(57)【要約】【課題】走行中に、道路状況（直線、曲線、水平、傾斜）の如何に関わらず、スキャン正面軸のずれ角を短時間に検出する車載用レーダ装置を提供する。【解決手段】車両用測距装置は、レーザ光を２次元スキャンするスキャナ１３と、制御回路１１とを備えている。制御回路１１は、スキャン１３より得られるデータから、先行車との距離、先行車の方向を検出する。また、制御回路１１は、ヨーレート、ピッチング、車速の情報から、先行車を検出した時点の自車の存在位置からの移動変化を検出し、現時点の自車の位置を検出する。この自車の位置が、最初に先行車を検出した位置に最も近づいた時、この自車の位置と最初に検出した先行車の位置とに基づいて、光軸のずれ角を検出する。【選択図】図４
2007248056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を水平方向にスキャンさせ、受信した反射波に基づいて先行車両を検出するとともに、当該先行車両との距離とスキャン正面軸からの角度を測定するスキャン部と、
自車の位置を検出する自車位置検出部と、
所定の測定タイミングにおける自車の位置である初期自車位置と、そのときにスキャン部によって測定された先行車両の位置である先行車位置と、前記先行車位置に自車が最接近する位置である移動後自車位置と、に基づいて、前記先行車位置と前記移動後自車位置とのずれを算出し、このずれに基づいて前記スキャン正面軸の自車正面軸からの水平方向のずれ角を検出する軸ずれ検出部と、
を備えた車載用レーダ装置。
【請求項２】
電磁波を水平方向および鉛直方向にスキャンさせ、受信した反射波に基づいて先行車両を検出するとともに、当該先行車両との距離とスキャン正面軸からの角度を測定するスキャン部と、
自車の位置を検出する自車位置検出部と、
所定の測定タイミングにおける自車の位置である初期自車位置と、そのときにスキャン部によって測定された先行車両の位置である先行車位置と、前記先行車位置に自車が最接近する位置である移動後自車位置と、に基づいて、前記先行車位置と前記移動後自車位置とのずれを算出し、このずれに基づいて前記スキャン正面軸の自車正面軸からの水平方向および鉛直方向のずれ角を検出する軸ずれ検出部と、
を備えた車載用レーダ装置。
【請求項３】
前記軸ずれ検出手段は、前記スキャン正面軸の自車正面軸からのずれ角を複数回検出し、それぞれの検出ずれ角を平均化し、この平均化したずれ角を前記スキャン正面軸の自車正面軸からのずれ角として決定する請求項１、または請求項２に記載の車載用レーダ装置。
【請求項４】
前記軸ずれ検出部が検出したずれ角に基づいて、前記スキャン部が測定するスキャン正面軸からの角度を補正する補正部を備えた請求項１、請求項２、または請求項３に記載の車載用レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光等の電磁波をスキャンすることにより、前方に存在する物体、および距離を検出する車載用レーダ装置に関し、特に、スキャン正面軸のずれ角を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の前方をレーザ光等でスキャンする車載用レーダ装置は、工場出荷時に光軸を調整し、物体との距離、および物体の方向を正確に測定できるようにしている。ところが、出荷後の経年変化、衝突などの外力により光軸がずれることが有った。従来は、ずれた光軸を調整するために、修理工場等で長時間をかけて手作業により修復を行う必要があった。また、人的技能に頼る修復では、調整誤差や調整ミスが生じる可能性が高かった。
【０００３】
そこで、調整用の反射板を用いて静止した状態で調整を行う方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。また、走行中に頭上標識の位置情報から光軸ずれを調整する装置（例えば特許文献２参照）、同一平面上に存在する静止物体の位置情報用いて光軸ずれ量を算出する装置（例えば特許文献３参照）、先行車の情報を用いて光軸ずれ量を算出する装置（例えば特許文献４参照）が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−７５０３１号公報
