(57)【要約】【課題】  先行車両と自車両との間に他の車両が割り込む場合も、先行車両を確実に検出することができる先行車両検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  レーザレーダは、レーザ光を自車両前方に向けて出射し、先行車両で反射されたレーザを受光する。レーザレーダシステムは、レーザ光の出射方向を左右方向および垂直方向に走査する軸調整機構を制御し、レーザ光の出射と受光の時間差から車間距離を算出するレーダ信号処理・制御部を備える。レーダ信号処理・制御部は、車間距離が他車両が前方に割り込み不可能な所定距離以上である場合は、標準的な高さのリフレクタにレーザ光を照射するように車間距離依存の仰角（または俯角）θＶ１を設定し、前方基準線を中心として先行車両のリフレクタ左右配置幅に対応する左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１で左右走査を行いし、左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１の左右外側の範囲では、左右方向角度が左右外側ほど仰角（または俯角）θＶ１が大きくなるように斜めに走査する。【選択図】    図４
2005077383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を自車両前方に向けて出射するとともに、前方の車両で反射された前記電磁波を受波して先行車両を検出する先行車両検出装置において、
前記電磁波の出射から受波までの時間に基づいて自車両と前記前方の車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
前記電磁波の出射方向を、左右方向および垂直方向に走査可能な走査手段を備え、
該走査手段は、前記電磁波の出射方向を、自車両の車両幅方向中央を通る前後方向の軸を中心とする所定の第１の左右方向角度範囲においては、所定の第１の仰角方向に固定して左右走査を行い、前記第１の左右方向角度範囲よりも車両幅方向に左右外側の所定の第２の左右方向角度範囲においては、前記第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲で走査をすることを特徴とする先行車両検出装置。
【請求項２】
前記走査手段は、前記第１の左右方向角度範囲における前記左右走査と、前記第２の左右方向角度範囲における前記第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲の走査とを、前記車間距離が所定の第１の距離以上の場合に行い、
前記車間距離が第１の距離未満の場合は、前記電磁波の出射方向を、前記第１の左右方向角度範囲および前記第２の左右方向角度範囲に対して、所定の第２の仰角方向に固定して左右走査を行うことを特徴とする請求項１に記載の先行車両検出装置。
【請求項３】
前記走査手段は、前記第１の左右方向角度範囲における前記左右走査と、前記第２の左右方向角度範囲における前記第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲の走査とを行う場合は、前記電磁波の出射方向を、車間距離が小さいほど前記第１の仰角の絶対値を大きく制御して、前記第１の左右方向角度範囲における左右走査を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の先行車両検出装置。
【請求項４】
前記走査手段は、前記第１の左右方向角度範囲における前記左右走査と、前記第２の左右方向角度範囲における前記第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲の走査とを行う場合は、前記電磁波の出射方向を、車間距離が小さいほど前記第１の左右方向角度範囲を広く制御して、前記第１の左右方向角度範囲における左右走査を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の先行車両検出装置。
【請求項５】
前記走査手段は、前記第１の左右方向角度範囲における前記左右走査と、前記第２の左右方向角度範囲における前記第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲の走査とを行う場合は、前記第２の左右方向角度範囲においては、車両幅方向に左右外側へ向かうに従って前記電磁波の出射方向の仰角の絶対値を大きくして左右走査を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の先行車両検出装置。
【請求項６】
前記走査手段は、前記第１の左右方向角度範囲における前記左右走査と、前記第２の左右方向角度範囲における前記第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲の走査とを行う場合は、前記第２の左右方向角度範囲においては、左右方向角度を固定して垂直走査を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の先行車両検出装置。
