に応じた適切な強度のレーザ光を出力することが可能になる。
【００１８】
すなわち、請求項１０に記載のように、制御手段は、計測手段によって計測された時間が所定範囲を超えた場合に、レーザ光の強度を弱めるように変更手段によるレーザ光の強度の変更状態を制御することが好ましい。受信信号が所定の閾値を超えている時間が所定範囲を超えた場合、そのとき出力されているレーザ光の強度は高すぎることを意味する。そのため、そのような状況が検出されたときに、レーザ光の強度を低下させることにより、その物体の検出精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明のレーダ装置を車両に適用した場合の実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、車両用レーダ装置が車間制御装置に組み込まれており、この車間制御装置は、先行車両との車間距離を所望の車間距離に制御するとともに、警報すべき領域に障害物が存在する場合に警報を出力する機能も備えるものである。
【００２０】
図１は、車間制御装置１のシステムブロック図である。車間制御装置１は認識・車間制御ＥＣＵ３を中心に構成されている。認識・車間制御ＥＣＵ３はマイクロコンピュータを主な構成として、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）等を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００２１】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５、車速センサ７、ブレーキスイッチ９、スロットル開度センサ１１から各々検出信号を入力しており、警報音発生器１３、距離表示器１５、センサ異常表示器１７、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力する。また認識・車間制御ＥＣＵ３には、警報音量を設定する警報音量設定器２４、警報判定処理における感度を設定する警報感度設定器２５、クルーズコントロールスイッチ２６、図示しないステアリングホイールの操作量を検出するステアリングセンサ２７、及び自動車に発生したヨーレートを検出するヨーレートセンサ２８が接続されている。さらに、認識・車間制御ＥＣＵ３は、電源スイッチ２９を備え、電源スイッチ２９がオンされることにより、所定の処理を開始する。
【００２２】
レーザレーダセンサ５は、図２に示すように、発光部、受光部及びレーザレーダＣＰＵ７０などを主要部として構成されている。発光部は、パルス状のレーザ光を、スキャナ７２及びレンズ７７を介して放射する半導体レーザダイオード（以下、単にレーザダイオードと記載）７５を備えている。そして、レーザダイオード７５は、レーザダイオード駆動回路７６を介してレーザレーダＣＰＵ７０に接続され、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号によりレーザ光を放射（発光）する。また、スキャナ７２にはポリゴンミラー７３が鉛直軸を中心に回転可能に設けられ、レーザレーダＣＰＵ７０からの駆動信号がモータ駆動部７４を介して入力されると、このポリゴンミラー７３は図示しないモータの駆動力により回転する。なお、このモータの回転位置は、図示しないモータ回転位置センサによって検出され、レーザレーダＣＰＵ７０に出力される。
【００２３】
本実施形態のポリゴンミラー７３について、図３に基づいて詳細に説明する。図３に示すように、レーザダイオード７５が発光したレーザ光は、ミラー７８によってポリゴンミラー７３の側面に形成された反射面に向かうように反射される。なお、図２においては簡略化のため、このミラー７８は省略されている。
【００２４】
ポリゴンミラー７３は、回転軸回りの側面に６個の反射面が形成されている。この６個の反射面は、連続する３個の反射面を１組として、２組に分けられる。そして、このように２組に分けられた反射面は、互いに異なるレーダ光の反射率を持つように加工されている。例えば、反射率の高い反射面は、まず蒸着等によって鏡面材料を付着させ、さらにその表面を平滑にする鏡面仕上げ加工を施すことによって形成される。一方、反射率の低い反射面は、レーザ光に対する反射率が鏡面材料よりも低い低反射材が蒸着等によって付着されるとともに、その平滑度合は、反射率の高い反射面よりも低くなるように加工される。このようにして、反射率の異なる２組の反射面がポリゴンミラー７３の側面に形成される。なお、２組の反射面のそれぞれの反射率を異ならせるためには、上述した方法以外に、例えば、反射率の低い反射面となるべき反射面のみを黒系の色で着色しても良い。また、付着させる材料のみ異ならせて、その仕上げ加工は同一の加工を施しても良い。
