ビーム照射装置
【課題】 簡素な構成にて、走行状況を判定し、この判定結果に基づいて車両制御用情報を設定することができるビーム照射装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ１００からのレーザ光は、レンズアクチュエータ３００に支持された照射レンズに入射される。照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ３００の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光のスキャンが行われる。照射レンズを通過したレーザ光は、ビームスプリッタ４００によってその一部が反射され分離される。分離された光は、集光レンズ５００を通してＰＳＤ６００上に収束される。ＤＳＰ制御回路１０は、ＰＳＤ６００からの信号をもとに、照射レンズを通過したレーザ光のスキャン位置をモニタする。そして、照射位置がスキャン軌道から外れたとき、悪路等により走行状況が良くない、と判断し、車高の高さ、あるいは、ダンパーの減衰力などの車両制御用情報を設定する。
【解決手段】半導体レーザ１００からのレーザ光は、レンズアクチュエータ３００に支持された照射レンズに入射される。照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ３００の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光のスキャンが行われる。照射レンズを通過したレーザ光は、ビームスプリッタ４００によってその一部が反射され分離される。分離された光は、集光レンズ５００を通してＰＳＤ６００上に収束される。ＤＳＰ制御回路１０は、ＰＳＤ６００からの信号をもとに、照射レンズを通過したレーザ光のスキャン位置をモニタする。そして、照射位置がスキャン軌道から外れたとき、悪路等により走行状況が良くない、と判断し、車高の高さ、あるいは、ダンパーの減衰力などの車両制御用情報を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム照射装置に関し、たとえば、車間検出器や距離検出器等に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を用いた車間検出器や距離検出器が様々な装置に用いられている。たとえば、車間検出器においては、車両前方からレーザ光を照射したときの反射光を検出することにより、障害物の有無と障害物までの距離が計測される。この場合、レーザ光は、予め前方空間に設定された目標領域を縦横方向に走査（スキャン）される。そして、各スキャン位置において、レーザ光の照射タイミングと反射光の受光タイミングの時間差が測定され、その測定結果から各スキャン位置前方にある障害物までの距離が算出される。
【０００３】
これらの検出器においては、レーザ光を縦横方向にスキャンさせながら目標領域に照射する、いわゆるビーム照射装置が用いられる。ここで、レーザ光のスキャンは、ポリゴンミラーを用いたスキャン機構や、レンズアクチュエータを用いたスキャン機構等を用いて行われる。
【０００４】
ポリゴンミラーを用いたスキャン機構は、ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光をポリゴンミラー側面に照射して、レーザ光をスキャンさせるものである。ポリゴンミラーは、断面多角形となっており、且つ、各側面にミラーが形成されている。ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光を側面に照射することにより、各側面に対するレーザ光の入射角度が変化し、これにより、反射光がポリゴンミラーの回転方向にスキャンされる。
【０００５】
しかし、かかるスキャン機構においては、ミラー回転軸と平行な方向にビームをスキャンさせるのが困難となる。この場合、たとえば、ミラー回転軸の傾きを変化させる機構や、ミラー回転軸に対する各側面の傾き角を予め変化させておくといった構造上の改良が別途必要となる。さらに、このスキャン機構では、ミラー面の平面精度やミラーの回転状態がビームのスキャン状態に大きく影響するため、精度の良いスキャン動作を実現するためには、高精度の平面加工技術や、高性能モータの適用が必要となる。
【０００６】
これに対し、たとえば、特許文献１に示すようなレンズアクチュエータを用いたスキャン機構では、レンズ駆動によってビームスキャンが行われることから、比較的簡単な構成にて、２次元方向のスキャン動作を実現できる。また、このスキャン機構では、高精度の平面加工技術や高性能モータ等の使用が不要となるため、ポリゴンミラーを用いる場合に比べ、コストの低減を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、かかるスキャン機構においては、振動や外乱等によってレンズに不所望な変位が生じ、その結果、レーザ光のスキャン軌道が所期のスキャン軌道から外れてしまうといった問題が起こり得る。このため、目標領域をくまなくスキャンすることができず、たとえば、障害物の検出モレ等の不具合が生じる恐れがある。ビーム照射装置を車間検出器等に用いる場合、障害物の検出モレは大事故につながる恐れがある。よって、車間検出器等に用いる場合には特に、安定したスキャン動作が実現される必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、円滑且つ安定したスキャン動作を実現するために、簡素な構成にて、走行状況を判定し、この判定結果に基づいて車両制御条件を設定することができるビーム照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
【００１０】
請求項１の発明は、ビーム照射装置であって、レーザ光を出射する光源と、目標領域に前記レーザ光が所定の間隔で照射されるように前記光源を制御する光源制御手段と、この光源から出射されたレーザ光を目標領域に向けて照射するレンズと、このレンズを少なくとも前記レーザ光の光軸に直交する方向に変位させる変位手段と、前記変位手段を駆動して前記レーザ光を前記目標領域内の所期の照射位置に走査させる走査手段と、前記レンズを通過したレーザ光の一部を分離する分離手段と、前記分離手段によって分離されたレーザ光を受光するとともに受光面上における前記分離光の受光位置を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する補正手段と、前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて走行状況を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
この特徴により、レーザ光による正確なスキャン動作を実現するとともに、そのスキャン光を監視することにより、現在、悪路を走行しているか否か等の走行状況を判定することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のビーム照射装置であって、さらに、前記判定手段の判定結果を報知する報知手段を有することを特徴とする。
【００１３】
この特徴により、現在の走行状況を知ることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１あるいは２に記載のビーム照射装置であって、さらに、前記判定手段による結果に基づき、走行時の車両制御用情報を設定するための車両制御用情報設定手段を有することを特徴とする。
【００１５】
この特徴により、判定された走行状況に基づいて、走行制御にかかるパラメータを設定することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記判定手段は、所期の照射位置と、前記検出手段によって検出された受光位置との変位に基づいて、走行状況を判定することを特徴とする。
【００１７】
この特徴により、レーザ光による正確なスキャン動作を実現するとともに、そのスキャン光と所期のレーザ光照射位置との変位によって、より正確に走行状況を把握することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記走査手段は、前記レーザ光が目標領域内を水平方向に走査するよう前記変位手段を駆動し、前記目標領域を水平方向に走査している間、前記光源制御手段は、この目標領域に対して所定の間隔でレーザ光が照射されるように制御することを特徴とする。
【００１９】
この特徴により、水平方向のスキャンを行っている間、正確なスキャン動作を実現するとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記所定の間隔は、前記目標領域内を一定の大きさに分割したときのブロック単位であることを特徴とする。
【００２１】
この特徴により、目標領域内を均一にスキャンするとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記所定の間隔は、一定の時間間隔であることを特徴とする。
【００２３】
この特徴により、目標領域内を均一にスキャンするとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１ないし７の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記変位手段は、前記走査手段からの正弦波信号に基づいて駆動されることを特徴とする。
