車両用レーダ装置
【課題】反射強度が低下した先行車両の検知可能距離の低下を抑制し、かつ、光学設計上の制約を少なくする。
【解決手段】距離検出を行うときには発光体１４０での発光を行わず、受光素子８２に入射される光の強度に応じた受光信号が得られるようにし、距離検出を行わないときには発光体１４０での発光を行い、受光素子８２における受光信号成分が一定値となるようにする。これにより、距離検出を行わないときの受光信号の波形から、一定値となる受光信号成分を差し引けば、ノイズ成分のみが残ることになる。そして、このときに得られるノイズ成分をバックグランドノイズ算出回路９９で求めることにより、受光信号からノイズ成分を除去することが可能となる。これにより、レーダ装置の検知可能距離が低下することを防ぐことが可能となり、光学設計上の制約も少なくすることが可能となる。
【解決手段】距離検出を行うときには発光体１４０での発光を行わず、受光素子８２に入射される光の強度に応じた受光信号が得られるようにし、距離検出を行わないときには発光体１４０での発光を行い、受光素子８２における受光信号成分が一定値となるようにする。これにより、距離検出を行わないときの受光信号の波形から、一定値となる受光信号成分を差し引けば、ノイズ成分のみが残ることになる。そして、このときに得られるノイズ成分をバックグランドノイズ算出回路９９で求めることにより、受光信号からノイズ成分を除去することが可能となる。これにより、レーダ装置の検知可能距離が低下することを防ぐことが可能となり、光学設計上の制約も少なくすることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも車幅方向の所定角度範囲内に渡って複数の送信波を照射し、各送信波に対する反射波を受信した際に、その反射波の強度に応じた受信信号を発生させ、その受信信号に基づいて、反射物体を検出する車両用レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示されるように、光波、ミリ波などの送信波を車両前方に照射し、その反射波に基づいて、車両前方の反射物体を検出する車両用レーダ装置が提案されている。この種の装置は、例えば、先行車両等との間隔が短くなったことを検出して警報を発生する装置や、先行車両と所定の車間距離を維持するように車速を制御する装置などに適用され、それらの制御対象としての先行車両の検出に利用される。
【０００３】
この車両用レーダ装置では、レーザダイオードによって発光されたレーザ光の照射方向を回転駆動されるポリゴンミラーを用いて変化させ、車幅方向及び高さ方向それぞれの所定角度範囲に渡り複数本のレーザ光を照射する。そして、各レーザ光が反射物体によって反射された場合、その反射光を受光レンズを介して受光する。その受光された反射光は受光素子に導かれ、受光素子は、その受光強度に対応する電圧信号を出力する。そして、レーザ光が照射されてからこの電圧信号が基準電圧以上となるまでの時間間隔に基づいて、反射物体までの距離を検出するとともに、そのレーザ光の照射角度に基づいて車幅方向及び車高方向の位置も検出する。
【特許文献１】特開２００２−４０１３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記車両用レーダ装置は、先行車両を検知対象とし、自車両から先行車両までの距離や先行車両の速度の検出を行っている。このような車両用レーダ装置では、例えば、先行車両の後面に泥や雪等が付着している場合、先行車両によって反射される反射光の強度が低下してしまい、受光信号中、先行車両によって反射された反射光に対応する強度を持つ受光信号成分と種々の要因で発生するノイズ成分との区別が困難となる。その結果、レーダ装置の検知可能距離が低下するとの問題が生じる。
【０００５】
この問題を解決するものとして、本発明者らは、先に、レーザ光を走査するポリゴンミラーを回転させたときに、レーザ光が筐体の外に出射されなくなる回転角度が存在することを利用し、そのときに得られた受光信号には反射ノイズ成分しか含まれていないものとして、ノイズ成分を求めるという発明について出願している（特願２００２−３４６２８２号参照）。
【０００６】
しかしながら、このような手法を採用する場合、光が筐体の外に出射されない角度範囲を光学機構の設計要件として織り込まなければならず、光学設計上の大きな制約になりうることが判った。
【０００７】
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、反射強度が低下した先行車両の検知可能距離の低下を抑制することが可能であり、かつ、光学設計上の制約を少なくすることが可能な車両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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用レーダ装置では、受信手段に、反射波を受信した際にその反射波の強度に応じた受信信号成分を含む信号を出力する受信信号出力部（８２）に加え、受信信号出力部における受信信号に対する出力を飽和させる電磁波を出力する電磁波出力部（１４０）を備え、ノイズ成分算出部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されているときの受信信号に基づいて、ノイズ成分の算出を行わせ、除去部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されていないときの受信信号からノイズ成分を除去することを特徴としている。
【０００９】
このように、電磁波出力部を備えた場合、ノイズ成分算出部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されているときの受信信号に基づいて、ノイズ成分の算出を行わせ、除去部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されていないときの受信信号からノイズ成分を除去させることができる。
【００１０】
これにより、レーダ装置の検知可能距離が低下することを防ぐことが可能となる。そして、ノイズ成分の検出をノイズ成分出力部および選択部を用いて行っていることから、従来のように、光が筐体の外に出射されない角度範囲を光学機構の設計要件として織り込む必要がない。したがって、光学設計上の制約も少なくすることが可能となる。
【００１１】
例えば、請求項２に示すように、発信部が送信波として光波を出力する発光部であり、受信手段が反射波として光波の反射光を受光する受光部である場合、光波の反射光の強度に応じた出力を発生させる受光素子（８２）によって受信信号出力部を構成し、受光素子の出力を飽和させる発光体（１４０）によって電磁波出力部を構成することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、反射物体検出手段に、反射波を受信した際にその反射波の強度に応じて出力される受信信号成分が受信信号に含まれているか否かを判定する判定部（１０３）と、判定部にて受信信号に受信信号成分が含まれていないと判定されたときには、ノイズ成分算出部に、そのときの受信信号が伝えられるようにするスイッチ部（１６０）とを備えることを特徴としている。
【００１３】
このように、受信信号成分が無いと判定されたときには、受信手段からの受信信号が反射光ノイズ成分のみによるものであるとして、そのときの受信信号がノイズ成分算出部に入力されるようにしている。このため、反射光ノイズ成分を算出することが可能となり、除去部にて受信信号から反射光ノイズ成分を減算することが可能となる。
【００１４】
この場合、請求項４に示すように、ノイズ成分算出部に、発信手段が発信する送信波のスキャニング角度に対応する反射光ノイズの相関を記憶させ、受信信号に受信信号成分が含まれていないと判定されたとき伝えられた受信信号とそのときのスキャニング角度とから、相関に基づいて、そのときのスキャニング角度とは異なるスキャニング角度を含め、スキャニング角度ごとの反射光ノイズを求めることができる。
【００１５】
このように、受光信号成分が無いと判定されたときにのみ、反射光ノイズ成分の算出が行われるようにし、算出された反射光ノイズ成分と予め記憶された反射光ノイズの角度依存性とから、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を算出することができる。このため、スキャニング角度別に反射光ノイズ成分を学習する場合のように、学習処理の占める規模および学習結果を記憶するメモリを膨大させることなく、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を学習することが可能となる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態における車両用レーダ装置が適用された車両用制御装置１のシステムブロック図である。以下、この図に基づいて、車両用レーダ装置を備えた制御装置１の詳細について説明する。
【００１８】
車両用制御装置１は、車両用レーダ装置の検出結果に基づいて、警報すべき領域に障害物が存在する場合に警報を出したり、先行車両との車間距離を、所定の車間距離に維持するため、車速を制御する機能を備えるものである。
【００１９】
図１に示されるように、車両制御装置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、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータを主として、各種の駆動回路や検出回路を備えた構成となっている。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。
【００２０】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、車両用レーダ装置としての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受け取り、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。そして、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。
【００２１】
レーザレーダセンサ５は、図２（ａ）に示されるブロック構成として表されるもので、発光部７０ａ、受光部７０ｂ及びレーザレーダＣＰＵ７０ｃなどを主要部として構成されている。
【００２２】
発光部７０ａは、パルス状のレーザ光を、発光レンズ７１及びスキャナ７２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いう）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ＣＰＵ７０ｃに接続され、レーザレーダＣＰＵ７０ｃ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ＣＰＵ７０ｃ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、モータ回転位置センサ７８によって検出され、レーザレーダＣＰＵ７０ｃに出力される。
【００２３】
ポリゴンミラー７３は、略六角錐台形状を成し、その６つの側面がミラーを構成している。そして、各側面の底面に対する面倒れ角が異なっていることから、ポリゴンミラー７３は、車幅方向及び車高方向それぞれの所定角度の範囲で不連続にレーザ光を走査するように、レーザ光を出力することができる。このようにレーザ光を２次元的に走査させるのであるが、その走査パターンを図３を参照して説明する。
【００２４】
図３は、レーザレーダセンサの照射領域を示す斜視図を示している。出射されたレーザビームは、測定エリア１２１内の右端から左端にかけて例えば等間隔で出射されるが、図３では、測定エリア１２１内の右端および左端のパターン１２２のみが示してあり、その途中は省略してある。また、出射レーザビームパターン１２２は、図３では一例として略楕円形のものを示しているが、この形に限られるものではなく長方形等でもよい。さらに、レーザ光を用いるものの他に、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。また、スキャン方式にこだわる必要はなく、距離以外に２方位を測定できる方式であればよい。
【００２５】
図３に示すように、レーザ光は、その照射方向をＺ軸としたとき、車幅方向となるＸ軸および高さ方向となるＹ軸によって構成されるＺ軸に垂直なＸＹ平面内を順次走査するように照射される。本実施形態では、Ｘ軸が走査方向、Ｙ軸が基準方向となる。
【００２６】
レーザ光が２次元走査を行うスキャンエリアは、Ｘ軸方向に例えば０．０８ｄｅｇ×４５１点＝２０ｄｅｇ、Ｙ軸方向に例えば０．７ｄｅｇ×６ライン＝４ｄｅｇとなっている。また、走査方向はＸ軸方向については図３において左から右へ、Ｙ軸方向については図３において上から下へとなっている。具体的には、まずＹ軸方向の最上部に位置する第１走査ラインについてＸ軸方向において左から右へ０．０８°おきにレーザ光が順次照射される。その後、Ｙ軸方向の最上部から１列下の第２走査ラインにおいても同様にＸ軸方向に０．０８°おきにレーザ光が順次照射される。このようにして第６走査ラインまで同様にレーザ光が照射され、第１走査ラインから第６走査ラインまで、走査ラインごとに、複数のレーザ光が照射される。
【００２７】
