JPH0712938A - Laser radar equipment for vehicle - Google Patents
Laser radar equipment for vehicleInfo
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- JPH0712938A JPH0712938A JP14320393A JP14320393A JPH0712938A JP H0712938 A JPH0712938 A JP H0712938A JP 14320393 A JP14320393 A JP 14320393A JP 14320393 A JP14320393 A JP 14320393A JP H0712938 A JPH0712938 A JP H0712938A
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は,車両前方にレーザー光
を出射し,該レーザー光のレーザー反射光を受光して,
前方の障害物までの距離あるいは車間距離を検知する車
両用レーザーレーダー装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention emits a laser beam in front of a vehicle and receives a laser reflected beam of the laser beam,
The present invention relates to a vehicle laser radar device that detects a distance to an obstacle ahead or a distance between vehicles.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の車両用レーザーレーダー装置とし
て,例えば,図13および図14に示す装置がある。こ
の車両用レーザーレーダー装置1401は,送光部14
02から車両前方にレーザー光を出射し,該レーザー光
のレーザー反射光を受光部1403で受光して,距離検
知回路1404で前方の障害物までの距離あるいは車間
距離を検知するものであり,図示の如く,車両1405
の前面(ここでは,バンパー部)に取り付けられてい
る。2. Description of the Related Art As conventional laser radar devices for vehicles, there are devices shown in FIGS. 13 and 14, for example. This vehicle laser radar device 1401 includes a light transmitting unit 14
A laser beam is emitted from 02 to the front of the vehicle, the laser reflected light of the laser beam is received by the light receiving section 1403, and the distance detection circuit 1404 detects the distance to the obstacle ahead or the inter-vehicle distance. Like the vehicle 1405
Is attached to the front surface (here, the bumper section).
【0003】図14は,図13のレーザーレーダー装置
1401の構成を示し,送光部1402は,レーザー光
を出力するためのレーザーダイオード駆動部1501お
よびレーザーダイオード1502と,レーザーダイオー
ド1502から出力されたレーザー光を所定の角度に広
げて出射する送光レンズ1503および出射用窓150
4とを有している。FIG. 14 shows the structure of the laser radar device 1401 shown in FIG. 13. A light transmitting section 1402 outputs a laser beam from a laser diode driving section 1501 and a laser diode 1502 for outputting a laser beam and a laser diode 1502. A light-transmitting lens 1503 and an emission window 150 that spread the laser light at a predetermined angle and emit the laser light.
4 and.
【0004】また,受光部1403は,レーザー反射光
を取り込むための採光用窓1505と,採光用窓150
5で取り込まれた光からレーザー反射光を選択的に通過
させるハニカムフィルターおよび赤外フィルター150
6と,レーザー反射光を集光するための集光用フレネル
レンズ1507と,光(レーザー反射光)を電流(信
号)として取り込むためのPINフォトダイオード15
08と,PINフォトダイオード1508で光電変換し
た信号を増幅する増幅器1509とを有している。The light receiving section 1403 includes a daylighting window 1505 for taking in the laser reflected light and a daylighting window 150.
Honeycomb filter and infrared filter 150 for selectively passing laser reflected light from the light taken in 5
6, a condenser Fresnel lens 1507 for condensing the laser reflected light, and a PIN photodiode 15 for taking in the light (laser reflected light) as a current (signal)
08 and an amplifier 1509 that amplifies a signal photoelectrically converted by the PIN photodiode 1508.
【0005】なお,図中の1510は距離検知回路14
04で求めた距離を表示する距離表示装置,1511は
車速センサ,1512は車速と距離とに基づいて警告等
の処理を行なうための信号処理回路を示す。Reference numeral 1510 in the figure is a distance detection circuit 14
A distance display device for displaying the distance obtained in 04, a vehicle speed sensor 1511, and a signal processing circuit 1512 for performing processing such as warning based on the vehicle speed and the distance.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記従
来の車両用レーザーレーダー装置によれば,受光部にお
いてレーザー反射光を採光するための採光用窓が必要で
あり,検知精度を高めるためには,この採光用窓を大き
くすることが望ましいものの,車両デザイン上の制約に
より,大面積の採光用窓を設けることができないため,
距離検知および車間距離検知の精度向上に制限を受ける
という問題点があった。However, according to the above-mentioned conventional laser radar device for a vehicle, a light-receiving window for collecting the laser-reflected light is required in the light-receiving section, and in order to improve the detection accuracy, Although it is desirable to make this daylighting window large, it is not possible to provide a large area daylighting window due to vehicle design restrictions.
There is a problem in that the accuracy of distance detection and inter-vehicle distance detection is limited.