【００２５】
この特徴により、変位手段の動作を円滑にすることができ、正確なレーザ光によるスキャン動作を実現するとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記車両制御用情報は、車高の高さを制御するための情報であることを特徴とする。
【００２７】
この特徴により、走行状況によって車両の高さを調整することができる。
【００２８】
請求項１０の発明は、請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記車両制御用情報は、ダンパーの減衰力を制御するための情報であることを特徴とする。
【００２９】
この特徴により、走行状況によってダンパーの減衰力を調整することができる。
【発明の効果】
【００３０】
上記のように本発明によれば、簡素な構成にて、走行状況を判定し、この判定結果に基づいて車両制御用情報を設定することができるビーム照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
（実施例１）
まず、図１に実施の形態に係るビーム照射装置の構成を示す。図示の如く、ビーム照射装置は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）制御回路１０と、ＤＡＣ（Digital Analog
Converter）２０と、レーザ駆動回路３０と、アクチュエータ駆動回路４０と、ビーム照射ヘッド５０と、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）信号処理回路６０と、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）７０、車両走行制御回路８０を備えている。
【００３２】
ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ駆動回路３０およびアクチュエータ駆動回路４０を駆動制御するためのデジタル信号をＤＡＣ２０に出力する。
【００３３】
ＤＡＣ２０は、ＤＳＰ制御回路１０から入力されたデジタル信号をアナログ信号（制御信号）に変換してレーザ駆動回路３０およびアクチュエータ駆動回路４０に出力する。
【００３４】
レーザ駆動回路３０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号に応じて、ビーム照射ヘッド５０内の半導体レーザ１００を駆動する。
【００３５】
アクチュエータ駆動回路４０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号に応じて、ビーム照射ヘッド５０内のレンズアクチュエータ３００を駆動する。
【００３６】
ビーム照射ヘッド５０は、前方空間に設定された目標領域にレーザ光をスキャンさせながら照射する。図示の如く、ビーム照射ヘッド５０は、半導体レーザ１００と、アパーチャ２００と、レンズアクチュエータ３００と、ビームスプリッタ４００と、集光レンズ５００と、ＰＳＤ６００を備えている。
【００３７】
半導体レーザ１００から出射されたレーザ光は、アパーチャ２００によって所望の形状に整形された後、レンズアクチュエータ３００に支持された照射レンズに入射される。ここで、照射レンズは、同図のＹ−Ｚ平面方向に変位可能となるよう、レンズアクチュエータ３００によって支持されている。したがって、照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ３００の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光のスキャンが行われる。
【００３８】
照射レンズを通過したレーザ光は、ビームスプリッタ４００によってその一部が反射され、照射レーザ光（目標領域に照射されるレーザ光）から分離される。分離されたレーザ光（分離光）は、集光レンズ５００を通してＰＳＤ６００上に収束される。ＰＳＤ６００は、図１のＸ−Ｙ平面に平行な受光面を有しており、この受光面上における分離光の収束位置に応じた電流を出力する。ここで、受光面上における分離光の収束位置と目標領域上における前記照射レーザ光の照射位置は一対一に対応している。よって、ＰＳＤ６００から出力される電流は、目標領域上における前記照射レーザ光の照射位置に対応するものとなっている。なお、ＰＳＤ６００の構成および電流の出力動作については、図５、図６を参照しながら追って詳述する。
【００３９】
ＰＳＤ６００からの出力電流はＰＳＤ信号処理回路６０に入力される。ＰＳＤ信号処理回路６０は、入力された電流から分離光の収束位置を表す電圧信号をＡＤＣ７０に出力する。
【００４０】
ＡＤＣ７０は、入力された電圧信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ制御回路１０に出力する。ＤＳＰ制御回路１０は、入力された電圧信号をもとに、受光面上における分離光の収束位置を検出する。
【００４１】
なお、ＤＳＰ制御回路１０には、レーザ光の照射位置を目標領域内においてスキャンさせるためのテーブル（スキャンテーブル）と、このテーブルに従ってレーザ光をスキャンさせたときの、受光面上における分離光の収束位置の軌道を示すテーブル（軌道テーブル）が配備されている。
【００４２】
ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ光のスキャン動作時、スキャンテーブルを参照しながらアクチュエータ駆動回路４０を制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。
【００４３】
また、同時に、ＡＤＣ７０から入力された信号をもとに受光面上における分離光の収束位置を検出し、検出した位置と軌道テーブルにて規定された所期の収束位置とを比較して、検出位置が所期の収束位置に引き込まれるよう、アクチュエータ駆動回路４０を制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。かかるサーボ動作によって、照射レーザ光は、スキャンテーブルにて規定された軌道に沿うよう目標領域内をスキャンする。なお、サーボ動作の詳細は、図１０を参照しながら追って詳述する。
【００４４】
さらに、ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ光のスキャン動作時、半導体レーザ１００の出射をパルス（矩形）状に行うよう設定するための信号を、ＤＡＣ２０を介してレーザ駆動回路３０に出力する。ここで、パルス状とは、目標領域内のブロック毎に一定期間の出射と半導体レーザ１００の出力をオフにすることを繰り返し行う状態をいう。しかして、照射レーザ光は、目標領域内をブロック毎に発光する。
【００４５】
また、これと同時に、受光面上における分離光の収束位置を監視する。
【００４６】
車両走行制御回路８０は、たとえば、エアサスペンションへの送り込む空気量を制御し、車高を調整する回路などである。ＤＳＰ制御回路１０は、以下に説明するサーボ動作、すなわち、所期のスキャン軌道と実際のスキャン軌道の差に基づき、車両走行のためのパラメータを車両走行制御回路８０に設定する。
【００４７】
図２に、レンズアクチュエータ３００の構成（分解斜視図）を示す。
【００４８】
同図を参照して、照射レンズ３０１は、レンズホルダー３０２中央の開口に装着される。レンズホルダー３０２には、４つの側面にそれぞれコイルが装着されており、各コイル内にヨーク３０３中央の突出部が図示矢印のように挿入される。各ヨーク３０３は、両側の舌片が一対のヨーク固定部材３０５の凹部に嵌入される。さらに、それぞれのヨーク固定部材３０５に、ヨーク３０３の舌片を挟むようにして磁石３０４が固着される。この状態にて、ヨーク固定部材３０５が磁石３０４とともにベース（図示せず）に装着される。
【００４９】
さらに、ベースには一対のワイヤー固定部材３０６が装着されており、このワイヤー固定部材３０６にワイヤー３０７を介してレンズホルダー３０２が弾性支持される。レンズホルダー３０２には四隅にワイヤー３０７を嵌入するための孔が設けられている。この孔にそれぞれワイヤー３０７を嵌入した後、ワイヤー３０７の両端をワイヤー固定部材３０６に固着する。これにより、レンズホルダー３０２がワイヤー３０７を介してワイヤー固定部材３０６に弾性支持される。
【００５０】
駆動時には、レンズホルダー３０２に装着されている各コイルに、上記アクチュエータ駆動回路４０から駆動信号が供給される。これにより、電磁駆動力が発生し、照射レンズ３０１がレンズホルダーとともに２次元駆動される。
【００５１】
ここで、上記アクチュエータ駆動回路４０から駆動信号（VCM駆動電流）は、図３に示すような矩形波、正弦波、のこぎり波、山形波などのいずれの波形であってもよい。例えば、制御信号を矩形波とする場合、駆動パターンが単純となり、レーザ光を可変パルス間隔で照射できる。また、制御信号を正弦波とする場合、アクチュエータ３００の追従性がよく、レーザ光を可変パルス間隔で照射できる。また、制御信号を山形波やのこぎり波とする場合、レーザ光を可変パルス間隔で照射できる。
【００５２】