上述したスキャンエリアにレーザ光を照射した際、このレーザ光による反射光が受光された場合、レーザ光の照射角度を示すスキャン角度θｘ、θｙと測距された距離Ｌとが得られる。なお、ここでいう２つのスキャン角度θｘ、θｙは、それぞれ出射されたレーザ光をＹＺ平面に投影した線とＺ軸との角度が縦スキャン角θｙ、出射されたレーザビームをＸＺ平面に投影した線とＺ軸との角度が横スキャン角θｘと定義されるものである。
【００２８】
レーザレーダセンサ５の受光部７０ｂには、集光レンズ８１と受光素子８２とが設けられていると共に、ダミー回路８３およびセレクタ８４が備えられている。集光レンズ８１は、図示しない物体に反射されたレーザ光を集光させるものである。受光素子８２は、光を受け取ると、受け取った光の強度に対応する電圧（受光信号）を出力するようになっている。
【００２９】
ダミー回路８３は、例えばＲＣで組まれ、受光素子８２と同一インピーダンスで構成されている。セレクタ８４は、受光部７０ｂの後段に配置される増幅回路８５が接続される接続元をセレクトするものであり、セレクタ８４に備えられるセレクト１には受光素子８２が接続され、セレクト２にはダミー回路８３が接続された状態となっている。
【００３０】
これらの構成により、増幅回路８５の接続元が受光素子８２となる場合と、接続元がダミー回路８３となる場合とが選択できるようになっている。すなわち、セレクタ８４がセレクト１とされているときには受光信号が増幅回路８５に出力され、セレクト２とされているときには受光信号が出力されず、ダミー回路８３の出力、具体的にはダミー回路８３が受ける電磁波ノイズ等のみが載った信号が増幅回路８５に出力されるようになっている。
【００３１】
なお、セレクタ８４には、レーザレーダＣＰＵ７０からのＬＤ駆動信号が入力されるようになっており、このＬＤ駆動信号に基づき、セレクタ８４は、距離検出を行うときにセレクト１が設定され、距離検出を行わないときにセレクト２が設定されるようになっている。
【００３２】
これら受光素子８２の出力する受光信号やダミー回路８３の出力信号は、増幅器８５にて増幅された後に、個々の受光信号に基づいて反射物体を検出する第１検出回路８６と、所定個数の受光信号を積算してその積算信号に基づいて反射物体を検出する第２検出回路９０とにそれぞれ入力される。以下、第１検出回路８６及び第２検出回路９０の構成及び作動について説明する。
【００３３】
図２（ｂ）は、第１検出回路８６の回路構成の一例を示したものである。この図に示されるように、第１検出回路８６は、入力された個々の受光信号と基準電圧とを比較するコンパレータ８７と、コンパレータ８７の出力に基づいて、反射物体までの距離Ｌを算出する時間計測回路８８とを備えている。
【００３４】
コンパレータ８７は、増幅器８５から出力された受光信号と基準電圧とを比較し、受光信号が基準電圧よりも大きくなっているときに、比較信号を時間計測回路８８へ出力するものである。
【００３５】
時間計測回路８８は、レーザ光が発光時刻と反射されたレーザ光の受光時刻とから受発光の時間間隔を求めるものである。すなわち、図４（ａ）に示される発光時のレーザ光の出力および受光信号の波形に示されるように、発光時刻ｔ０から受光信号がピーク値となる時刻ｔｐまでの時間間隔が求められる。
【００３６】
具体的には、レーザ光の発光時刻ｔ０は、レーザレーダＣＰＵ７０ｃからレーザダイオード駆動回路７６へ出力されるＬＤ駆動信号が時間計測回路８８に入力されるようになっているため、そのＬＤ駆動信号から検出される。
【００３７】
受光信号がピーク値となる時刻ｔｐは、時間計測回路８８に入力されるコンパレータ８７からの比較信号に基づいて検出される。この時刻ｔｐの検出手法について、図４（ｂ）に示す受光信号波形を参照して説明する。
【００３８】
まず、図４（ｂ）に示すように、受光信号が基準電圧Ｖ０を超えた立上がり時刻（ｔ１１、ｔ２１）と基準電圧Ｖ０よりも低下した立下り時刻（ｔ１２、ｔ２２）とが検出される。そして、これらの立上がり時刻及び立下り時刻に基づいて、ピーク値が発生する時間ｔｐが算出される。
【００３９】
ここで、図４（ｂ）では、強度が異なる２つの反射光に基づく受光信号を曲線Ｌ１、Ｌ２で示してある。図４（ｂ）において、曲線Ｌ１は、強度が比較的強い反射光の受光信号を示し、曲線Ｌ２は、強度が比較的弱い反射光の受光信号を示している。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、反射光の強度に対応した受光信号は、左右非対称の形状を示し、その非対称の度合いは受光信号の振幅が大きくなるほど強くなる。そのため、時間計測回路８８は、例えば、受光信号の振幅に対応するパラメータである立上がり時刻（ｔ１１、ｔ２１）と立下り時刻（ｔ１２，ｔ２２）との時間間隔（Δｔ１、Δｔ２）を求める。そして、時間間隔（Δｔ１、Δｔ２）を考慮しつつ、立上がり時刻（ｔ１１、ｔ２１）と立下り時刻（ｔ１２、ｔ２２）とに基づいて、ピーク値発生時刻ｔｐを算出する。
【００４１】
このようにして、電圧信号のピーク値発生時刻ｔｐを算出した後、図４（ａ）に示したように、レーザ光を発光した時刻ｔ０とピーク値発生時刻ｔｐとの時間差Δｔを求められる。このレーザ光発光時刻ｔ０とピーク値発生時刻ｔｐとの時間差Δｔが２進デジタル信号に符号化されたのち、レーザレーダＣＰＵ７０ｃに出力されるようになっている。
【００４２】
次に、第２検出回路９０について説明する。図２（ｃ）は、第２検出回路９０の回路構成の一例を示したものである。この図に示されるように、第２検出回路９０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路９１を備えている。増幅器８５から出力された受光信号は、このＡ／Ｄ変換回路９１に入力され、デジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された受光信号は、記憶回路９３に入力され、記憶される。なお、デジタル変換される受光信号は、レーザ光発光時間ｔ０から所定時間（例えば２０００ｎｓ）経過するまでの間に、増幅回路８５から出力された信号である。そして、Ａ／Ｄ変換回路９１においては、図５に示すように、この受光信号を所定時間間隔（例えば１０ｎｓ）でＮ個の区間に分割し、それぞれの区間の受光信号の平均値をデジタル値に変換する。
【００４３】
積算範囲指定回路９５は、記憶回路９３に記憶された受光信号の中から、Ｘ軸方向において隣接して照射された所定個数のレーザ光に対応する所定個数の受光信号を、後段の積算回路９７に出力させる。この積算範囲指定回路９５が指定する積算すべき受光信号の範囲について、図６及び図７を用いて説明する。
【００４４】
図６は、レーザ光の照射エリア及び、検知対象物体である先行車両１３０との関係を示している。なお、図６においては、簡略化のため、１走査ライン分の照射エリアのみを示している。
【００４５】
図６に示す先行車両１３０は、その後面にレーザ光に対して反射強度の高いリフレクタを備え、また車体もリフレクタほどではないが比較的高い反射強度を備えている。従って、通常は、先行車両１３０によって反射される反射光の強度は十分に高くなり、その反射光による受光信号も、図４（ａ）、（ｂ）のように基準電圧Ｖ０を超える大きさとなる。しかしながら、例えば、先行車両１３０の後面に泥や雪等が付着している場合、その先行車両１３０によって反射される反射光の強度が低下する。従って、先行車両１３０によって反射された反射光に対応する受光信号が、基準電圧Ｖ０を超えない可能性がある。受光信号が基準電圧Ｖ０を超えない場合、個々の受光信号に基づいて先行車両１３０を検出することができない。さらに、先行車両１３０との車間距離が長くなるほど、反射波の強度が低下するため、個々の受光信号に基づいて所定の車間距離以上離れた先行車両１３０の検出も困難になる。
【００４６】
そのため、本実施形態においては、複数の受光信号を積算して、先行車両の反射波による受光信号を増幅し、強度の弱い反射波も検出可能とした。積算範囲指定回路９５は、その積算すべき受光信号を指定するものである。
【００４７】
ここで、積算する受光信号の個数Ｎについては、検知対象物体の車幅方向の長さＷ、その検知対象物体の狙いとする検出距離Ｌ０、及びレーザ光の車幅方向のビームステップ角θに基づいて設定することが好ましい。すなわち、所定個数の送信波の照射範囲が、狙いとする検出距離Ｌ０において、検知対象物体の車幅方向の長さＷに対応するように、積算する受光信号の個数Ｎを設定するのである。この関係を数式で示すと以下のようになる。
【００４８】
（数１）
Ｎ＝Ｗ／（Ｌ０×ｔａｎθ）
このように積算する受光信号の個数Ｎを設定すると、狙いとする検出距離Ｌ０を上限とする距離範囲において、積算される受光信号の全てが、検知対象物体からの反射波を受光したときに出力される受光信号となる組み合わせが必ず存在することになる。この場合、反射波の強度に対応する受信信号成分を含む受光信号のみを積算することができるので、積算信号に基づいて反射波の検出感度を効率的に向上することができる。
【００４９】
図６に示す例では、検知対象としての先行車両の横幅を約１．８ｍ、狙いとする検出距離を８０ｍとし、かつ、レーザ光の車幅方向のビームステップ角が０．０８ｄｅｇであるため、積算する受光信号の数は１６個に設定した。
【００５０】
また、この積算範囲指定回路９５は、積算回路９７が１６個の受光信号の積算信号を算出して、後段のコンパレータ１０３における比較処理、補間回路１０９における直線補間処理、及び時間計測回路１１１における時間差Δｔの算出処理が完了する時間間隔で、積算する受光信号の範囲を移動させる。すなわち、図７に示すように、Ｘ軸方向において左から右に向かって走査するように４５１回照射されるレーザ光に対応して、受光信号に１から４５１までの番号を付与したとすると、まず、積算範囲指定回路９５は１番から１６番の受光信号を積算すべき受光信号の範囲として指定する。そして、上記時間間隔が経過すると、２番から１７番の受光信号を、積算すべき受光信号の範囲として指定する。このように、積算範囲指定回路９５は、受光信号を１個分ずつずらしながら、積算する受光信号の範囲を移動させる。このようにすれば、１６個の受光信号を積算しながら、その積算信号による角度分解能の低下を最小限に抑制することができる。
【００５１】
すなわち、単に、受光素子８２から出力された受光信号を１６個ごとに分けて、それぞれ積算信号を求めた場合、反射光の検出感度を向上することはできるが、一方で、積算信号による角度分解能が、大幅に低下してしまう。それに対して、上述のように、積算する受光信号の範囲を、受光信号１個分ずつずらすようにすれば、角度分解能の低下を抑制できるのである。
【００５２】
積算範囲指定回路９５によって指定された範囲に属する１６個の受光信号が、記憶回路９３から読み出され、積算回路９７に出力される。積算回路９７は、図８（ａ）に示すように、それぞれデジタル信号に変換済みの１６個の受光信号を積算する。
【００５３】
このとき、この１６個の受光信号の全てが同じ反射物体からの反射波に応じた受光信号成分Ｓを含んでいた場合には、その受光信号成分Ｓは、レーザ光の発光時刻から同じ時間だけ経過した時刻に現れる。従って、積算信号における受光信号成分Ｓ０は、各受光信号の受光信号成分Ｓが１６倍に増幅されたものとなる。
【００５４】
一方、各受光信号に含まれるノイズ成分Ｎは、基本的に外来光等によってランダムに発生するため、１６個の受光信号を積算した場合であっても、そのノイズ成分Ｎ０は、√１６＝４倍に増幅されるのみである。従って、積算回路９７によって積算信号を算出することにより、受光信号成分Ｓ０とノイズ成分Ｎ０との比（Ｓ／Ｎ比）は４倍に向上する。
【００５５】
このため、個々の受光信号に含まれる受光信号成分Ｓが小さくて、ノイズ成分Ｎと区別することが困難な場合でも、上述した積算信号を用いることによって、増幅された受光信号成分Ｓ０に基づき反射物体を検出することが可能になる。
【００５６】
図２（ｃ）において、スイッチング回路１００は、積算回路９７の出力先をコンパレータ１０３とバックグラウンドノイズ算出回路９９とに切り換える役割を果たす。バックグラウンドノイズ算出回路９９は、セレクタ８４のセレクタ２が設定されているとき、すなわち距離検出が行われず、増幅器８５からダミー回路８３の出力信号を増幅した信号が出力されているときに、積算回路９７から出力される積算信号に基づいて、受光信号に重畳されるノイズ成分を算出する。
【００５７】
本実施形態では、外周に面倒れ角が異なる６つのミラーを備えたポリゴンミラー７３を回転させつつ、その各ミラーに４５１本のレーザ光を反射させることにより、Ｘ軸及びＹ軸方向にレーザ光を走査させている。このため、例えば、そのポリゴンミラー７３の回転によって６つのミラーが切り換わるときには、距離検出が行われない期間となることから、その期間中に、セレクタ８４がセレクト２が設定され、スイッチング回路１００は、積算回路９７の出力先をバックグラウンドノイズ算出回路に切り換えるようになっている。
【００５８】
このとき、積算回路９７において積算される信号は、ダミー回路８３の出力信号であることから、反射物体からの反射波に対応する受光信号成分Ｓは含まれていない。そして、ダミー回路８３のインピーダンスが受光素子８２と同等に設定されていることから、ダミー回路８３が受光素子８２と同等の電磁波ノイズ等を受けることになり、受光素子８２の受光素子に重畳されるノイズ成分のみがその出力信号に含まれることになる。このため、積算回路９７から出力される積算信号は、ノイズ成分Ｎのみが積算されたものとなる。従って、このノイズ成分Ｎを、後述する減算回路１０１により、受光素子８２の受光信号を増幅および積算した積算信号から除去することにより、積算信号のＳ／Ｎ比をさらに向上することが可能となる。
【００５９】
