JP2000009429A - Obstacle sensor - Google Patents

Obstacle sensor

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JP2000009429A
JP2000009429A JP10181243A JP18124398A JP2000009429A JP 2000009429 A JP2000009429 A JP 2000009429A JP 10181243 A JP10181243 A JP 10181243A JP 18124398 A JP18124398 A JP 18124398A JP 2000009429 A JP2000009429 A JP 2000009429A
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JP
Japan
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obstacle
image
scanning
unit
image memory
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JP10181243A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Shimizu
修 清水
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Nippon Signal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Signal Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small, low-cost, and safe obstacle sensor with a long life wherein a lighting beam is quickly deflected without depending on mechanical action such as a motor when identifying an obstacle on a road surface which is to be detected, by providing a light-emitting means for lighting beam, its deflecting means, deflection control means, projection direction means, camera, its image memory, and a statistical calculation means for an image to a car. SOLUTION: A plurality of scan lines are arrayed with a specified interval for a bright line pattern to be projected on a surface 2 which is to be detected, and its video is imaged with a CCD camera 6 and stored in an image memory 7. The replay pattern based on the stored information is compared to a reference value relative to the bright line pattern, and an obstacle is judged to be present if the relationship between both is high while judged not present if it is low. An optical scan element formed in a semiconductor process is preferred to be used to direct the lighting beam to the surface 2 to be detected, for deflection scanning.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、照射光を被検出面
に向けて偏向走査させながら、その走査映像を撮像して
被検出面上の障害物を識別するための障害物センサに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an obstacle sensor for deflecting and irradiating irradiation light toward a surface to be detected and capturing an image of the scanned image to identify an obstacle on the surface to be detected.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、我が国では、交通事故による
死者が年間1万人強にも達しており、その事故件数の多
さが重要な社会問題の1つになっている。交通事故の多
くは自動車が関係するものであって、この自動車事故の
削減策としては、自動車自体の高知能化が有効であり、
ITS(Intelligent Transportation System)について
各種の研究が全世界規模でなされている。
2. Description of the Related Art In Japan, more than 10,000 people have died per year due to traffic accidents, and the number of accidents has become an important social problem. Most traffic accidents are related to cars. To reduce these car accidents, it is effective to increase the intelligence of cars themselves.
Various researches on ITS (Intelligent Transportation System) are being conducted worldwide.

【0003】代表的な研究テーマとしては、障害物検出
センサを車両に搭載した衝突防止システムがある。この
障害物検出センサによると、進行方向の障害物、両側方
および後方からの接近車両等を検出して、ドライバに警
報を発したり、同時に車両に自動制動をかけて緊急停止
させることができる。この障害物検出センサには各種有
るが、それぞれに利害得失があって最適なものが少な
い。
A typical research theme is a collision prevention system in which an obstacle detection sensor is mounted on a vehicle. According to this obstacle detection sensor, it is possible to detect an obstacle in the traveling direction, an approaching vehicle from both sides and from behind, and issue a warning to a driver, and at the same time, automatically stop the vehicle by automatically braking. Although there are various types of obstacle detection sensors, there are advantages and disadvantages in each of them, and there are few optimal ones.

【0004】例えば、所定間隔を空けて2台を配置した
ステレオカメラを用いて、両方のカメラによって対象物
を同時に撮影し、2つの映像のズレ量が大きいと真近の
障害物であるとするセンサがある。これによれば、ドラ
イバの視界にほぼ等しい映像が得られ、実際の走行環境
に基づいて障害物を識別できるが、精密なCCDカメラ
を2台必要とするばかりか、撮影した映像から正確に対
象物を切り出してパターンマッチングを行う必要があ
り、装置の価格が高価になってしまう。
For example, using a stereo camera in which two cameras are arranged at a predetermined interval, an object is photographed by both cameras at the same time, and if the difference between the two images is large, it is assumed that the obstacle is the nearest obstacle. There are sensors. According to this, an image almost equal to the driver's field of view can be obtained, and obstacles can be identified based on the actual driving environment. However, not only two precise CCD cameras are required, It is necessary to cut out an object and perform pattern matching, which increases the cost of the apparatus.

【0005】そこで、高価なカメラの台数を減らして全
体価格を抑えたものがある。図12は、従来の障害物セ
ンサの一例を説明する図である。図12に示す従来例
は、特開平6−83442号公報に開示された走行ロボ
ット201で、床掃除のための作業機構202を後部に
牽引しながら床面208を走行し、レーザ装置204か
らスリット状の照射光Lを前方の障害物206に当て、
上部前方に配置したカメラ205によって照射方向の映
像を撮影する。また、このスリット状の照射光Lを得る
には、ポリゴンミラーやシリンドリカルレンズ等を用い
ている。
Therefore, there is a camera in which the number of expensive cameras is reduced to reduce the overall price. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a conventional obstacle sensor. The conventional example shown in FIG. 12 is a traveling robot 201 disclosed in JP-A-6-83442, which travels on a floor surface 208 while pulling a working mechanism 202 for cleaning the floor to the rear, and slits a laser device 204. Illuminated light L on the obstacle 206 ahead,
An image in the irradiation direction is captured by the camera 205 disposed at the upper front. To obtain the slit-shaped irradiation light L, a polygon mirror, a cylindrical lens, or the like is used.