図４は、レンズアクチュエータ３００を駆動して照射レンズ３０１を一方向に変位させたときの、照射レーザ光の出射角度とＰＳＤ受光面上における分離光（同図ではモニター光）の収束位置の関係（シミュレーション）を示すものである。同図に示す如く、分離光の変位量は照射レーザ光の出射角度に比例して増加する。なお、同図の特性にうねりが生じているのは、照射レンズを２次元駆動することによって、ＰＳＤ受光面上の分離光に収差が生じるためである。
【００５３】
図５に、ＰＳＤ６００の構造を示す。なお、同図は、図１において、ＰＳＤ６００をY軸方向から見たときの構造を示すものである。
【００５４】
図示の如く、ＰＳＤ６００は、Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成した構造となっている。抵抗層表面には、図１のＸ方向における光電流を出力するための電極Ｘ１、Ｘ２と、図１のＹ方向における光電流を出力するための電極Ｙ１、Ｙ２（同図では図示省略）が形成されている。また、裏面側には共通電極が形成されている。
【００５５】
受光面に分離光が収束されると、収束位置に光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、各電極までの距離に逆比例して分割されて、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される。ここで、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流は、分離光の収束位置から各電極までの距離に逆比例して分割された大きさを有している。よって、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流値をもとに、受光面上における収束位置を検出することができる。
【００５６】
図６（ａ）は、ＰＳＤ６００の有効受光面を示す図である。また、図６（ｂ）は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流をもとにＰＳＤ信号処理回路６０にて生成される位置検出電圧と、有効受光面上における分離光の収束位置の関係を示す図である。なお、図６（ａ）では有効受光面を正方形としている。また、図６（ｂ）では、有効受光面のセンター位置を基準位置（０位置）として、基準位置に対する収束位置のＸ方向およびＹ方向の変位量と出力電圧の関係を示している。
【００５７】
上記ＰＳＤ信号処理回路６０は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流をもとに、収束位置のＸ方向変位量に対応する電圧Ｘoutと、Ｙ方向変位量に対応する電圧Ｙoutを生成し、ＡＤＣ７０を介してＤＳＰ制御回路１０に出力する。ＤＳＰ制御回路１０は、入力された電圧ＸoutとＹoutから収束位置のＸ方向変位量とＹ方向変位量を検出する。
【００５８】
図７を参照して、本実施例におけるスキャン動作について説明する。
【００５９】
同図（ａ）に示すように、ビーム照射装置の前方空間に設定された目標領域を横２００×縦３のブロックに分割したとき、照射レーザ光は、全てのブロックを順番に照射するようにしてスキャンされる。ここで、ブロックのスキャン順序は任意に設定できる。たとえば、同図（ｂ）に示す如く、左上隅のブロック位置から順次、１ラインずつスキャンするように設定することもできる。なお、スキャン軌道（スキャン順序）は、上述の如く、ＤＳＰ制御回路１０内のスキャンテーブルによって規定される。
【００６０】
同図（ｂ）のようにしてスキャンされる場合、ＰＳＤ６００の受光面上における分離光の収束位置は、同図（ｃ）に示す軌道に沿って移動する。ここで、同図（ｃ）の軌道は、同図（ｂ）のスキャン軌道に対し、一対一に対応している。したがって、同図（ｃ）の軌道上における収束位置から照射レーザ光のスキャン位置を識別することができる。なお、この場合、同図（ｃ）の軌道は、上述の如く、ＤＳＰ制御回路１０内の軌道テーブルに従うこととなる。
【００６１】
ビーム照射装置においては、同図（ｂ）に示すスキャン軌道に沿って照射レーザ光がスキャンされるのが最も理想的である。しかし、通常は、アクチュエータ３００の移動量によって照射レーザ光のスキャン位置が所期のスキャン軌道から外れてしまう。すなわち、図７（ｂ）において、スキャン領域の両端であるA、B付近、すなわち、アクチュエータ３００の移動方向が変わる場所での動作速度は、AからBをスキャン（移動）中の動作速度がほぼ一定であるのに対して、遅延が生じる。
【００６２】
この場合、かかるスキャン位置の外れに応じて、有効受光面上における分離光の収束位置も同図（ｃ）に示す軌道から外れることとなる。
【００６３】
このため、図８に示すように、アクチュエータ移動量が同じになるように可変時間間隔でパルス発光を行う。また、このとき、アクチュエータ駆動回路４０から駆動信号（VCM駆動電流）として、アクチュエータ３００の追従性のよい正弦波を用いることによって、安定したスキャン動作を実現することができる。
【００６４】
また、アクチュエータ３００のスキャン（移動）中の動作速度がほぼ一定である期間に目標領域の水平方向のスキャンを行うように、周期を長くした正弦波を駆動信号（VCM駆動電流）として用いることもできる。このときのレーザ光発光タイミングとアクチュエータ駆動回路４０から駆動信号（VCM駆動電流）との関係を図９に示す。同図より、このときのレーザ光は、等時間間隔で発光を行う。
【００６５】
なお、図８および図９において、各パルス発射領域は、目標領域の水平方向分であり、正弦波の立ち上がり部分は、目標領域の右端から左端に戻る時間に相当する。
【００６６】
図１０は、有効受光面上における分離光のスポット軌道の一例を示すものである。かかる場合、ＤＳＰ制御回路１０は、上述の如く、分離光の収束位置を目標軌道に引き込むよう、アクチュエータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。
【００６７】
今、分離光の収束位置がＰ(x,y)にあり、このとき、目標軌道上にあるべき収束位置が
Ｐ’(x',y')であるとする。ここで、目標軌道上の収束位置Ｐ’(x',y')は、ＤＳＰ制御回路１０内に設定された軌道テーブルから取得される。具体的には、照射レーザ光のスキャン位置に対応する収束位置が軌道テーブルから取得される。
【００６８】
このとき、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｐ(x,y)とＰ’(x',y')をもとに、Ｅx＝ｘ−ｘ’と
Ｅy＝ｙ−ｙ’を演算し、演算結果をもとに、Ｅx＝０、Ｅy＝０になるよう、アクチュエ
ータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。これにより、照射レーザ光のスキャン位置は、当該タイミングにおいてスキャン軌道上にあるべきスキャン位置方向に引き戻される。これに応じて、分離光の収束位置も、当該タイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')の方向に引き込まれる。かかるサーボ動作によって、照射レーザ光は所期のスキャン軌道に追従するようスキャンされる。
【００６９】
図１１に、スキャン動作時のフローチャートを示す。
【００７０】
Ｓ１００にてスキャン動作が開始されると、Ｓ１０２にて照射レーザ光の照射位置がホームポジションへ移動される。なお、ホームポジションは、たとえば、図６（ｂ）に示すブロックのうち、左端で且つ上端のブロック位置に設定される。
【００７１】
さらに、Ｓ１０４にて照射レーザ光に対する軌道サーボがＯＮとされた後、Ｓ１０６にてスキャン動作が開始される。
【００７２】
次に、Ｓ１０８にて、照射レーザ光が目標領域に照射される。このとき、目標領域からの反射光を受光することにより、当該ビーム照射装置を搭載した検出器において、障害物測定や距離測定等の処理が行われる。
【００７３】
しかる後、Ｓ１１０にてスキャン動作が終了したかが判別され、終了していなければ、Ｓ１０６に戻り、上述のスキャン動作が繰り返される。他方、スキャン動作が終了すれば、Ｓ１１２にて軌道サーボがＯＦＦとされた後、Ｓ１１４にて半導体レーザがＯＦＦとされる。
【００７４】
次に、図１２を参照しながら、本実施例における車両制御用情報の設定処理について説明する。
【００７５】
各種車両制御用情報は、走行時の状況に基づいて設定される。ここで、走行時の状況は、図１０を用いた説明における、分離光の収束位置Ｐ(x,y)と、このとき、目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')を用いて、Ｅx＝ｘ−ｘ’とＥy＝ｙ−ｙ’を演算し、この演算結果に基づいて判定される。
【００７６】
まず、予め、安定走行時のＥxおよびＥyを設定（Ｓ２００）しておき、現在のＥxおよびＥyを取得し（Ｓ２０２）、たとえば、現在のＥxおよびＥyが、各々安定走行時の値の２倍以上か否か、判定する（Ｓ２０４）。
【００７７】
この判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上であると（Ｓ２００Ｙ）、悪路走行中であると判定し（Ｓ２０６）、ＤＳＰ制御回路１０は、エアサスペンションへ空気を送り込み、車高を上昇させるように制御するための情報を車両走行制御回路８０に設定し（Ｓ２０８）、本処理を終了する。
【００７８】