【0007】また,上記従来の車両用レーザーレーダー
装置によれば,採光用窓のサイズと同一サイズのハニカ
ムフィルターと赤外フィルターおよび集光用フレネルレ
ンズが必要であるため,車両デザインの制約内で,採光
用窓の面積を大きくする場合においても,採光用窓の面
積に比例して受光部が大型化し,特別な設置スペースが
必要になるという問題点があった。Further, according to the above-mentioned conventional laser radar device for a vehicle, a honeycomb filter, an infrared filter and a converging Fresnel lens having the same size as the daylighting window are required. However, even when the area of the daylighting window is increased, the light receiving part becomes large in proportion to the area of the daylighting window, and there is a problem that a special installation space is required.
【0008】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て,車両のデザインに影響を与えることなく,かつ,特
別な設置スペースを必要とせずに大面積の採光用窓を用
いて,距離検知および車間距離検知の精度を向上させる
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above, and detects a distance using a large-area daylighting window without affecting a vehicle design and requiring a special installation space. It is also intended to improve the accuracy of vehicle distance detection.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために,車両前方にレーザー光を出射し,該レー
ザー光のレーザー反射光を受光して,前方の障害物まで
の距離あるいは車間距離を検知する車両用レーザーレー
ダー装置において,ウィンドシールド表面あるいは内部
に配設され,ウィンドシールドに入射したレーザー反射
光がウィンドシールド内を全反射角で進行するように回
折する体積ホログラムを備え,ウィンドシールドおよび
体積ホログラムを用いてレーザー反射光を採光する車両
用レーザーレーダー装置を提供するものである。In order to achieve the above object, the present invention emits a laser beam in front of a vehicle and receives a laser reflected light of the laser beam to detect a distance to an obstacle in front or A laser radar device for a vehicle that detects an inter-vehicle distance is provided with a volume hologram that is disposed on or inside a windshield and diffracts laser reflected light that has entered the windshield so that it travels within the windshield at a total reflection angle. Provided is a laser radar device for a vehicle, which collects laser reflected light using a windshield and a volume hologram.
【0010】[0010]
【作用】本発明の車両用レーザーレーダー装置は,レー
ザー光のレーザー反射光を,ウィンドシールド表面ある
いは内部に配設された体積ホログラムおよびウィンドシ
ールドを用いて,ウィンドシールド内を全反射角で進行
するように回折して,受光部へ導く。In the vehicle laser radar device of the present invention, the laser reflected light of the laser light travels in the windshield at a total reflection angle by using the volume hologram and the windshield arranged on or in the windshield. And guide it to the light receiving part.
【0011】[0011]
【実施例】以下,本発明の車両用レーザーレーダー装置
について,〔実施例1〕,〔実施例2〕,〔実施例
3〕,〔実施例4〕,〔実施例5〕の順に図面を参照し
て詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring now to the drawings, a laser radar device for a vehicle according to the present invention will be described in the order of [Example 1], [Example 2], [Example 3], [Example 4] and [Example 5]. And will be described in detail.
【0012】〔実施例1〕図1は,実施例1の車両用レ
ーザーレーダー装置の構成を示し,車両101の前面部
分に配設され,レーザー光を出射する送光部102と,
ウィンドシールド103および体積ホログラム104に
よって形成され,レーザー反射光を所定位置へ導く導光
部105と,導光部105によって所定位置に導かれた
レーザー反射光を抽出するための抽出用プリズム106
と,抽出用プリズム106で抽出したレーザー反射光を
受光する受光部107とから構成される。[Embodiment 1] FIG. 1 shows a configuration of a laser radar device for a vehicle according to Embodiment 1, which is provided in a front portion of a vehicle 101 and has a light transmitting section 102 for emitting a laser beam,
A light guide section 105 which is formed by the windshield 103 and the volume hologram 104 and guides the laser reflected light to a predetermined position, and an extraction prism 106 for extracting the laser reflected light guided to the predetermined position by the light guide section 105.
And a light receiving section 107 that receives the laser reflected light extracted by the extraction prism 106.
【0013】ここで,ウィンドシールド103は,車外
側および車内側ガラス103aをPVB中間層103b
で接合して形成されており,このウィンドシールド10
3の製造時に透過型の体積ホログラム104がガラス間
に挿入される。Here, the windshield 103 includes a glass 103a outside the vehicle and a glass 103a inside the PVB intermediate layer 103b.
This windshield 10 is formed by joining with
A transparent volume hologram 104 is inserted between the glasses when manufacturing 3.
【0014】また,抽出用プリズム106は,ウィンド
シールド103の下端部(すなわち,導光部105の所
定位置)に光学用接着剤によって取り付けられている。The extraction prism 106 is attached to the lower end portion of the windshield 103 (that is, a predetermined position of the light guide portion 105) with an optical adhesive.