【００２５】
このように、ポリゴンミラー７３がレーザ光の反射率が異なる２組の反射面を備えているため、各種の状況に応じた適切な強度のレーザ光を発光部から出力することが可能になる。このレーザ光の強度の制御については後に詳細に説明する。
【００２６】
また、ポリゴンミラー７３における、各組の３個の反射面はそれぞれ異なる面倒れ角を有するように形成されている。これにより、車幅方向及び車高方向それぞれの所定角度の範囲にレーザ光を照射（走査）することが可能になる。すなわち、ポリゴンミラー７３を回転することにより、各反射面の角度を変えつつ、複数個のレーザ光をその反射面に照射することによって、車幅方向の所定角度範囲においてレーザ光を走査することができる。さらに、面倒れ角の異なる反射面においても、反射面の角度を変えつつ、複数個のレーザ光をその反射面に照射することにより、車高方向における高さを変えて車幅方向の所定角度範囲を走査する。このようにして、車幅方向および車高方向の２次元エリアをレーザ光の照射範囲とすることができる。
【００２７】
このレーザ光の走査パターンの具体例を図４を参照して説明する。なお、図４において、出射されたレーザ光のパターン９２は測定エリア９１内の右端と左端に出射された場合のみを示しており、途中は省略している。
【００２８】
図４に示すように、測定エリアの中心方向をＺ軸としたとき、レーザ光は、Ｚ軸に垂直なＸＹ平面内の所定エリアを順次走査する。本実施形態では、高さ方向であるＹ軸を基準方向、車幅方向であるＸ軸を走査方向とし、測定エリアは、Ｘ軸方向には０．０８ｄｅｇ×２０１点＝約１６ｄｅｇであり、Ｙ軸方向には１．４ｄｅｇ×３ライン＝約４ｄｅｇである。また、走査方向はＸ軸方向については図４において左から右へ、Ｙ軸方向については図４において上から下へである。具体的には、まずＹ軸方向に見た最上部に位置する第１走査ラインについてＸ軸方向に０．０８ｄｅｇおきに２０１個のレーザ光を照射する。これで１走査ライン分の検出がなされるので、次に、Ｙ軸方向に見た次の位置にある第２走査ラインにおいても同様にＸ軸方向に０．０８ｄｅｇおきに２０１個のレーザ光を照射する。このようにして第３走査ラインまで同様のレーザ光の照射を繰り返す。従って、左上から右下に向かって、走査ラインごとにレーザ光が走査され、２０１点×３ライン＝６０３点分のデータが得られることとなる。
【００２９】
このような２次元的なレーザ光の走査により、走査方向を示すスキャン角度θｘ，θｙと反射物までの距離に相当するレーザ光の照射から受光までの時間差とが得られる。なお、スキャン角度θｘは、出射されたレーザ光をＸＺ平面に投影した線とＺ軸との角度として定義し、スキャン角度θｙは、出射されたレーザ光をＹＺ平面に投影した線とＺ軸との角度として定義し、モータの回転位置に基づいて算出される。
【００３０】
レーザレーダセンサ５の受光部は、図示しない物体に反射されたレーザ光を受光レンズ８１を介して受光し、その強度に対応する電圧を出力する受光素子８３を備えている。なお、図示していないが、レーザレーダセンサ５の表面（レーザ光の発光・受光面）は、外部環境から保護すること等を目的として、レーザ光を透過可能なガラス板や樹脂板が取り付けられている。
【００３１】
受光素子８３の出力電圧は、増幅器８５にて増幅された後に、コンパレータ８７に入力される。コンパレータ８７は増幅器８５の出力電圧（受光パルス）を基準電圧Ｖ０と比較し、出力電圧＞基準電圧Ｖ０となったとき所定の受信信号を時間計測回路８９へ出力する。この基準電圧Ｖ０は、ノイズ成分による影響を避けるために設定されるものである。
【００３２】
時間計測回路８９は、出力電圧が基準電圧Ｖ０を越えている時間の開始時刻と終了時刻を計測する。また、時間計測回路８９には、レーザレーダＣＰＵ７０からレーザダイオード駆動回路７６へ出力される駆動信号も入力される。そして、この駆動信号が入力された入力時刻ｔｓと、出力電圧が基準電圧Ｖ０を超えている時間の開始時刻と終了時刻とを２進デジタル信号に符号化し、レーザレーダＣＰＵ７０へ出力する。なお、この符号化されたデータを時刻データと呼ぶこととする。