一方、Ｓ２０４における判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上でないと（Ｓ２００Ｎ）、悪路走行中でないと判定し（Ｓ２１０）、エアサスペンションへ送り込む空気を標準量とし、車高を標準高とするように制御するための情報を車両走行制御回路８０に設定し（Ｓ２１２）、本処理を終了する。
【００７９】
車両走行制御については、上記のほか、乗り心地に関して制御を行うこともできる。図１２のＳ２００に代わって、予め、乗り心地が良好な時のＥxおよびＥyを設定しておき、現在のＥxおよびＥyを取得し（Ｓ２０２）、たとえば、現在のＥxおよびＥyが、安定走行時の値の２倍以上か否か、判定する（Ｓ２０４）。
【００８０】
この判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上であると（Ｓ２００Ｙ）、Ｓ２０６に代わって、乗り心地がふわふわしていると判定し、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｓ２０８に代わって、ダンパーの減衰力を上昇させる制御を行うための情報を車両走行制御回路８０に設定し、本処理を終了する。
【００８１】
一方、Ｓ２０４における判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上でないと（Ｓ２００Ｎ）、Ｓ２１０に代わって、乗り心地がごつごつしていると判定し、Ｓ２１２に代わって、ダンパーの減衰力を下降させる制御をするための情報を車両走行制御回路８０に設定し、本処理を終了する。
【００８２】
以上のように、本発明によれば、簡素な構成にて、走行状況を判定し、この判定結果に基づいて車両制御用情報を設定して安定した走行を行うことができる。これにより、円滑且つ安定したスキャン動作を実現することができるビーム照射装置を提供することができる。
【００８３】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は、斯かる実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００８４】
たとえば、上記実施例では、図１０を参照して説明したように、分離光の収束位置Ｐ(x,y)を、当該タイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')に引き込むようにしてサーボを掛けるようにしたが、この他のサーボ処理にて、分離光の収束位置を目標軌道上に引き込むようにすることもできる。たとえば、図１３に示すように、当該タイミングよりΔＴだけ経過したタイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(xa',ya')に引き込むようにすることもできる。この場合、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｐ(x,y)とＰ’(xa',ya')をもとに、Ｅx＝ｘ−ｘa’とＥy＝ｙ−ｙa’を演算し、演算結果をもとに、
Ｅx＝０、Ｅy＝０になるよう、アクチュエータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。こうすると、照射レーザ光のスキャン位置を次に予定されているスキャン位置に円滑に引き込むことができ、効率的なスキャン動作を実現することができる。
【００８５】
なお、上記において、想定し得ない大きさの振動や外乱がビーム照射装置に加わった場合には、サーボ外れが生じて照射レーザ光のスキャン位置が所期のスキャン位置から大きく外れる場合が起こり得る。このような場合には、たとえば、図７（ｂ）のスキャン形態では、スキャン位置をサーボ外れが生じたときにスキャン途中であったラインの先頭位置に戻し、この位置から以降のスキャン処理を継続するようにすれば良い。
【００８６】
また、振動や外乱を予測する、いわゆる外乱オブザーバを併せて適用すれば、照射レーザ光の軌道追従をより円滑に行うことができる。この場合、想定し得ない大きさの振動や外乱がビーム照射装置に加わったような場合にも、サーボ外れの発生を効果的に抑制することができる。
【００８７】
また、上記実施例では、走行状況を判定する際、分離光の収束位置Ｐ(x,y)と、このとき、目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')を用いて、Ｅx＝ｘ−ｘ’とＥy＝ｙ−ｙ’を演算し、これが安定走行時の値の2倍以上であるか否かによって判定したが、これ以外の基準によって判定してもよい。
【００８８】
また、上記実施例のＳ２０６において、悪路走行中であると判定したときに、車内の表示装置等に、その旨を表示するようにしてもよい。さらに、Ｓ２０８以降の走行に関わる車両制御用情報の設定処理を促す表示を行うようにしてもよい。
【００８９】
また、上記実施例では、走行時の車両制御用情報として、車高の高さ、あるいは、ダンパーの減衰力を制御するものとしたが、これ以外に、車載電子機器の制御条件であってもよい。たとえば、悪路によって走行状況が悪いとき、振動によって誤動作を防ぐために、CDプレーヤのトラッキング・サーボのゲインをあげる、CDチェンジャのディスク交換動作を禁止する、ドアをロックする、スピーカからの音量をロックする、ハンドルの重さを重くする、車載テレビチューナ、アンテナ等の受信感度をあげる、等の条件を設定するようにしてもよい。
【００９０】
本実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義等は、本実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施例に係るビーム照射装置の構成を示す図
【図２】実施例に係るビーム照射ヘッドの構成を示す図
【図３】実施例に係るVCM駆動電流の例を示す図
【図４】照射レーザ光の出射角度と分離光の収束位置の関係を示す図
【図５】実施例に係るＰＳＤ構造を示す図
【図６】ＰＳＤの構造と位置検出電圧の変動を説明する図
【図７】実施例に係るスキャン動作を説明する図
【図８】VCM駆動電流と発光タイミングとの関係を示す図
【図９】VCM駆動電流と発光タイミングとの関係を示す図
【図１０】実施例に係る軌道サーボの掛け方を説明する図
【図１１】実施例に係るスキャン動作を示すフローチャート
【図１２】実施例に係る車両制御用情報設定処理の手順を示すフローチャート
【図１３】実施例に係る軌道サーボの掛け方を説明する図
【符号の説明】
【００９２】
１０ ＤＳＰ制御回路
３０ レーザ駆動回路
４０ アクチュエータ駆動回路
５０ ビーム照射ヘッド
６０ ＰＳＤ信号処理回路
８０ 車両走行制御装置
１００ 半導体レーザ
３００ レンズアクチュエータ
３０１ 照射レンズ
４００ ビームスプリッタ
６００ ＰＳＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム照射装置に関し、たとえば、車間検出器や距離検出器等に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を用いた車間検出器や距離検出器が様々な装置に用いられている。たとえば、車間検出器においては、車両前方からレーザ光を照射したときの反射光を検出することにより、障害物の有無と障害物までの距離が計測される。この場合、レーザ光は、予め前方空間に設定された目標領域を縦横方向に走査（スキャン）される。そして、各スキャン位置において、レーザ光の照射タイミングと反射光の受光タイミングの時間差が測定され、その測定結果から各スキャン位置前方にある障害物までの距離が算出される。
【０００３】
これらの検出器においては、レーザ光を縦横方向にスキャンさせながら目標領域に照射する、いわゆるビーム照射装置が用いられる。ここで、レーザ光のスキャンは、ポリゴンミラーを用いたスキャン機構や、レンズアクチュエータを用いたスキャン機構等を用いて行われる。
【０００４】
ポリゴンミラーを用いたスキャン機構は、ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光をポリゴンミラー側面に照射して、レーザ光をスキャンさせるものである。ポリゴンミラーは、断面多角形となっており、且つ、各側面にミラーが形成されている。ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光を側面に照射することにより、各側面に対するレーザ光の入射角度が変化し、これにより、反射光がポリゴンミラーの回転方向にスキャンされる。
【０００５】
しかし、かかるスキャン機構においては、ミラー回転軸と平行な方向にビームをスキャンさせるのが困難となる。この場合、たとえば、ミラー回転軸の傾きを変化させる機構や、ミラー回転軸に対する各側面の傾き角を予め変化させておくといった構造上の改良が別途必要となる。さらに、このスキャン機構では、ミラー面の平面精度やミラーの回転状態がビームのスキャン状態に大きく影響するため、精度の良いスキャン動作を実現するためには、高精度の平面加工技術や、高性能モータの適用が必要となる。
【０００６】