【0015】また,抽出用プリズム106の抽出面に平
行に配置さている受光部107は,図示の如く,ハニカ
ムフィルターを有しておらず,採光窓107aと,レー
ザー反射光を集光するための集光用フレネルレンズ10
7bと,光(レーザー反射光)を電流(信号)として取
り込むためのPINフォトダイオード107cと,増幅
器(図示せず)とから構成される。Further, as shown in the figure, the light receiving portion 107 arranged in parallel with the extraction surface of the extraction prism 106 does not have a honeycomb filter, and has a daylighting window 107a and a laser for collecting the laser reflected light. Fresnel lens 10 for condensing
7b, a PIN photodiode 107c for taking in light (laser reflected light) as a current (signal), and an amplifier (not shown).
【0016】なお,108は車両ダッシュパネル,RL
oは送光部102から出射されたレーザー光,RLaお
よびRLbはレーザー光RLoの反射光(レーザー反射
光)を示す。Numeral 108 is a vehicle dash panel, RL
Reference symbol o denotes laser light emitted from the light transmitting unit 102, and RLa and RLb denote reflected light (laser reflected light) of the laser light RLo.
【0017】図2は,受光部107の固定方法を示す。
実施例1においては,導光部105および抽出用プリズ
ム106を介して導かれたレーザー反射光を受光部10
7で受光し,距離検知および車間距離検知の精度を向上
させるために,受光部107と抽出用プリズム106と
の位置関係が変化しないように,受光部107を,同図
(a)に示すように,抽出用プリズム106のOQ面と
受光部107の採光窓107aの面との間に光学用接着
剤を塗布し,固定している。また,他の方法として,例
えば,同図(b)に示すように,抽出用プリズム106
と受光部107とをブランケット201を用いて固定し
ても良い。FIG. 2 shows a method of fixing the light receiving portion 107.
In the first embodiment, the laser reflected light guided through the light guide section 105 and the extraction prism 106 receives the laser reflected light.
In order to improve the accuracy of distance detection and inter-vehicle distance detection, the light receiving unit 107 is arranged so that the positional relationship between the light receiving unit 107 and the extraction prism 106 does not change, as shown in FIG. Further, an optical adhesive is applied and fixed between the OQ surface of the extraction prism 106 and the surface of the light collection window 107a of the light receiving unit 107. In addition, as another method, for example, as shown in FIG.
The light receiving unit 107 and the light receiving unit 107 may be fixed using the blanket 201.
【0018】次に,図1,図3および図4を参照して,
後述する動作の説明に使用する符号を以下のように定義
する。Next, referring to FIGS. 1, 3 and 4,
The symbols used for the description of the operation described later are defined as follows.
【0019】θi1 :レーザー反射光RLaが大気中
からガラス103aへ入射する際の入射角(図1参照) θ’i1 :レーザー反射光RLaがガラス103aから
体積ホログラム104のA点への入射する際の入射角
(図1参照) θi2 :レーザー反射光RLbが大気中からガラス1
03aへ入射する際の入射角(図1参照) θ’i2 :レーザー反射光RLbがガラス103aから
体積ホログラム104のB点への入射する際の入射角
(図1参照) θr :体積ホログラム104の回折角=導光部10
5の反射角(図1参照) t :ウィンドシールド103の厚さ(図3参照) PQ面 :抽出面(図1,図3参照) θk :抽出用プリズム106の傾斜角(図1,図3
参照) L :ウィンドシールド103内に設けた体積ホロ
グラム104の長さ=ウィンドシールド103の長さ
(図4参照) θt :ウィンドシールド103の傾斜角(図4参
照) O’Q’面:鉛直方向へのウィンドシールド103の投
影面(図4参照) Cair :大気中の光速 CGlass :ガラス中の光速 以上の構成において,その動作を説明する。透過型の体
積ホログラム104は,レーザーレーダー波長を選択的
に回折するホログラムであるため,外来光による色付き
は無く,ドライバーの視覚を妨げない。従って,ウィン
ドシールド103の全域に設けることが可能であるた
め,実施例1では,体積ホログラム104の長さL=ウ
ィンドシールド103の長さLの関係としている。Θi1: Incident angle when the laser reflected light RLa is incident on the glass 103a from the atmosphere (see FIG. 1) θ'i1: When the laser reflected light RLa is incident on the point A of the volume hologram 104 from the glass 103a. Incident angle (see Fig. 1) θi2: Laser reflected light RLb from the atmosphere to glass 1
03a incident angle (see FIG. 1) θ′i2: incident angle when the laser reflected light RLb enters the volume hologram 104 at point B of the volume hologram 104 (see FIG. 1) θr: volume hologram 104 Diffraction angle = light guide 10
5 reflection angle (see FIG. 1) t: thickness of the windshield 103 (see FIG. 3) PQ surface: extraction surface (see FIGS. 1 and 3) θk: inclination angle of the extraction prism 106 (FIGS. 1 and 3)
L): length of volume hologram 104 provided in windshield 103 = length of windshield 103 (see FIG. 4) θt: inclination angle of windshield 103 (see FIG. 4) O′Q ′ surface: vertical direction Projection plane of windshield 103 on (see FIG. 4) C air : speed of light in air C Glass : speed of light in glass The operation of the above configuration will be described. Since the transmission type volume hologram 104 is a hologram that selectively diffracts the laser radar wavelength, it is not colored by external light and does not interfere with the driver's vision. Therefore, since it can be provided over the entire area of the windshield 103, the relationship of the length L of the volume hologram 104 = the length L of the windshield 103 is set in the first embodiment.