なお、この距離検出を行わない期間中にも、発光部７０ａからレーザ光を発光させるようにするのが好ましい。これは、実際にレーザ光を発光しているときには、レーザ光の発光によって電磁波ノイズが発生し、それが受光信号に重畳する場合があるためである。
【００６０】
また、レーザ光が図３に示すスキャンエリアに照射されていないときに、積算回路９７からは、複数個の積算信号が出力される。バックグラウンドノイズ算出回路９９は、この複数個の積算信号を平均化処理して、平均化積算信号を算出する。この平均化処理としては、複数個の積算信号を単純平均しても良いし、加重平均処理によって算出しても良い。このように、ノイズ成分Ｎによる受信信号の積算信号を平均化処理することにより、その平均化積算信号には規則性のあるノイズ成分が特徴的に現れる。
【００６１】
つまり、受光信号に重畳されるノイズ成分は、基本的にはランダムに発生するが、中には、レーザレーダＣＰＵ７０ｃのクロックパルスやレーザ光の発光による電磁波ノイズの影響によって規則性を有しているノイズ成分もある。このような規則性を有するノイズ成分は、平均化処理を繰り返すほど、ランダムなノイズ成分よりも強調される。そして、この規則性のあるノイズ成分は、必ず積算信号に含まれている。そこで、バックグラウンドノイズ算出回路にて平均化処理を行うことによってノイズ成分を求め、この平均化処理したノイズ成分を積算信号から除去することにより、規則性のあるノイズ成分を積算信号から確実に除去することが可能になる。
【００６２】
図２（ｃ）に示す減算回路１０１は、レーザ光がスキャンエリアに照射されているときに、積算回路９７から出力される積算信号から、バックグラウンドノイズ算出回路９９にて算出したノイズ成分を減算するものである。
【００６３】
この減算回路１０１によってノイズ成分が減算された積算信号は、コンパレータ１０３において、しきい値設定回路１０５から出力されるしきい値Ｖｄと比較される。このしきい値Ｖｄは、図２（ｂ）において説明した基準電圧Ｖ０に対応する値である。
【００６４】
図９は、所定の時間間隔で離散的に積算信号の各デジタル値が算出されている場合の様子を示した図である。この図に示されるように、所定の時間間隔で離散的に各デジタル値が算出されている場合、その各デジタル値と基準電圧Ｖ０に対応するしきい値とが比較される。このとき、例えば、デジタル値Ｄｂ、Ｄｃの値がしきい値よりも大きい場合には、その比較結果が補間回路１０９に出力される。
【００６５】
補間回路１０９では、しきい値を横切ったと推測される立上がり時刻ｔ１及び立下り時刻ｔ２を直線補間によって求める。すなわち、しきい値を超えたデジタル値Ｄｂとその直前のデジタル値Ｄａとを結ぶ直線を想定し、その直線としきい値との交点に対応する時刻を求め、これを立上がり時刻ｔ１とする。同様に、しきい値を超えたデジタル値Ｄｃとその直後のデジタル値Ｄｄとを結ぶ直線を想定する。これにより、所定の時間間隔で離散的にしか積算信号のデジタル値が得られなくても、その間が補間されることになる。そして、想定された直線としきい値Ｖ０との交点に対応する時刻を求めることで、積算信号のデジタル値がしきい値Ｖ０を超えたときを示す立上り時刻ｔ１および下回ったときを示す立下り時刻ｔ２が求められる。
【００６６】
時間計測回路１１１は、図２（ｂ）の時間計測回路８８と同様の処理を行い、図８（ｂ）に示すように、立上がり時刻ｔ１と立下り時刻ｔ２とに基づいて、受光信号成分Ｓのピーク値の発生時刻を求め、レーザ光発光時刻とピーク値発生時刻との時間差Δｔを算出し、それを示す信号をレーザレーダＣＰＵ７０ｃに出力する。
【００６７】
レーザレーダＣＰＵ７０ｃは、時間計測回路８８、１１１から入力された時間差Δｔから反射物体までの距離を算出し、その距離及び対応するレーザ光のスキャン角度θｘ、θｙを基にして位置データを作成する。具体的には、距離及びスキャン角度θｘ、θｙから、レーザレーダ中心を原点（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直交座標系における反射物体の位置データを求める。そして、このＸＹＺ直交座標系における位置データを測距データとして認識・車間制御ＥＣＵ３へ出力する。
【００６８】
なお、積算信号に基づいて反射物体までの距離を算出する場合、その積算信号に対応するレーザ光のスキャン角度θｘは、積算した複数個の受光信号に対応する複数のレーザ光の中心位置のレーザ光のスキャン角度θｘとする。
【００６９】
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前車やまたは停止している前車等が該当する。
【００７０】
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簡単に説明する。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３次元位置データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び横幅Ｗ、奥行きＤ、高さＨ等の物体の大きさ（Ｗ，Ｄ，Ｈ）を求める。さらに、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その物体の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに物体認識ブロック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。この識別結果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、その距離が距離表示器１５により表示される。
【００７１】
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。そして物体認識ブロック４３では、このカーブ半径Ｒおよび中心位置座標（Ｘ，Ｚ）などに基づいて、物体が車両である確率、及び自車と同一車線を走行している確率等を判定する。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が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。
【００７２】
一方、先行車判定ブロック５３では、物体認識ブロック４３から得た各種データの中から先行車のデータを選択し、その先行車に対するＺ軸方向の距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを抽出する。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。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態では、受光素子８２の受光信号とダミー回路８３の出力信号が増幅器８５で増幅されたのち、第２検出回路９０に入力されるようにしている。このため、距離検出を行わないときに、ダミー回路８３の出力信号に基づいて、受光素子８２の受光信号に重畳されるノイズ成分を求めることが可能となる。したがって、受光素子８２の受光信号からノイズ成分を除去したものに基づいて、距離検出を行うことが可能となる。
【００７４】
これにより、レーダ装置の検知可能距離が低下することを防ぐことが可能となる。そして、ノイズ成分の検出をダミー回路８３およびセレクタ８４を用いて行っていることから、従来のように、光が筐体の外に出射されない角度範囲を光学機構の設計要件として織り込む必要がない。したがって、光学設計上の制約も少なくすることが可能となる。
【００７５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザレーダセンサ５の受光部７０ｂの構成を変更したものであり、その他の構成については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００７６】
図１０は、本実施形態の車両用制御装置に備えられるレーザレーダセンサ５のブロック構成を示したものである。この図に示されるように、本実施形態のレーザレーダセンサ５における受光部７０ｂは、第１実施形態に示したダミー回路８３、セレクタ８４を無くし、受光素子８２の受光信号がそのまま増幅器８５に入力されるようになっていることと、受光素子８２の近傍に、ＬＥＤ等で構成された発光体１４０が配置されていることが第１実施形態に対して異なっている。
【００７７】
このような構成によれば、発光体１４０での発光を行うことにより、受光素子８２に強い光を照射することが可能となる。このため、受光素子８２を飽和させることが可能となり、この発光体１４０による発光時に何らかの光が受光素子８２に入射されたとしても、受光素子８２の出力がその入射光に応答しなくなる。すなわち、受光信号成分が飽和状態の一定値となる。
【００７８】
したがって、本実施形態では、距離検出を行うときには発光体１４０での発光を行わず、受光素子８２に入射される光の強度に応じた受光信号が得られるようにし、距離検出を行わないときには発光体１４０での発光を行い、受光素子８２における受光信号成分が一定値となるようにする。これにより、距離検出を行わないときの受光信号の波形から、一定値となる受光信号成分を差し引けば、ノイズ成分のみが残ることになる。そして、このときに得られるノイズ成分をバックグランドノイズ算出回路９９で求めることにより、受光信号からノイズ成分を除去することが可能となり、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７９】
なお、ここでは、発光体１４０を設ける例について説明したが、距離検出を行わないときに外部からの太陽光が入射されるようにして、受光素子８２が受動的に入力光飽和状態になる状況を作り出し、それを利用することも可能である。このように、太陽光のようなＤＣ光を受光素子８２に入射すると、ショットノイズが増加することになるが、定常ノイズは変化しないため、ショットノイズが影響して定常ノイズを検出できないということはない。
【００８０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザレーダセンサ５の受光部７０ｂの構成を変更したものであり、その他の構成については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００８１】
図１１は、本実施形態の車両用制御装置に備えられるレーザレーダセンサ５のブロック構成を示したものである。この図に示されるように、本実施形態のレーザレーダセンサ５における受光部７０ｂは、第１実施形態に示したダミー回路８３、セレクタ８４を無くし、受光素子８２の受光信号がそのまま増幅器８５に入力されるようになっていることと、受光素子８２へのバイアス電流を流すための電源供給ライン中にトランジスタ等のスイッチング素子１５０を配置していることが第１実施形態に対して異なっている。
【００８２】
このような構成によれば、スイッチング素子１５０のオンオフに基づいて、受光素子８２へのバイアス電流の供給のオンオフを制御することが可能となる。
【００８３】
受光素子８２の入射光の強度に対する受光信号（出力電圧）の大きさは、バイアス電流が供給されているか否かによって大きく異なっており、バイアス電流が供給されていない状態であると、受光素子８２に光が入射されても受光信号は著しくなまった波形となる。
【００８４】
したがって、本実施形態では、距離検出を行うときにはスイッチング素子１５０をオンさせ、バイアス電流が受光素子８２に供給されるようにすることで、受光素子８２から高い応答性を有する受光信号が得られるようにし、距離検出を行わないときにはスイッチング素子１５０をオフさせ、バイアス電流が受光素子８２に供給されないようにすることで、受光素子８２からにおける受光信号成分がバイアス電流が供給されているときと比べて小さな値となるようにする。これにより、距離検出を行わないときの受光信号の波形からノイズ成分を抽出することができる。そして、このときに得られるノイズ成分をバックグランドノイズ算出回路９９で求めることにより、受光信号からノイズ成分を除去することが可能となり、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００８５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。上記各実施形態では、レーザレーダセンサ５の内部で発生する定常ノイズを学習する方法について説明したが、本実施形態では、レーザレーダセンサ５の外部の定常的な状況もノイズとみなして学習し、それを除去する。
【００８６】
例えば、レーザレーダセンサ５の直前にカバーガラスなどがある状況では、本来ターゲットとする先行車両からの反射光だけではなく、カバーガラスなどからの反射光成分も存在し、それが受光素子８２に入射されることがある。このようなカバーガラスなどからの反射光成分は、先行車両までの距離検出を行うという目的においてはノイズとみなせる。
【００８７】
したがって、受光信号成分が無いときに得られた積算信号をバックグランドノイズ算出回路９９に入力すれば、カバーガラスなどからの反射光成分を反射光ノイズ成分として学習することが可能となる。
【００８８】
このカバーガラスなどからの反射光ノイズは、出射される光のスキャニング方向によっても異なるため、スキャニング方向別に除去する必要がある。しかしながら、スキャニング角度は数百点もあり、そのすべてをスキャニング角度別に学習することは学習処理の占める規模および学習結果を記憶するメモリが膨大になり、現実的ではない。
【００８９】