【請求項７】
前記車間距離が前記第１の距離よりも大きい所定の第２の距離以上の場合は、前記走査手段は、第１の距離以上で第２の距離未満の場合の前記垂直走査の左右方向角度の固定位置数よりも多い左右方向角度の固定位置数で、前記第２の左右方向角度範囲における前記垂直走査を行うことを特徴とする請求項６に記載の先行車両検出装置。
【請求項８】
前記走査手段は、前記車間距離が第１および第２の距離より大きい所定の第３の距離を越える場合は、前記第１の左右方向角度範囲の左右走査における左右方向角度範囲および前記第１の仰角方向は所定の固定値であることを特徴とする請求項２から７のいずれか１に記載の先行車両検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を自車両前方に向けて出射するとともに、前方車両で反射された電磁波を受波することにより、自車両と先行車両との間の車間距離を検出する先行車両検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自車両前方に、所定の仰角で車両幅方向にレーザ光を走査し、反射光を受光することによって、自車両と先行車両との距離、相対速度、先行車両の位置を検出する先行車両検出装置いわゆるレーザレーダが知られている。
このようなレーザレーダにおいては、受光した反射光に基づいて先行車両との距離、相対速度、先行車両の位置を検出するため、通常レーザ光の仰角は、自車両から先行車両までの距離（以後車間距離と称する）が所定の距離以上、例えば５ｍ以上である場合に、出射されたレーザ光が先行車両の後部に配置されているリフレクタを照射するように設定されている。
このようにレーザ光の出射方向の仰角を設定することで、出射されたレーザ光が確実に先行車両のリフレクタに照射されるため、高い強度の反射光を受光することができ、先行車両を確実に検出できる。
【特許文献１】特開２００３−５７３３９号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、自車両が走行している車線上の相当前方の先行車両のリフレクタに合わせてレーザ光を照射しているときに、自車両により近い前方位置に隣接車線から他車両が割り込みを行った場合、出射されたレーザ光が割り込み車両のリフレクタに照射されず、反射光の反射強度が弱く、割り込み車両を検出しがたい可能性があった。
本発明は、上記の問題点を解決するために、割り込み車両があった場合にもその車両のリフレクタからの反射光を検知できる先行車両検出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】
【０００４】
このため、本発明は、電磁波を自車両前方に向けて出射するとともに、前方の車両で反射された電磁波を受波して先行車両を検出する先行車両検出装置において、電磁波の出射から受波までの時間に基づいて自車両と前方の車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、電磁波の出射方向を、左右方向および垂直方向に走査可能な走査手段を備え、走査手段は、電磁波の出射方向を、自車両の車両幅方向中央を通る前後方向の軸を中心とする所定の第１の左右方向角度範囲においては、所定の第１の仰角方向に固定して左右走査を行い、第１の左右方向角度範囲よりも車両幅方向に左右外側の所定の第２の左右方向角度範囲においては、第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲で走査をするものとした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により、電磁波の出射方向を、自車両の車両幅方向中央を通る前後方向の軸を中心として所定の第１の左右方向角度範囲においては、所定の第１の仰角方向に固定して左右走査を行うので、先行車両のリフレクタを常に第１の左右方向角度範囲に捉えることができる。
また、第１の左右方向角度範囲よりも車両幅方向に左右外側の所定の第２の左右方向角度範囲においては、第１の仰角方向とは異なる垂直方向角度範囲で走査をするので、先行車両のリフレクタに合わせて電磁波の出射方向の仰角を第１の左右方向角度範囲内で固定していても、自車両のより近い前方に隣接車線から割り込んでくる車両があれば、それは先ず第２の左右方向角度範囲に含まれ、その左右方向角度範囲では割り込み車両のリフレクタ検出に適した垂直方向角度の出射方向で照射するので、割り込み車両を確実に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は第１の実施例の先行車両検出装置のブロック構成図である。
本装置は、大きくはレーザレーダ１、コントロール・ユニット２、スロットル・アクチュエータ３、ブレーキ・アクチュエータ４、車速センサ５、表示装置６からなる。
レーザレーダ１は、一般に車両のバンパーやグリルのような前面に位置する部分に、前方に向けて設けられる。
【０００８】
