特開 2025-1268 車両用ＬｉＤＡＲシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025001268

(43)【公開日】2025-01-08

(54)【発明の名称】車両用ＬｉＤＡＲシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/497 20060101AFI20241225BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20241225BHJP

【ＦＩ】

G01S7/497

G01S17/931

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023100762

(22)【出願日】2023-06-20

(71)【出願人】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】小暮 真也

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AC02

5J084CA23

5J084EA01

(57)【要約】

【課題】空中存在物がノイズとならない対策を施したＬｉＤＡＲシステムを提供する。
【解決手段】照射装置１２から出射されたレーザー光が雨滴５５（空中存在物）に当たっても、その反射光４６が受光装置１４に入射した時のレーザー光の入射強度Ｉｓが閾値Ｉｒｅｆ未満となる、ＬｉＤＡＲシステム１０と探索範囲１７との間の最短距離Ｄｓが、雨滴５５について想定した径Ｒａ及び反射率Ｅａに基づいて設定される。探索範囲１７は照射装置１２から最短距離Ｄｓ以上離れるように、設定されている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を所定の照射範囲に向けて出射する照射装置と、
前記照射範囲に重なる範囲を探索範囲として含む所定の受光範囲を有し、前記探索範囲の対象物に対する前記レーザー光の反射光を受光する受光装置と、
を備える車両用ＬｉＤＡＲシステムであって、
前記照射装置から出射された前記レーザー光が空中存在物に当たって、その反射光が前記受光装置に入射したときの入射強度が閾値未満となる、前記照射装置と前記探索範囲との間の最短距離Ｄｓが、前記空中存在物について想定した径Ｒａ及び反射率Ｅａに基づいて設定され、
前記照射範囲及び前記受光範囲は、前記探索範囲が前記照射装置から前記最短距離Ｄｓ以上離れるように、設定されている、車両用ＬｉＤＡＲシステム。

【請求項2】

前記照射装置と前記受光装置とは、鉛直方向に距離Ｄｖ１だけ離れて配置され、
前記最短距離Ｄｓは、前記空中存在物の前記径Ｒａ及び前記反射率Ｅａの他に、前記鉛直方向の前記距離Ｄｖ１に基づいて設定されている、請求項１に記載の車両用ＬｉＤＡＲシステム。

【請求項3】

前記照射装置と前記受光装置とは、水平方向に距離Ｄｗ１だけ離れて配置され、
前記最短距離Ｄｓは、前記空中存在物の前記径Ｒａ及び前記反射率Ｅａの他に、前記照射装置との前記受光装置との前記水平方向の前記距離Ｄｗ１に基づいて設定されている、請求項１に記載の車両用ＬｉＤＡＲシステム。

【請求項4】

前記照射装置及び前記受光装置が、車両の前部でかつ車幅方向の端部に配設されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用ＬｉＤＡＲシステム。

【請求項5】

前記受光装置は、前記鉛直方向に前記照射装置より下に配設され、
前記受光装置と前記探索範囲において前記車両まで車両前後方向距離が最小となる第１点とを結ぶ前記受光範囲の上側の境界線が前記受光装置から斜め上向きの角度で延在し、
前記探索範囲が前記車両の走行路面上において前記車両前後方向距離が最小となる第２点が、車幅方向に前記受光装置が配設されている端部側で前記車両の走行車線を区画している区画線上に設定され、
前記受光装置と前記第２点とを結ぶ前記受光範囲の下側の境界線が前記受光装置から斜め下向きでかつ前記車幅方向に斜め外向きで延在している、請求項４に記載の車両用ＬｉＤＡＲシステム。

【請求項6】

前記照射範囲の下側境界線は、前記照射装置から前記第２点に延在している、請求項５に記載の車両用ＬｉＤＡＲシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載されて、車両前方の歩行者、先行車又は対向車を探知するＬｉＤＡＲシステムが知られている。

【0003】

特許文献１は、ノイズの除去に対処する車載用レーダセンサシステムを開示する。この車載用レーダセンサシステムでは、レーダ波を送信する送信部及びターゲットによる反射波を受信する受信部は、前方を共通の透過性部材により覆われている。このため、送信部からのレーダ波が、透過性部材を通過してからターゲットに当たって戻って来たレーダ波とは別に、透過性部材に反射して直ちに受信部に受信されてしまうレーダ波（ノイズ）が生成される。この車載用レーダセンサシステムでは、このようなノイズに対処するために、遮蔽部材が、送信部と受信部との間に配設され、送信部からのレーダ波が透過性部材により反射したレーダ波が受信部に受信されることを阻んでいる。