このため、本発明者らは、カバーガラスなどからの反射光ノイズ成分の角度依存性が緩やかであること、反射光ノイズ成分はカバーガラスの汚れなどの状態によって変化するものの角度依存性はあまり変化しないこと、レーザレーダセンサ５の内部のノイズは角度依存性を持たないことから、代表点のみを学習すれば良いことを見出した。本実施形態では、このような知見に基づいて、反射光ノイズを求め、それを除去する。
【００９０】
図１２は、本実施形態の車両用制御装置に備えられるレーザレーダセンサ５のブロック構成を示したものである。以下、この図に基づいて本実施形態のレーザレーダセンサ５について説明するが、本実施形態は、第１実施形態に対してレーザレーダセンサ５の回路構成を変更したものであり、その他の構成については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００９１】
図１２に示されるように、本実施形態のレーザレーダセンサ５における受光部７０ｂは、第１実施形態に示したダミー回路８３、セレクタ８４を無くし、受光素子８２の受光信号がそのまま増幅器８５に入力されるようになっていることと、スイッチング回路１００の代わりにコンパレータ１０３の比較結果を示す出力によって制御されるスイッチング素子１６０を備えていることが第１実施形態に対して異なっている。
【００９２】
このため、積算回路９７の積算信号が常に減算回路１０１に入力されと共に、コンパレータ１０３にてノイズ成分が減算された積算信号がしきい値設定回路１０５から出力されるしきい値Ｖ０よりも小さく、受光信号成分が無いと判定されたときには、スイッチング素子１６０がオンし、積算信号がバックグランドノイズ算出回路９９に入力される。したがって、バックグランドノイズ算出回路９９では、受光信号成分が無いと判定されたときの積算信号から反射光ノイズ成分が算出され、それがそのときのスキャニング角度に応じたメモリに記憶されるようになっている。
【００９３】
さらに、本実施形態のバックグランドノイズ算出回路９９には、反射光ノイズの角度依存性が記憶させてある。このため、受光信号成分が無いと判定されたときの積算信号から算出される反射光ノイズ成分を代表点の反射光ノイズとし、反射光ノイズの角度依存性と代表点の反射光ノイズとから、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を算出する。
【００９４】
以上説明したように、受光信号成分が無いと判定されたときには、受光素子８２からの受光信号が反射光ノイズ成分のみによるものであるとして、そのときの積算信号がバックグランドノイズ算出回路９９に入力されるようにしている。このため、反射光ノイズ成分を算出することが可能となり、減算回路１０１にて積算信号から反射光ノイズ成分を減算することが可能となる。
【００９５】
また、受光信号成分が無いと判定されたときにのみ、反射光ノイズ成分の算出が行われるようにしている。そして、算出された反射光ノイズ成分と予め記憶された反射光ノイズの角度依存性とから、判定されたときとは異なるスキャニング角度も含めて、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を算出するようになっている。このため、スキャニング角度別に反射光ノイズ成分を学習する場合のように、学習処理の占める規模および学習結果を記憶するメモリを膨大させることなく、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を学習することが可能となる。
【００９６】
なお、カバーガラスが汚れたなど、状況の変化が生じたことに関して、別途レーザレーダセンサ５に設けられる汚れモニタや雨、霧、雪などの検出センサからの情報がバックグランドノイズ算出部９９に入力されるようにし、ノイズ成分の算出に利用することも可能である。
【００９７】
（他の実施形態）
本発明は上述した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種々なる形態で実施し得る。
【００９８】
（１）上記第１〜第４実施形態それぞれで示した各構成を任意に組み合わせることも可能である。例えば、第１〜第３実施形態で示した各構成と第４実施形態で示した構造を組み合わせれば、レーザレーダセンサ５の内部と外部の双方のノイズ成分を効率的に求められるレーザレーダセンサ５とすることができる。
【００９９】
（２）上述した実施形態においては、第１検出回路８６及び第２検出回路９０において、個々の受光信号に基づく反射物体の検出と、複数個の受光信号を積算した積算信号に基づく反射物体の検出とを、それぞれ独立して行なう例について説明した。
【０１００】
しかしながら、個々の受光信号に基づいて反射物体が検出された場合、すなわち、個々の受光信号が基準電圧Ｖ０より大きい振幅を持っていることが検出されたとき、レーザレーダＣＰＵ７０ｃあるいは第１検出回路８０より、その受光信号の番号等、受光信号を特定するための情報を積算範囲指定回路９５が受け取り、その受光信号を積算対象受光信号から除外するように構成しても良い。
【０１０１】
受光信号の積算信号を利用する理由は、個々の受光信号が、反射物体を識別するのに十分な大きさの強度（振幅）を有していない場合でも、その反射物体を検出できるようにするためである。従って、個々の受光信号が反射物体を検出するのに十分な大きさの強度（振幅）を持っている場合には、そもそも積算信号を求める必要はない。さらに、個々の受光信号に基づいて反射物体を検出した方が、積算信号に基づいて反射物体を検出するよりも、角度分解能が向上する。このような理由から、個々の受光信号によって反射物体が検知できるならば、その検知結果に基づいて、反射物体に関する測距データを算出すべきである。
【０１０２】
さらに、反射物体を検出するために十分に大きな振幅を持つ受光信号を除く受光信号を対象として、積算対象受信信号範囲を設定することで、演算処理量を減少し、演算時間を短くすることも可能になる。
【０１０３】
（３）上述した実施形態においては、第１検出回路８６及び第２検出回路９０は、ハードロジック回路として構成される例について説明したが、それらの一部をレーザレーダＣＰＵ７０ｃにおいてソフトウエアによって実現することも可能である。逆に、レーザレーダＣＰＵ７０ｃにおける、レーザ光発光時刻ｔ０と受光信号のピーク値発生時刻ｔｐとの時間差Δｔから反射物体までの距離Ｌを求める等の処理は、ハードロジック回路で実現することも可能である。
【０１０４】
（４）上述した実施形態においては、Ｘ軸方向に走査される各走査ラインにおいて、隣接して照射される複数本のレーザ光に基づく受光信号を積算する例について説明した。しかしながら、積算する受光信号は、Ｘ軸方向に隣接して照射されるレーザ光に限らず、Ｙ軸方向に隣接して照射されるレーザ光によるものであっても良い。さらに、隣接して照射されるレーザ光の範囲は、Ｘ軸及びＹ軸の複数の走査ラインに及ぶものであっても良い。
【０１０５】
（５）上記実施形態では、レーザ光の２次元スキャンを行うために面倒れ角が異なるポリゴンミラー７３を用いたが、例えば車幅方向にスキャン可能なガルバノミラーを用い、そのミラー面の倒れ角を変更可能な機構を用いても同様に実現できる。但し、ポリゴンミラー７３の場合には、回転駆動だけで２次元スキャンが実現できるという利点がある。
【０１０６】
（６） 上記実施形態では、レーザ光を用いたレーザレーダセンサ５を採用したが、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。また、スキャン方式にこだわる必要はなく、距離以外に方位を測定できる方式であればよい。そして、例えばミリ波でＦＭＣＷレーダ又はドップラーレーダなどを用いた場合には、反射波（受信波）から先行車までの距離情報と先行車の相対速度情報が一度に得られるため、レーザ光を用いた場合のように、距離情報に基づいて相対速度を算出するという過程は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）はレーザレーダセンサの構成を示す構成図であり、（ｂ）はレーザレーダセンサにおける第１検出回路の構成を示す回路構成図であり、（ｃ）はレーザレーダセンサにおける第２検出回路の構成を示す回路構成図である。
【図３】レーザレーダセンサの照射領域を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、距離検出の原理を説明するための波形図であり、（ｂ）は受光信号におけるピーク値の算出方法について説明するための波形図である。
【図５】第２検出回路において、Ａ／Ｄ変換回路による受光信号に対するデジタル変換処理を説明するための波形図である。
【図６】積算すべき受光信号の個数の設定方法を説明するための説明図である。
【図７】第２検出回路の積算範囲指定回路による、積算すべき受光信号の範囲の移動を説明するための説明図である。
【図８】（ａ）は、複数の受光信号を積算した場合、反射光の強度に対応した受光信号成分の増幅の程度が、ノイズ信号成分の増幅の程度よりも大きいことを説明するための説明図であり、（ｂ）は、その積算信号に基づく、反射物体までの距離検出の原理を説明するための波形図である。
【図９】第２検出回路の補間回路において行われる、直線補間処理を説明するための波形図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の車両制御装置に備えられるレーザレーダセンサの構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の車両制御装置に備えられるレーザレーダセンサの構成を示す構成図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の車両制御装置に備えられるレーザレーダセンサの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…車両制御装置、５…レーザレーダセンサ、７０ａ…発光部（発信手段）、７０ｂ…受光部（受信手段）、７０ｃ…レーザレーダＣＰＵ、７１…発光レンズ、７２…スキャナ、７３…ミラー、７４…モータ駆動回路、７５…半導体レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、８１…受光レンズ、８２…受光素子（受光信号成分出力部）、８３…ダミー回路（ノイズ成分出力部）、８４…セレクタ（選択部）、８５…増幅器、８６…第１検出回路、８７…コンパレータ、８８…時間計測回路、９０…第２検出回路、９１…Ａ／Ｄ変換回路、９３…記憶回路、９５…積算範囲指定回路、９７…積算回路９７、９９…バックグラウンドノイズ算出回路（ノイズ成分算出部）、１００…スイッチング回路、１０１…減算回路（除去部）、１０３…コンパレータ、１０５…しきい値設定回路、１０９…補間回路、１１１…時間計測回路、１４０…発光体（電磁波出力部）、１５０…スイッチ部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも車幅方向の所定角度範囲内に渡って複数の送信波を照射し、各送信波に対する反射波を受信した際に、その反射波の強度に応じた受信信号を発生させ、その受信信号に基づいて、反射物体を検出する車両用レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に示されるように、光波、ミリ波などの送信波を車両前方に照射し、その反射波に基づいて、車両前方の反射物体を検出する車両用レーダ装置が提案されている。この種の装置は、例えば、先行車両等との間隔が短くなったことを検出して警報を発生する装置や、先行車両と所定の車間距離を維持するように車速を制御する装置などに適用され、それらの制御対象としての先行車両の検出に利用される。
【０００３】
この車両用レーダ装置では、レーザダイオードによって発光されたレーザ光の照射方向を回転駆動されるポリゴンミラーを用いて変化させ、車幅方向及び高さ方向それぞれの所定角度範囲に渡り複数本のレーザ光を照射する。そして、各レーザ光が反射物体によって反射された場合、その反射光を受光レンズを介して受光する。その受光された反射光は受光素子に導かれ、受光素子は、その受光強度に対応する電圧信号を出力する。そして、レーザ光が照射されてからこの電圧信号が基準電圧以上となるまでの時間間隔に基づいて、反射物体までの距離を検出するとともに、そのレーザ光の照射角度に基づいて車幅方向及び車高方向の位置も検出する。
【特許文献１】特開２００２−４０１３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記車両用レーダ装置は、先行車両を検知対象とし、自車両から先行車両までの距離や先行車両の速度の検出を行っている。このような車両用レーダ装置では、例えば、先行車両の後面に泥や雪等が付着している場合、先行車両によって反射される反射光の強度が低下してしまい、受光信号中、先行車両によって反射された反射光に対応する強度を持つ受光信号成分と種々の要因で発生するノイズ成分との区別が困難となる。その結果、レーダ装置の検知可能距離が低下するとの問題が生じる。
【０００５】
この問題を解決するものとして、本発明者らは、先に、レーザ光を走査するポリゴンミラーを回転させたときに、レーザ光が筐体の外に出射されなくなる回転角度が存在することを利用し、そのときに得られた受光信号には反射ノイズ成分しか含まれていないものとして、ノイズ成分を求めるという発明について出願している（特願２００２−３４６２８２号参照）。
【０００６】
しかしながら、このような手法を採用する場合、光が筐体の外に出射されない角度範囲を光学機構の設計要件として織り込まなければならず、光学設計上の大きな制約になりうることが判った。