【0020】ウィンドシールド103には,前車からの
レーザー反射光RLa,RLbを始め,あらゆる角度か
ら様々な波長の光が入射する。体積ホログラム104に
入射した光束のうち,体積ホログラム104の回折条件
にあった波長成分のみが回折角θr で回折される。ここ
で,体積ホログラム104の回折条件は,波長=レーザ
ー反射光の波長であり,かつ,入射角θi がθt 〜θt
+3°の範囲である。回折角θr がガラス−大気界面の
臨海角度以上の場合,体積ホログラム104で回折され
た光は,ガラス−大気界面で全反射され,ウィンドシー
ルド103自体が導光板としての役割を持つようにな
り,導光部105として機能する。The windshield 103 receives laser reflected lights RLa and RLb from the front vehicle and lights of various wavelengths from all angles. Of the light beam incident on the volume hologram 104, only the wavelength component that meets the diffraction condition of the volume hologram 104 is diffracted at the diffraction angle θr. Here, the diffraction conditions of the volume hologram 104, the wavelength of the wavelength = reflected laser beam, and the incident angle theta i is theta t through? T
The range is + 3 °. When the diffraction angle θr is equal to or greater than the critical angle at the glass-atmosphere interface, the light diffracted by the volume hologram 104 is totally reflected at the glass-atmosphere interface, and the windshield 103 itself serves as a light guide plate. It functions as the light guide unit 105.
【0021】ガラス−大気界面の臨海角は,図5(a)
に示すように,ガラスの屈折率n(n=1.52)の場
合,臨海角θc が以下の式で求められる。The sea-side angle at the glass-atmosphere interface is shown in FIG. 5 (a).
As shown in, when the refractive index of glass is n (n = 1.52), the critical angle θ c is calculated by the following equation.
【0022】sin-1(sinθc ×n)=90° θc =41.8° 従って,あらかじめ回折角θr が臨海角θc より大きく
なるように,θr ≧41.8°として体積ホログラム1
04を作製すれば良い。Sin −1 (sin θ c × n) = 90 ° θ c = 41.8 ° Therefore, in order to make the diffraction angle θr larger than the sea angle θ c in advance, θr ≧ 41.8 ° and the volume hologram 1 is set.
04 should be produced.
【0023】導光部105によってウィンドシールド1
03の下端に設けられた抽出用プリズム106まで反射
伝導されたレーザー反射光(RLaおよびRLb)は,
抽出用プリズム106によりOQ面からウィンドシール
ド103外に取り出される。ここで,抽出用プリズム1
06のサイズはフロントガラス(ウィンドシールド)の
厚さtと,ホログラム回折角θr によって規定され,次
式によって求めることができる。The windshield 1 is guided by the light guide portion 105.
The laser reflected light (RLa and RLb) reflected and conducted to the extraction prism 106 provided at the lower end of 03 is
It is taken out of the windshield 103 from the OQ surface by the extraction prism 106. Here, the extraction prism 1
The size of 06 is defined by the thickness t of the windshield (windshield) and the hologram diffraction angle θr, and can be obtained by the following equation.
【0024】 PQ長 = 2 × t × tan(θr ) θk = 90 − θr OQ長 = PQ長 × sin(θk ) 抽出用プリズム106のOQ面に受光部107を平行に
配置すれば,O’Q’面に入射したレーザー反射光(R
LaおよびRLb)をOQ面で受光可能となる。ここ
で,O’Q’長とOQ長との関係は, O’Q’長 = L × sin(θt ) ≫ OQ長 となっている。PQ length = 2 × t × tan (θr) θk = 90−θr OQ length = PQ length × sin (θk) If the light receiving portion 107 is arranged in parallel with the OQ surface of the extraction prism 106, O′Q Laser reflected light (R
La and RLb) can be received on the OQ surface. Here, the relationship between the O'Q 'length and the OQ length is O'Q' length = L × sin (θt) >> OQ length.