【0004】

特許文献２は、車両に装備され、大地による強い反射や送信アンテナから受信アンテナへの直接結合による干渉がある場合においても、干渉波を効率的に抑圧するパルスレーダ用アンテナ装置を開示する。このパルスレーダ用アンテナ装置では、送信アンテナと受信アンテナとの少なくとも一方が、ビームパターンのヌル方向に大地面が位置するように設置される。そして、送信アンテナは、大地面とのなす入射角がブルースター角近傍となるように設置される。これにより、送信アンテナから大地方向に輻射される電力が弱まるとともに、大地方向から伝播して受信アンテナに入力される電力が弱まって、大地反射波による干渉が効果的に抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－３６１２７９号公報

【特許文献2】特許第５０３２９１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＬｉＤＡＲシステムが、車両に搭載されていたり、野外に設置されていたりするとき、雨天時では、雨滴が発信部の直前を落下していく。レーザー光は、発信部を出た直後では強度が非常に大きいとともに、雨滴は小粒ながらレーザー光に対して大きい反射率を有している。このため、発信部を出た直後の大強度のレーザー光が、発信部の直前を落下していく雨滴に散乱して、一部の散乱光は受信部に検知され、ノイズとなる。

【0007】

特許文献１の遮蔽部材を、レーザー光のような光を遮蔽するので、ＬｉＤＡＲシステムの雨滴対策には使用できない。

【0008】

特許文献２のパルスレーダ用アンテナ装置におけるノイズ対策は、大地による強い反射や送信アンテナから受信アンテナへの直接結合による干渉に起因するノイズ対策であり、本来の検出対象と共に前方の空間に混在する雨滴を検出対象から除外する対策にはならない。

【0009】

本発明の目的は、雨滴がノイズとなることを有功に防止することができる車両用ＬｉＤＡＲシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の車両用ＬｉＤＡＲシステムは、
レーザー光を所定の照射範囲に向けて出射する照射装置と、
前記照射範囲に重なる範囲を探索範囲として含む所定の受光範囲を有し、前記探索範囲の対象物に対する前記レーザー光の反射光を受光する受光装置と、
を備える車両用ＬｉＤＡＲシステムであって、
前記照射装置から出射された前記レーザー光が空中存在物に当たって、その反射光が前記受光装置に入射したときの入射強度が閾値未満となる、前記照射装置と前記探索範囲との間の最短距離Ｄｓが、前記空中存在物について想定した径Ｒａ及び反射率Ｅａに基づいて設定され、
前記照射範囲及び前記受光範囲は、前記探索範囲が前記照射装置から前記最短距離Ｄｓ以上離れるように、設定されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、照射装置から出射されたレーザー光が空中存在物に当たって、その反射光が前記受光装置に入射したときの入射強度が閾値未満となる、車両用ＬｉＤＡＲシステムと前記探索範囲との間の最短距離Ｄｓが、空中存在物について想定した径Ｒａ及び前記反射率Ｅａに基づいて設定される。そして、照射範囲及び受光範囲は、探索範囲が照射装置から最短距離Ｄｓ以上離れるように、設定されている。この結果、探索範囲に空中存在物が存在していても、その空中存在物は、本来の検出対象からの反射光と明確に区別することができ、空中存在物をノイズから除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ＬｉＤＡＲシステムを前部の右端部に装備する車両が前方に生成する照射範囲及び受光範囲について車両の側方視で示す図である。

【図2】ＬｉＤＡＲシステムを前部の右端部に装備する車両が前方に生成する照射範囲及び受光範囲について車両の平面視で示す図である。

【図3】ＬｉＤＡＲシステムのブロック図である。

【図4】照射装置が照射範囲に生成する配光パターンを示す図である。

【図5A】ＬｉＤＡＲシステムにおける平面視の照射範囲の全体概略図である。

【図5B】ＬｉＤＡＲシステムにおける平面視の受光範囲の全体概略図である。

【図6】図１に雨滴を付加した要部の拡大図である。

【図7】自動車が道路を走行中に自動車の右前部に搭載されている照射装置からのレーザー光の出射により自動車の前方を含む周囲に設定する右側の照射範囲を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、当業者の設計事項の範囲内で実施形態を種々変更した構成形態を包含する。なお、複数の実施形態間で共通する構成要素については、全図を通して同一の符号を使用する。

【0014】

（照射範囲、受光範囲及び探索範囲）
図１及び図２は、ＬｉＤＡＲシステム１０を前部の右端部に装備する車両２０が前方に生成する照射範囲１３及び受光範囲１５について車両２０の側方視及び平面視でそれぞれ示す図である。典型的には、車両２０は、ＬｉＤＡＲシステム１０を前部の左端部及び右端部の両方に装備している。この車両２０は、右ハンドル車を想定している。ＬｉＤＡＲシステムには、フラッシュ方式とスキャン方式とがあるが、このＬｉＤＡＲシステム１０は、フラッシュ方式を採用している。