【特許文献２】特開２００３−６６１４４号公報
【特許文献３】特開２００２−２２８７４９号公報
【特許文献４】特開２００４−４５２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される方法では、走行中に光軸を調整することができなかった。また、専用の反射板が必要であり、静止して光軸調整作業を行う（光軸調整を指示する）必要が有るため、依然として調整に手間、時間がかかるものであった。
【０００５】
特許文献２、特許文献３、および特許文献４の装置では、走行中に光軸調整を行うことで、工場出荷後に通常使用を続けながら調整を行うことができるものである。
【０００６】
しかし、特許文献２の装置では、頭上標識で調整を行うため、頭上標識が無ければ調整できなかった。また、頭上標識の高さが不明であるため、精度の高い調整ができず、さらに走行道路形状が直線である必要があったために調整に時間がかかるものであった。特許文献３の装置においても、走行道路形状が直線である必要があったため、調整に時間を要していた。
【０００７】
特許文献４の装置は、自車と先行車が同一の直線車線を、所定の車間距離で走行している必要が有り、やはり調整に時間を要するものであった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、走行中に、道路状況（直線、曲線、水平、傾斜）の如何に関わらず、スキャン正面軸のずれ角を短時間に検出する車載用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】
【０００９】
本発明の車載用レーダ装置は、電磁波を水平方向にスキャンさせ、受信した反射波に基づいて先行車両を検出するとともに、当該先行車両との距離とスキャン正面軸からの角度を測定するスキャン部と、自車の位置を検出する自車位置検出部と、所定の測定タイミングにおける自車の位置である初期自車位置と、そのときにスキャン部によって測定された先行車両の位置である先行車位置と、前記先行車位置に自車が最接近する位置である移動後自車位置と、に基づいて、前記先行車位置と前記移動後自車位置とのずれを算出し、このずれに基づいて前記スキャン正面軸の自車正面軸からの水平方向のずれ角を検出する軸ずれ検出部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明では、所定タイミング（例えば先行車を認識した時点）における自車の初期位置、初期位置に対するその先行車の位置、およびこの先行車の位置に自車が最も近づく地点の位置を検出する。自車の位置は、ヨーレート、車速等の情報を用いて算出する。先行車の位置は、スキャン正面軸からの角度、および距離に基づいて算出する。電磁波の照射軸ずれがゼロ（スキャン正面軸と自車正面軸が同じ）であれば、初期位置に認識した先行車の位置に自車が到達する。しかし、電磁波の照射軸にずれが存在する場合、この先行車の位置に自車が到達することなく、この先行車の位置に接近するだけである。したがって、初期位置に対する先行車の位置と、この先行車の位置に最も近づいた時の自車の位置と、のずれ角がスキャン正面軸のずれ角を表す。この発明の車載用レーダ装置は、初期位置に対する先行車の位置と、この先行車の位置に最も近づいた時の自車の位置と、ずれに基づいて、スキャン正面軸の水平方向のずれ角を算出するずれ角検出動作を行う。
【００１１】