【0025】また,体積ホログラム104は,フィルタ
ー効果を有しており,露光時に設定された波長のみを通
過させるので,従来例で必要としていたハニカムフィル
ター(図14の1506)が不要となり,受光部107
の小型化を図ることができる。Further, since the volume hologram 104 has a filter effect and allows only the wavelength set at the time of exposure to pass, the honeycomb filter (1506 in FIG. 14) required in the conventional example becomes unnecessary, and the light receiving portion is eliminated. 107
Can be miniaturized.
【0026】受光部107では,このようにして採光さ
れたレーザー反射光を,PINフォトダイオード107
cで受光信号として取り込み,増幅器で増幅し,図示し
ない距離検知回路において,距離を検知する。In the light receiving section 107, the laser reflected light thus collected is supplied to the PIN photodiode 107.
At c, the light is received as a light reception signal, amplified by an amplifier, and the distance is detected by a distance detection circuit (not shown).
【0027】一方,PINフォトダイオード107cで
受光信号として取り込んだレーザー反射光には,図5
(b)に示すように,体積ホログラム104の上部側
(B点)に入射したレーザー反射光RLbと,下部側
(A点)に入射したレーザー反射光RLaとでは,光路
差(センシングタイムの遅れ)が存在するため,レーザ
ー反射光に基づいて距離を検知する場合に,この光路差
を検討する必要がある。On the other hand, the laser reflected light captured by the PIN photodiode 107c as a received light signal is shown in FIG.
As shown in (b), the optical path difference (lag of sensing time) between the laser reflected light RLb incident on the upper side (point B) and the laser reflected light RLa incident on the lower side (point A) of the volume hologram 104. ) Exists, it is necessary to consider this optical path difference when detecting the distance based on the laser reflected light.
【0028】A点とB点に入射した光のセンシングタイ
ムの遅れxは,数1によって求められる。The delay x of the sensing time of the light incident on the points A and B is obtained by the equation 1.
【0029】[0029]
【数1】 [Equation 1]
【0030】通常の車両において,L=700〜800
mm,θt =30〜35°,t=5mmである。例え
ば,ここで,L=800mm,θt =30,t=5m
m,θr=42°でシステムが構成されているとする
と,センシングタイムの遅れxは,In a normal vehicle, L = 700 to 800
mm, θt = 30 to 35 °, t = 5 mm. For example, here, L = 800 mm, θt = 30, t = 5 m
Assuming that the system is configured with m and θr = 42 °, the delay x in sensing time is
【0031】[0031]
【数2】 [Equation 2]
【0032】5〔nsec〕のセンシングタイムの遅れ
を大気中の光路差に換算すると, 5×10-9×3×108 =1.5m となる。従って,適当なパルス幅の出射パルスおよびサ
ンプリング間隔を設定すれば,前車との距離を,測定バ
ラツキ±1.5/2〔m〕の範囲で測定可能となる。When the delay of the sensing time of 5 [nsec] is converted into the optical path difference in the atmosphere, it becomes 5 × 10 −9 × 3 × 10 8 = 1.5 m. Therefore, if the emission pulse having a proper pulse width and the sampling interval are set, the distance from the preceding vehicle can be measured within the range of measurement variation ± 1.5 / 2 [m].
【0033】具体的には,例えば,図6に示すように,
サンプリングタイムのパルス間隔を5〔nsec〕と
し,パルス幅5〔nsec〕以下として測定を行なう
と,前車との距離(T×C〔m〕:Tはレーザー光の出
射からレーザー反射光の受光までの時間,Cは光速)
が,(T’×C)<(T×C)<(T”×C)の範囲と
なる。すなわち,測定バラツキ±1.5/2〔m〕の範
囲で測定可能となる。Specifically, for example, as shown in FIG.
When the pulse interval of the sampling time is set to 5 [nsec] and the pulse width is set to 5 [nsec] or less, the distance from the preceding vehicle (T × C [m]: T is the laser light emission to the laser reflection light reception Until time, C is the speed of light)
Is in the range of (T ′ × C) <(T × C) <(T ″ × C), that is, the measurement variation can be measured within the range of ± 1.5 / 2 [m].
【0034】さらに,図7に示すように,波形成形処理
を施した場合には,パルス幅およびサンプリング間隔を
従来タイプのままで,センシング距離の延長および測定
精度の向上を図ることができる。レーザー反射光の受光
パルス形は,予測可能であるため,サンプリングされる
1個あるいは2個のパルス強度比より,T1 とT2 の算
出が可能となり,正確な距離測定が可能となる。図7に
おいて,各符号は表1の内容を示す。Further, as shown in FIG. 7, when the waveform shaping process is performed, the sensing distance can be extended and the measurement accuracy can be improved while keeping the pulse width and the sampling interval as in the conventional type. Since the received pulse shape of the laser reflected light can be predicted, T 1 and T 2 can be calculated from the pulse intensity ratio of one or two sampled pulses, and accurate distance measurement can be performed. In FIG. 7, each symbol indicates the contents of Table 1.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】ただし,ノイズレベルが存在するため,従
来型では,ノイズレベル0.5×Iより,小さいパルス
強度の受光パルスは,ノイズに埋もれてしまう。However, since there is a noise level, in the conventional type, the received light pulse having a pulse intensity smaller than the noise level of 0.5 × I is buried in the noise.