【0015】

前後方向中心線２４は、車幅方向に車両２０の中心に位置し、車高方向には、運転席の運転手の目の高さに設定している。前後方向中心線２４は、路面２６に対して平行に、すなわち水平に車両２０の前後方向に延在している。

【0016】

ＬｉＤＡＲシステム１０は、照射装置１２及び受光装置１４を備えている。照射装置１２は、車体２２の前部に装着されている右の前照灯２３のハウジング内に前照灯２３の本来の光源（路面２６を白色の可視光で照射する光源）と共に収容されている。受光装置１４は、前照灯２３の外において鉛直方向（上下方向）に前照灯２３より少し下の車体２２の箇所に取り付けられている。

【0017】

照射装置１２からは、レーザー光が照射範囲１３に向けて出射される。受光装置１４は、照射装置１２から出射したレーザー光の照射光４５（図３）がターゲット２８（図３）に当たって戻って来た反射光４６（図３）を受光する。受光装置１４が反射光４６を検出できるのは、照射装置１２からの照射光４５に対する反射光４６に限られる。したがって、ＬｉＤＡＲシステム１０が検出できるターゲット２８は、照射範囲１３と受光範囲１５とが重なる探索範囲１７に存在するターゲット２８に限られる。

【0018】

図１及び図２の照射範囲１３において、照射側中心光軸４０は、照射装置１２を視点として照射範囲１３を見たときのＦＯＩ（Field Of Ilunination／照視野）の画角の中心線（縦画角及び横画角の共通の二等分線でもある。）に沿って延在している。照射側主光軸４１は、ＦＯＩの視点から出射する最大強度のレーザー光の進路である。受光側中心光軸４２は、受光装置１４を視点として受光範囲１を見たときのＦＯＶ（Field Of View／受光視野）の画角の中心線（縦画角及び横画角の共通の二等分線でもある。）に沿って延在している。

【0019】

図１において、水平面２５は、照射側中心光軸４０及び受光側中心光軸４２の傾斜角を示すために、図示されている。この水平面２５は、前後方向中心線２４及び路面２６の両方に平行である。γａ１（＞０）は、水平面２５に対する照射側中心光軸４０の下向きの傾斜角である。γａ２（＞０）は、水平面２５に対する受光側中心光軸４２の下向きの傾斜角である。γａ３（＞０）は、側方視で照射側中心光軸４０に対する照射側主光軸４１の上向きの傾斜角である。γａ１＜γａ２の関係がある。すなわち、車両２０の側方視で、照射側中心光軸４０の方が受光側中心光軸４２より上向きになっている。

【0020】

γａ３－γａ１＞０である。すなわち、照射側主光軸４１は、車両２０から前方を見て、水平面２５に対して上向きになっている。照射装置１２は、車両２０において前後方向中心線２４より鉛直方向の下側に配設されているものの、照射側主光軸４１は、車両２０から前方へ向かうに連れて少しずつ上昇し、前後方向中心線２４に接近していく。

【0021】

αｖ１は、照射装置１２を視点とするＦＯＩの垂直画角（縦画角）である。αｖ２は、受光装置１４を視点とするＦＯＶの垂直画角（縦画角）である。αｖ１＞αｖ２の関係がある。したがって、γａ１＜γａ２であっても（図１）、車両２０の側方視で照射側中心光軸４０の方が受光側中心光軸４２より上向きであっても、車両２０の側方視で照射範囲１３の下側境界線の下向きの傾斜角は、受光範囲１５の下側境界線の下向きの傾斜角より大となる。

【0022】

Ｌ０は、照射装置１２から照射範囲１３に出射するレーザー光の起点位置に引いた鉛直補助線である。Ｌ１は、受光範囲１５が車両２０の前方において路面２６に到達する地点に引いた鉛直補助線である。照射範囲１３は、少なくとも鉛直補助線Ｌ１を含む、鉛直補助線Ｌ１より手前、すなわち車両２０側において路面２６に到達する。鉛直補助線Ｌ１は、また、路面２６上の探索範囲１７において車両２０の前後方向に車両２０に最短距離となる地点である。好ましくは、照射範囲１３も、受光範囲１５と同じく鉛直補助線Ｌ１において路面２６に到達する。その方が照射範囲１３内で探索範囲１７が占める割合が増え、照射範囲１３の消費総光量を低減することができるからである。

【0023】

図２において、受光装置１４は、照射装置１２の下に隠れているが、受光装置１４は、車幅方向に照射装置１２とほぼ同一位置にある。同一位置にある方が、探索範囲１７を広くすることができるからである。