これに対し、たとえば、特許文献１に示すようなレンズアクチュエータを用いたスキャン機構では、レンズ駆動によってビームスキャンが行われることから、比較的簡単な構成にて、２次元方向のスキャン動作を実現できる。また、このスキャン機構では、高精度の平面加工技術や高性能モータ等の使用が不要となるため、ポリゴンミラーを用いる場合に比べ、コストの低減を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、かかるスキャン機構においては、振動や外乱等によってレンズに不所望な変位が生じ、その結果、レーザ光のスキャン軌道が所期のスキャン軌道から外れてしまうといった問題が起こり得る。このため、目標領域をくまなくスキャンすることができず、たとえば、障害物の検出モレ等の不具合が生じる恐れがある。ビーム照射装置を車間検出器等に用いる場合、障害物の検出モレは大事故につながる恐れがある。よって、車間検出器等に用いる場合には特に、安定したスキャン動作が実現される必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、円滑且つ安定したスキャン動作を実現するために、簡素な構成にて、走行状況を判定し、この判定結果に基づいて車両制御条件を設定することができるビーム照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
【００１０】
請求項１の発明は、ビーム照射装置であって、レーザ光を出射する光源と、目標領域に前記レーザ光が所定の間隔で照射されるように前記光源を制御する光源制御手段と、この光源から出射されたレーザ光を目標領域に向けて照射するレンズと、このレンズを少なくとも前記レーザ光の光軸に直交する方向に変位させる変位手段と、前記変位手段を駆動して前記レーザ光を前記目標領域内の所期の照射位置に走査させる走査手段と、前記レンズを通過したレーザ光の一部を分離する分離手段と、前記分離手段によって分離されたレーザ光を受光するとともに受光面上における前記分離光の受光位置を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する補正手段と、前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて走行状況を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
この特徴により、レーザ光による正確なスキャン動作を実現するとともに、そのスキャン光を監視することにより、現在、悪路を走行しているか否か等の走行状況を判定することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のビーム照射装置であって、さらに、前記判定手段の判定結果を報知する報知手段を有することを特徴とする。
【００１３】
この特徴により、現在の走行状況を知ることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１あるいは２に記載のビーム照射装置であって、さらに、前記判定手段による結果に基づき、走行時の車両制御用情報を設定するための車両制御用情報設定手段を有することを特徴とする。
【００１５】
この特徴により、判定された走行状況に基づいて、走行制御にかかるパラメータを設定することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記判定手段は、所期の照射位置と、前記検出手段によって検出された受光位置との変位に基づいて、走行状況を判定することを特徴とする。
【００１７】
この特徴により、レーザ光による正確なスキャン動作を実現するとともに、そのスキャン光と所期のレーザ光照射位置との変位によって、より正確に走行状況を把握することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記走査手段は、前記レーザ光が目標領域内を水平方向に走査するよう前記変位手段を駆動し、前記目標領域を水平方向に走査している間、前記光源制御手段は、この目標領域に対して所定の間隔でレーザ光が照射されるように制御することを特徴とする。
【００１９】
この特徴により、水平方向のスキャンを行っている間、正確なスキャン動作を実現するとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記所定の間隔は、前記目標領域内を一定の大きさに分割したときのブロック単位であることを特徴とする。
【００２１】
この特徴により、目標領域内を均一にスキャンするとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記所定の間隔は、一定の時間間隔であることを特徴とする。
【００２３】
この特徴により、目標領域内を均一にスキャンするとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１ないし７の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記変位手段は、前記走査手段からの正弦波信号に基づいて駆動されることを特徴とする。
【００２５】
この特徴により、変位手段の動作を円滑にすることができ、正確なレーザ光によるスキャン動作を実現するとともに、現在の走行状況を判定することができる。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記車両制御用情報は、車高の高さを制御するための情報であることを特徴とする。
【００２７】
この特徴により、走行状況によって車両の高さを調整することができる。
【００２８】
請求項１０の発明は、請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置であって、前記車両制御用情報は、ダンパーの減衰力を制御するための情報であることを特徴とする。
【００２９】
この特徴により、走行状況によってダンパーの減衰力を調整することができる。
【発明の効果】
【００３０】
上記のように本発明によれば、簡素な構成にて、走行状況を判定し、この判定結果に基づいて車両制御用情報を設定することができるビーム照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
（実施例１）
まず、図１に実施の形態に係るビーム照射装置の構成を示す。図示の如く、ビーム照射装置は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）制御回路１０と、ＤＡＣ（Digital Analog
Converter）２０と、レーザ駆動回路３０と、アクチュエータ駆動回路４０と、ビーム照射ヘッド５０と、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）信号処理回路６０と、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）７０、車両走行制御回路８０を備えている。
【００３２】
ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ駆動回路３０およびアクチュエータ駆動回路４０を駆動制御するためのデジタル信号をＤＡＣ２０に出力する。
【００３３】
ＤＡＣ２０は、ＤＳＰ制御回路１０から入力されたデジタル信号をアナログ信号（制御信号）に変換してレーザ駆動回路３０およびアクチュエータ駆動回路４０に出力する。
【００３４】
レーザ駆動回路３０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号に応じて、ビーム照射ヘッド５０内の半導体レーザ１００を駆動する。
【００３５】
アクチュエータ駆動回路４０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号に応じて、ビーム照射ヘッド５０内のレンズアクチュエータ３００を駆動する。
【００３６】
ビーム照射ヘッド５０は、前方空間に設定された目標領域にレーザ光をスキャンさせながら照射する。図示の如く、ビーム照射ヘッド５０は、半導体レーザ１００と、アパーチャ２００と、レンズアクチュエータ３００と、ビームスプリッタ４００と、集光レンズ５００と、ＰＳＤ６００を備えている。
【００３７】
半導体レーザ１００から出射されたレーザ光は、アパーチャ２００によって所望の形状に整形された後、レンズアクチュエータ３００に支持された照射レンズに入射される。ここで、照射レンズは、同図のＹ−Ｚ平面方向に変位可能となるよう、レンズアクチュエータ３００によって支持されている。したがって、照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ３００の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光のスキャンが行われる。
【００３８】
照射レンズを通過したレーザ光は、ビームスプリッタ４００によってその一部が反射され、照射レーザ光（目標領域に照射されるレーザ光）から分離される。分離されたレーザ光（分離光）は、集光レンズ５００を通してＰＳＤ６００上に収束される。ＰＳＤ６００は、図１のＸ−Ｙ平面に平行な受光面を有しており、この受光面上における分離光の収束位置に応じた電流を出力する。ここで、受光面上における分離光の収束位置と目標領域上における前記照射レーザ光の照射位置は一対一に対応している。よって、ＰＳＤ６００から出力される電流は、目標領域上における前記照射レーザ光の照射位置に対応するものとなっている。なお、ＰＳＤ６００の構成および電流の出力動作については、図５、図６を参照しながら追って詳述する。