レーザレーダ１は、レーザ光を発信する発光素子１２、発光素子１２に電流を供給する駆動回路１３、発光素子１２からのレーザ光を成形してビーム光として出射する出射レンズ１５、先行車両からの反射レーザ光を集光する受光レンズ１７、受光レンズ１７により集光された反射レーザ光を受光強度に比例した電気信号に変換する受光素子１６、受光素子１６からの電気信号を増幅する増幅回路１８、自車両と先行車両との車間距離および相対速度を算出し、レーザ光の出射と走査を制御するレーダ信号処理・制御部１１、レーダ信号処理・制御部１１からの制御信号によって、発光素子１２を駆動しレーザ光の出射方向を変更する軸調整機構１４からなる。
【０００９】
発光素子１２にはたとえば、波長８５０〜９５０ｎｍ付近に放射強度のピークを有する近赤外光を発するものが一般に使用される。受光素子１６はこの波長の近赤外線に適合した感度を有する。
レーダ信号処理・制御部１１は、受光した反射レーザ光のパルスによる電気信号を増幅回路１８から受け、レーザ光の出射から受光までの時間Δｔに基づき先行車両までの車間距離ｄを式（１）によって算出し、走査の周期毎の車間距離Ｄ（Ｄ１、Ｄ２、・・・）として決定する。
ｄ＝（Ｃ×Δｔ）／２              ・・・・（１）
ここでＣは光速度である。
レーダ信号処理・制御部１１は、車間距離Ｄに応じて軸調整機構１４を制御して走査パターンを、Ｖ字形のパターンと左右一直線のパターンとを切り替えると共に、各周期の走査中にレーザ光のパルスを適切なタイミングに出射するように駆動回路１３を制御する。このとき、自車両が走行している車線上の先行車両を確実に検出するため、車間距離Ｄに応じて垂直方向角度の出射方向を変え、レーザ光が先行車両のリフレクタを照射するように制御する。
【００１０】
また、レーダ信号処理・制御部１１は、前回走査周期の車間距離Ｄ１と今回走査周期の車間距離Ｄ２とから、式（２）によって瞬時相対速度ｖｒを算出する。次に瞬時相対速度に対して移動平均処理などのフィルタ処理を行い、相対速度Ｖｒを得る。その後、これらの車間距離Ｄ、相対速度Ｖｒの値を、車間距離信号Ｓ１、相対速度信号Ｓ２としてコントロール・ユニット２に出力する。
ｖｒ＝−（Ｄ２−Ｄ１）／Ｔ      ・・・・（２）
ここで、Ｔは走査の周期を示す。
【００１１】
コントロール・ユニット２は、車間距離信号Ｓ１、相対速度信号Ｓ２および車速センサ５からの自車両の速度信号に基づいてスロットル・アクチュエータ３を介してエンジン出力を、ブレーキ・アクチュエータ４を介してブレーキを制御し、先行車両との車間距離を制御する。先行車両に接近し過ぎた場合、表示装置６に出力して運転者に警報する。
また、コントロール・ユニット２は、レーザレーダ１の作動、停止の制御をする。
【００１２】
次に、本実施例におけるレーザ光の走査方法を説明する。
図２は先行車両のリフレクタとレーザレーダの位置関係を説明する図である。（ａ）は車間距離Ｄが所定の距離ｄ０より大きい場合を示し、（ｂ）は車間距離Ｄが距離ｄ０の場合を示す。
なお、距離ｄ０は車間距離が短くて他車両が自車両の前に割り込めない距離、例えば５ｍとする。
レーザレーダ１は、自車両２０の前部バンパーの車幅方向の中央に、路面からの高さＨ０の位置に設置されて、前方にレーザ光を出射する。先行車両３０後部のリフレクタ３１は、高さＨ０より高い、路面からの標準的な高さＨ１の位置に設けられている。
レーザレーダ１から前方に水平に伸びる前方基準線Ｘから、車間距離Ｄの先行車両３０のリフレクタ３１を見る仰角をθＶ１とする。なお車間距離Ｄが距離ｄ０の場合の仰角をθＶ０とする。なお、仰角θＶ１、θＶ０は以下のように高さＨ０、Ｈ１と車間距離Ｄ、距離ｄ０から求まる。
θＶ１＝ｔａｎ−１（（Ｈ１−Ｈ０）／Ｄ）      ・・・・（３）
θＶ０＝ｔａｎ−１（（Ｈ１−Ｈ０）／ｄ０）    ・・・・（４）
【００１３】
図３に自車両と先行車両、および自車両前方に割り込もうとしている車両（以下「割り込み車両」と称する）の位置関係を車線マーカとともに示す。
自車両走行車線上の先行車両３０との車間距離Ｄは距離ｄ０以上とする。走行車線の幅をＬで示し、例えば一般的な３．５ｍという固定値とする。リフレクタ３１の左右配置幅は代表的な所定値Ｗとする。なお、割り込み車両４０のリフレクタ４１の路面からの高さもＨ１とする。また、自車両２０は車線中央に位置するとして、車幅中心から車線マーカｍまでの距離をＬ／２で示す。
【００１４】
前方基準線Ｘは車間距離Ｄの位置にある先行車両３０の左右のリフレクタ３１の中間位置を指し、各々のリフレクタ３１は前方基準線Ｘから左右方向角度θＷ１内にある。
割り込み車両４０は自車両２０の前方距離ｄ０で隣接車線から割り込もうとしており、その車両のリフレクタ４１が車線マーカｍ上に位置するときの前方基準線Ｘからの左右方向角度をθＷ０とする。
なお、角度θＷ１、θＷ０は以下のようにリフレクタ３１の左右配置幅Ｗ、車線幅Ｌ、および車間距離Ｄ、距離ｄ０から求まる。
θＷ１＝ｔａｎ−１（Ｗ／（２・Ｄ））        ・・・・（５）
θＷ０＝ｔａｎ−１（Ｌ／（２・ｄ０））      ・・・・（６）
【００１５】