【0024】

αｈ１は、ＦＯＩの水平画角（横画角）である。αｈ２は、ＦＯＶの水平画角（横画角）である。αｈ１≒αｈ２であるものの、αｈ１＞αｈ２の関係がある。照射装置１２より受光装置１４の方が高価であり、ＦＯＶを増大するより、ＦＯＩを増大して探索範囲１７を拡大する方がコスト的に有利となるからである。

【0025】

γｂ１（＞０）は、平面視で照射側中心光軸４０に対する前後方向中心線２４側への照射側主光軸４１の傾斜角である。照射側中心光軸４０は、車両２０から見て車幅方向外向きであるのに対し、照射側主光軸４１は、前後方向中心線２４に接近するように、内向きになっている。照射装置１２から照射範囲１３に出射されるレーザー光の強度は、平面視における方向によって相違するので、照射範囲１３の遠方境界線は、図６Ａに図示するように、照射側主光軸４１の方向が最大遠方距離となる。

【0026】

（ＬｉＤＡＲシステム）
図３は、ＬｉＤＡＲシステム１０のブロック図である。ＬｉＤＡＲシステム１０は、ＬｉＤＡＲシステム１０の外の制御装置３０により制御される。制御装置３０は、ＬｉＤＡＲシステム１０とは別に車両２０に搭載されている。この制御装置３０は、ＬｉＤＡＲシステム１０の制御だけでなく、車両２０に搭載されているその他の電子機器（図示せず）の制御（例：ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）、ＡＦＳ（Adaptive Front－Lighting System）又は空調温度制御）も併せて実施可能な統括的な制御装置である。

【0027】

照射装置１２は、光源装置３２及び照射側光学系３６を備えている。光源装置３２は、さらに、少なくとも１つ（図示の例では２つ）の光源３３を有している。このＬｉＤＡＲシステム１０は、フラッシュ型のＬｉＤＡＲシステムであるため、制御装置３０は、所定の周期で複数の光源３３を同時に発光させる。各光源３３は、レーザー光を照射側光学系３６に向けて出射する。複数の光源３３の光軸３４は、相互に平行である。

【0028】

照射側光学系３６は、光源装置３２からのレーザー光の入射光を所定の強度分布（所定の配光パターンでもある。）で照射範囲１３に出射する。強度の大きいレーザー光程、照射光４５として遠方のターゲット２８に到達して、ターゲット２８から所定値以上の強度の反射光４６をＬｉＤＡＲシステム１０に戻すことができる。

【0029】

受光装置１４は、受光側光学系５０及びセンサ５２を備えている。センサ５２は、格子状に配列された複数のセンサ素子を有している。受光側光学系５０は、探索範囲１７から受光した反射光４６を、反射光４６の入射方向に対応するセンサ５２のセンサ素子に入射させる。制御装置３０は、反射光４６がセンサ５２のどのセンサ素子に入射したかに基づき各反射光４６の入射方向を検出することができる。

【0030】

制御装置３０は、また、光源３３のフラッシュ点灯時刻と、受光装置１４におけるセンサ５２の各センサ素子における反射光４６の受光時刻との差分に基づいてＴＯＦ（Time of Flight）に従ってターゲット２８までの距離を測距する。こうして、制御装置３０は、反射光４６の入射方向と各反射光４６の反射元のターゲット２８までの測距に基づいて各ターゲット２８の位置を検出する。

【0031】

さらに、反射光４６の強度は、ＬｉＤＡＲシステム１０からターゲット２８までの距離だけでなく、ターゲット２８の反射率にも関係する。そして、ターゲット２８の反射率は、ターゲット２８の種別に関係する。例えば、ターゲット２８の種別として路面２６上で車両２０の走行車線を区画する区画線（例：白線）があり、路面２６上の区画線の場所を反射率から判別することができる。こうして、制御装置３０は、路面２６上の区画線の位置を反射光４６に基づいて検出することができる。

【0032】

従来のＬｉＤＡＲシステムでは、照射側主光軸４１は照射側中心光軸４０に一致している。これに対し、このＬｉＤＡＲシステム１０では、照射側光学系３６からのレーザー光の出射により生成される照射範囲１３において照射側主光軸４１が照射側中心光軸４０から偏倚している。照射側主光軸４１を照射側中心光軸４０に対して偏倚させるために、照射装置１２の具体例は、次のとおりである。

【0033】

（ａ）光源装置３２は、少なくとも１つの光源３３を備えている。光源３３が複数であるときは、複数の光源３３の光軸は相互に平行になっている。一方、照射側光学系３６は、照射側主光軸４１の方に出射するレーザー光の強度が照射側中心光軸４０の方に出射するレーザー光の強度より強まるように変換する光学素子を有している。具体的な光学素子としては、例えば、光源装置３２からのレーザー光の入射光を末広がりに出射した光路の横断面の複数の区画に分割してから、区画ごとに相互に相違する区画別照射範囲を生成するディフューザとすることができる。光学素子としてのディフューザは、受光範囲１５において、照射側主光軸４１の方向には、照射側中心光軸４０の方向より区画別照射範囲の重なり数が増大するように、すなわち、レーザー光の強度が増大するように、設定されている。