本発明の車載用レーダ装置は、電磁波を水平方向および鉛直方向にスキャンさせ、受信した反射波に基づいて先行車両を検出するとともに、当該先行車両との距離とスキャン正面軸からの角度を測定するスキャン部と、自車の位置を検出する自車位置検出部と、所定の測定タイミングにおける自車の位置である初期自車位置と、そのときにスキャン部によって測定された先行車両の位置である先行車位置と、前記先行車位置に自車が最接近する位置である移動後自車位置と、に基づいて、前記先行車位置と前記移動後自車位置とのずれを算出し、このずれに基づいて前記スキャン正面軸の自車正面軸からの水平方向および鉛直方向のずれ角を検出する軸ずれ検出部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明では、初期位置に対する先行車の位置と、この先行車の位置に最も近づいた時の自車の位置と、のずれに基づいて、スキャン正面軸の水平方向、および垂直（鉛直）方向のずれ角を算出する。
【００１３】
本発明の車載用レーダ装置は、さらに、前記軸ずれ検出手段において、前記スキャン正面軸の自車正面軸からのずれ角を複数回検出し、それぞれの検出ずれ角を平均化し、この平均化したずれ角を前記スキャン正面軸の自車正面軸からのずれ角として決定することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、ずれ角検出動作を複数回行う。例えば、所定時間経過毎に、同じ時間帯に並行して行う。所定時間経過する毎に、その時点での自車位置を初期の自車位置とし、この初期位置に対する先行車の位置、およびこの先行車の位置に最も近づく時の自車の位置を検出する。これらの位置に基づいて上記ずれ角検出動作をそれぞれ行う。そして、上記並行して行ったずれ角検出動作のそれぞれにおいて算出した軸ずれ角を平均化する。平均化したずれ角を電磁波の照射軸ずれ角として決定するので、より正確な電磁波の照射軸ずれ角を算出することができる。
【００１５】
本発明の車載用レーダ装置は、さらに、前記軸ずれ検出部が検出したずれ角に基づいて、前記スキャン部が測定するスキャン正面軸からの角度を補正する補正部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明では、検出したずれ角を用いて、以後スキャン部で測定する物体のスキャン正面軸からの角度を補正する。したがって、自車前方の物体の位置を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、自車の初期位置、初期位置に対する先行車位置、および先行車位置に最も近づく地点の自車の位置に基づいてスキャン正面軸のずれ角を算出するので、走行中に、道路状況の如何に関わらず、スキャン正面軸のずれを短時間に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態であるレーザレーダ装置（車両用測距装置）のブロック図である。
【００１９】
ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）駆動回路１０は、制御回路１１で生成された駆動信号に基づいて、ＬＤ１２の発光を制御する。スキャナ１３は、制御回路１１の制御に基づいて、ＬＤ１２により発生されたレーザ光を所定のスキャン範囲でスキャンさせる。スキャナ１３より出射されたレーザ光は、投光レンズを介して自車１の走行方向（前方）に出射される。鉛直走査位置検出装置１４と水平走査位置検出装置１５は、スキャナ１３におけるレーザ光の水平方向と鉛直方向のスキャン（走査）位置をそれぞれ検出して、制御回路１１に出力する。
【００２０】
ＬＤ１２が出射したレーザ光が、検出対象としての前方の物体（例えば、車両）に反射して戻ってきた反射光は、受光レンズにより集光され、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）１６によって受光され、その受光レベルに対応する信号が受光回路１７に出力される。受光回路１７は、入力された反射光の信号レベルを数値化して、制御回路１１に出力する。制御回路１１は、入力された数値（受光レベル）を、鉛直走査位置検出装置１４と水平走査位置検出装置１５から入力されたスキャン位置に対応してメモリ１８に記億する。