【００３３】
レーザレーダＣＰＵ７０では、入力時刻ｔｓと開始・終了時刻からなる時刻データに基づいて、反射物体までの距離（距離データ）を求める。そして、この距離データ、上述したスキャン角度θｘ，θｙ、及び後述する受光強度データΔｔを含む測距データを認識・車間制御ＥＣＵ３に出力する。
【００３４】
ここで、受光強度データΔｔについて説明する。図５は受光強度が異なる３つの反射光の受光パルスを示している。図５において、Ｌ１は受光強度が弱い反射光の受光パルスを示し、Ｌ２は受光強度が比較的強い反射光の受光パルスを示し、Ｌ３は受光強度が非常に強い反射光の受光パルスを示している。
【００３５】
同図の受光パルスＬ１の立ち上がり過程における、コンパレータ８７に設定される基準電圧Ｖ０と交差する時刻をｔ１１、受光パルスＬ１の立ち下がり過程において基準電圧Ｖ０と交差する時刻をｔ１２、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２との時間差をΔｔ１とする。また、受光パルスＬ２の立ち上がり過程における基準電圧Ｖ０と交差する時刻をｔ２１、受光パルスＬ２の立ち下がり過程における基準電圧Ｖ０と交差する時刻をｔ２２、時刻ｔ２１と時刻ｔ２２との時間差をΔｔ２とする。さらに、受光パルスＬ３の立ち上がり過程における基準電圧Ｖ０と交差する時刻をｔ３１、受光パルスＬ３の立ち下がり過程において基準電圧Ｖ０と交差する時刻をｔ３２、時刻ｔ３１と時刻ｔ３２との時間差をΔｔ３とする。
【００３６】
図５から明らかなように、各受光パルスＬ１，Ｌ２，Ｌ３のパルス幅に対応する時間幅Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３を比較すると、Δｔ１＜Δｔ２＜Δｔ３の関係が成立する。すなわち、反射光の受光パルスＬ１，Ｌ２，Ｌ３が基準電圧Ｖ０と交差する時刻ｔ１１，ｔ１２，ｔ２１，ｔ２２，ｔ３１，ｔ３２によって決定される時間幅Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３の大きさは受光強度と対応し、受光強度が小さい時には時間差が短くなり、受光強度が大きい時には時間幅が長くなる。従って、この時間幅Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３は、受光した反射光の強度を特徴付ける指標となる。
【００３７】
また、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２との中間時刻をｔｃ１、時刻ｔ２１とｔ２２との中間時刻をｔｃ２、時刻ｔ３１とｔ３２との中間時刻をｔｃ３、各受光パルスＬ１，Ｌ２，Ｌ３が最大電圧に到達する時刻をｔｐとする。また、中間時刻ｔｃ１と最大電圧に達する時刻ｔｐとの時間差をΔα１、中間時刻ｔｃ２と最大電圧に達する時刻ｔｐとの時間差をΔα２、中間時刻ｔｃ３と最大電圧に達する時刻ｔｐとの時間差をΔα３とする。なお、中間時刻ｔｃ１，ｔｃ２，ｔｃ３と最大電圧に達する時刻ｔｐとの時間差Δα１，Δα２，Δα３を補正時間と称す。
【００３８】
すると、上述した受光強度に対応する時間幅Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３と補正時間Δα１，Δα２，Δα３とは所定の対応関係を有する。すなわち、図６に示すように、受光強度に対応する時間幅が大きくなるにしたがって補正時間も単調増加する傾向を有している。したがって、同図に示す対応関係を予め実験等により求めておくことにより、受光強度に対応する時間幅から補正時間を求めて、この補正時間に基づいて中間時刻ｔｃ１、ｔｃ２、ｔｃ３を最大電圧に達する時刻ｔｐに補正することができる。最大電圧に達する時刻ｔｐが算出されると、レーザダイオード７５の発光時刻ｔｓから最大電圧に達する時刻ｔｐまでの時間差に基づいて反射物体までの距離を算出する。
【００３９】
これにより、反射波の受光強度の違いによる測定誤差は補正時間によって補正され、同一の時刻ｔｐまでの時間差として物体までの距離が測定される。なお、受光強度に対応する時間幅と補正時間との関係はマップとしてＲＯＭ等に記憶しておけばよい。