【0034】

（ｂ）光源装置３２は、複数の光源３３を備えている。複数の光源３３の配置位置又は配置密度は、照射側中心光軸４０に対する照射側主光軸４１の偏倚に対応するように設定される。これにより、複数の光源３３からのレーザー光は、例えば１つの共通レンズを通過後、照射側中心光軸４０より照射側主光軸４１の方向に集めることができる。

【0035】

（配光パターン）
図４は、照射装置１２が照射範囲１３に生成する配光パターンを示す図である。図４の配光パターンは、図２に示すように、車両２０の前部の右端部に配備されたＬｉＤＡＲシステム１０が生成するものを想定している。この配光パターンは、また、車両２０の前方の所定距離離れた箇所に車両２０に正対して立設された仮想スクリーン上に生成されるものを示している。

【0036】

図４は、カラーの配光パターンをモノクロのグレースケールに表示変換している。カラーの配光パターンでは、レーザー光の強度の大から小へ赤（暖色）から青（寒色）に変化している。このため、図４のグレースケールでは、最大強度の赤が、最小強度の群青と同様に黒っぽく表示されて、中間の黄色が白っぽく表示されている。すなわち、濃淡がかならずしも照度に対応していない。

【0037】

図４において、横軸は方位角、縦軸は仰角である。すなわち、仮想スクリーンにおける横方向及び縦方向の長さを、車両２０に搭載されたＬｉＤＡＲシステム１０からの方位角（左右方向の角度）及び仰角（上下方向の角度）に換算している。原点Ｏ（方位角＝０°及び仰角＝０°）は、前後方向中心線２４に平行な方向を意味する。

【0038】

補助線Ｖ０，Ｈ０は、図４において原点Ｏで交差している。補助線Ｖ０に対し左側及び右側は車幅方向の左側（ｌ：left）及び右側（ｒ：right）に対応する。補助線Ｈ０に対して上側及び下側は、前後方向中心線２４を通る水平面に対して上側（ｕ：up）及び下側（ｄ：down）に対応する。

【0039】

図４では、補助線Ｖ０，Ｈ０の他に、複数の補助線Ｖｌ２，Ｖｌ１，Ｖｈ１，Ｖｈ２，Ｈｄ，Ｈｕを示すとともに、補助線間の角度間隔が記入されている。照射範囲１３は、仰角で上側２０°～下側２０°の範囲、方位角で左側６５°～右側７５°の範囲を占めている。なお、一般的には、照射範囲１３の方位角範囲は、１２０°～１４０°である。

【0040】

図５Ａ及び図５Ｂは、ＬｉＤＡＲシステム１０における平面視の照射範囲１３及び受光範囲１５の全体概略図である。図５Ａの照射範囲１３では、各方向へレーザー光の出射強度がモノクロの濃淡で示されている。この濃淡では、濃い（黒っぽい）場所ほど、ＬｉＤＡＲシステム１０から強度の大きいレーザー光が出射されたことを意味している。なお、前述の図４のグレースケールでは、濃い場所ほど、ＬｉＤＡＲシステムの強度が低い場所を示しており、図５Ａの濃淡とは逆になっている。

【0041】

図５Ａでは、照射範囲１３において照射装置１２から各方位への終端側の境界線は、各出射方向のレーザー光の最大到達距離点（レーザー光が定格値以上の照度で到達できる最大遠方点）を意味している。照射範囲１３では、照射装置１２からのレーザー光の出射強度は、照射側主光軸４１の方向が最大で、照射側主光軸４１の方向からずれた方向ほど、低下している。このため、レーザー光の到達点側の照射範囲１３の境界線も、照射側主光軸４１の方向が照射側光学系３６から最も遠方となり、照射側主光軸４１の方向からずれた方向ほど、照射側光学系３６に近づいている。

【0042】

図５Ｂでは、受光範囲１５は、平面視で受光側光学系５０を中心とする扇形になっている。この扇形の半径は、図５Ａにおいて照射側主光軸４１の長さに等しく設定されている。すなわち、受光装置１４は、図５Ａにおいて最遠方地点からの反射光４６も検知可能になっている。

【0043】

（雨滴対策）
図６は、図１に雨滴５５を付加した要部の拡大図である。鉛直補助線Ｌ０－Ｌ２間の前後方向水平距離はＤｈ１である。また、鉛直補助線Ｌ０－Ｌ１間の前後方向水平距離はＤｈ２である。最短距離Ｄｓについては、後述するが、Ｄｈ１≧Ｄｓとなっている。