メモリ１８には、その他、光軸（レーザ光出射角度であり、初期状態では自車正面中心方向に設定される軸）のずれ量等が記憶されたり、また、検出した物体が車両であることを認識したときに、その物体の位置（座標）が記録されたりする。制御回路１１には、車速センサ１９、ヨーレートセンサ２０、ピッチングセンサ２１、およびＧＰＳ２２が接続されている。車速センサ１９は、自車の車速を検出する。ヨーレートセンサ２０は、自車の水平方向への旋回角度（本実施形態ではこの旋回角度をヨーレートと称する。）を検出する。ピッチングセンサ２１は、自車の鉛直方向への前後旋回角度（本実施形態ではこの旋回角度をピッチングと称する。）を検出する。ＧＰＳ２２は、自車の位置を検出する。
【００２１】
制御回路１１は、メモリ１８に記憶された受光レベルに基づいて、レーザ光を出射してからその反射光を受光するまでの時間に基づいて、物体（先行車等）と自車との距離を測定する。また、スキャン方向に基づいて物体の存在方向を測定し、物体の位置座標を測定する。この位置座標は、自車の位置を原点としたときの３次元座標で表されるものである。詳細は後述する。さらに、制御回路１１は、検出した物体が先行車であるかどうかの判定を行い、この先行車の位置座標に基づいて光軸のずれを検出する。なお、先行車とは、自車が走行している車線前方を走行する直前の車両（１台）を意味し、自車は、光軸のずれが無い場合には所定時間経過後にこの先行車と同じ位置を通過するものと仮定する。
【００２２】
スキャナ１３の投光レンズと受光レンズを支持する部分の構成を図２に示す。
制御回路１１からの制御信号が、駆動回路３０に入力される。駆動回路３０は、入力された制御信号に基づき、水平方向駆動用コイル３１と鉛直方向駆動用コイル３２に駆動電流を供給する。水平方向駆動用コイル３１と鉛直方向用コイル３２は、投光レンズ３５と受光レンズ３６を一体的に支持する支持部材（図示せず）を、それぞれ、水平方向または鉛直方向に移動させる。支持部材は、水平方向板バネ３３と鉛直方向板バネ３４により、それぞれ水平方向または鉛直方向に移動自在に支持されている。したがって、支持部材（投光レンズ３５と受光レンズ３６）は、駆動電流により水平方向駆動用コイル３１に発生した磁界と図示しない永久磁石との引力もしくは反発力と水平方向板バネ３３に発生する反力がつりあう水平方向の位置に移動して、静止するとともに、鉛直方向駆動用コイル３２に発生した磁界と図示しない永久磁石との引力もしくは反発力と鉛直方向板バネ３４に発生する反力、および重力がつりあう位置に移動して、静止する。なお、各レンズの位置は図示していないセンサにより検出し、このセンサ出力を駆動回路３０に入力することでサーボ機構を構成している。
【００２３】
このようにして、投光レンズ３５と受光レンズ３６は、水平方向と鉛直方向の両方向の所定の位置に移動することができる。
【００２４】
スキャナ１３によって駆動された、投光レンズ３５と受光レンズ３６の光路を図３に示す。投光レンズ３５は、ＬＤ１２の前面に設けられ、受光レンズ３６は、ＰＤ１６の前面に設けられている。
【００２５】
ＬＤ１２から出射されたレーザ光は、投光レンズ３５に集光される。投光レンズ３５の位置が走査の中立位置にある場合は、図３の実線で示されるような光路で、レーザ光は正面に出射される。出射されたレーザ光は、前方の物体（例えば、車両）で反射され、図３の実線で示されるような光路で、受光レンズ３６に入射し、ＰＤ１６によって受光される。
【００２６】
また、スキャナ１３によって、図中、上方向に投光レンズ３５が移動した場合、レーザ光は、図３の点線で示されるような光路で、図中、上方向に出射される。そして、出射されたレーザ光は、図中、上方向の物体で反射され、図３の点線で示されるような光路で、受光レンズ３６に入射し、ＰＤ１６によって受光される。
【００２７】
このようにして、スキャナ１３は、投光レンズ３５と受光レンズ３６を一体的に水平方向の所定の位置に移動することで、レーザ光を水平方向にスキャンする。また、同様に、スキャナ１３は、投光レンズ３５と受光レンズ３６を一体的に鉛直方向に移動することで、レーザ光を鉛直方向にスキャンをする。