【００３９】
ＰＳＤ６００からの出力電流はＰＳＤ信号処理回路６０に入力される。ＰＳＤ信号処理回路６０は、入力された電流から分離光の収束位置を表す電圧信号をＡＤＣ７０に出力する。
【００４０】
ＡＤＣ７０は、入力された電圧信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ制御回路１０に出力する。ＤＳＰ制御回路１０は、入力された電圧信号をもとに、受光面上における分離光の収束位置を検出する。
【００４１】
なお、ＤＳＰ制御回路１０には、レーザ光の照射位置を目標領域内においてスキャンさせるためのテーブル（スキャンテーブル）と、このテーブルに従ってレーザ光をスキャンさせたときの、受光面上における分離光の収束位置の軌道を示すテーブル（軌道テーブル）が配備されている。
【００４２】
ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ光のスキャン動作時、スキャンテーブルを参照しながらアクチュエータ駆動回路４０を制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。
【００４３】
また、同時に、ＡＤＣ７０から入力された信号をもとに受光面上における分離光の収束位置を検出し、検出した位置と軌道テーブルにて規定された所期の収束位置とを比較して、検出位置が所期の収束位置に引き込まれるよう、アクチュエータ駆動回路４０を制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。かかるサーボ動作によって、照射レーザ光は、スキャンテーブルにて規定された軌道に沿うよう目標領域内をスキャンする。なお、サーボ動作の詳細は、図１０を参照しながら追って詳述する。
【００４４】
さらに、ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ光のスキャン動作時、半導体レーザ１００の出射をパルス（矩形）状に行うよう設定するための信号を、ＤＡＣ２０を介してレーザ駆動回路３０に出力する。ここで、パルス状とは、目標領域内のブロック毎に一定期間の出射と半導体レーザ１００の出力をオフにすることを繰り返し行う状態をいう。しかして、照射レーザ光は、目標領域内をブロック毎に発光する。
【００４５】
また、これと同時に、受光面上における分離光の収束位置を監視する。
【００４６】
車両走行制御回路８０は、たとえば、エアサスペンションへの送り込む空気量を制御し、車高を調整する回路などである。ＤＳＰ制御回路１０は、以下に説明するサーボ動作、すなわち、所期のスキャン軌道と実際のスキャン軌道の差に基づき、車両走行のためのパラメータを車両走行制御回路８０に設定する。
【００４７】
図２に、レンズアクチュエータ３００の構成（分解斜視図）を示す。
【００４８】
同図を参照して、照射レンズ３０１は、レンズホルダー３０２中央の開口に装着される。レンズホルダー３０２には、４つの側面にそれぞれコイルが装着されており、各コイル内にヨーク３０３中央の突出部が図示矢印のように挿入される。各ヨーク３０３は、両側の舌片が一対のヨーク固定部材３０５の凹部に嵌入される。さらに、それぞれのヨーク固定部材３０５に、ヨーク３０３の舌片を挟むようにして磁石３０４が固着される。この状態にて、ヨーク固定部材３０５が磁石３０４とともにベース（図示せず）に装着される。
【００４９】
さらに、ベースには一対のワイヤー固定部材３０６が装着されており、このワイヤー固定部材３０６にワイヤー３０７を介してレンズホルダー３０２が弾性支持される。レンズホルダー３０２には四隅にワイヤー３０７を嵌入するための孔が設けられている。この孔にそれぞれワイヤー３０７を嵌入した後、ワイヤー３０７の両端をワイヤー固定部材３０６に固着する。これにより、レンズホルダー３０２がワイヤー３０７を介してワイヤー固定部材３０６に弾性支持される。
【００５０】
駆動時には、レンズホルダー３０２に装着されている各コイルに、上記アクチュエータ駆動回路４０から駆動信号が供給される。これにより、電磁駆動力が発生し、照射レンズ３０１がレンズホルダーとともに２次元駆動される。
【００５１】
ここで、上記アクチュエータ駆動回路４０から駆動信号（VCM駆動電流）は、図３に示すような矩形波、正弦波、のこぎり波、山形波などのいずれの波形であってもよい。例えば、制御信号を矩形波とする場合、駆動パターンが単純となり、レーザ光を可変パルス間隔で照射できる。また、制御信号を正弦波とする場合、アクチュエータ３００の追従性がよく、レーザ光を可変パルス間隔で照射できる。また、制御信号を山形波やのこぎり波とする場合、レーザ光を可変パルス間隔で照射できる。
【００５２】
図４は、レンズアクチュエータ３００を駆動して照射レンズ３０１を一方向に変位させたときの、照射レーザ光の出射角度とＰＳＤ受光面上における分離光（同図ではモニター光）の収束位置の関係（シミュレーション）を示すものである。同図に示す如く、分離光の変位量は照射レーザ光の出射角度に比例して増加する。なお、同図の特性にうねりが生じているのは、照射レンズを２次元駆動することによって、ＰＳＤ受光面上の分離光に収差が生じるためである。
【００５３】
図５に、ＰＳＤ６００の構造を示す。なお、同図は、図１において、ＰＳＤ６００をY軸方向から見たときの構造を示すものである。
【００５４】
図示の如く、ＰＳＤ６００は、Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成した構造となっている。抵抗層表面には、図１のＸ方向における光電流を出力するための電極Ｘ１、Ｘ２と、図１のＹ方向における光電流を出力するための電極Ｙ１、Ｙ２（同図では図示省略）が形成されている。また、裏面側には共通電極が形成されている。
【００５５】
受光面に分離光が収束されると、収束位置に光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、各電極までの距離に逆比例して分割されて、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される。ここで、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流は、分離光の収束位置から各電極までの距離に逆比例して分割された大きさを有している。よって、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流値をもとに、受光面上における収束位置を検出することができる。
【００５６】
図６（ａ）は、ＰＳＤ６００の有効受光面を示す図である。また、図６（ｂ）は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流をもとにＰＳＤ信号処理回路６０にて生成される位置検出電圧と、有効受光面上における分離光の収束位置の関係を示す図である。なお、図６（ａ）では有効受光面を正方形としている。また、図６（ｂ）では、有効受光面のセンター位置を基準位置（０位置）として、基準位置に対する収束位置のＸ方向およびＹ方向の変位量と出力電圧の関係を示している。
【００５７】
上記ＰＳＤ信号処理回路６０は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流をもとに、収束位置のＸ方向変位量に対応する電圧Ｘoutと、Ｙ方向変位量に対応する電圧Ｙoutを生成し、ＡＤＣ７０を介してＤＳＰ制御回路１０に出力する。ＤＳＰ制御回路１０は、入力された電圧ＸoutとＹoutから収束位置のＸ方向変位量とＹ方向変位量を検出する。
【００５８】
図７を参照して、本実施例におけるスキャン動作について説明する。
【００５９】
同図（ａ）に示すように、ビーム照射装置の前方空間に設定された目標領域を横２００×縦３のブロックに分割したとき、照射レーザ光は、全てのブロックを順番に照射するようにしてスキャンされる。ここで、ブロックのスキャン順序は任意に設定できる。たとえば、同図（ｂ）に示す如く、左上隅のブロック位置から順次、１ラインずつスキャンするように設定することもできる。なお、スキャン軌道（スキャン順序）は、上述の如く、ＤＳＰ制御回路１０内のスキャンテーブルによって規定される。
【００６０】
同図（ｂ）のようにしてスキャンされる場合、ＰＳＤ６００の受光面上における分離光の収束位置は、同図（ｃ）に示す軌道に沿って移動する。ここで、同図（ｃ）の軌道は、同図（ｂ）のスキャン軌道に対し、一対一に対応している。したがって、同図（ｃ）の軌道上における収束位置から照射レーザ光のスキャン位置を識別することができる。なお、この場合、同図（ｃ）の軌道は、上述の如く、ＤＳＰ制御回路１０内の軌道テーブルに従うこととなる。
【００６１】
ビーム照射装置においては、同図（ｂ）に示すスキャン軌道に沿って照射レーザ光がスキャンされるのが最も理想的である。しかし、通常は、アクチュエータ３００の移動量によって照射レーザ光のスキャン位置が所期のスキャン軌道から外れてしまう。すなわち、図７（ｂ）において、スキャン領域の両端であるA、B付近、すなわち、アクチュエータ３００の移動方向が変わる場所での動作速度は、AからBをスキャン（移動）中の動作速度がほぼ一定であるのに対して、遅延が生じる。