【0044】

雨滴５５は、照射装置１２から遠くなるほど、照射装置１２から出射してくるレーザー光に対して単位径又は単位表面積当たりの照射量が減少するので、レーザー光に当てられたときの散乱光（反射光でもある。）が弱まる。一方、ＬｉＤＡＲシステム１０は、受光装置１４における入射時の反射光４６（図３）の強度（以下、「入射強度Ｉｓ」という。）が閾値Ｉｒｅｆ未満であるときは、ターゲット２８からの反射光４６ではないとして、検出対象から除外する。具体的には、ＬｉＤＡＲシステム１０は、雨滴５５を除外するために、例えば入射強度Ｉｓと閾値Ｉｒｅｆとを対比する比較器を用いる。したがって、雨滴５５からの反射光４６のうち、入射強度Ｉｓが閾値Ｉｒｅｆ未満であるときは、本来のターゲット２８と雨滴５５とが混在する探索範囲１７において、本来のターゲット２８からの反射光４６とは明確に区別することができる。すなわち、探索範囲１７の雨滴５５は、簡単に除去できるノイズであるか、又は、ノイズとしてＬｉＤＡＲシステム１０の処理に影響を及ぼさない。

【0045】

このことを踏まえ、ＬｉＤＡＲシステム１０には、探索範囲１７におけるターゲット２８からの反射光４６の入射強度Ｉｓは、入射強度Ｉｓ≧閾値Ｉｒｅｆとなることを保証しつつ、入射強度Ｉｓが閾値Ｉｒｅｆ以上となる雨滴５５は、探索範囲１７内にターゲット２８と混在しないようにする。詳細には、探索範囲１７において照射装置１２までの距離が最小となる箇所を最短距離点Ｐｓと定義する。また、照射装置１２から出射したレーザー光が雨滴５５に当たっても、その雨滴５５からの反射光４６が受光装置１４に入射した時の強度としての入射強度Ｉｓが閾値Ｉｒｅｆ未満となる、照射装置１２からの最短距離Ｄｓが雨滴５５の設定径等に基づいて計算される。そして、照射範囲１３及び受光範囲１５は、探索範囲１７の最短距離点Ｐｓが照射装置１２から最短距離Ｄｓ以上離れるように、設定される。最短距離Ｄｓは、照射装置１２から出射されるレーザー光が探索範囲１７内の任意の雨滴５５に当たったとしても、その反射光４６の入射強度Ｉｓが閾値Ｉｒｅｆ未満であること（Ｉｓ＜Ｉｒｅｆ）を保証する距離となる。

【0046】

最短距離点Ｐｓは、図６から分かるように、探索範囲１７の境界線上の箇所であるとともに、車両２０の前後方向に照射範囲１３と受光範囲１５とが重なり開始する箇所となっている。図６では、最短距離点Ｐｓは、前後方向水平距離Ｄｈ１と同じく、車両２０の前後方向の水平距離として図示されている。実際には、最短距離Ｄｓは、三次元的な距離として算出されるので、照射装置１２から最短距離Ｄｓ、離れた最短距離点Ｐｓは、図示のものより車両２０に近づいた箇所になる。
する。

【0047】

しかしながら、最短距離点Ｐｓを車両２０の前後水平方向に車両２０から前後方向水平距離Ｄｈ１（≧Ｄｓ）以上離せば、最短距離点Ｐｓが照射装置１２から任意の方向に存在していても、雨滴５５の反射光４６が受光装置１４に入射した時の入射強度Ｉｓについて、入射強度Ｉｓ＜閾値Ｉｒｅｆを保証して、雨滴５５がノイズになることを防止することができる。

【0048】

最短距離Ｄｓの決定のために、決定因子として次のものを採用することができる。決定因子は、いずれも雨滴５５の反射光４６の入射強度Ｉｓに影響を与える因子となる。例として、雨滴５５の径Ｒａ、レーザー光に対する雨滴５５の反射率Ｅａ、照射装置１２－受光装置１４間の水平方向距離Ｄｗ１、照射装置１２－受光装置１４間の鉛直方向距離Ｄｖ１、及び照射側主光軸４１（図１）の方向への照射装置１２からのレーザー光の出射強度が挙げられる。最短距離Ｄｓの決定因子は、これら因子のうちのいずれか１つ、又は少なくとも１つを選択することができる。決定因子を複数、選択する場合は、複数の決定因子の組み合わせを任意に設定することができる。