【００２８】
本実施形態に係るレーザレーダ装置は、車速センサ１９、ヨーレートセンサ２０、およびピッチングセンサ２１の検出値から走行車線形状を推定し、先行車と自車の存在位置関係に基づいて、レーザ光の水平方向、および鉛直方向の光軸ずれを検出することが特徴である。
【００２９】
以下、レーザレーダ装置の具体的な動作について、図４〜図９を参照して説明する。
図４は、車速センサ１９、ヨーレートセンサ２０、およびピッチングセンサ２１の検出値から光軸のずれを検出する動作を示すフローチャートである。まず、制御回路１１は、カウントをＮ＝０、すなわち初期状態とする（ＳＴ１）。このＮは０以上の整数であり、自車位置情報を取得（更新）する毎にカウントを増やす。次に、自車の車速が所定の速度以上となっているか否かを判断する（ＳＴ２）。所定の速度以上でなければＳＴ１の処理から繰り返す。所定の車速以上であればレーザ投受光を行い、物体検出、距離測定を行う（ＳＴ３）。
【００３０】
その後、制御回路１１は、光軸ずれの計測条件を満たしているか否かを判断する（ＳＴ４）。光軸ずれの計測条件は、以下のように規定する。すなわち、先行車を検出し、その先行車との距離（車間距離）が所定値以上であり、ヨーレート、およびピッチングが所定値以下の場合である。各基準値（所定値）は、使用条件（レーダ装置の搭載車種等）に応じて適宜設定すればよい。これらの計測条件を満たしていなければＳＴ１の処理から繰り返す。
【００３１】
計測条件を満たしていた場合、ＳＴ５でＮ＝０であるか否かを判断する（ＳＴ５）。Ｎ＝０であれば、ＳＴ６の初期条件設定処理を行う。図５はＳＴ６の初期条件設定処理を詳細に示すフローチャートである。まず、時刻t＝０に設定し、この時の自車の位置を原点に設定する（Ｓ１１）。時刻ｔでの自車の位置は、Ｐｔ（Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）、Ｚ（ｔ））で表される。よって、Ｓ１１の処理で、Ｘ（０）＝０、Ｙ（０）＝０、Ｚ（０）＝０に設定する。次に、この時点のヨーレート、ピッチング、および自車の車速を取得し、これらをＷａ（０）、Ｗｂ（０）、およびＶ（０）とする（Ｓ１２）。
【００３２】
その後、ＳＴ３で測定した物体（先行車）の距離、方向の情報から、光軸からの水平成分角度θａ、鉛直成分角度θｂ、および距離値Ｌｓを算出する（Ｓ１３）。また、これらの値から先行車の位置座標Ｓ（ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ）を算出する（Ｓ１４）。図６は、自車原点の位置、所定時間後の自車位置、および先行車の位置の関係を示した図である。同図（Ａ）は、自車を上面から見た図であり、同図（Ｂ）は、自車を側面から見た図である。同図に示すように、先行車を認識した時点（ｔ＝０）における自車の位置を原点Ｐ０（０、０、０）とすると、先行車の位置座標Ｓ（ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ）は、光軸の方向（光軸からの水平成分角度θａ、鉛直成分角度θｂ、および距離値Ｌｓ）で表すことができる。先行車の位置座標を算出した後、図４の光軸のずれを検出する動作にリターンする。
【００３３】
図４において、ＳＴ６の初期条件設定を終えると、Ｎを１増やし（ＳＴ７）、ＳＴ２の処理から繰り返す。ＳＴ５の処理でＮ＝０でないと判断した場合、ＳＴ８の更新処理を行う。更新処理は、Ｎ回目の更新処理時刻ｔ＝ｔＮの時のヨーレートＷａ（ｔＮ）、ピッチングＷｂ（ｔＮ）、および自車の車速Ｖ（ｔＮ）を取得し、この時刻ｔ＝ｔＮにおける自車の位置Ｐｔ（Ｘ（ｔＮ）、Ｙ（ｔＮ）、Ｚ（ｔＮ））を算出する処理である。この自車の位置を算出する手法について説明する。
【００３４】
まず、任意の自車の位置Ｘ（Ｔ１）を算出するには、以下の式を用いる。
【００３５】
【数１】
2007248056.tif 000003