【０００７】
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、反射強度が低下した先行車両の検知可能距離の低下を抑制することが可能であり、かつ、光学設計上の制約を少なくすることが可能な車両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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両用レーダ装置では、受信手段に、反射波を受信した際にその反射波の強度に応じた受信信号成分を含む信号を出力する受信信号出力部（８２）に加え、受信信号出力部における受信信号に対する出力を飽和させる電磁波を出力する電磁波出力部（１４０）を備え、ノイズ成分算出部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されているときの受信信号に基づいて、ノイズ成分の算出を行わせ、除去部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されていないときの受信信号からノイズ成分を除去することを特徴としている。
【０００９】
このように、電磁波出力部を備えた場合、ノイズ成分算出部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されているときの受信信号に基づいて、ノイズ成分の算出を行わせ、除去部では、電磁波出力部にて受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されていないときの受信信号からノイズ成分を除去させることができる。
【００１０】
これにより、レーダ装置の検知可能距離が低下することを防ぐことが可能となる。そして、ノイズ成分の検出をノイズ成分出力部および選択部を用いて行っていることから、従来のように、光が筐体の外に出射されない角度範囲を光学機構の設計要件として織り込む必要がない。したがって、光学設計上の制約も少なくすることが可能となる。
【００１１】
例えば、請求項２に示すように、発信部が送信波として光波を出力する発光部であり、受信手段が反射波として光波の反射光を受光する受光部である場合、光波の反射光の強度に応じた出力を発生させる受光素子（８２）によって受信信号出力部を構成し、受光素子の出力を飽和させる発光体（１４０）によって電磁波出力部を構成することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、反射物体検出手段に、反射波を受信した際にその反射波の強度に応じて出力される受信信号成分が受信信号に含まれているか否かを判定する判定部（１０３）と、判定部にて受信信号に受信信号成分が含まれていないと判定されたときには、ノイズ成分算出部に、そのときの受信信号が伝えられるようにするスイッチ部（１６０）とを備えることを特徴としている。
【００１３】
このように、受信信号成分が無いと判定されたときには、受信手段からの受信信号が反射光ノイズ成分のみによるものであるとして、そのときの受信信号がノイズ成分算出部に入力されるようにしている。このため、反射光ノイズ成分を算出することが可能となり、除去部にて受信信号から反射光ノイズ成分を減算することが可能となる。
【００１４】
この場合、請求項４に示すように、ノイズ成分算出部に、発信手段が発信する送信波のスキャニング角度に対応する反射光ノイズの相関を記憶させ、受信信号に受信信号成分が含まれていないと判定されたとき伝えられた受信信号とそのときのスキャニング角度とから、相関に基づいて、そのときのスキャニング角度とは異なるスキャニング角度を含め、スキャニング角度ごとの反射光ノイズを求めることができる。
【００１５】
このように、受光信号成分が無いと判定されたときにのみ、反射光ノイズ成分の算出が行われるようにし、算出された反射光ノイズ成分と予め記憶された反射光ノイズの角度依存性とから、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を算出することができる。このため、スキャニング角度別に反射光ノイズ成分を学習する場合のように、学習処理の占める規模および学習結果を記憶するメモリを膨大させることなく、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を学習することが可能となる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態における車両用レーダ装置が適用された車両用制御装置１のシステムブロック図である。以下、この図に基づいて、車両用レーダ装置を備えた制御装置１の詳細について説明する。
【００１８】
車両用制御装置１は、車両用レーダ装置の検出結果に基づいて、警報すべき領域に障害物が存在する場合に警報を出したり、先行車両との車間距離を、所定の車間距離に維持するため、車速を制御する機能を備えるものである。
【００１９】
図１に示されるように、車両制御装置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、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータを主として、各種の駆動回路や検出回路を備えた構成となっている。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。
【００２０】
認識・車間制御ＥＣＵ３は、車両用レーダ装置としての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受け取り、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。そして、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。
【００２１】
レーザレーダセンサ５は、図２（ａ）に示されるブロック構成として表されるもので、発光部７０ａ、受光部７０ｂ及びレーザレーダＣＰＵ７０ｃなどを主要部として構成されている。
【００２２】
発光部７０ａは、パルス状のレーザ光を、発光レンズ７１及びスキャナ７２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いう）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ＣＰＵ７０ｃに接続され、レーザレーダＣＰＵ７０ｃ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ＣＰＵ７０ｃ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、モータ回転位置センサ７８によって検出され、レーザレーダＣＰＵ７０ｃに出力される。
【００２３】
ポリゴンミラー７３は、略六角錐台形状を成し、その６つの側面がミラーを構成している。そして、各側面の底面に対する面倒れ角が異なっていることから、ポリゴンミラー７３は、車幅方向及び車高方向それぞれの所定角度の範囲で不連続にレーザ光を走査するように、レーザ光を出力することができる。このようにレーザ光を２次元的に走査させるのであるが、その走査パターンを図３を参照して説明する。
【００２４】
図３は、レーザレーダセンサの照射領域を示す斜視図を示している。出射されたレーザビームは、測定エリア１２１内の右端から左端にかけて例えば等間隔で出射されるが、図３では、測定エリア１２１内の右端および左端のパターン１２２のみが示してあり、その途中は省略してある。また、出射レーザビームパターン１２２は、図３では一例として略楕円形のものを示しているが、この形に限られるものではなく長方形等でもよい。さらに、レーザ光を用いるものの他に、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。また、スキャン方式にこだわる必要はなく、距離以外に２方位を測定できる方式であればよい。
【００２５】
図３に示すように、レーザ光は、その照射方向をＺ軸としたとき、車幅方向となるＸ軸および高さ方向となるＹ軸によって構成されるＺ軸に垂直なＸＹ平面内を順次走査するように照射される。本実施形態では、Ｘ軸が走査方向、Ｙ軸が基準方向となる。
【００２６】
レーザ光が２次元走査を行うスキャンエリアは、Ｘ軸方向に例えば０．０８ｄｅｇ×４５１点＝２０ｄｅｇ、Ｙ軸方向に例えば０．７ｄｅｇ×６ライン＝４ｄｅｇとなっている。また、走査方向はＸ軸方向については図３において左から右へ、Ｙ軸方向については図３において上から下へとなっている。具体的には、まずＹ軸方向の最上部に位置する第１走査ラインについてＸ軸方向において左から右へ０．０８°おきにレーザ光が順次照射される。その後、Ｙ軸方向の最上部から１列下の第２走査ラインにおいても同様にＸ軸方向に０．０８°おきにレーザ光が順次照射される。このようにして第６走査ラインまで同様にレーザ光が照射され、第１走査ラインから第６走査ラインまで、走査ラインごとに、複数のレーザ光が照射される。
【００２７】
上述したスキャンエリアにレーザ光を照射した際、このレーザ光による反射光が受光された場合、レーザ光の照射角度を示すスキャン角度θｘ、θｙと測距された距離Ｌとが得られる。なお、ここでいう２つのスキャン角度θｘ、θｙは、それぞれ出射されたレーザ光をＹＺ平面に投影した線とＺ軸との角度が縦スキャン角θｙ、出射されたレーザビームをＸＺ平面に投影した線とＺ軸との角度が横スキャン角θｘと定義されるものである。
【００２８】
レーザレーダセンサ５の受光部７０ｂには、集光レンズ８１と受光素子８２とが設けられていると共に、ダミー回路８３およびセレクタ８４が備えられている。集光レンズ８１は、図示しない物体に反射されたレーザ光を集光させるものである。受光素子８２は、光を受け取ると、受け取った光の強度に対応する電圧（受光信号）を出力するようになっている。
【００２９】
ダミー回路８３は、例えばＲＣで組まれ、受光素子８２と同一インピーダンスで構成されている。セレクタ８４は、受光部７０ｂの後段に配置される増幅回路８５が接続される接続元をセレクトするものであり、セレクタ８４に備えられるセレクト１には受光素子８２が接続され、セレクト２にはダミー回路８３が接続された状態となっている。
【００３０】
これらの構成により、増幅回路８５の接続元が受光素子８２となる場合と、接続元がダミー回路８３となる場合とが選択できるようになっている。すなわち、セレクタ８４がセレクト１とされているときには受光信号が増幅回路８５に出力され、セレクト２とされているときには受光信号が出力されず、ダミー回路８３の出力、具体的にはダミー回路８３が受ける電磁波ノイズ等のみが載った信号が増幅回路８５に出力されるようになっている。
【００３１】
なお、セレクタ８４には、レーザレーダＣＰＵ７０からのＬＤ駆動信号が入力されるようになっており、このＬＤ駆動信号に基づき、セレクタ８４は、距離検出を行うときにセレクト１が設定され、距離検出を行わないときにセレクト２が設定されるようになっている。
【００３２】
これら受光素子８２の出力する受光信号やダミー回路８３の出力信号は、増幅器８５にて増幅された後に、個々の受光信号に基づいて反射物体を検出する第１検出回路８６と、所定個数の受光信号を積算してその積算信号に基づいて反射物体を検出する第２検出回路９０とにそれぞれ入力される。以下、第１検出回路８６及び第２検出回路９０の構成及び作動について説明する。
【００３３】
図２（ｂ）は、第１検出回路８６の回路構成の一例を示したものである。この図に示されるように、第１検出回路８６は、入力された個々の受光信号と基準電圧とを比較するコンパレータ８７と、コンパレータ８７の出力に基づいて、反射物体までの距離Ｌを算出する時間計測回路８８とを備えている。
【００３４】
コンパレータ８７は、増幅器８５から出力された受光信号と基準電圧とを比較し、受光信号が基準電圧よりも大きくなっているときに、比較信号を時間計測回路８８へ出力するものである。
【００３５】
時間計測回路８８は、レーザ光が発光時刻と反射されたレーザ光の受光時刻とから受発光の時間間隔を求めるものである。すなわち、図４（ａ）に示される発光時のレーザ光の出力および受光信号の波形に示されるように、発光時刻ｔ０から受光信号がピーク値となる時刻ｔｐまでの時間間隔が求められる。
【００３６】
具体的には、レーザ光の発光時刻ｔ０は、レーザレーダＣＰＵ７０ｃからレーザダイオード駆動回路７６へ出力されるＬＤ駆動信号が時間計測回路８８に入力されるようになっているため、そのＬＤ駆動信号から検出される。
【００３７】
受光信号がピーク値となる時刻ｔｐは、時間計測回路８８に入力されるコンパレータ８７からの比較信号に基づいて検出される。この時刻ｔｐの検出手法について、図４（ｂ）に示す受光信号波形を参照して説明する。
【００３８】
まず、図４（ｂ）に示すように、受光信号が基準電圧Ｖ０を超えた立上がり時刻（ｔ１１、ｔ２１）と基準電圧Ｖ０よりも低下した立下り時刻（ｔ１２、ｔ２２）とが検出される。そして、これらの立上がり時刻及び立下り時刻に基づいて、ピーク値が発生する時間ｔｐが算出される。
【００３９】
ここで、図４（ｂ）では、強度が異なる２つの反射光に基づく受光信号を曲線Ｌ１、Ｌ２で示してある。図４（ｂ）において、曲線Ｌ１は、強度が比較的強い反射光の受光信号を示し、曲線Ｌ２は、強度が比較的弱い反射光の受光信号を示している。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、反射光の強度に対応した受光信号は、左右非対称の形状を示し、その非対称の度合いは受光信号の振幅が大きくなるほど強くなる。そのため、時間計測回路８８は、例えば、受光信号の振幅に対応するパラメータである立上がり時刻（ｔ１１、ｔ２１）と立下り時刻（ｔ１２，ｔ２２）との時間間隔（Δｔ１、Δｔ２）を求める。そして、時間間隔（Δｔ１、Δｔ２）を考慮しつつ、立上がり時刻（ｔ１１、ｔ２１）と立下り時刻（ｔ１２、ｔ２２）とに基づいて、ピーク値発生時刻ｔｐを算出する。