【００４０】
ただし、図５に示す例において、受光パルスＬ３のように、増幅器８５から出力される電圧が飽和してしまうほど受光強度が強い場合、その中間時刻ｔｃ３を最大電圧に達する時刻ｔｐに補正するための補正時間Δα３が過大となり、最大電圧に達する時刻ｔｐを正確に求めることが困難になる。実際のところ、補正時間が大きくなるほど、補正後の時刻と最大電圧に達する時刻ｔｐとのずれが大きくなる傾向が見られる。従って、受光強度が強すぎる反射波を受信した場合には、反射物体までの距離の測定精度が低下することになるのである。そのため、本実施形態では、反射波の受光強度が強くなりすぎないように、車両の走行速度に応じて、出力するレーザ光の強度を制御する。この点については後に詳細に説明する。
【００４１】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、レーザレーダセンサ５からの測距データを基にして物体を認識し、その認識物体から得た先行車の状況に合わせて、ブレーキ駆動器１９、スロットル駆動器２１および自動変速機制御器２３に駆動信号を出力することにより車速を制御する、いわゆる車間制御を実施する。また、認識物体が所定の警報領域に所定時間存在した場合等に警報する警報判定処理も同時に実施する。この場合の物体としては、自車の前方を走行する先行車やまたは停止している車両、あるいは路側にあるガードレールや支柱物体等が該当する。
【００４２】
続いて認識・車間制御ＥＣＵ３の内部構成について、制御ブロックとして説明する。レーザレーダセンサ５から出力された測距データは物体認識ブロック４３に送られる。物体認識ブロック４３では、測距データとして得た距離データとスキャン角度θｘ，θｙとをレーザレーダセンサ５中心を原点（０，０，０）とし、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標に変換する。この際、所定の受光強度以下の受光強度データしか持たない測距データは、変換データから削除される。そして、ＸＹＺ直交座標に変換された測距データは、後述するプリセグメントデータ化、本セグメントデータ化、及び物標化という３種類の一体化処理がなされ、車両の前方に存在する物体毎に集約される。
【００４３】
さらに、物体毎に集約された測距データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）を求める。また、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の時間的変化に基づいて自車位置を基準とする先行車両等の物体の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。物体認識ブロック４３では、車速センサ７の検出値に基づいて車速演算ブロック４７から出力される車速（自車速）と上記求められた相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とから物体が停止物体であるか移動物体であるかの識別が行なわれる。なお、物体の大きさを示す（Ｘ，Ｈ，Ｄ）は、それぞれ（横幅，高さ，奥行き）である。このようなデータを持つ物体のモデルを「物標モデル」と呼ぶ。
【００４４】
この物体認識ブロック４３にて求めたデータが異常な範囲の値かどうかがセンサ異常検出ブロック４４にて検出され、異常な範囲の値である場合には、センサ異常表示器１７にその旨の表示がなされる。
【００４５】
また、ステアリングセンサ２７からの信号に基づいて操舵角演算ブロック４９にて操舵角が求められ、ヨーレートセンサ２８からの信号に基づいてヨーレート演算ブロック５１にてヨーレートが演算される。そしてカーブ半径（曲率半径）算出ブロック５７では、車速演算ブロック４７からの車速と操舵角演算ブロック４９からの操舵角とヨーレート演算ブロック５１からのヨーレートとに基づいて、カーブ半径（曲率半径）Ｒを算出する。そして先行車判定ブロック５３では、このカーブ半径Ｒと、物体認識ブロック４３にて求められた中心位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、物体の大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）、及び相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とに基づいて、自車両との距離が最も短い先行車両を選択し、その先行車両との距離Ｚ及び相対速度Ｖｚを求める。