【００３６】
ここで、ＶＸ（ｔ）は、時刻ｔにおける自車の車速のＸ成分（進行方向に対し、左右方向の成分）を表す。時刻ｔにおける自車の車速をＶ（ｔ）とする。自車の速度と、進行方向に対する各速度成分を図７に示す。同図におけるグラフのｘ軸は自車の進行方向に対して左右方向を表し、ｙ軸は自車の進行方向に対して上下方向（鉛直方向）を表し、ｚ軸は時刻ｔ＝０における自車の進行方向を表す。また、φａは、自車の車速の進行方向に対する水平成分角度を示し、φｂは、鉛直成分角度を示す。ここで、自車の速度の各速度成分Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚは以下の数式で表される。
【００３７】
【数２】
2007248056.tif 000004
【００３８】
したがって、上記数式１は、以下のように変形することができる。
【数３】
2007248056.tif 000005
【００３９】
さらに、自車の車速の水平成分角度φａ、および鉛直成分角度φｂは、ヨーレートＷａ、ピッチングＷｂを用いて、以下の数式で表される。
【数４】
2007248056.tif 000006
【００４０】
以上の数式１〜数式４を用いることで、自車の位置をヨーレートＷａ、ピッチングＷｂ、および自車の車速Ｖを用いて算出することができる。
【００４１】
図４のＳＴ８において、自車の位置を更新すると、さらに制御回路１１は、前回の自車の位置と今回の自車の位置の差から、自車の移動距離を算出する。この移動距離の２乗値は、以下の数式で表される。
【００４２】
【数５】
2007248056.tif 000007
【００４３】
ＳＴ９の処理においては、この自車の移動距離が所定の値以下であるか否かを判断する。自車の移動距離が所定の値以上であった場合、制御回路１１が取得した各情報（例えばヨーレート、ピッチング等）が正確でない可能性が有るため、ＳＴ１の処理から繰り返す。なお、この判断は必須ではなく、ＳＴ８の処理の後に、次に説明するＳＴ１０の処理を行うようにしてもよい。
【００４４】
ＳＴ１０では、Ａ（ｔＮ）≦Ａ（ｔＮ−１）であるか否かを判断する。このＡ（ｔ）は、以下の数式で表される。
【００４５】
【数６】
2007248056.tif 000008
【００４６】
このＡ（ｔ）は、上記数式６に表されるように、時刻ｔでの自車の原点位置からの距離の２乗値と、時刻ｔ＝０での自車と先行車との距離の２乗値との差の絶対値である。ここで、自車は、所定時間経過後に先行車の位置に達すると仮定しているので、光軸のずれが無い（光軸のずれ角度がゼロである）場合、自車の位置は所定時間経過後にｔ＝０で検出した先行車の位置と同一となる。すなわち、Ａ（ｔ）＝０となる。光軸ずれが有った場合、Ａ（ｔ）＝０となる場合は無いが、Ａ（ｔ）が最小となるタイミングが存在する。従って、この絶対値Ａ（ｔ）が最小となるタイミングがｔ＝０で検出した先行車の位置に自車が最接近するタイミングとなる。
【００４７】
よって、制御回路１１は、Ａ（ｔ）が最小となるタイミングの自車の位置（図６に示した地点Ｆ）と、制御回路１１が算出したｔ＝０における先行車の位置（図６に示した地点Ｓ）の差（原点からみた角度ずれ）から、光軸のずれ（図６に示す、ずれ角水平成分δａ、およびずれ角鉛直成分角δｂ）を算出する。図４のＳＴ１０の処理は、Ａ（ｔＮ）≦Ａ（ｔＮ−１）であるか否かを判断することで、Ａ（ｔ）が最小となるタイミングを検出する。このＡ（ｔＮ）≦Ａ（ｔＮ−１）であればＡ（ｔ）が最小となるタイミングに達していないとしてＮを１増やし（ＳＴ１０→ＳＴ７）、ＳＴ２の処理から繰り返す。Ａ（ｔＮ）≦Ａ（ｔＮ−１）でない、すなわちＡ（ｔＮ）＞Ａ（ｔＮ−１）であればＡ（ｔ）が最小となるタイミングを通過したとして、ＳＴ１１でＡ（ｔ）が最小となるタイミングの自車の位置、すなわち地点Ｆを算出する。
【００４８】