【００４１】
このようにして、電圧信号のピーク値発生時刻ｔｐを算出した後、図４（ａ）に示したように、レーザ光を発光した時刻ｔ０とピーク値発生時刻ｔｐとの時間差Δｔを求められる。このレーザ光発光時刻ｔ０とピーク値発生時刻ｔｐとの時間差Δｔが２進デジタル信号に符号化されたのち、レーザレーダＣＰＵ７０ｃに出力されるようになっている。
【００４２】
次に、第２検出回路９０について説明する。図２（ｃ）は、第２検出回路９０の回路構成の一例を示したものである。この図に示されるように、第２検出回路９０は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路９１を備えている。増幅器８５から出力された受光信号は、このＡ／Ｄ変換回路９１に入力され、デジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された受光信号は、記憶回路９３に入力され、記憶される。なお、デジタル変換される受光信号は、レーザ光発光時間ｔ０から所定時間（例えば２０００ｎｓ）経過するまでの間に、増幅回路８５から出力された信号である。そして、Ａ／Ｄ変換回路９１においては、図５に示すように、この受光信号を所定時間間隔（例えば１０ｎｓ）でＮ個の区間に分割し、それぞれの区間の受光信号の平均値をデジタル値に変換する。
【００４３】
積算範囲指定回路９５は、記憶回路９３に記憶された受光信号の中から、Ｘ軸方向において隣接して照射された所定個数のレーザ光に対応する所定個数の受光信号を、後段の積算回路９７に出力させる。この積算範囲指定回路９５が指定する積算すべき受光信号の範囲について、図６及び図７を用いて説明する。
【００４４】
図６は、レーザ光の照射エリア及び、検知対象物体である先行車両１３０との関係を示している。なお、図６においては、簡略化のため、１走査ライン分の照射エリアのみを示している。
【００４５】
図６に示す先行車両１３０は、その後面にレーザ光に対して反射強度の高いリフレクタを備え、また車体もリフレクタほどではないが比較的高い反射強度を備えている。従って、通常は、先行車両１３０によって反射される反射光の強度は十分に高くなり、その反射光による受光信号も、図４（ａ）、（ｂ）のように基準電圧Ｖ０を超える大きさとなる。しかしながら、例えば、先行車両１３０の後面に泥や雪等が付着している場合、その先行車両１３０によって反射される反射光の強度が低下する。従って、先行車両１３０によって反射された反射光に対応する受光信号が、基準電圧Ｖ０を超えない可能性がある。受光信号が基準電圧Ｖ０を超えない場合、個々の受光信号に基づいて先行車両１３０を検出することができない。さらに、先行車両１３０との車間距離が長くなるほど、反射波の強度が低下するため、個々の受光信号に基づいて所定の車間距離以上離れた先行車両１３０の検出も困難になる。
【００４６】
そのため、本実施形態においては、複数の受光信号を積算して、先行車両の反射波による受光信号を増幅し、強度の弱い反射波も検出可能とした。積算範囲指定回路９５は、その積算すべき受光信号を指定するものである。
【００４７】
ここで、積算する受光信号の個数Ｎについては、検知対象物体の車幅方向の長さＷ、その検知対象物体の狙いとする検出距離Ｌ０、及びレーザ光の車幅方向のビームステップ角θに基づいて設定することが好ましい。すなわち、所定個数の送信波の照射範囲が、狙いとする検出距離Ｌ０において、検知対象物体の車幅方向の長さＷに対応するように、積算する受光信号の個数Ｎを設定するのである。この関係を数式で示すと以下のようになる。
【００４８】
（数１）
Ｎ＝Ｗ／（Ｌ０×ｔａｎθ）
このように積算する受光信号の個数Ｎを設定すると、狙いとする検出距離Ｌ０を上限とする距離範囲において、積算される受光信号の全てが、検知対象物体からの反射波を受光したときに出力される受光信号となる組み合わせが必ず存在することになる。この場合、反射波の強度に対応する受信信号成分を含む受光信号のみを積算することができるので、積算信号に基づいて反射波の検出感度を効率的に向上することができる。
【００４９】
図６に示す例では、検知対象としての先行車両の横幅を約１．８ｍ、狙いとする検出距離を８０ｍとし、かつ、レーザ光の車幅方向のビームステップ角が０．０８ｄｅｇであるため、積算する受光信号の数は１６個に設定した。
【００５０】
また、この積算範囲指定回路９５は、積算回路９７が１６個の受光信号の積算信号を算出して、後段のコンパレータ１０３における比較処理、補間回路１０９における直線補間処理、及び時間計測回路１１１における時間差Δｔの算出処理が完了する時間間隔で、積算する受光信号の範囲を移動させる。すなわち、図７に示すように、Ｘ軸方向において左から右に向かって走査するように４５１回照射されるレーザ光に対応して、受光信号に１から４５１までの番号を付与したとすると、まず、積算範囲指定回路９５は１番から１６番の受光信号を積算すべき受光信号の範囲として指定する。そして、上記時間間隔が経過すると、２番から１７番の受光信号を、積算すべき受光信号の範囲として指定する。このように、積算範囲指定回路９５は、受光信号を１個分ずつずらしながら、積算する受光信号の範囲を移動させる。このようにすれば、１６個の受光信号を積算しながら、その積算信号による角度分解能の低下を最小限に抑制することができる。
【００５１】
すなわち、単に、受光素子８２から出力された受光信号を１６個ごとに分けて、それぞれ積算信号を求めた場合、反射光の検出感度を向上することはできるが、一方で、積算信号による角度分解能が、大幅に低下してしまう。それに対して、上述のように、積算する受光信号の範囲を、受光信号１個分ずつずらすようにすれば、角度分解能の低下を抑制できるのである。
【００５２】
積算範囲指定回路９５によって指定された範囲に属する１６個の受光信号が、記憶回路９３から読み出され、積算回路９７に出力される。積算回路９７は、図８（ａ）に示すように、それぞれデジタル信号に変換済みの１６個の受光信号を積算する。
【００５３】
このとき、この１６個の受光信号の全てが同じ反射物体からの反射波に応じた受光信号成分Ｓを含んでいた場合には、その受光信号成分Ｓは、レーザ光の発光時刻から同じ時間だけ経過した時刻に現れる。従って、積算信号における受光信号成分Ｓ０は、各受光信号の受光信号成分Ｓが１６倍に増幅されたものとなる。
【００５４】
一方、各受光信号に含まれるノイズ成分Ｎは、基本的に外来光等によってランダムに発生するため、１６個の受光信号を積算した場合であっても、そのノイズ成分Ｎ０は、√１６＝４倍に増幅されるのみである。従って、積算回路９７によって積算信号を算出することにより、受光信号成分Ｓ０とノイズ成分Ｎ０との比（Ｓ／Ｎ比）は４倍に向上する。
【００５５】
このため、個々の受光信号に含まれる受光信号成分Ｓが小さくて、ノイズ成分Ｎと区別することが困難な場合でも、上述した積算信号を用いることによって、増幅された受光信号成分Ｓ０に基づき反射物体を検出することが可能になる。
【００５６】
図２（ｃ）において、スイッチング回路１００は、積算回路９７の出力先をコンパレータ１０３とバックグラウンドノイズ算出回路９９とに切り換える役割を果たす。バックグラウンドノイズ算出回路９９は、セレクタ８４のセレクタ２が設定されているとき、すなわち距離検出が行われず、増幅器８５からダミー回路８３の出力信号を増幅した信号が出力されているときに、積算回路９７から出力される積算信号に基づいて、受光信号に重畳されるノイズ成分を算出する。
【００５７】
本実施形態では、外周に面倒れ角が異なる６つのミラーを備えたポリゴンミラー７３を回転させつつ、その各ミラーに４５１本のレーザ光を反射させることにより、Ｘ軸及びＹ軸方向にレーザ光を走査させている。このため、例えば、そのポリゴンミラー７３の回転によって６つのミラーが切り換わるときには、距離検出が行われない期間となることから、その期間中に、セレクタ８４がセレクト２が設定され、スイッチング回路１００は、積算回路９７の出力先をバックグラウンドノイズ算出回路に切り換えるようになっている。
【００５８】
このとき、積算回路９７において積算される信号は、ダミー回路８３の出力信号であることから、反射物体からの反射波に対応する受光信号成分Ｓは含まれていない。そして、ダミー回路８３のインピーダンスが受光素子８２と同等に設定されていることから、ダミー回路８３が受光素子８２と同等の電磁波ノイズ等を受けることになり、受光素子８２の受光素子に重畳されるノイズ成分のみがその出力信号に含まれることになる。このため、積算回路９７から出力される積算信号は、ノイズ成分Ｎのみが積算されたものとなる。従って、このノイズ成分Ｎを、後述する減算回路１０１により、受光素子８２の受光信号を増幅および積算した積算信号から除去することにより、積算信号のＳ／Ｎ比をさらに向上することが可能となる。
【００５９】
なお、この距離検出を行わない期間中にも、発光部７０ａからレーザ光を発光させるようにするのが好ましい。これは、実際にレーザ光を発光しているときには、レーザ光の発光によって電磁波ノイズが発生し、それが受光信号に重畳する場合があるためである。
【００６０】
また、レーザ光が図３に示すスキャンエリアに照射されていないときに、積算回路９７からは、複数個の積算信号が出力される。バックグラウンドノイズ算出回路９９は、この複数個の積算信号を平均化処理して、平均化積算信号を算出する。この平均化処理としては、複数個の積算信号を単純平均しても良いし、加重平均処理によって算出しても良い。このように、ノイズ成分Ｎによる受信信号の積算信号を平均化処理することにより、その平均化積算信号には規則性のあるノイズ成分が特徴的に現れる。
【００６１】
つまり、受光信号に重畳されるノイズ成分は、基本的にはランダムに発生するが、中には、レーザレーダＣＰＵ７０ｃのクロックパルスやレーザ光の発光による電磁波ノイズの影響によって規則性を有しているノイズ成分もある。このような規則性を有するノイズ成分は、平均化処理を繰り返すほど、ランダムなノイズ成分よりも強調される。そして、この規則性のあるノイズ成分は、必ず積算信号に含まれている。そこで、バックグラウンドノイズ算出回路にて平均化処理を行うことによってノイズ成分を求め、この平均化処理したノイズ成分を積算信号から除去することにより、規則性のあるノイズ成分を積算信号から確実に除去することが可能になる。
【００６２】
図２（ｃ）に示す減算回路１０１は、レーザ光がスキャンエリアに照射されているときに、積算回路９７から出力される積算信号から、バックグラウンドノイズ算出回路９９にて算出したノイズ成分を減算するものである。
【００６３】
この減算回路１０１によってノイズ成分が減算された積算信号は、コンパレータ１０３において、しきい値設定回路１０５から出力されるしきい値Ｖｄと比較される。このしきい値Ｖｄは、図２（ｂ）において説明した基準電圧Ｖ０に対応する値である。
【００６４】
図９は、所定の時間間隔で離散的に積算信号の各デジタル値が算出されている場合の様子を示した図である。この図に示されるように、所定の時間間隔で離散的に各デジタル値が算出されている場合、その各デジタル値と基準電圧Ｖ０に対応するしきい値とが比較される。このとき、例えば、デジタル値Ｄｂ、Ｄｃの値がしきい値よりも大きい場合には、その比較結果が補間回路１０９に出力される。
【００６５】
補間回路１０９では、しきい値を横切ったと推測される立上がり時刻ｔ１及び立下り時刻ｔ２を直線補間によって求める。すなわち、しきい値を超えたデジタル値Ｄｂとその直前のデジタル値Ｄａとを結ぶ直線を想定し、その直線としきい値との交点に対応する時刻を求め、これを立上がり時刻ｔ１とする。同様に、しきい値を超えたデジタル値Ｄｃとその直後のデジタル値Ｄｄとを結ぶ直線を想定する。これにより、所定の時間間隔で離散的にしか積算信号のデジタル値が得られなくても、その間が補間されることになる。そして、想定された直線としきい値Ｖ０との交点に対応する時刻を求めることで、積算信号のデジタル値がしきい値Ｖ０を超えたときを示す立上り時刻ｔ１および下回ったときを示す立下り時刻ｔ２が求められる。
【００６６】
時間計測回路１１１は、図２（ｂ）の時間計測回路８８と同様の処理を行い、図８（ｂ）に示すように、立上がり時刻ｔ１と立下り時刻ｔ２とに基づいて、受光信号成分Ｓのピーク値の発生時刻を求め、レーザ光発光時刻とピーク値発生時刻との時間差Δｔを算出し、それを示す信号をレーザレーダＣＰＵ７０ｃに出力する。
【００６７】
レーザレーダＣＰＵ７０ｃは、時間計測回路８８、１１１から入力された時間差Δｔから反射物体までの距離を算出し、その距離及び対応するレーザ光のスキャン角度θｘ、θｙを基にして位置データを作成する。具体的には、距離及びスキャン角度θｘ、θｙから、レーザレーダ中心を原点（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直交座標系における反射物体の位置データを求める。そして、このＸＹＺ直交座標系における位置データを測距データとして認識・車間制御ＥＣＵ３へ出力する。
【００６８】
なお、積算信号に基づいて反射物体までの距離を算出する場合、その積算信号に対応するレーザ光のスキャン角度θｘは、積算した複数個の受光信号に対応する複数のレーザ光の中心位置のレーザ光のスキャン角度θｘとする。
【００６９】