【0049】

雨滴５５の径Ｒａは、大きいほど、レーザー光の照射面積が増大して、雨滴５５の反射光４６の入射強度Ｉｓが増大する。雨滴５５は、その反射率Ｅａが大きいほど、反射光４６の強度が増大し、この結果、受光装置１４へ入射時の入射強度Ｉｓも増大する。入射強度Ｉｓが増大するほど、最短距離Ｄｓを増大させる必要がある。一方、雨滴５５の径Ｒａ及びレーザー光に対する反射率Ｅａは、雨天時の状況によって相違するので、最短距離Ｄｓ決定用の雨滴５５の径Ｒａ及び反射率Ｅａを設定径及び設定反射率として決めておき、最短距離Ｄｓは、設定径及び設定反射率に基づいて決定する。設定値は、平均値とすることができる。

【0050】

照射装置１２から照射側主光軸４１へのレーザー光の出射時の強度Ｉｏが大きいほど、入射強度Ｉｓも増大する。したがって、強度Ｉｏが大きいほど、最短距離Ｄｓは増大する。

【0051】

ＬｉＤＡＲシステム１０は、車両２０の前部の車幅方向の左右の端部にそれぞれ配備される。しかしながら、ＬｉＤＡＲシステム１０は、車両２０の前部の車幅方向の左右の端部のいずれか一方、例えば車両２０の運転席のハンドル側の端部にのみ、配備してもよい。照射範囲１３のＦＯＩの鉛直方向及び水平方向の画角、並びに受光範囲１５のＦＯＶの鉛直方向及び水平方向の画角は、固定されている。したがって、照射装置１２－受光装置１４間の鉛直方向距離Ｄｖ１及び水平方向距離Ｄｗ１が増大するほど、照射装置１２からの照射光４５が雨滴５５に当たって、その反射光４６が受光装置１４に入射するまでの光路が長くなり、入射強度Ｉｓが弱まる。この結果、車両２０の前後水平方向の最短距離点Ｐｓの位置は、照射装置１２－受光装置１４間の鉛直方向距離Ｄｖ１及び水平方向距離Ｄｗ１が増大するほど、最短距離点Ｐｓは、車両２０に接近した位置になる。

【0052】

（設定探索範囲）
図７は、自動車２０が道路を走行中に自動車２０の右前部に搭載されている照射装置１２ｒからのレーザー光の出射により自動車２０の前方を含む周囲に設定する右側の照射範囲１３ｒを示している。実際に、ＬｉＤＡＲシステム１０は、車両２０の前部の右端部に搭載されて、照射範囲１３ｒを生成するように、例えば図４に示した配光バターンを生成するように設定されている。

【0053】

図７において時計回りに放射方向に延在している補助線Ｖｌ２，Ｖ０，Ｖｒ１，Ｖｒ２は、図４において縦方向に延在している補助線Ｖｌ２，Ｖ０，Ｖｒ１，Ｖｒ２に対応している。

【0054】

図７に記入されている”数値＋ｍ”は、照射装置１２ｌからのレーザー光が定格強度以上で到達する距離を単位をｍ（メートル）として示している。”ｄｅｇ”は、角度の単位の”°”を意味する。

【0055】

（作用・効果）
探索範囲１７の最短距離点Ｐｓが、照射装置１２から最短距離Ｄｓ以上離されている結果、照射装置１２から出射された照射光４５が、探索範囲１７内の雨滴５５に当たって、その反射光４６が受光装置１４に入射した時の入射強度Ｉｓは、閾値Ｉｒｅｆ未満となる。この結果、探索範囲１７に雨滴５５が存在していても、その雨滴５５は、受光装置１４に達した時には、入射時の入射強度が閾値Ｉｒｅｆ未満の反射光４６となる。制御装置３０は、比較器等により、入射強度Ｉｓ＜閾値Ｉｒｅｆの入力信号を除外するので、雨滴５５がノイズとなることが防止される。

【0056】

照射装置１２が出射するレーザー光及び受光装置１４が検知する反射光４６は、赤外光である。したがって、昼夜に関係なく、探索範囲１７内に存在するターゲット２８を的確に検出することができる。最短距離Ｄｓの決定因子として、雨滴５５の径Ｒａやレーザー光に対する反射率Ｅａも、太陽光からの影響は小さい。

【0057】

ＬｉＤＡＲシステム１０では、最短距離Ｄｓの決定因子として、照射装置１２－受光装置１４間の鉛直方向距離Ｄｖ１及び／又は水平方向距離Ｄｗ１を含めることができる。車両２０によっては、距離Ｄｖ１及び距離Ｄｗ１を十分に大きくして、車両前後方向の照射装置１２－最短距離点Ｐｓ間の距離を短縮できる。また、車両２０によっては、距離Ｄｖ１及び距離Ｄｗ１を十分に大きく取れない場合がある。そのような場合には、ミリ波レーダを併用することができる。ミリ波レーダは、雨滴５５からの妨害がないので、車両前後方向に最短距離点Ｐｓより車両２０側の範囲のターゲット２８の検出は、ミリ波レーダに代替させることができる。