【００４６】
そして、車間制御部及び警報判定部ブロック５５が、この先行車との距離Ｚ、相対速度Ｖｚ、クルーズコントロールスイッチ２６の設定状態およびブレーキスイッチ９の踏み込み状態、スロットル開度センサ１１からの開度および警報感度設定器２５による感度設定値に基づいて、警報判定ならば警報するか否かを判定し、クルーズ判定ならば車速制御の内容を決定する。その結果を、警報が必要ならば、警報発生信号を警報音発生器１３に出力する。また、クルーズ判定ならば、自動変速機制御器２３、ブレーキ駆動器１９およびスロットル駆動器２１に制御信号を出力して、必要な制御を実施する。そして、これらの制御実行時には、距離表示器１５に対して必要な表示信号を出力して、状況をドライバーに告知する。
【００４７】
次に、レーザレーダＣＰＵ７０及び物体認識ブロック４３において実行されるレーザ光の強度の制御及び物体認識にかかわる処理について説明する。図７は、レーザレーダＣＰＵ７０及び物体認識ブロック４３にて実行される処理全体を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０では、車速演算ブロック４７から出力される車速に基づいて、レーザレーダＣＰＵ７０が車両の走行速度を検出する。ステップＳ２０では、ステップＳ１０にて検出した走行速度が所定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定する。ステップＳ２０における判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、ステップＳ３０に進み、「Ｎｏ」である場合には、ステップＳ４０に進む。
【００４８】
ステップＳ３０では、上述したポリゴンミラー７３の低反射率の反射面を用いて、所定の測定エリア９１に向けて発光部から低強度のレーザ光を出力する。一方、ステップＳ４０では、ポリゴンミラー７３の高反射率の反射面を用いて、高強度のレーザ光を出力する。このように、車両の走行速度に応じて、出力するレーザ光の強度を切り換えるのである。一般的に、車両の走行速度の高低と、車両の前方に存在する物体との距離、例えば前方車両との車間距離とは相関関係があり、車両の走行速度から前方物体までの距離を推測することができる。すなわち、車両の走行速度が高い場合には、前方物体との距離が長く、車両の走行速度が低い場合には、前方物体との距離が短くなる傾向がある。そのため、車両の走行速度が高い場合には、レーザ光の強度を強くし、車両の走行速度が低い場合には、レーザ光の強度を弱める。これにより、近距離に物体が存在する可能性が高い場合には、強度の低いレーザ光が出力され、遠距離に物体が存在する可能性が高い場合には、強度の高いレーザ光が出力される。従って、物体までの距離に係わらず、物体の検出精度を向上できる。さらに、車両の周囲に人が存在し、その人に対してレーザ光を継続して照射する可能性がある車両の低速走行時には、レーザ光の強度が低くされるので、人に向けて継続的に強度の高いレーザ光を照射することも防止できる。
【００４９】
ステップＳ５０では、出力されたレーザ光の反射光を受信した場合に、レーザレーダセンサ５のレーザレーダＣＰＵ７０は１走査ライン分ずつ時刻データの読み込みを行なう。なお、レーザレーダセンサ５での３走査ライン全体の測定周期は１００ｍｓｅｃである。ステップＳ６０では、読み込まれた時刻データから、距離データおよび受光強度データΔｔを算出するとともに、さらにスキャン角度θｘ，θｙを加えた測距データを物体認識ブロック４３に出力する。
【００５０】