【００６２】
この場合、かかるスキャン位置の外れに応じて、有効受光面上における分離光の収束位置も同図（ｃ）に示す軌道から外れることとなる。
【００６３】
このため、図８に示すように、アクチュエータ移動量が同じになるように可変時間間隔でパルス発光を行う。また、このとき、アクチュエータ駆動回路４０から駆動信号（VCM駆動電流）として、アクチュエータ３００の追従性のよい正弦波を用いることによって、安定したスキャン動作を実現することができる。
【００６４】
また、アクチュエータ３００のスキャン（移動）中の動作速度がほぼ一定である期間に目標領域の水平方向のスキャンを行うように、周期を長くした正弦波を駆動信号（VCM駆動電流）として用いることもできる。このときのレーザ光発光タイミングとアクチュエータ駆動回路４０から駆動信号（VCM駆動電流）との関係を図９に示す。同図より、このときのレーザ光は、等時間間隔で発光を行う。
【００６５】
なお、図８および図９において、各パルス発射領域は、目標領域の水平方向分であり、正弦波の立ち上がり部分は、目標領域の右端から左端に戻る時間に相当する。
【００６６】
図１０は、有効受光面上における分離光のスポット軌道の一例を示すものである。かかる場合、ＤＳＰ制御回路１０は、上述の如く、分離光の収束位置を目標軌道に引き込むよう、アクチュエータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。
【００６７】
今、分離光の収束位置がＰ(x,y)にあり、このとき、目標軌道上にあるべき収束位置が
Ｐ’(x',y')であるとする。ここで、目標軌道上の収束位置Ｐ’(x',y')は、ＤＳＰ制御回路１０内に設定された軌道テーブルから取得される。具体的には、照射レーザ光のスキャン位置に対応する収束位置が軌道テーブルから取得される。
【００６８】
このとき、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｐ(x,y)とＰ’(x',y')をもとに、Ｅx＝ｘ−ｘ’と
Ｅy＝ｙ−ｙ’を演算し、演算結果をもとに、Ｅx＝０、Ｅy＝０になるよう、アクチュエ
ータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。これにより、照射レーザ光のスキャン位置は、当該タイミングにおいてスキャン軌道上にあるべきスキャン位置方向に引き戻される。これに応じて、分離光の収束位置も、当該タイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')の方向に引き込まれる。かかるサーボ動作によって、照射レーザ光は所期のスキャン軌道に追従するようスキャンされる。
【００６９】
図１１に、スキャン動作時のフローチャートを示す。
【００７０】
Ｓ１００にてスキャン動作が開始されると、Ｓ１０２にて照射レーザ光の照射位置がホームポジションへ移動される。なお、ホームポジションは、たとえば、図６（ｂ）に示すブロックのうち、左端で且つ上端のブロック位置に設定される。
【００７１】
さらに、Ｓ１０４にて照射レーザ光に対する軌道サーボがＯＮとされた後、Ｓ１０６にてスキャン動作が開始される。
【００７２】
次に、Ｓ１０８にて、照射レーザ光が目標領域に照射される。このとき、目標領域からの反射光を受光することにより、当該ビーム照射装置を搭載した検出器において、障害物測定や距離測定等の処理が行われる。
【００７３】
しかる後、Ｓ１１０にてスキャン動作が終了したかが判別され、終了していなければ、Ｓ１０６に戻り、上述のスキャン動作が繰り返される。他方、スキャン動作が終了すれば、Ｓ１１２にて軌道サーボがＯＦＦとされた後、Ｓ１１４にて半導体レーザがＯＦＦとされる。
【００７４】
次に、図１２を参照しながら、本実施例における車両制御用情報の設定処理について説明する。
【００７５】
各種車両制御用情報は、走行時の状況に基づいて設定される。ここで、走行時の状況は、図１０を用いた説明における、分離光の収束位置Ｐ(x,y)と、このとき、目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')を用いて、Ｅx＝ｘ−ｘ’とＥy＝ｙ−ｙ’を演算し、この演算結果に基づいて判定される。
【００７６】
まず、予め、安定走行時のＥxおよびＥyを設定（Ｓ２００）しておき、現在のＥxおよびＥyを取得し（Ｓ２０２）、たとえば、現在のＥxおよびＥyが、各々安定走行時の値の２倍以上か否か、判定する（Ｓ２０４）。
【００７７】
この判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上であると（Ｓ２００Ｙ）、悪路走行中であると判定し（Ｓ２０６）、ＤＳＰ制御回路１０は、エアサスペンションへ空気を送り込み、車高を上昇させるように制御するための情報を車両走行制御回路８０に設定し（Ｓ２０８）、本処理を終了する。
【００７８】
一方、Ｓ２０４における判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上でないと（Ｓ２００Ｎ）、悪路走行中でないと判定し（Ｓ２１０）、エアサスペンションへ送り込む空気を標準量とし、車高を標準高とするように制御するための情報を車両走行制御回路８０に設定し（Ｓ２１２）、本処理を終了する。
【００７９】
車両走行制御については、上記のほか、乗り心地に関して制御を行うこともできる。図１２のＳ２００に代わって、予め、乗り心地が良好な時のＥxおよびＥyを設定しておき、現在のＥxおよびＥyを取得し（Ｓ２０２）、たとえば、現在のＥxおよびＥyが、安定走行時の値の２倍以上か否か、判定する（Ｓ２０４）。
【００８０】
この判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上であると（Ｓ２００Ｙ）、Ｓ２０６に代わって、乗り心地がふわふわしていると判定し、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｓ２０８に代わって、ダンパーの減衰力を上昇させる制御を行うための情報を車両走行制御回路８０に設定し、本処理を終了する。
【００８１】
一方、Ｓ２０４における判定の結果、現在のＥxおよびＥyが安定走行時の値の２倍以上でないと（Ｓ２００Ｎ）、Ｓ２１０に代わって、乗り心地がごつごつしていると判定し、Ｓ２１２に代わって、ダンパーの減衰力を下降させる制御をするための情報を車両走行制御回路８０に設定し、本処理を終了する。
【００８２】
以上のように、本発明によれば、簡素な構成にて、走行状況を判定し、この判定結果に基づいて車両制御用情報を設定して安定した走行を行うことができる。これにより、円滑且つ安定したスキャン動作を実現することができるビーム照射装置を提供することができる。
【００８３】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は、斯かる実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００８４】
たとえば、上記実施例では、図１０を参照して説明したように、分離光の収束位置Ｐ(x,y)を、当該タイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')に引き込むようにしてサーボを掛けるようにしたが、この他のサーボ処理にて、分離光の収束位置を目標軌道上に引き込むようにすることもできる。たとえば、図１３に示すように、当該タイミングよりΔＴだけ経過したタイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(xa',ya')に引き込むようにすることもできる。この場合、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｐ(x,y)とＰ’(xa',ya')をもとに、Ｅx＝ｘ−ｘa’とＥy＝ｙ−ｙa’を演算し、演算結果をもとに、
Ｅx＝０、Ｅy＝０になるよう、アクチュエータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。こうすると、照射レーザ光のスキャン位置を次に予定されているスキャン位置に円滑に引き込むことができ、効率的なスキャン動作を実現することができる。
【００８５】
なお、上記において、想定し得ない大きさの振動や外乱がビーム照射装置に加わった場合には、サーボ外れが生じて照射レーザ光のスキャン位置が所期のスキャン位置から大きく外れる場合が起こり得る。このような場合には、たとえば、図７（ｂ）のスキャン形態では、スキャン位置をサーボ外れが生じたときにスキャン途中であったラインの先頭位置に戻し、この位置から以降のスキャン処理を継続するようにすれば良い。
【００８６】
また、振動や外乱を予測する、いわゆる外乱オブザーバを併せて適用すれば、照射レーザ光の軌道追従をより円滑に行うことができる。この場合、想定し得ない大きさの振動や外乱がビーム照射装置に加わったような場合にも、サーボ外れの発生を効果的に抑制することができる。
【００８７】
また、上記実施例では、走行状況を判定する際、分離光の収束位置Ｐ(x,y)と、このとき、目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')を用いて、Ｅx＝ｘ−ｘ’とＥy＝ｙ−ｙ’を演算し、これが安定走行時の値の2倍以上であるか否かによって判定したが、これ以外の基準によって判定してもよい。