【0037】従って,レーザー光の出射からレーザー反
射光の受光までの時間がT2 の距離,換言すれば,(T
2 ×C)/2〔m〕の距離の測定は行なえない。これに
比較して,実施例1のホログラム採光型では,レーザー
反射光のパルス強度が積算され,大きくなるので,T2
の時間でも,ノイズレベルより大きくなり,(T2 ×
C)/2〔m〕の距離の測定が行なえる。Therefore, the time from the emission of the laser light to the reception of the laser reflected light is a distance of T 2 , in other words, (T
The distance of 2 × C) / 2 [m] cannot be measured. In comparison with this, in the hologram lighting type of the first embodiment, the pulse intensity of the laser reflected light is integrated and increased, so that T 2
Any time greater than the noise level, (T 2 ×
C) A distance of 2 [m] can be measured.
【0038】ただし,レーザー光(出射光)パルスのパ
ルス幅TP より,センシングタイムの遅れxが十分に小
さいことが必要とされる。このように波長成形処理を施
せば,TP =130〜150nsec,サンプリングタ
イム60〜70nsecで1m程度の測定精度を得るこ
とができる。このとき,TP ≫x(x=5nsec)と
する。However, it is necessary that the delay x of the sensing time is sufficiently smaller than the pulse width T P of the laser light (emitted light) pulse. If the wavelength shaping process is performed in this way, a measurement accuracy of about 1 m can be obtained at T P = 130 to 150 nsec and a sampling time of 60 to 70 nsec. At this time, T P >> x (x = 5 nsec).
【0039】前述したように実施例1によれば,ウィン
ドシールド103を導光部105として使用するため,
車両前面に特別に採光用窓を設けることなく,換言すれ
ば,車両デザインの制約を受けることなく,大面積の採
光用窓を確保することができる。また,採光用の体積ホ
ログラム104のフィルター効果によってハニカムフィ
ルターおよび赤外フィルターが不要となり,受光部の小
型化を図ることができる。As described above, according to the first embodiment, since the windshield 103 is used as the light guide section 105,
It is possible to secure a large-area daylighting window without specially providing a daylighting window on the front surface of the vehicle, in other words, without being restricted by the vehicle design. In addition, the filter effect of the volume hologram 104 for daylight obviates the need for the honeycomb filter and the infrared filter, so that the light receiving portion can be downsized.
【0040】さらに,ウィンドシールド103を採光用
窓として使用しており,雨天時等には,付着した水滴を
ワイパーにより定期的に除去することができ,採光用窓
に付着した水滴による散乱作用の影響を受けないため,
受光能力が向上する。Furthermore, since the windshield 103 is used as a daylighting window, it is possible to periodically remove the water droplets attached by a wiper in case of rain, etc. Not affected,
The light receiving ability is improved.
【0041】〔実施例2〕図8は,実施例2の車両用レ
ーザーレーダー装置の構成を示し,実施例1の透過型の
体積ホログラム104に代えて,反射型の体積ホログラ
ム801を用いたものである。その他の構成は実施例1
と同様につき,図示および説明を省略する。このような
構成とすることにより,実施例1と同様の効果を得るこ
とができる。[Embodiment 2] FIG. 8 shows the structure of a laser radar device for vehicles according to Embodiment 2, in which a reflective volume hologram 801 is used in place of the transmissive volume hologram 104 of Embodiment 1. Is. The other configuration is the first embodiment.
Since it is similar to the above, illustration and description are omitted. With such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【0042】〔実施例3〕図9は,実施例3の車両用レ
ーザーレーダー装置の構成を示し,実施例1の抽出用プ
リズム106のOQ面に,抽出用プリズム106からの
光をPINフォトダイオードに集光するように露光され
た透過型ホログラム901を設けることにより,受光部
107の集光用フレネルレンズを廃したものである。な
お,902は増幅器を示す。その他の構成は実施例1と
同様につき,図示および説明を省略する。このような構
成とすることにより,実施例1と同様の効果を得ること
ができるだけでなく,幅が厚く,重量もかさむ集光用フ
レネルレンズの変わりに透過型ホログラム901を設け
たので受光部107の小型化を図ることができる。[Third Embodiment] FIG. 9 shows the structure of a laser radar device for a vehicle according to a third embodiment. The light from the extraction prism 106 is supplied to the PIN photodiode on the OQ surface of the extraction prism 106 of the first embodiment. By providing the transmissive hologram 901 that is exposed so as to collect light on the light-receiving part 107, the light-collecting Fresnel lens of the light-receiving part 107 is eliminated. In addition, 902 shows an amplifier. The other configurations are similar to those of the first embodiment, and thus illustration and description thereof are omitted. With such a configuration, not only the same effect as that of the first embodiment can be obtained, but also the transmissive hologram 901 is provided in place of the Fresnel lens for condensing, which is thick and heavy, so that the light receiving unit 107 is provided. Can be miniaturized.