そして、ステップＳ７０では、物体認識ブロック４３が測距データのセグメント化を行なう。上述したように、測距データとして得た３次元位置データをグルーピングしてセグメントを形成する。このセグメント化においては、所定の接続条件（一体化条件）に合致するデータ同士を集めて１つのプリセグメントデータを生成し、さらにそのプリセグメントデータ同士の内で所定の接続条件（一体化条件）に合致するものを集めて１つの本セグメントデータとするというものである。プリセグメントデータは、例えば点認識されたデータ同士のＸ軸方向の距離△Ｘが０．２ｍ以下、Ｚ軸方向の距離△Ｚが２ｍ以下という２条件を共に満たす場合に、その点集合を一体化して求める。本実施形態では、Ｙ軸方向に３つの走査ラインがあるため、プリセグメント化によって、ライン毎にプリセグメントデータが生成される。次に、本セグメント化では、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間で近接するプリセグメントデータ同士を一体化（本セグメント化）する。本セグメントデータは、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行な３辺を持つ直方体の領域であり、その中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と大きさを示すための３辺の長さ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）をデータ内容とする。なお、特に断らない限り、本セグメントデータのことを単にセグメントデータと称することとする。
【００５１】
ステップＳ８０では、認識対象である個々の車両などを物標化する物標化処理を行なう。物標とは、ひとまとまりのセグメントに対して作成される物体のモデルである。この物標化の内容は、上述したように、ステップＳ３０で得たセグメントデータに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、大きさ（Ｗ，Ｈ，Ｄ）を求めると共に、中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車両位置を基準とする先行車両等の障害物の相対速度（Ｖｘ、Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに、物体が停止物体であるか移動物体であるかの種別が求められ、この種別と物体の中心位置とに基づいて自車両の走行に影響する物体が選択される。このようなデータを持つ物標モデルが図１に示す物体認識ブロック４３から先行車判定ブロック５３へ出力される。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態のレーザレーダセンサ５は、車両の走行速度に応じてレーザ光の強度を切り換えるものであった。それに対して、本第２実施形態のレーザレーザセンサ５は、反射物体までの距離に応じてレーザ光の強度を切り換えるものである。この第２実施形態による車間制御装置の構成は、物体認識ブロック４３からレーザレーダセンサ５にセグメントデータもしくは物標データにおける、自車両との距離を示すデータ（Ｚ）を出力することを除き、上述した第１実施形態の車間制御装置と同様であるため説明を省略する。以下、本実施形態におけるレーザ光の強度の切換処理について図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００５３】
まず、ステップＳ１１０において、前回の処理において、後述するステップＳ１７０またはステップＳ１８０にて、出力すべきレーザ光の強度が設定されている場合には、その設定された強度のレーザ光を出力するとともに、その反射光の受光を行なう。なお、ステップＳ１１０の処理を初めて実施する場合には、デフォルトとして設定されている強度のレーザ光を出力する。このデフォルトとして設定する強度のレーザ光は、高強度のレーザ光であると、測定エリア９１に存在する反射物体を漏れなく検出できるため、より好ましい。
【００５４】
そして、ステップＳ１２０では、出力されたレーザ光の反射光を受信した場合に、レーザレーダセンサ５のレーザレーダＣＰＵ７０が１走査ライン分ずつ時刻データの読み込みを行なう。ステップＳ１３０では、読み込まれた時刻データから、距離データおよび受光強度データΔｔを算出し、さらにスキャン角度θｘ，θｙを加えた測距データを出力する。そして、ステップＳ１４０にて、物体認識ブロック４３が測距データのセグメント化を行ない、ステップＳ１５０にて、セグメントデータの物標化を行なう。これらのセグメント化処理および物標化処理は、上述した第１実施形態と同様である。
【００５５】
続いて、ステップＳ１６０にて、物体認識ブロック４３からレーザレーダセンサ５に出力されたセグメントデータもしくは物標データにおける、自車両との距離を示すデータ（Ｚ）に基づいて、反射物体までの距離が所定距離以下であるか否かを判定する。ステップＳ１６０における判定結果が「Ｙｅｓ」である場合、ステップＳ１７０に進み、「Ｎｏ」である場合には、ステップＳ１８０に進む。