【００８８】
また、上記実施例のＳ２０６において、悪路走行中であると判定したときに、車内の表示装置等に、その旨を表示するようにしてもよい。さらに、Ｓ２０８以降の走行に関わる車両制御用情報の設定処理を促す表示を行うようにしてもよい。
【００８９】
また、上記実施例では、走行時の車両制御用情報として、車高の高さ、あるいは、ダンパーの減衰力を制御するものとしたが、これ以外に、車載電子機器の制御条件であってもよい。たとえば、悪路によって走行状況が悪いとき、振動によって誤動作を防ぐために、CDプレーヤのトラッキング・サーボのゲインをあげる、CDチェンジャのディスク交換動作を禁止する、ドアをロックする、スピーカからの音量をロックする、ハンドルの重さを重くする、車載テレビチューナ、アンテナ等の受信感度をあげる、等の条件を設定するようにしてもよい。
【００９０】
本実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義等は、本実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施例に係るビーム照射装置の構成を示す図
【図２】実施例に係るビーム照射ヘッドの構成を示す図
【図３】実施例に係るVCM駆動電流の例を示す図
【図４】照射レーザ光の出射角度と分離光の収束位置の関係を示す図
【図５】実施例に係るＰＳＤ構造を示す図
【図６】ＰＳＤの構造と位置検出電圧の変動を説明する図
【図７】実施例に係るスキャン動作を説明する図
【図８】VCM駆動電流と発光タイミングとの関係を示す図
【図９】VCM駆動電流と発光タイミングとの関係を示す図
【図１０】実施例に係る軌道サーボの掛け方を説明する図
【図１１】実施例に係るスキャン動作を示すフローチャート
【図１２】実施例に係る車両制御用情報設定処理の手順を示すフローチャート
【図１３】実施例に係る軌道サーボの掛け方を説明する図
【符号の説明】
【００９２】
１０ ＤＳＰ制御回路
３０ レーザ駆動回路
４０ アクチュエータ駆動回路
５０ ビーム照射ヘッド
６０ ＰＳＤ信号処理回路
８０ 車両走行制御装置
１００ 半導体レーザ
３００ レンズアクチュエータ
３０１ 照射レンズ
４００ ビームスプリッタ
６００ ＰＳＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
目標領域に前記レーザ光が所定の間隔で照射されるように前記光源を制御する光源制御手段と、
この光源から出射されたレーザ光を目標領域に向けて照射するレンズと、
このレンズを少なくとも前記レーザ光の光軸に直交する方向に変位させる変位手段と、
前記変位手段を駆動して前記レーザ光を前記目標領域内の所期の照射位置に走査させる走査手段と、
前記レンズを通過したレーザ光の一部を分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離されたレーザ光を受光するとともに受光面上における前記分離光の受光位置を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する補正手段と、
前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて走行状況を判定する判定手段とを
有する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
さらに、
前記判定手段の判定結果を報知する報知手段を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム照射装置。
【請求項３】
さらに、
前記判定手段による結果に基づき、走行時の車両制御用情報を設定するための車両制御用情報設定手段を有する、
ことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のビーム照射装置。
【請求項４】
前記判定手段は、所期の照射位置と、前記検出手段によって検出された受光位置との変位に基づいて、走行状況を判定する、
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項５】
前記走査手段は、前記レーザ光が目標領域内を水平方向に走査するよう前記変位手段を駆動し、
前記目標領域を水平方向に走査している間、前記光源制御手段は、この目標領域に対して所定の間隔でレーザ光が照射されるように制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項６】
前記所定の間隔は、前記目標領域内を一定の大きさに分割したときのブロック単位である、
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項７】
前記所定の間隔は、一定の時間間隔である、
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項８】
前記変位手段は、前記走査手段からの正弦波信号に基づいて駆動される
ことを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項９】
前記車両制御用情報は、車高の高さを制御するための情報である、
ことを特徴とする請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項１０】
前記車両制御用情報は、ダンパーの減衰力を制御するための情報である、
ことを特徴とする請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
目標領域に前記レーザ光が所定の間隔で照射されるように前記光源を制御する光源制御手段と、
この光源から出射されたレーザ光を目標領域に向けて照射するレンズと、
このレンズを少なくとも前記レーザ光の光軸に直交する方向に変位させる変位手段と、
前記変位手段を駆動して前記レーザ光を前記目標領域内の所期の照射位置に走査させる走査手段と、
前記レンズを通過したレーザ光の一部を分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離されたレーザ光を受光するとともに受光面上における前記分離光の受光位置を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する補正手段と、
前記検出手段によって検出された受光位置に基づいて走行状況を判定する判定手段とを
有する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
さらに、
前記判定手段の判定結果を報知する報知手段を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のビーム照射装置。
【請求項３】
さらに、
前記判定手段による結果に基づき、走行時の車両制御用情報を設定するための車両制御用情報設定手段を有する、
ことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のビーム照射装置。
【請求項４】
前記判定手段は、所期の照射位置と、前記検出手段によって検出された受光位置との変位に基づいて、走行状況を判定する、
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項５】
前記走査手段は、前記レーザ光が目標領域内を水平方向に走査するよう前記変位手段を駆動し、
前記目標領域を水平方向に走査している間、前記光源制御手段は、この目標領域に対して所定の間隔でレーザ光が照射されるように制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項６】
前記所定の間隔は、前記目標領域内を一定の大きさに分割したときのブロック単位である、
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項７】
前記所定の間隔は、一定の時間間隔である、
ことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項８】
前記変位手段は、前記走査手段からの正弦波信号に基づいて駆動される
ことを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項９】
前記車両制御用情報は、車高の高さを制御するための情報である、
ことを特徴とする請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置。
【請求項１０】
前記車両制御用情報は、ダンパーの減衰力を制御するための情報である、
ことを特徴とする請求項３ないし７の何れかに記載のビーム照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２８４２０４（Ｐ２００６−２８４２０４Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１００８３６（Ｐ２００５−１００８３６）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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