本実施例では、車間距離Ｄが距離ｄ０以上の場合、自車両２０が走行している走行車線上の先行車両３０のリフレクタ３１からの反射光を得るために、そして図３に示すように隣接走行車線からの割り込み車両４０のリフレクタ４１をレーザ光で照射するため、図４の（ａ）に示すようにＶ字形に走査する。
図４はレーザ光の光軸の方向つまり出射方向を示し、縦軸θＶは前述の前方基準線Ｘからの仰角、俯角を示す垂直方向角度を、横軸は前方基準線Ｘからの左右方向角度を表す。仰角はプラス角度、俯角はマイナス角度で表し、前方基準線Ｘから右方向の角度はプラス角度で、左方向の角度はマイナス角度で表す。原点は前方基準線Ｘ方向である。以後、俯角はマイナスの仰角として定義する。
図中斜線で示すバンドはレーザ光のビームの垂直方向および左右方向の広がりを示し、実線は光軸の走査時の動きを示す。
【００１６】
（ａ）では、前方基準線Ｘから左右に角度θＷ１の範囲（左右方向角度−θＷ１〜θＷ１の範囲）では、仰角をθＶ１に固定して左右走査を行う。
さらに、左右方向角度がθＷ１よりさらに右側の範囲では、左右方向角度θＷ１、仰角θＶ１から、左右方向角度θＷ０、仰角θＶ０の方向を通り、右方向の最大走査角度θＷｍａｘまで斜め右上方向に走査を行う。
同様に、左右方向角度が−θＷ１のさらに左側の範囲では、左右方向角度−θＷ１、仰角θＶ１から、左右方向角度−θＷ０、仰角θＶ０の方向を通り、左方向の最大走査角度−θＷｍａｘまで斜め左上方向に走査を行う。
【００１７】
これにより、自車両２０からの前方距離が車間距離Ｄから距離ｄ０の区間における、右側または左側の隣接走行車線からの割り込み車両４０に対して、高さＨ１のリフレクタ４１を検出するに適したレーザ光照射となる。
車間距離Ｄが距離ｄ０未満の場合は、（ｂ）に示すように、仰角θＶ０に固定し、左右方向には走査可能最大角度−θＷｍａｘ〜θＷｍａｘの範囲で左右走査を行う。
【００１８】
以下に、図５に基づいて、第１の実施例におけるレーザ光の走査の制御の流れを説明する。この制御はレーダ信号処理・制御部１１のプログラムとして実行される。
先行車両検出装置を起動すると、まずステップ１０１で、初期走査として図４の（ａ）に示すようなＶ字形の走査のパラメータθＷ１、θＶ１の初期値θＷ１＊、θＶ１＊を設定する。
この初期値は式（５）、（３）において車間距離Ｄを例えば１００ｍとしたときの値とする。
ステップ１０２では、レーダ信号処理・制御部１１は走査パラメータθＷ１＊、θＶ１＊に従って、図４の（ａ）に示すようなＶ字形の走査を軸調整機構１４に実行させる。
【００１９】
ステップ１０３では、走査結果に基づいて先行車両との車間距離Ｄを算出する。
ステップ１０４では、先行車両がいるかどうかチェックする。車間距離Ｄが１００ｍ以上の場合または反射光がない場合は、注意しなければいけない近さに先行車両はいないとしてステップ１０１に戻る。車間距離Ｄが１００ｍ未満の場合はステップ１０５に進む。
ステップ１０５では、走査の前回の周期と今回の周期との車間距離Ｄの変化から先行車両との相対速度Ｖｒを算出する。
ステップ１０６では、車間距離Ｄが距離ｄ０未満かどうかをチェックする。
車間距離Ｄが距離ｄ０以上の場合はステップ１０９に進む。車間距離Ｄが距離ｄ０未満の場合にはステップ１０７に進み、図４の（ｂ）に示すように、左右走査を行うよう軸調整機構１４に指令する。ステップ１０７の後ステップ１０８に進む。
【００２０】
ステップ１０６の後ステップ１０９に進んだ場合は、ステップ１０９で前述のＶ字形走査のための、式（５）、（３）に基づいて車間距離Ｄにより決まる走査パラメータθＷ１、θＶ１を計算する。
ステップ１１０では、図４の（ａ）のように、軸調整機構１４にパラメータθＷ１、θＶ１のＶ字形走査を行うように指令する。ステップ１１０の後ステップ１０８に進む。
【００２１】
ステップ１０８では、軸調整機構１４は、ステップ１０７からの場合は、発光素子１２の光軸を仰角θＶ０に固定して左右走査を行う。ステップ１１０からの場合はパラメータ（θＷ１、θＶ１）のＶ字形の走査を行う。
ステップ１０８の後、ステップ１０３に戻り、レーダ信号処理・制御部１１は、車間距離算出、相対速度算出を繰り返す。
このように車間距離Ｄが距離ｄ０以上の場合、リフレクタ３１の左右設置幅Ｗに相当する左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１ではレーザ光を仰角θＶ１に固定して左右走査を行い、その右外側では右上方向に、左外側では左上方向に走査する。
【００２２】
本実施例のフローチャートにおけるステップ１０１から１１０の全ステップは本発明の走査手段を構成する。特にステップ１０３は本発明の車間距離検出手段を構成する。
また、本実施例におけるレーザ光は本発明の電磁波に、左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１は第１の左右方向角度範囲に、左右方向角度範囲−θＷｍａｘ〜−θＷ１とθＷ１〜θＷｍａｘは第２の左右方向角度範囲に、仰角θＶ１は第１の仰角方向に、仰角θＶ０は第２の仰角方向に、距離ｄ０は第１の距離に、さらに距離１００ｍは第３の距離に対応する。
【００２３】