【００５６】
ステップＳ１７０では、次回、出力すべきレーザ光として、低強度のレーザ光を設定する。一方、ステップＳ１８０では、次回、出力すべきレーザ光として、高強度のレーザ光を設定する。これにより、次回、図８に示すフローチャートの次回の処理が実施されるとき、ステップＳ１１０にて、反射物体までの距離に適応した強度のレーザ光が出力されることになる。これにより、反射物体からの反射波の強度が過度に大きくなることを防ぐことが可能となり、反射物体までの距離に係わらず、反射物体を精度良く検出することができる。つまり、反射物体までの距離が近いときには、出力するレーザ光の強度が大きくなりすぎることがあるため、相対的に低強度のレーザ光を出力し、反射物体までの距離が遠いときには、出力するレーザ光の強度を高めて、遠距離まで精度良く反射物体を検出できるようにするのである。
【００５７】
なお、上述した例では、レーザレーダＣＰＵ７０が、物体認識ブロック４３からセグメント化、または物標化された反射物体までの距離を取得して、この距離を所定距離と判定していたが、レーザレーダＣＰＵ７０が出力する測距データの距離データを用いて、反射物体までの距離が所定距離以下か否かを判定しても良い。
【００５８】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。本第３実施形態のレーザレーザセンサ５は、測距データにおける受光強度データΔｔに応じてレーザ光の強度を切り換えるものである。この第３実施形態による車間制御装置の構成は、上述した第１実施形態の車間制御装置と同様であるため説明を省略する。以下、本実施形態におけるレーザ光の強度の切換処理について図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００５９】
まず、ステップＳ２１０において、前回の処理において、後述するステップＳ２５０またはステップＳ２６０にて、出力すべきレーザ光の強度が設定されている場合には、その設定された強度のレーザ光を出力するとともに、その反射光の受光を行なう。なお、ステップＳ２１０の処理を初めて実施する場合には、デフォルトとして設定されている強度のレーザ光を出力する。このデフォルトとして設定する強度のレーザ光は、高強度のレーザ光であることが好ましい。
【００６０】
そして、ステップＳ２２０では、出力されたレーザ光の反射光を受信した場合に、レーザレーダセンサ５のレーザレーダＣＰＵ７０が１走査ライン分ずつ時刻データの読み込みを行なう。ステップＳ２３０では、読み込まれた時刻データから、距離データおよび受光強度データΔｔを算出し、さらにスキャン角度θｘ，θｙを加えた測距データを出力する。
【００６１】
そして、ステップＳ２４０では、算出した受光強度データΔｔ、すなわち、受光パルスが基準電圧Ｖ０を超えている時間幅が、所定範囲以上か否かを判定する。なお、この判定は、３走査ライン分の測距データの受光強度データΔｔに対して行なわれ、１つもしくは、ノイズ等の影響を排除するため所定個数以上の受光強度データΔｔが所定範囲以上となったとき、「Ｙｅｓ」と判定されてステップＳ２５０に進み、それ以外は「Ｎｏ」と判定されてステップＳ２６０に進む。
【００６２】
ステップＳ２５０では、次回、出力すべきレーザ光として、低強度のレーザ光を設定する。一方、ステップＳ２６０では、次回、出力すべきレーザ光として、高強度のレーザ光を設定する。これにより、次回、図９に示すフローチャートの次回の処理が実施されるとき、ステップＳ２１０にて、反射物体による反射波の受光強度に応じて、出力するレーザ光の強度を適切に補正することができる。すなわち、受光強度データΔｔが所定範囲を超えた場合には、そのとき出力されているレーザ光の強度は高すぎることを意味する。そのため、そのような状況が検出されたときに、レーザ光の強度を低下させるようにレーザ光の強度を補正することにより、その物体の検出精度を向上できる。
【００６３】
そして、ステップＳ２７０では、物体認識ブロック４３が測距データのセグメント化を行ない、ステップＳ２８０では、セグメントデータの物標化を行なう。これらのセグメント化処理および物標化処理は、上述した第１実施形態と同様である。