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前車やまたは停止している前車等が該当する。
【００７０】
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簡単に説明する。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３次元位置データに基づいて、物体の中心位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、及び横幅Ｗ、奥行きＤ、高さＨ等の物体の大きさ（Ｗ，Ｄ，Ｈ）を求める。さらに、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その物体の相対速度（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を求める。さらに物体認識ブロック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。この識別結果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、その距離が距離表示器１５により表示される。
【００７１】
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。そして物体認識ブロック４３では、このカーブ半径Ｒおよび中心位置座標（Ｘ，Ｚ）などに基づいて、物体が車両である確率、及び自車と同一車線を走行している確率等を判定する。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が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。
【００７２】
一方、先行車判定ブロック５３では、物体認識ブロック４３から得た各種データの中から先行車のデータを選択し、その先行車に対するＺ軸方向の距離Ｚおよび相対速度Ｖｚを抽出する。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。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態では、受光素子８２の受光信号とダミー回路８３の出力信号が増幅器８５で増幅されたのち、第２検出回路９０に入力されるようにしている。このため、距離検出を行わないときに、ダミー回路８３の出力信号に基づいて、受光素子８２の受光信号に重畳されるノイズ成分を求めることが可能となる。したがって、受光素子８２の受光信号からノイズ成分を除去したものに基づいて、距離検出を行うことが可能となる。
【００７４】
これにより、レーダ装置の検知可能距離が低下することを防ぐことが可能となる。そして、ノイズ成分の検出をダミー回路８３およびセレクタ８４を用いて行っていることから、従来のように、光が筐体の外に出射されない角度範囲を光学機構の設計要件として織り込む必要がない。したがって、光学設計上の制約も少なくすることが可能となる。
【００７５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザレーダセンサ５の受光部７０ｂの構成を変更したものであり、その他の構成については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００７６】
図１０は、本実施形態の車両用制御装置に備えられるレーザレーダセンサ５のブロック構成を示したものである。この図に示されるように、本実施形態のレーザレーダセンサ５における受光部７０ｂは、第１実施形態に示したダミー回路８３、セレクタ８４を無くし、受光素子８２の受光信号がそのまま増幅器８５に入力されるようになっていることと、受光素子８２の近傍に、ＬＥＤ等で構成された発光体１４０が配置されていることが第１実施形態に対して異なっている。
【００７７】
このような構成によれば、発光体１４０での発光を行うことにより、受光素子８２に強い光を照射することが可能となる。このため、受光素子８２を飽和させることが可能となり、この発光体１４０による発光時に何らかの光が受光素子８２に入射されたとしても、受光素子８２の出力がその入射光に応答しなくなる。すなわち、受光信号成分が飽和状態の一定値となる。
【００７８】
したがって、本実施形態では、距離検出を行うときには発光体１４０での発光を行わず、受光素子８２に入射される光の強度に応じた受光信号が得られるようにし、距離検出を行わないときには発光体１４０での発光を行い、受光素子８２における受光信号成分が一定値となるようにする。これにより、距離検出を行わないときの受光信号の波形から、一定値となる受光信号成分を差し引けば、ノイズ成分のみが残ることになる。そして、このときに得られるノイズ成分をバックグランドノイズ算出回路９９で求めることにより、受光信号からノイズ成分を除去することが可能となり、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７９】
なお、ここでは、発光体１４０を設ける例について説明したが、距離検出を行わないときに外部からの太陽光が入射されるようにして、受光素子８２が受動的に入力光飽和状態になる状況を作り出し、それを利用することも可能である。このように、太陽光のようなＤＣ光を受光素子８２に入射すると、ショットノイズが増加することになるが、定常ノイズは変化しないため、ショットノイズが影響して定常ノイズを検出できないということはない。
【００８０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザレーダセンサ５の受光部７０ｂの構成を変更したものであり、その他の構成については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００８１】
図１１は、本実施形態の車両用制御装置に備えられるレーザレーダセンサ５のブロック構成を示したものである。この図に示されるように、本実施形態のレーザレーダセンサ５における受光部７０ｂは、第１実施形態に示したダミー回路８３、セレクタ８４を無くし、受光素子８２の受光信号がそのまま増幅器８５に入力されるようになっていることと、受光素子８２へのバイアス電流を流すための電源供給ライン中にトランジスタ等のスイッチング素子１５０を配置していることが第１実施形態に対して異なっている。
【００８２】
このような構成によれば、スイッチング素子１５０のオンオフに基づいて、受光素子８２へのバイアス電流の供給のオンオフを制御することが可能となる。
【００８３】
受光素子８２の入射光の強度に対する受光信号（出力電圧）の大きさは、バイアス電流が供給されているか否かによって大きく異なっており、バイアス電流が供給されていない状態であると、受光素子８２に光が入射されても受光信号は著しくなまった波形となる。
【００８４】
したがって、本実施形態では、距離検出を行うときにはスイッチング素子１５０をオンさせ、バイアス電流が受光素子８２に供給されるようにすることで、受光素子８２から高い応答性を有する受光信号が得られるようにし、距離検出を行わないときにはスイッチング素子１５０をオフさせ、バイアス電流が受光素子８２に供給されないようにすることで、受光素子８２からにおける受光信号成分がバイアス電流が供給されているときと比べて小さな値となるようにする。これにより、距離検出を行わないときの受光信号の波形からノイズ成分を抽出することができる。そして、このときに得られるノイズ成分をバックグランドノイズ算出回路９９で求めることにより、受光信号からノイズ成分を除去することが可能となり、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００８５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。上記各実施形態では、レーザレーダセンサ５の内部で発生する定常ノイズを学習する方法について説明したが、本実施形態では、レーザレーダセンサ５の外部の定常的な状況もノイズとみなして学習し、それを除去する。
【００８６】
例えば、レーザレーダセンサ５の直前にカバーガラスなどがある状況では、本来ターゲットとする先行車両からの反射光だけではなく、カバーガラスなどからの反射光成分も存在し、それが受光素子８２に入射されることがある。このようなカバーガラスなどからの反射光成分は、先行車両までの距離検出を行うという目的においてはノイズとみなせる。
【００８７】
したがって、受光信号成分が無いときに得られた積算信号をバックグランドノイズ算出回路９９に入力すれば、カバーガラスなどからの反射光成分を反射光ノイズ成分として学習することが可能となる。
【００８８】
このカバーガラスなどからの反射光ノイズは、出射される光のスキャニング方向によっても異なるため、スキャニング方向別に除去する必要がある。しかしながら、スキャニング角度は数百点もあり、そのすべてをスキャニング角度別に学習することは学習処理の占める規模および学習結果を記憶するメモリが膨大になり、現実的ではない。
【００８９】
このため、本発明者らは、カバーガラスなどからの反射光ノイズ成分の角度依存性が緩やかであること、反射光ノイズ成分はカバーガラスの汚れなどの状態によって変化するものの角度依存性はあまり変化しないこと、レーザレーダセンサ５の内部のノイズは角度依存性を持たないことから、代表点のみを学習すれば良いことを見出した。本実施形態では、このような知見に基づいて、反射光ノイズを求め、それを除去する。
【００９０】
図１２は、本実施形態の車両用制御装置に備えられるレーザレーダセンサ５のブロック構成を示したものである。以下、この図に基づいて本実施形態のレーザレーダセンサ５について説明するが、本実施形態は、第１実施形態に対してレーザレーダセンサ５の回路構成を変更したものであり、その他の構成については同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００９１】
図１２に示されるように、本実施形態のレーザレーダセンサ５における受光部７０ｂは、第１実施形態に示したダミー回路８３、セレクタ８４を無くし、受光素子８２の受光信号がそのまま増幅器８５に入力されるようになっていることと、スイッチング回路１００の代わりにコンパレータ１０３の比較結果を示す出力によって制御されるスイッチング素子１６０を備えていることが第１実施形態に対して異なっている。
【００９２】
このため、積算回路９７の積算信号が常に減算回路１０１に入力されと共に、コンパレータ１０３にてノイズ成分が減算された積算信号がしきい値設定回路１０５から出力されるしきい値Ｖ０よりも小さく、受光信号成分が無いと判定されたときには、スイッチング素子１６０がオンし、積算信号がバックグランドノイズ算出回路９９に入力される。したがって、バックグランドノイズ算出回路９９では、受光信号成分が無いと判定されたときの積算信号から反射光ノイズ成分が算出され、それがそのときのスキャニング角度に応じたメモリに記憶されるようになっている。
【００９３】
さらに、本実施形態のバックグランドノイズ算出回路９９には、反射光ノイズの角度依存性が記憶させてある。このため、受光信号成分が無いと判定されたときの積算信号から算出される反射光ノイズ成分を代表点の反射光ノイズとし、反射光ノイズの角度依存性と代表点の反射光ノイズとから、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を算出する。
【００９４】
以上説明したように、受光信号成分が無いと判定されたときには、受光素子８２からの受光信号が反射光ノイズ成分のみによるものであるとして、そのときの積算信号がバックグランドノイズ算出回路９９に入力されるようにしている。このため、反射光ノイズ成分を算出することが可能となり、減算回路１０１にて積算信号から反射光ノイズ成分を減算することが可能となる。
【００９５】
また、受光信号成分が無いと判定されたときにのみ、反射光ノイズ成分の算出が行われるようにしている。そして、算出された反射光ノイズ成分と予め記憶された反射光ノイズの角度依存性とから、判定されたときとは異なるスキャニング角度も含めて、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を算出するようになっている。このため、スキャニング角度別に反射光ノイズ成分を学習する場合のように、学習処理の占める規模および学習結果を記憶するメモリを膨大させることなく、スキャニング角度ごとの反射光ノイズ成分を学習することが可能となる。
【００９６】
なお、カバーガラスが汚れたなど、状況の変化が生じたことに関して、別途レーザレーダセンサ５に設けられる汚れモニタや雨、霧、雪などの検出センサからの情報がバックグランドノイズ算出部９９に入力されるようにし、ノイズ成分の算出に利用することも可能である。
【００９７】
（他の実施形態）
本発明は上述した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種々なる形態で実施し得る。
【００９８】
（１）上記第１〜第４実施形態それぞれで示した各構成を任意に組み合わせることも可能である。例えば、第１〜第３実施形態で示した各構成と第４実施形態で示した構造を組み合わせれば、レーザレーダセンサ５の内部と外部の双方のノイズ成分を効率的に求められるレーザレーダセンサ５とすることができる。
【００９９】
（２）上述した実施形態においては、第１検出回路８６及び第２検出回路９０において、個々の受光信号に基づく反射物体の検出と、複数個の受光信号を積算した積算信号に基づく反射物体の検出とを、それぞれ独立して行なう例について説明した。