本実施例によれば、車間距離Ｄが、他車両が割り込みできないような距離ｄ０未満の場合は、レーザ光を仰角θＶ０に固定した左右走査を行う。車間距離Ｄが距離ｄ０以上の場合は、車間距離Ｄに応じて前方基準線Ｘを中心に左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１を設定し、つまりリフレクタ３１の左右配置幅Ｗに相当する左右方向角度範囲を設定し、その左右方向角度範囲では車間距離Ｄに応じた仰角θＶ１で左右走査を行う。つまり、先行車両３０のリフレクタ３１を照射しやすい仰角で左右走査を行う。
従って、先行車両３０を確実に検出し続けることができる。
【００２４】
また、左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１の左右外側の範囲では、自車両からの前方距離が車間距離Ｄから距離ｄ０の区間の車線マーカｍ上の割り込み車両４０に対して、レーザ光を前方距離に応じた仰角にしてリフレクタ４１を照射できるように、左右外側方向ほどつまり自車両２０に近い割り込み車両４０の位置ほど仰角を増加させて走査する。従って、割り込み車両４０が隣接車線から自車両の走行車線に入る時に、的確にそのリフレクタ４１からの反射を得ることができ、割り込み車両４０を検出できる。
【００２５】
なお、本実施例では、レーザレーダ１の路面からの高さＨ０は、先行車両のリフレクタ３１の路面からの高さＨ１より低いとして説明してきたが、逆に高さＨ０の方が高さＨ１より高い場合でもよい。
その場合、車間距離Ｄが距離ｄ０未満の場合は、レーザ光を俯角（つまりマイナスの仰角）θＶ０に固定した左右走査を行う。
距離ｄ０以上の場合は、図６に示すように車間距離Ｄに応じた左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１では、車間距離Ｄに応じた俯角θＶ１、つまり先行車両３０のリフレクタ３１を照射しやすい俯角で左右に走査する。
従って、車間距離Ｄに応じてリフレクタ３１からの反射を確実に得られるように俯角を変え、リフレクタの左右配置幅Ｗ相当の限定された範囲で左右走査を行うことで、持続して先行車両３０を検出し続けることができる。
【００２６】
また、左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１の左右外側の範囲では、自車両からの前方距離が車間距離Ｄから距離ｄ０の区間の車線マーカｍ上の割り込み車両４０に対して、レーザ光を前方距離に応じた俯角にしてリフレクタ４１を照射できるように、左右外側方向ほどつまり自車両２０に近い割り込み車両４０の位置ほど俯角を増加させて（つまりマイナスの仰角をマイナス方向に大きくさせて）走査する。従って、割り込み車両４０が隣接車線から自車両の走行車線に入る時に、的確にそのリフレクタ４１からの反射を得ることができ、割り込み車両４０を検出できる。
【００２７】
また、本実施例では、リフレクタ左右配置幅Ｗと先行車両のリフレクタ高さＨ１を固定値として説明してきたが、レーザレーダ１でそれらが検出できる場合には、検出されたリフレクタ左右配置幅Ｗと高さＨ１の値を使って式（３）、（４）、（５）に基づいて角度θＶ１、θＶ０、θＷ１を算出し、ステップ１０７、１１０の走査パラメータを設定してもよい。
さらに、車線検出装置とともに本先行車両検出装置が搭載され、車線検出装置によって自車両の走行車線幅Ｌの値が得られる場合は、その値を用いて式（６）に基づいてθＷ０を算出して、使用してもよい。
【実施例２】
【００２８】
次に、図７から図１１に基づいて第２の実施例について説明する。第２の実施例の先行車両検出装置のブロック構成は図１に示す第１の実施例と同じであり、異なるのは車間距離Ｄに応じて切り替え制御するレーザ光の走査パターンである。
なお、図７から図１１において第１の実施例と同一部分には図１から図６と同一符号を付し、説明を省略する。
第１の実施例では、先行車両３０のリフレクタ３１の路面からの高さも、割り込み車両４０のリフレクタ４１の路面からの高さも標準的な高さＨ１として、隣接車線から自車両走行車線に割り込んでくる割り込み車両４０を検知するように、第２の左右方向角度範囲において右斜め上または左斜め上方向への走査を設定している。これに対し、本実施例では、リフレクタの取り付け高さＨ１が車両により異なることを考慮して、第２の左右方向角度範囲の走査を行う。
【００２９】
例えば道路運送車両の保安基準では、リフレクタの路面からの高さは、２５０ｍｍ以上、１５００ｍｍ以下とされているように、リフレクタの路面からの高さは相当の範囲に分布している。
そこで本実施例では、レーザ光の出射方向を、前方基準線Ｘを中心にして所定の左右方向角度範囲ではリフレクタの標準的な高さＨ１に対応すべく車間距離Ｄに応じた仰角（または俯角）に固定して左右走査を行い、左右方向の最大走査可能範囲の左右端近傍、ここでは左右方向角度±θＷ０近傍の一定の範囲では、垂直走査を行う。
【００３０】
まず図７に車両のリフレクタ取り付け高さの範囲に対してレーザ光をリフレクタに照射するための垂直方向角度範囲を示す。
車両のリフレクタ取り付け高さの上限位置をＰ２、下限位置をＰ３とし、それぞれの路面からの高さをＨ２、Ｈ３とする。