【００６４】
（変形例）
本発明は上述したような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において異なる形態で実施し得る。
【００６５】
例えば、上述した各実施形態においては、ポリゴンミラー７３の反射面にレーザ光の反射率が異なる反射面を形成することにより、出力するレーザ光の強度を変更したが、レーザ光の強度を変更する手段は、何らこの例に制限されるものではない。レーザ光の強度を変更する他の手段として、レーザダイオード７５の駆動電圧を変更するようにしても良い。この場合、レーザレーダＣＰＵ７０がレーザ光の強度を指示する指示信号を含むレーザダイオード駆動信号をＬＤ駆動回路７６に出力し、ＬＤ駆動回路７６は、その指示された強度の駆動信号をレーザダイオード７５に出力するように構成される。さらに、レーザ光の強度を変更するその他の手段として、例えば、図３に示すミラー７８が複数の反射率が異なる反射面を有し、この反射面を回転やスライド等によって切り換えることで、レーザ光の強度を変更することも可能である。
【００６６】
また、上述した各実施形態においては、ポリゴンミラー７３の６個の反射面を２組にわけ、その各組の反射率を異ならせていた。従って、上述した各実施形態におけるレーザ光の強度は２段階で変更されるものであった。しかしながら、レーザ光の強度の変更は、２段階に限られるものではなく、３段階以上に変更されても良いことはもちろんである。
【００６７】
さらに、上述した各実施形態では、ポリゴンミラー７３の６個の反射面を、３個の高反射率面と３個の低反射率面とに分けたが、必ずしも高反射率面と低反射率面との数を同じにする必要はなく、それぞれの反射面の数、および各反射面のレーザ光の反射率は任意に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態によるレーダ装置が組み込まれた車間制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】レーザレーダセンサの構成を示すブロック図である。
【図３】レーザレーダセンサの光学系を説明するための説明図である。
【図４】レーザレーダセンサの照射可能領域を示す斜視図である。
【図５】受光パルスの時刻データに対する補正処理を説明する受光パルスの波形図である。
【図６】受光強度に対応する時間幅と補正時間との対応関係を示す特性図である。
【図７】第１実施形態によるレーザ光の強度の制御及び物体認識にかかわる処理を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態によるレーザ光の強度の制御及び物体認識にかかわる処理を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態によるレーザ光の強度の制御及び物体認識にかかわる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１…車間制御装置、３…認識・車間制御ＥＣＵ、５…レーザレーダセンサ、７…車速センサ、９…ブレーキスイッチ、１１…スロットル開度センサ、１３…警報音発生器、１５…距離表示器、１７…センサ異常表示器、１９…ブレーキ駆動器、２１…スロットル駆動器、２３…自動変速機制御器、２４…警報音量設定器、２５…警報感度設定器、２６…クルーズコントロールスイッチ、２７…ステアリングセンサ、２８…ヨーレートセンサ、２９…電源スイッチ、４３…物体認識ブロック、４４…センサ異常検出ブロック、４７…車速演算ブロック、４９…操舵角演算ブロック、５１…ヨーレート演算ブロック、５３…先行車判定ブロック、５５…車間制御部及び警報判定部ブロック、５７…カーブ半径算出ブロック、７０…レーザレーダＣＰＵ、７２…スキャナ、７３…ポリゴンミラー、７４…モータ駆動回路、７５…レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、７７…ガラス板、８１…受光レンズ、８３…受光素子、８５…増幅器、８７…コンパレータ、８９…時間計測部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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