【0058】

ＬｉＤＡＲシステム１０が車両２０に搭載されている場合、車両２０からターゲット２８までの必要探索距離は、車両２０の走行車線の中心線（図２の前後方向中心線２４は、この中心線上にある。）上で、最大となる（例：１００ｍ）。一方、ＬｉＤＡＲシステム１０は、車幅方向にＬｉＤＡＲシステム１０が搭載されている端部側（図２の例では右側）で車両２０の走行車線を区画している区画線（例：黄色や白の線。センターラインも区画線の１つである。）を探知することが要求される。

【0059】

このため、受光装置１４と探索範囲１７において車両２０まで車両前後方向距離が最小となる第１点（図５では、最短距離点Ｐｓ）とを結ぶ受光範囲１５の上側の境界線が受光装置１４から斜め上向きの角度で延在し、これにより、探索範囲１７の最遠方点から受光を確保している。また、探索範囲１７が車両２０の走行している路面２６上において車両前後方向距離が最小となる第２点（補助線Ｌ１が立ち上がっている路面２６上の地点）が、車幅方向に受光装置１４が配設されている端部側で車両２０の走行中の車線を区画している区画線上（例えば、車両２０から前方に３ｍ～１０ｍの区画線上の地点）に設定される。

【0060】

そして、受光装置１４と第２点とを結ぶ受光範囲１５の下側の境界線が受光装置１４から斜め下向きでかつ車幅方向に斜め外向きで延在している。これにより、受光装置１４は、雨滴５５によるノイズを排除しつつ、車両前方における必要探索方向別の必要探索距離を網羅した反射光４６の受光を確保することができる。

【0061】

第２点は、車両２０の前方において照射範囲１３の下側境界線が路面２６に最初に到達する地点にもなっている。このように、車両２０の前方において照射範囲１３の下側境界線と受光範囲１５の下側境界線が路面２６に最初に到達する地点が同一となることが好ましい。理由は、必要な探索範囲１７を確保するときの照射範囲１３と受光範囲１５とを必要最小限の範囲にして、探索範囲１７を作り上げる効率を高めることができるからである。

【0062】

（変形例及び補足）
ＬｉＤＡＲシステム１０では、空中存在物の例として雨滴５５について説明している。本発明の空中存在物は、雨滴に限定されず、ひょうや、あられ等の空中落下物や、昆虫やちり等の空中浮遊物を含むことができる。

【0063】

実施形態のＬｉＤＡＲシステム１０では、フラッシュ方式が採用されているが、本発明の車両用ＬｉＤＡＲシステムにおける照射方式は、フラッシュ方式に限定されず、スキャン方式やその他であってもよい。

【0064】

ＬｉＤＡＲシステム１０では、雨滴５５の設定径及び設定反射率として設計者が任意に設定できることになっている。雨滴５５の平均径や平均反射率は、地域や国ごとに相違することが多いので、設定径及び設定反射率は、地域等に応じて設定することが好ましい。

【0065】

照射装置１２は、最初から前照灯２３のハウジング内に組み込まれていてもよい。車両２０の製造者は、受光装置１４と照射装置１２入りの前照灯２３とを１セットではなく、別々に用意することもできる。

【0066】

図６の側方視において、水平面に対する照射範囲１３の下側境界線の下向き角度を１５°、また、水平面に対する受光範囲１５の上側境界線の上向き角度を１５°と想定するとともに、照射範囲１３及び受光範囲１５の起点位置（図５の左端位置）が、車幅方向に同一位置にあると想定する。その場合、Ｄｈ１＝１ｍに設定すると、Ｄｖ１は、次の式（１）から０．５ｍと計算される。

【0067】

式（１）：Ｄｖ１＝照射範囲１３の側方視の下側境界線が最短距離点Ｐｓまでに下降する距離＋受光範囲１５の側方視の上側境界線が最短距離点Ｐｓまでに上昇する距離＝１ｍ×ｔａｎ１５°＋１m×ｔａｎ１５°＝０．５ｍ

【符号の説明】

【0068】

１０・・・ＬｉＤＡＲシステム、１２・・・照射装置、１３・・・照射範囲、１４・・・受光装置、１５・・・受光範囲、１７・・・探索範囲、２０・・・車両、２３・・・前照灯、２６・・・路面、２８・・・ターゲット、３２・・・光源装置、３６・・・照射側光学系、４０・・・照射側中心光軸、４１・・・照射側主光軸、４２・・・受光側中心光軸、４５・・・照射光、４６・・・反射光、５０・・・受光側光学系、５５・・・雨滴（空中存在物）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】