自車両前方の前述の距離ｄ０の位置に割り込み車両が位置したとする。そのときの路面から高さＨ０の位置にあるレーザレーダ１から位置Ｐ２、Ｐ３それぞれに対する仰角または俯角は、θＨ０、θＬ０となる（図７の（ａ）参照）。角度θＨ０、θＬ０は高さＨ２、Ｈ３、および距離ｄ０から下式のように求まる。
θＨ０＝ｔａｎ−１（Ｈ２／ｄ０）      ・・・・（７）
θＬ０＝ｔａｎ−１（Ｈ３／ｄ０）      ・・・・（８）
【００３１】
さらに、車間距離が距離ｄ０より大きいが、割り込まれた場合には減速して、割り込み車両との車間距離を確保するため注意する所定の距離ｄ１、例えば１０ｍを設定し、その位置に割り込み車両が位置したとする。そのときのレーザレーダ１から位置Ｐ２、Ｐ３それぞれに対する仰角または俯角は、θＨ１、θＬ１となる（図７の（ｂ）参照）。角度θＨ１、θＬ１は高さＨ２、Ｈ３、および距離ｄ１から下式のように求まる。
θＨ１＝ｔａｎ−１（Ｈ２／ｄ１）      ・・・・（９）
θＬ１＝ｔａｎ−１（Ｈ３／ｄ１）      ・・・・（１０）
【００３２】
図８に自車両と先行車両、および割り込み車両の位置関係を車線マーカとともに示す。
自車両走行車線上の先行車両３０との車間距離Ｄは距離ｄ１以上とする。割り込み車両４０は、自車両２０の前方距離ｄ１で隣接車線から割り込もうとしており、その車両のリフレクタ４１が車線マーカｍ上に位置するときの前方基準線Ｘからの左右方向角度をθｗ２とする。なお、角度θｗ２は以下のように車線幅Ｌおよび距離ｄ１から求まる。
θＷ２＝ｔａｎ−１（Ｌ／（２・ｄ１））      ・・・・（１１）
【００３３】
図９に本実施例における車間距離Ｄが距離ｄ１以上の場合のレーザ光の走査パターンを示す。ここでは、先行車のリフレクタ高さＨ１は、高さＨ０より高い場合で説明する。
隣接走行車線から自車両の前方に距離ｄ１から距離ｄ０の区間で割り込んでくる車両４０のリフレクタ４１を確実に検出するため、左右方向角度範囲−θｗ０〜−θｗ２、およびθｗ２〜θｗ０において、左右方向角度依存で決める垂直方向角度範囲で垂直走査を行う。例えば左右方向角度±θｗ０では上限θＨ０から下限−θＬ０の垂直方向角度範囲、左右方向角度±θｗ２では上限θＨ１から下限−θＬ１の垂直方向角度範囲で垂直走査を行う。
前方基準線Ｘを中心として左右方向角度範囲−θｗ２〜θｗ２においては、車間距離Ｄに応じて式（３）により求められる仰角θＶ１に固定して左右走査を行う。
なお、垂直走査においては、上から下へまたは下から上への一方向の走査のみを行う。
【００３４】
レーザ光のビームは所定の広がり角を持っており、ここで左右方向の広がり角をδＷとする。距離ｄ０と距離ｄ１の値によって車線幅Ｌとの関係でθＷ０−θＷ２の差がδＷ以上となる場合もある。その場合、割り込み車両を見落とさないように、垂直走査時にレーザ光の左右方向の広がりで隙間無くカバーするため、垂直走査本数を増す。
その場合は、例えば式（１２）に基づいたｎを小数点以下切り上げて整数Ｎを得、左右方向角度±θＷ０の内側に左右片側に対しそれぞれＮ個の垂直走査を、左右方向間隔δＷの、式（１３）で求まる左右方向角度±θＷ３（ｋ）で挿入する。その結果、最も内側のＮ番目に挿入される垂直走査の左右方向角度は、角度±θＷ２より内側になる場合もある。挿入する垂直走査それぞれの垂直方向角度範囲は式（１５）、（１６）で求まる。
ここでｋは挿入する１番目からＮ番目の垂直走査を示す。
ｎ＝（θＷ０−θＷ２）／δＷ              ・・・・（１２）
θＷ３（ｋ）＝θＷ０−ｋ×δＷ      （ｋ＝１〜Ｎ）  ・・・（１３）
ｄ３（ｋ）＝（Ｌ／２）／（ｔａｎ（θＷ３（ｋ）））          ・・・・（１４）
θＨ３（ｋ）＝ｔａｎ−１（Ｈ２／ｄ３（ｋ））      ・・・・（１５）
θＬ３（ｋ）＝ｔａｎ−１（Ｈ３／ｄ３（ｋ））      ・・・・（１６）
ここで、
θＷ３（ｋ）：挿入するｋ番目の垂直走査の左右方向角度
ｄ３（ｋ）：挿入するｋ番目の垂直走査に対応する自車両からの前方距離
θＨ３（ｋ）：挿入するｋ番目の垂直走査の範囲の上限角度
θＬ３（ｋ）：挿入するｋ番目の垂直走査の範囲の下限角度
である。
【００３５】
図１０の（ａ）は、同様に車間距離Ｄが距離ｄ１以上で図９の場合より車間距離Ｄが短い場合を示す。左右方向角度範囲−θｗ２〜θｗ２の左右走査部分の仰角θＶ１が、車間距離Ｄが小さいことを反映して、図９の場合より大きくなっている。
図９および図１０の（ａ）に示す走査パターンをＨ字形走査パターン１と以後称する。
図１０の（ｂ）は、車間距離Ｄが距離ｄ０以上で距離ｄ１未満の場合である。この場合は、左右方向角度範囲−θｗ０〜θｗ０の左右走査部分では、仰角を式（１７）で決まる角度θＶ０ａに固定して左右走査を行い、かつ左右走査部分の左右両端で、左右方向角度±θＷ０においてのみ垂直方向角度範囲−θＬ０〜θＨ０の垂直走査を行う。この走査パターンをＨ字形走査パターン２と以後称する。
図１０の（ｃ）は、車間距離Ｄが距離ｄ０未満の場合である。この場合は、仰角をθＶ０に固定して左右走査を行う。
θＶ０ａ＝ｔａｎ−１（（Ｈ１−Ｈ０）／ｄ１）    ・・・・（１７）
【００３６】