図８を用いて地点Ｆの算出手法について説明する。同図（Ａ）は、各地点の位置関係を３次元座標に示した図である。地点０は時刻ｔ＝０での自車の位置である。地点Ｐ（ｔＮ）は、時刻ｔ＝ｔＮでの自車の位置であり、地点Ｐ（ｔＮ−１）は、時刻ｔ＝ｔＮ−１での自車の位置である。地点Ｓは、上述したようにｔ＝０で認識した先行車の位置である。ここで、自車は、所定時間経過後に先行車の位置に達すると仮定しているので、地点０から地点Ｆまでの距離と、地点０から地点Ｓまでの距離は等しくなる。したがって、地点Ｓを通り、中心が原点である半径Ｌｓの球面と、地点Ｐ（ｔＮ）と地点Ｐ（ｔＮ−１）結ぶ線分との交点が地点Ｆとなる。これにより地点Ｆの座標Ｆ（ＸＦ，ＹＦ，ＺＦ）を算出する。
【００４９】
図４において、ＳＴ１１で地点Ｆを算出した後、制御回路１１は、光軸のずれ角のうち、水平成分δａ、および鉛直成分δｂを算出する（ＳＴ１２）。このδａ、およびδｂの算出手法について、図８（Ｂ）、および図８（Ｃ）を用いて説明する。図８（Ｂ）は、同図（Ａ）の位置関係をＸ，Ｚ平面すなわちＹ軸無限遠（自車の上面）から見た平面で表した図である。同８（Ｃ）は、同図（Ａ）の位置関係をＹ，Ｚ平面すなわちＸ軸無限遠（自車の側面）から見た平面で表した図である。
【００５０】
まず、同図（Ｂ）において、地点Ｆと地点ＳのＸ，Ｚ座標に基づいて、ベクトル内積により以下の数式を用いてδａを算出する。
【００５１】
【数７】
2007248056.tif 000009
【００５２】
同様に、同図（Ｃ）において、地点Ｆと地点ＳのＹ，Ｚ座標に基づいて、ベクトルの内積により以下の数式を用いてδｂを算出する。
【００５３】
【数８】
2007248056.tif 000010
【００５４】
以上のようにして、水平成分δａ、鉛直成分δｂを算出する。
図４において、ＳＴ１２でずれ角の水平成分δａ、および鉛直成分δｂを算出すると、これらの値が所定の閾値以下となっているか否かを判断する（ＳＴ１３）。所定の閾値よりも大きい場合は、イレギュラーな値としてＳＴ１の処理から繰り返す。すなわち、この所定の閾値とは、通常考えられるずれ角を大きく超える角度に設定すればよい。
【００５５】
所定の閾値以下となっていた場合、ＳＴ１４において第２の閾値（上記の所定の閾値よりも小さい値）以上であるか否かを判断する。この第２の閾値は、出荷後の経年変化、衝突などの外力により光軸がずれたと判断できる値に設定しておく。第２の閾値未満である場合は、ずれが無視できる（物体測定に大きく影響しない）程度であるため、動作を終える。この第２の閾値以上であった場合は、光軸にずれが発生していると判断して、これらの水平成分δａ、鉛直成分δｂを補正すべきずれ角として採用する（ＳＴ１５）。このずれ角を制御回路１１で採用した場合、以後図１に示した鉛直走査位置検出装置１４と水平走査位置検出装置１５から入力される検出値は、このずれ角によって補正される。したがって、制御回路１１は、自車前方の物体の位置を正確に検出することができる。なお、制御回路１１は、補正をせずに、このずれ角を他の装置、例えば車両用制御装置等に出力するようにしてもよい。このずれ角を入力した車両用制御装置は、光軸ずれが発生している旨をメーターパネル等に表示すればよい。
【００５６】
なお、上記例においては、自車の存在位置を、ヨーレート、ピッチング、および車速の情報を用いて算出するようにしたが、自車の存在位置推定は、この手法に限るものではない。例えばＧＰＳ２２から入力される自車位置情報に基づいて自車の存在位置を推定するようにしてもよい。この場合、制御回路１１は、図４のＳＴ８の更新処理において、ＧＰＳ２２から入力される自車位置情報を読み取る処理を行うようにすればよい。また、ＳＴ４の計測条件判断では、先行車を検出し、先行車との距離（車間距離）が所定値以上か否かを判断するようにすればよい。
【００５７】
なお、制御回路１１は、図４に示したずれ角検出動作を、並行して同時に複数回行うことが可能である。図９は、並行処理を示す図である。同図（Ａ）に示すように、まず１回目のずれ角検出動作を開始した後、この１回目の動作によって自車位置の更新処理を行うとともに、２回目のずれ角検出動作を行う。２回目のずれ角検出動作も、開始時に自車の位置を原点とし、先行車の位置を検出する。これを３回目、４回目と繰り返していくことで、並行して同時間帯に複数回のずれ角検出動作を行うことができる。