【0043】〔実施例4〕図10は,実施例4の車両用
レーザーレーダー装置の構成を示し,実施例1のウィン
ドシールド103の下端部PQ面にレーザーレーダー信
号波長(レーザー光の波長)を選択的に回折する抽出用
透過型体積ホログラム1001を設け,導光部105
(ウィンドシールド103および体積ホログラム10
4)内を伝導する信号光を大気側に回折することによ
り,抽出用プリズムおよび受光部107の集光用フレネ
ルレンズを廃したものである。なお,1002は増幅器
を示す。その他の構成は実施例1と同様につき,図示お
よび説明を省略する。このような構成とすることによ
り,実施例1と同様の効果を得ることができるだけでな
く,抽出用プリズムおよび集光用フレネルレンズが抽出
用透過型体積ホログラム1001で置き換えられるた
め,構成の簡略化を図ることができる。[Embodiment 4] FIG. 10 shows the structure of a laser radar device for a vehicle of Embodiment 4, in which a laser radar signal wavelength (laser light wavelength) is provided on the lower end PQ surface of the windshield 103 of Embodiment 1. The transmission type volume hologram for extraction 1001 which selectively diffracts is provided, and the light guide section 105
(Wind shield 103 and volume hologram 10
4) The extraction prism and the light-collecting Fresnel lens of the light-receiving portion 107 are eliminated by diffracting the signal light transmitted through the interior to the atmosphere side. In addition, 1002 shows an amplifier. The other configurations are similar to those of the first embodiment, and thus illustration and description thereof are omitted. With such a configuration, not only the same effect as that of the first embodiment can be obtained, but also the extraction prism and the converging Fresnel lens are replaced with the extraction transmissive volume hologram 1001, so that the configuration is simplified. Can be achieved.
【0044】〔実施例5〕図11は,実施例5の車両用
レーザーレーダー装置の構成を示し,実施例1のウィン
ドシールド103の下端部PQ面の対向面にレーザーレ
ーダー信号波長(レーザー光の波長)を選択的に回折す
る抽出用透過型体積ホログラム1101を設け,抽出用
プリズムおよび受光部107の集光用フレネルレンズを
廃したものである。なお,1102は増幅器を示す。そ
の他の構成は実施例1と同様につき,図示および説明を
省略する。このような構成とすることにより,実施例4
と同様の効果を得ることができる。[Embodiment 5] FIG. 11 shows the configuration of a laser radar device for a vehicle of Embodiment 5, in which the laser radar signal wavelength (laser light wavelength) is provided on the surface opposite to the lower end PQ surface of the windshield 103 of Embodiment 1. A transmission type volume hologram for extraction 1101 for selectively diffracting (wavelength) is provided, and the extraction prism and the converging Fresnel lens of the light receiving unit 107 are eliminated. In addition, 1102 shows an amplifier. The other configurations are similar to those of the first embodiment, and thus illustration and description thereof are omitted. With such a configuration, the fourth embodiment
The same effect as can be obtained.
【0045】なお,図12は,本発明に関連する車両用
レーザーレーダー装置の構成を示し,ヘッドランプカバ
ー1301に体積ホログラム1302を設けて,車両用
レーザーレーダー装置の採光用ライトガイドの働きを持
たせたものである。図において,1303はレーザーレ
ーダー信号波長(レーザー光の波長)を選択的に回折す
る抽出用透過型体積ホログラム,1304は光(レーザ
ー反射光)を電流(信号)として取り込むためのPIN
フォトダイオード,1305は増幅器,1306はヘッ
ドランプを示す。このような構成とすることにより,実
施例1と同様の効果を得ることができる。FIG. 12 shows the structure of a laser radar device for a vehicle related to the present invention, in which a volume hologram 1302 is provided on a headlamp cover 1301 to function as a light guide for daylighting of the laser radar device for a vehicle. It was made. In the figure, 1303 is a transmission type volume hologram for extraction which selectively diffracts a laser radar signal wavelength (wavelength of laser light), and 1304 is a PIN for taking in light (laser reflected light) as a current (signal).