図１１に基づいて、第２の実施例におけるレーザ光の走査の制御の流れを説明する。この制御はレーダ信号処理・制御部１１のプログラムとして実行される。
先行車両検出装置を起動すると、まずステップ２０１で、初期走査として図９に示すようなＨ字形走査パターン１の車間距離Ｄに応じて決まるパラメータθＶ１の初期値θＶ１＊を設定する。
この初期値は式（３）において車間距離Ｄを１００ｍとしたときの値とする。
ステップ２０２では、レーダ信号処理・制御部１１は走査パラメータθＶ１＊に従って、図９に示すようなＨ字形走査パターン１での走査を、軸調整機構１４に実行させる。
【００３７】
ステップ２０３では、走査の結果に基づいて先行車両との車間距離Ｄを算出する。
ステップ２０４では、先行車両がいるかどうかチェックする。車間距離Ｄが１００ｍ以上の場合、または反射が無い場合は、注意しなければいけない近さに先行車両はいないとしてステップ２０１に戻る。車間距離Ｄが１００ｍ未満の場合はステップ２０５に進む。
ステップ２０５では、前回の周期と今回の周期との車間距離の変化から先行車両との相対速度Ｖｒを算出する。
ステップ２０６では、車間距離Ｄが距離ｄ１未満かどうかをチェックする。
車間距離Ｄが距離ｄ１以上の場合はステップ２０７に進み、車間距離Ｄが距離ｄ１未満の場合にはステップ２０９に進む。
ステップ２０７では、左右走査部分の仰角θＶ１を式（３）に基づいて算出する。
【００３８】
ステップ２０８では、図９または図１０の（ａ）のようにＨ字形走査パターン１で走査するように、軸調整機構１４に指令する。
つまり、左右方向角度範囲−θＷ２〜θＷ２では仰角θＶ１に固定して左右走査を行い、左右走査可能範囲の左右両端近傍の左右方向角度範囲−θＷ０〜−θＷ２およびθＷ２〜θＷ０で複数本の垂直走査をするように指令する。ステップ２０８の後ステップ２１２に進む。
【００３９】
ステップ２０９では、車間距離Ｄが距離ｄ０未満かどうかをチェックする。車間距離Ｄが距離ｄ０以上の場合はステップ２１０に進む。
ステップ２１０では、図１０の（ｂ）のようにＨ字形走査パターン２で走査するように軸調整機構１４に指令する。
つまり、左右方向角度範囲−θＷ０〜θＷ０では仰角θＶ０ａに固定して左右走査を行い、左右走査可能範囲の左右両端近傍の左右方向角度±θＷ０で、垂直方向角度範囲−θＬ０〜θＨ０の垂直走査をするように指令する。ステップ２１０の後ステップ２１２に進む。
【００４０】
ステップ２０９で、車間距離Ｄがｄ０未満の場合にはステップ２１１に進み、図１０の（ｃ）のように、仰角θＶ０に固定して、左右走査を行うように、軸調整機構１４に走査を指令する。ステップ２１１の後ステップ２１２に進む。
ステップ２１２では、軸調整機構１４は、ステップ２１１からの場合は、レーザ光を仰角θＶ０に固定して左右走査を行う。ステップ２０８からの場合はＨ字形走査パターン１で、ステップ２１０からの場合は、Ｈ字形走査パターン２で走査を行う。
ステップ２１２の後、ステップ２０３に戻り、レーザ信号処理・制御部１１は、車間距離算出、相対速度算出を繰り返す。
【００４１】
このように車間距離Ｄが距離ｄ１以上の場合、左右方向角度範囲−θＷ２〜θＷ２ではレーザ光を標準的なリフレクタ高さＨ１に対応する車間距離Ｄ依存の仰角θＶ１に設定して左右走査を行い、左右方向角度範囲−θＷ２〜θＷ２の左右外側の±θＷ０までの範囲では、リフレクタ設置位置の上限下限をカバーするように複数本の垂直走査をおこなう。
また車間距離Ｄが距離ｄ０以上で距離ｄ１未満の場合、左右方向角度範囲−θＷ０〜θＷ０ではレーザ光を標準的なリフレクタ高さＨ１に対応する仰角θＶ０ａに固定して左右走査を行い、左右方向の角度±θＷ０で、リフレクタ設置位置の上限下限をカバーするように１本の垂直走査をおこなう。
【００４２】
本実施例のフローチャートにおけるステップ２０１から２１２の全ステップは本発明の走査手段を構成する。特にステップ２０３は本発明の車間距離検出手段を構成する。
また、本実施例におけるレーザ光は本発明の電磁波に、左右方向角度範囲−θＷ２〜θＷ２あるいは−θＷ０〜θＷ０は第１の左右方向角度範囲に、左右方向角度範囲−θＷｍａｘ〜−θＷ２とθＷ２〜θＷｍａｘ、あるいは−θＷｍａｘ〜−θＷ０とθＷ０〜θＷｍａｘは第２の左右方向角度範囲に、仰角θＶ１またはθＶ０ａは第１の仰角方向に、仰角θＶ０は第２の仰角方向に、距離ｄ０は第１の距離に、距離ｄ１は第２の距離に、さらに距離１００ｍは第３の距離に対応する。
【００４３】
本実施例によれば、車間距離Ｄが、他車両が割り込みできないような距離ｄ０未満の場合は、レーザ光を仰角θＶ０に固定した左右走査を行う。
車間距離Ｄが距離ｄ０以上の場合は、前方基準線Ｘを中心に左右方向角度範囲−θＷ２〜θＷ２あるいは−θＷ０〜θＷ０では、車間距離に応じた仰角θＶ１、θＶ０ａで、つまり先行車両のリフレクタを照射しやすい仰角で左右走査を行う。
従って、車間距離Ｄに応じて先行車両のリフレクタからの反射を確実に得られるように仰角を変えるので、持続して先行車両を検出し続けることができる。
【００４４】
また、左右方向角度範囲−θＷ２〜θＷ２あるいは−θＷ０〜θＷ０の左右外側の範囲では、