【００５８】
さらに、制御回路１１は、上記並行して行う、ずれ角検出動作において、図４で示したＳＴ１２の算出値を時間軸にプロットし、統計処理を行うことができる。図９（Ｂ）、および図９（Ｃ）は、ＳＴ１２で算出した角度を時間軸にプロットし、連続関数で近似した図である。同図（Ｂ）は、光軸ずれが小さい場合のずれ角度をプロットした図である。同図（Ｃ）は、光軸ずれが大きい場合のずれ角度をプロットした図である。なお、これらの図に示す縦軸は、３次元空間でのずれ角（δａ、δｂの総合値）を示す。同図（Ｂ）に示すように、光軸ずれが小さい場合、ＳＴ１２で算出される光軸ずれは、ゼロ値付近でばらつきを続ける。一方で同図（Ｃ）に示すように、光軸ずれが大きい場合、ＳＴ１２で算出される光軸ずれは、ゼロ値付近でないある値付近でばらつきを続ける。
【００５９】
制御回路１１は、それぞれのずれ角検出動作で算出したδ（ｔ）を、次に示す数式で平均化する。
【００６０】
【数９】
2007248056.tif 000011
【００６１】
すると、図９（Ｂ）、および図９（Ａ）で示したずれ角は、図１０（Ａ）、および図１０（Ｂ）に示すようなグラフとなる。図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）で示したずれ角を数式９で平均化したものである。このように、光軸のずれが小さい場合、ずれ角の算出値を平均化すると時間が経過するにつれてゼロ付近に収束する。一方で、図１０（Ｂ）は、図９（Ｃ）で示したずれ角を数式９で平均化したものであり、光軸のずれが大きい場合、ずれ角の算出値を平均化すると時間が経過するにつれてある値に収束する。この収束した値が光軸のずれ角を示す。したがって、制御回路１１は、上記のような統計処理を行うことで、より正確な光軸のずれ角を算出することが可能となる。
【００６２】
また、複数の先行車によるずれ角検出動作を行った後、これらを平均化するようにしてもよい。例えば図９（Ａ）で示した並行処理を、ある１台の先行車で行った後、他の先行車を検出したとき、この他の先行車に基づいてずれ角検出動作を行う。このような動作を繰り返し、複数（例えば３台）の先行車によるずれ角検出動作で算出されたずれ角を平均化し、この平均化したずれ角を光軸のずれ角として決定するようにしてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態のレーザレーダ装置は、レーザ光を水平方向、および鉛直方向にスキャンさせ、２次元（水平方向および鉛直方向）の光軸のずれ角を検出する例について説明したが、無論、水平方向のみのスキャンで、水平方向のみ光軸のずれ角を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態であるレーザレーダ装置（車両用測距装置）のブロック図
【図２】スキャナの投光レンズと受光レンズを支持する部分の構成を示す図
【図３】スキャナによって駆動された投光レンズと受光レンズの光路を示す図
【図４】ずれ角検出動作を示すフローチャート
【図５】初期条件設定処理を示すフローチャート
【図６】自車原点の位置、所定時間後の自車位置、および先行車の位置の関係を示した図
【図７】自車の速度と、進行方向に対する各速度成分を示す図
【図８】各地点の位置関係を示した図
【図９】ずれ角検出動作の並行処理を示す図
【図１０】算出したずれ角の統計処理を示す図
【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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【図１０】
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