【０１００】
しかしながら、個々の受光信号に基づいて反射物体が検出された場合、すなわち、個々の受光信号が基準電圧Ｖ０より大きい振幅を持っていることが検出されたとき、レーザレーダＣＰＵ７０ｃあるいは第１検出回路８０より、その受光信号の番号等、受光信号を特定するための情報を積算範囲指定回路９５が受け取り、その受光信号を積算対象受光信号から除外するように構成しても良い。
【０１０１】
受光信号の積算信号を利用する理由は、個々の受光信号が、反射物体を識別するのに十分な大きさの強度（振幅）を有していない場合でも、その反射物体を検出できるようにするためである。従って、個々の受光信号が反射物体を検出するのに十分な大きさの強度（振幅）を持っている場合には、そもそも積算信号を求める必要はない。さらに、個々の受光信号に基づいて反射物体を検出した方が、積算信号に基づいて反射物体を検出するよりも、角度分解能が向上する。このような理由から、個々の受光信号によって反射物体が検知できるならば、その検知結果に基づいて、反射物体に関する測距データを算出すべきである。
【０１０２】
さらに、反射物体を検出するために十分に大きな振幅を持つ受光信号を除く受光信号を対象として、積算対象受信信号範囲を設定することで、演算処理量を減少し、演算時間を短くすることも可能になる。
【０１０３】
（３）上述した実施形態においては、第１検出回路８６及び第２検出回路９０は、ハードロジック回路として構成される例について説明したが、それらの一部をレーザレーダＣＰＵ７０ｃにおいてソフトウエアによって実現することも可能である。逆に、レーザレーダＣＰＵ７０ｃにおける、レーザ光発光時刻ｔ０と受光信号のピーク値発生時刻ｔｐとの時間差Δｔから反射物体までの距離Ｌを求める等の処理は、ハードロジック回路で実現することも可能である。
【０１０４】
（４）上述した実施形態においては、Ｘ軸方向に走査される各走査ラインにおいて、隣接して照射される複数本のレーザ光に基づく受光信号を積算する例について説明した。しかしながら、積算する受光信号は、Ｘ軸方向に隣接して照射されるレーザ光に限らず、Ｙ軸方向に隣接して照射されるレーザ光によるものであっても良い。さらに、隣接して照射されるレーザ光の範囲は、Ｘ軸及びＹ軸の複数の走査ラインに及ぶものであっても良い。
【０１０５】
（５）上記実施形態では、レーザ光の２次元スキャンを行うために面倒れ角が異なるポリゴンミラー７３を用いたが、例えば車幅方向にスキャン可能なガルバノミラーを用い、そのミラー面の倒れ角を変更可能な機構を用いても同様に実現できる。但し、ポリゴンミラー７３の場合には、回転駆動だけで２次元スキャンが実現できるという利点がある。
【０１０６】
（６） 上記実施形態では、レーザ光を用いたレーザレーダセンサ５を採用したが、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。また、スキャン方式にこだわる必要はなく、距離以外に方位を測定できる方式であればよい。そして、例えばミリ波でＦＭＣＷレーダ又はドップラーレーダなどを用いた場合には、反射波（受信波）から先行車までの距離情報と先行車の相対速度情報が一度に得られるため、レーザ光を用いた場合のように、距離情報に基づいて相対速度を算出するという過程は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）はレーザレーダセンサの構成を示す構成図であり、（ｂ）はレーザレーダセンサにおける第１検出回路の構成を示す回路構成図であり、（ｃ）はレーザレーダセンサにおける第２検出回路の構成を示す回路構成図である。
【図３】レーザレーダセンサの照射領域を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、距離検出の原理を説明するための波形図であり、（ｂ）は受光信号におけるピーク値の算出方法について説明するための波形図である。
【図５】第２検出回路において、Ａ／Ｄ変換回路による受光信号に対するデジタル変換処理を説明するための波形図である。
【図６】積算すべき受光信号の個数の設定方法を説明するための説明図である。
【図７】第２検出回路の積算範囲指定回路による、積算すべき受光信号の範囲の移動を説明するための説明図である。
【図８】（ａ）は、複数の受光信号を積算した場合、反射光の強度に対応した受光信号成分の増幅の程度が、ノイズ信号成分の増幅の程度よりも大きいことを説明するための説明図であり、（ｂ）は、その積算信号に基づく、反射物体までの距離検出の原理を説明するための波形図である。
【図９】第２検出回路の補間回路において行われる、直線補間処理を説明するための波形図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の車両制御装置に備えられるレーザレーダセンサの構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の車両制御装置に備えられるレーザレーダセンサの構成を示す構成図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の車両制御装置に備えられるレーザレーダセンサの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…車両制御装置、５…レーザレーダセンサ、７０ａ…発光部（発信手段）、７０ｂ…受光部（受信手段）、７０ｃ…レーザレーダＣＰＵ、７１…発光レンズ、７２…スキャナ、７３…ミラー、７４…モータ駆動回路、７５…半導体レーザダイオード、７６…レーザダイオード駆動回路、８１…受光レンズ、８２…受光素子（受光信号成分出力部）、８３…ダミー回路（ノイズ成分出力部）、８４…セレクタ（選択部）、８５…増幅器、８６…第１検出回路、８７…コンパレータ、８８…時間計測回路、９０…第２検出回路、９１…Ａ／Ｄ変換回路、９３…記憶回路、９５…積算範囲指定回路、９７…積算回路９７、９９…バックグラウンドノイズ算出回路（ノイズ成分算出部）、１００…スイッチング回路、１０１…減算回路（除去部）、１０３…コンパレータ、１０５…しきい値設定回路、１０９…補間回路、１１１…時間計測回路、１４０…発光体（電磁波出力部）、１５０…スイッチ部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角度範囲に渡って複数の送信波を照射する発信手段（７０ａ）と、
前記送信波に対する反射波を受信すると共に、前記反射波を受信した際にその反射波の強度に応じた受信信号を出力する受信手段（７０ｂ）と、
前記受信手段からの前記受信信号に基づき、前記受信信号に重畳されるノイズ成分を算出するノイズ成分算出部（９９）と、前記ノイズ成分算出部によって求められた前記ノイズ成分を前記受信信号から除去する除去部（１０１）と、前記除去部によって除去された前記受信信号に基づいて、前記送信波を反射した反射物体を検出する検出部（１０３、１０５、１０９、１１１）とを有してなる反射物体検出手段とを備えてなる車両用レーダ装置であって、
前記受信手段は、
前記反射波を受信した際にその反射波の強度に応じた受信信号成分を含む信号を出力する受信信号出力部（８２）と、
前記受信信号出力部における前記受信信号に対する出力を飽和させる電磁波を出力する電磁波出力部（１４０）とを有し、
前記ノイズ成分算出部は、前記電磁波出力部にて前記受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されているときの前記受信信号に基づいて、前記ノイズ成分の算出を行うようになっており、
前記除去部は、前記電磁波出力部にて前記受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されていないときの前記受信信号から前記ノイズ成分を除去するようになっていることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】
前記発信手段は、前記送信波として光波を出力する発光部であり、
前記受信手段は、前記反射波として前記光波の反射光を受光する受光部であり、
前記受信信号出力部は、前記光波の反射光の強度に応じた出力を発生させる受光素子（８２）によって構成され、
前記電磁波出力部は、前記受光素子の出力を飽和させる発光体（１４０）によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用レーダ装置。
【請求項３】
前記受信手段は、前記反射波を受信した際にその反射波の強度に応じて出力される受信信号成分が前記受信信号に含まれているか否かを判定する判定部（１０３）と、
前記判定部にて前記受信信号に前記受信信号成分が含まれていないと判定されたときには、前記ノイズ成分算出部に、そのときの前記受信信号が伝えられるようにするスイッチ部（１６０）とが備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用レーダ装置。
【請求項４】
前記ノイズ成分算出部は、前記発信手段が発信する前記送信波のスキャニング角度に対応する反射光ノイズの相関を記憶しており、前記受信信号に前記受信信号成分が含まれていないと判定されたとき伝えられた前記受信信号とそのときのスキャニング角度とから、前記相関に基づいて、そのときのスキャニング角度とは異なるスキャニング角度を含め、スキャニング角度ごとの反射光ノイズを求めるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用レーダ装置。
【請求項１】
所定の角度範囲に渡って複数の送信波を照射する発信手段（７０ａ）と、
前記送信波に対する反射波を受信すると共に、前記反射波を受信した際にその反射波の強度に応じた受信信号を出力する受信手段（７０ｂ）と、
前記受信手段からの前記受信信号に基づき、前記受信信号に重畳されるノイズ成分を算出するノイズ成分算出部（９９）と、前記ノイズ成分算出部によって求められた前記ノイズ成分を前記受信信号から除去する除去部（１０１）と、前記除去部によって除去された前記受信信号に基づいて、前記送信波を反射した反射物体を検出する検出部（１０３、１０５、１０９、１１１）とを有してなる反射物体検出手段とを備えてなる車両用レーダ装置であって、
前記受信手段は、
前記反射波を受信した際にその反射波の強度に応じた受信信号成分を含む信号を出力する受信信号出力部（８２）と、
前記受信信号出力部における前記受信信号に対する出力を飽和させる電磁波を出力する電磁波出力部（１４０）とを有し、
前記ノイズ成分算出部は、前記電磁波出力部にて前記受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されているときの前記受信信号に基づいて、前記ノイズ成分の算出を行うようになっており、
前記除去部は、前記電磁波出力部にて前記受信信号出力部を飽和させる電磁波が出力されていないときの前記受信信号から前記ノイズ成分を除去するようになっていることを特徴とする車両用レーダ装置。
【請求項２】
前記発信手段は、前記送信波として光波を出力する発光部であり、
前記受信手段は、前記反射波として前記光波の反射光を受光する受光部であり、
前記受信信号出力部は、前記光波の反射光の強度に応じた出力を発生させる受光素子（８２）によって構成され、
前記電磁波出力部は、前記受光素子の出力を飽和させる発光体（１４０）によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用レーダ装置。
【請求項３】
前記受信手段は、前記反射波を受信した際にその反射波の強度に応じて出力される受信信号成分が前記受信信号に含まれているか否かを判定する判定部（１０３）と、
前記判定部にて前記受信信号に前記受信信号成分が含まれていないと判定されたときには、前記ノイズ成分算出部に、そのときの前記受信信号が伝えられるようにするスイッチ部（１６０）とが備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用レーダ装置。
【請求項４】
前記ノイズ成分算出部は、前記発信手段が発信する前記送信波のスキャニング角度に対応する反射光ノイズの相関を記憶しており、前記受信信号に前記受信信号成分が含まれていないと判定されたとき伝えられた前記受信信号とそのときのスキャニング角度とから、前記相関に基づいて、そのときのスキャニング角度とは異なるスキャニング角度を含め、スキャニング角度ごとの反射光ノイズを求めるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用レーダ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１３２９５１（Ｐ２００７−１３２９５１Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４９９（Ｐ２００７−１４９９）
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【分割の表示】特願２００４−８９１６４（Ｐ２００４−８９１６４）の分割
【原出願日】平成１６年３月２５日（２００４．３．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【分割の表示】特願２００４−８９１６４（Ｐ２００４−８９１６４）の分割
【原出願日】平成１６年３月２５日（２００４．３．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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