自車両からの前方距離が車間距離Ｄから距離ｄ０の区間の車線マーカｍ上の割り込み車両４０に対して、レーザ光を前方距離に応じた仰角、俯角にしてリフレクタ４１を照射できるように、左右外側方向ほどつまり自車両２０に近い割り込み車両４０の位置ほど垂直方向角度範囲を増加させて垂直走査を行うようにしている。
その結果、割り込み車両４０が隣接車線から自車両の走行車線に入る時に、的確にそのリフレクタ４１からの反射を得ることができ、割り込み車両４０を検出できる。
【００４５】
なお、本実施例では、レーザレーダ１の高さＨ０は、先行車両のリフレクタ３１の標準的高さＨ１より低いとして説明してきたが、逆に高さＨ０の方がＨ１より高い場合でもよい。その場合θＶ１、θＶ０、θＶ０ａの値は俯角（つまりマイナスの仰角）となる。
また、本実施例でも、先行車両のリフレクタ高さＨ１を固定値として説明してきたが、レーザレーダ１でそれが検出できる場合には、検出された高さＨ１の値を使って式（３）、（４）、（１７）に基づいて角度θＶ１、θＶ０、θＶ０ａを算出し、ステップ２０８、２１０、２１１の走査パラメータを設定してもよい。
さらに、車線検出装置とともに本先行車両検出装置が搭載され、車線検出装置によって自車両の走行車線幅Ｌの値が得られる場合は、その値を用いて式（６）、（１１）〜（１６）に基づいて角度θＷ０、θＷ２、θＷ３（ｋ）、θＨ３（ｋ）、θＬ３（ｋ）を算出して、使用してもよい。
【００４６】
本実施例では距離ｄ１は１０ｍと固定したものとして扱ったが、先行車両との相対速度Ｖｒに依存して決まる値としても良い。
例えば図１において、車速センサ５からコントロール・ユニット２へ自車両の車速信号が入力され、さらにコントロール・ユニット２からレーダ信号処理・制御部１１に車速信号が入力される。また、レーダ信号処理・制御部１１は、距離ｄ１を相対速度Ｖｒ依存に設定する場合の、閾値である所定の車速Ｖ０＊と所定の正の相対速度（先行車両に近づく場合が正の値）Ｖｒ＊、この場合は１０ｍ／ｓｅｃを記憶している。
車速Ｖ０＊以上で、相対速度がＶｒ＊より大きい場合、レーダ信号処理・制御部１１は相対速度の秒速Ｖｒの値を距離ｄ１の値として設定する。そうで無い場合は、距離ｄ１はプリセット値の１０ｍとする。
相対速度が大きいほど割り込み車両との車間距離確保に注意を要するため、距離ｄ１を大きくして、早期に割り込み車両を検知しやすくする。従って、相対速度Ｖｒが大きく距離ｄ１が大きいほど、左右方向の角度範囲−θＷ２〜θＷ２の左右外側の±θＷ０までの範囲が広くなり、垂直走査の本数が増加する。
【００４７】
さらに、本実施例において、例えば車間距離Ｄが距離ｄ１以上の場合における、左右方向角度範囲−θＷ２〜θＷ２における左右走査部分を、第１の実施例におけるＶ字形の走査に置き換えても良い。つまり、左右方向角度範囲−θＷ１〜θＷ１における左右走査と、左右方向角度範囲−θＷ２〜−θＷ１における左外側方向ほど仰角を増加させ左斜め上方向に走査を行い、左右方向角度範囲θＷ１〜θＷ２における右外側方向ほど仰角を増加させ右斜め上方向に走査を行う。
このように第１の実施例の走査方法を組み合わせることによって、車間距離Ｄが距離ｄ１以上の場合に、前方距離Ｄから距離ｄ１の区間での隣接車線からの割り込み車両４０のリフレクタ４１に対してより適切なレーザ光照射ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】先行車両のリフレクタとレーザレーダの位置関係を説明する図である。
【図３】先行車両と割り込み車両の位置関係を説明する図である。
【図４】第１の実施例の走査パターンを説明する図である。
【図５】第１の実施例の走査の制御の流れ図である。
【図６】第１の実施例の走査パターンの変形例を説明する図である。
【図７】リフレクタとレーザレーダの位置関係を説明する図である。
【図８】先行車両と割り込み車両の位置関係を説明する図である。
【図９】第２の実施例の走査パターンを説明する図である。
【図１０】第２の実施例の走査パターンを説明する図である。
【図１１】第２の実施例の走査の制御の流れ図である。
【符号の説明】
【００４９】
１        レーザレーダ
２        コントロール・ユニット
３        スロットル・アクチュエータ
４        ブレーキ・アクチュエータ
５        車速センサ
６        表示装置
１１      レーダ信号処理・制御部
１２      発光素子
１３      駆動回路
１４      軸調整機構
１５      出射レンズ
１６      受光素子
１７      受光レンズ
１８      増幅回路
２０      自車両
３０      先行車両
３１、４１    リフレクタ
４０      割り込み車両
【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】
2005077383.tif 000010
【図９】
2005077383.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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