A photodiode, 1305 is an amplifier, and 1306 is a headlamp. With such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
レーザー光のレーザー反射光を,ウィンドシールド表面
あるいは内部に配設された体積ホログラムおよびウィン
ドシールドを用いて,ウィンドシールド内を全反射角で
進行するように回折して,受光部へ導くため,車両のデ
ザインに影響を与えることなく,かつ,特別な設置スペ
ースを必要とせずに大面積の採光用窓を用いて,距離検
知および車間距離検知の精度を向上させることができ
る。As described above, according to the present invention,
Since the laser reflected light of the laser light is diffracted so that it travels in the windshield at a total reflection angle by using the volume hologram and the windshield arranged on the windshield surface or inside, it is guided to the light receiving unit. The accuracy of distance detection and inter-vehicle distance detection can be improved by using a large-area daylighting window without affecting the design and without requiring a special installation space.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】実施例1の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment.
【図2】受光部の固定方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of fixing a light receiving unit.
【図3】実施例1で使用する用語を定義するための説明
図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for defining terms used in Example 1.
【図4】実施例1で使用する用語を定義するための説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for defining terms used in Example 1.
【図5】同図(a)はガラス−大気界面の臨海角を示す
説明図,同図(b)は光路差を示す説明図である。FIG. 5 (a) is an explanatory diagram showing a water surface angle at a glass-atmosphere interface, and FIG. 5 (b) is an explanatory diagram showing an optical path difference.
【図6】適当なパルス幅の出射パルスおよびサンプリン
グタイムの設定例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of setting an emission pulse having an appropriate pulse width and a sampling time.
【図7】波形成形処理を施した例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example in which a waveform shaping process is performed.
【図8】実施例2の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a second embodiment.
【図9】実施例3の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a third embodiment.
【図10】実施例4の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a fourth embodiment.
【図11】実施例5の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a fifth embodiment.
【図12】本発明に関連する車両用レーザーレーダー装
置の構成を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a configuration of a vehicle laser radar device related to the invention.
【図13】従来の車両用レーザーレーダー装置の構成を
示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional vehicle laser radar device.
【図14】従来の車両用レーザーレーダー装置の構成図
である。FIG. 14 is a configuration diagram of a conventional vehicle laser radar device.
101 車両 102 送光部 103 ウィンドシールド 104 体積ホログラム 105 導光部 106 抽出用プリズム 107 受光部 801 体積ホログラム 901 透過型ホログラム 1001 抽出用透過型体積ホログラム 1101 抽出用透過型体積ホログラム 101 Vehicle 102 Light Transmitting Section 103 Wind Shield 104 Volume Hologram 105 Light Guide Section 106 Extraction Prism 107 Light Receiving Section 801 Volume Hologram 901 Transmission Hologram 1001 Extraction Transmission Volume Hologram 1101 Extraction Transmission Volume Hologram
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G08G 1/16 E 7531−3H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G08G 1/16 E 7531-3H
Claims (1)
ザー光のレーザー反射光を受光して,前方の障害物まで
の距離あるいは車間距離を検知する車両用レーザーレー
ダー装置において,ウィンドシールド表面あるいは内部
に配設され,ウィンドシールドに入射したレーザー反射
光がウィンドシールド内を全反射角で進行するように回
折する体積ホログラムを備え,前記ウィンドシールドお
よび体積ホログラムを用いてレーザー反射光を採光する
ことを特徴とする車両用レーザーレーダー装置。1. A laser radar device for a vehicle, which emits a laser beam in front of a vehicle and receives a laser reflected light of the laser beam to detect a distance to an obstacle ahead or an inter-vehicle distance. A volume hologram is provided which diffracts laser reflected light incident on the windshield so as to travel within the windshield at a total reflection angle, and collects laser reflected light using the windshield and the volume hologram. Laser radar device for vehicles characterized by.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14320393A JPH0712938A (en) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Laser radar equipment for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14320393A JPH0712938A (en) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Laser radar equipment for vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0712938A true JPH0712938A (en) | 1995-01-17 |
Family
ID=15333281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14320393A Pending JPH0712938A (en) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | Laser radar equipment for vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0712938A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020157312A1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-08-06 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Functionalised disk for a vehicle |
WO2021047919A1 (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Camera system for a vehicle |
US11885928B2 (en) | 2019-02-01 | 2024-01-30 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Functionalized waveguide for a detector system |
US12066664B2 (en) | 2019-02-01 | 2024-08-20 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Screen comprising a transparent base body |
US12130461B2 (en) | 2019-02-01 | 2024-10-29 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Functionalized waveguide for a detector system |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP14320393A patent/JPH0712938A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020157312A1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-08-06 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Functionalised disk for a vehicle |
US11885928B2 (en) | 2019-02-01 | 2024-01-30 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Functionalized waveguide for a detector system |
US12066664B2 (en) | 2019-02-01 | 2024-08-20 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Screen comprising a transparent base body |
US12130461B2 (en) | 2019-02-01 | 2024-10-29 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Functionalized waveguide for a detector system |
WO2021047919A1 (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Camera system for a vehicle |
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