【0006】図13は、ポリゴンミラーの一例を説明す
る図である。図13に示すポリゴンミラー241は、六
角柱状の回転体242であって、6つの各側面を反射鏡
243…243としたものである。このポリゴンミラー
の回転軸244を前記レーザ装置204のフレームに支
持し、一方向に連続回転させてレーザ242からの光線
を各反射鏡243に当て、この光線を障害物206方向
に偏向させる。すると、その照射光Lの映像261aが
障害物206の表面261にスリット状に形成される。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a polygon mirror. The polygon mirror 241 shown in FIG. 13 is a rotating body 242 having a hexagonal column shape, and each of the six side surfaces is a reflecting mirror 243. The rotation axis 244 of the polygon mirror is supported by the frame of the laser device 204, and is continuously rotated in one direction so that the light beam from the laser 242 hits each of the reflecting mirrors 243, and the light beam is deflected toward the obstacle 206. Then, an image 261 a of the irradiation light L is formed in a slit shape on the surface 261 of the obstacle 206.

【0007】また、シリンドリカルレンズとは、凹レン
ズの中央部を残して両側部を切り欠いて短冊状に形成し
た散光レンズである。このシリンドリカルレンズの一方
の凹面にレーザ242からの光線を当てると、その透過
光が他方の凹面から散開して障害物206に照射され、
スリット状の照射光Lの映像を障害物206の表面26
1a上に得ることができる。この他にも、レーザ装置2
04をステッピングモータによって反復回動させ、照射
光Lを障害物206に向けて繰り返し振らせる方法もあ
る。
[0007] The cylindrical lens is a light scattering lens formed in a strip shape by cutting out both sides of the concave lens except for the central part. When a light beam from the laser 242 is applied to one concave surface of the cylindrical lens, the transmitted light diverges from the other concave surface and irradiates the obstacle 206,
The image of the slit-shaped irradiation light L is displayed on the surface 26 of the obstacle 206.
1a. In addition, the laser device 2
There is also a method in which the irradiation light L is repeatedly turned toward the obstacle 206 by repeatedly rotating the light source 04 by a stepping motor.

【0008】次に、このスリット状の映像261aをカ
メラ204で撮影すると、この映像261aが障害物2
06の表面に沿って屈曲するため、この屈曲部分のみに
前記パターンマッチングよりも簡単な画像処理を施し、
障害物206までの距離や大きさを測量演算することが
できる。
Next, when the slit-shaped image 261a is photographed by the camera 204, the image 261a is
In order to bend along the surface of No.06, image processing simpler than the pattern matching is performed only on the bent portion,
The distance and the size to the obstacle 206 can be measured and calculated.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来例の障害物センサを車両に搭載して、走行路面上の
障害物を検知しようとすると、次の様な問題点があっ
た。第1に、ステッピングモータ等の機械的な走査手段
を用いると、機械的な構造部分の作動に時間が掛かって
素早く照射光を偏向できないため、この作動時間によっ
て全体の検出時間が長くなり、間近に迫った障害物を素
早く検出できなくなってしまう。
However, when these conventional obstacle sensors are mounted on a vehicle to detect an obstacle on a running road surface, there are the following problems. First, when a mechanical scanning unit such as a stepping motor is used, it takes a long time to operate a mechanical structure part and cannot quickly deflect the irradiation light. Obstacles approaching can not be detected quickly.

【0010】また、この走査手段の機械的な作動部分が
摩耗することによって、障害物センサとしての寿命が短
くなってしまうばかりか、その作動のための充分に広い
作動スペースが必要になるため、結局は、センサ全体と
しても広い配置スペースを要するという問題点があっ
た。
In addition, the wear of the mechanically operating portion of the scanning means not only shortens the life of the obstacle sensor but also requires a sufficiently wide operating space for the operation. Eventually, there is a problem that a large arrangement space is required for the entire sensor.

【0011】第2に、画像処理に適する鮮明な映像を得
ようとすると、レーザ装置から充分に強力なレーザ光を
路面に照射する必要があるが、そのように強力なレーザ
光はドライバの視覚を眩惑するおそれがある。また、レ
ーザ製品の放射安全基準(JISC:1991)による
と、レーザ光が人体に無害であるためには、その出力を
3mW以下に抑える必要があって、このような弱いレー
ザ光では一般の画像処理による検出が困難になるという
問題点があった。
Second, in order to obtain a clear image suitable for image processing, it is necessary to irradiate a sufficiently powerful laser beam onto the road surface from a laser device. May be dazzled. According to the radiation safety standards for laser products (JISC: 1991), in order for the laser light to be harmless to the human body, its output must be suppressed to 3 mW or less. There is a problem that detection by processing becomes difficult.

【0012】なお、シリンドリカルミラーを用いてスリ
ット状の照射光を得る方法もあるが、これにより障害物
の全体像を取得するためには、この照射光を複数本形成
できなければならないため、シリンドリカルミラーを複
数個備え、それぞれにレーザ光を当てる必要があって、
センサの大型化が避けられず、このような問題点の除去
が重要な課題であった。
There is also a method for obtaining slit-shaped irradiation light using a cylindrical mirror. However, in order to obtain a whole image of an obstacle by this, a plurality of irradiation lights must be formed. It is necessary to equip multiple mirrors and irradiate each with laser light,
Inevitably, the size of the sensor is inevitably increased, and removal of such a problem has been an important issue.

【0013】この発明は上記課題を解決するためになさ
れ、その目的は、モータ等の機械的な作動によらず照射
光を素早く偏向させ、かつ、寿命が長く小型安価で安全
な障害物センサを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a small, inexpensive, and safe obstacle sensor that deflects irradiation light quickly without relying on a mechanical operation of a motor or the like. To provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の障害物センサは、照射光の発光手段、偏向
手段、その偏向角の偏向制御手段、その照射指示手段、
被検出面を撮像するカメラ、そ映像の画像メモリ、記憶
画像の統計的な演算手段を備え、被検出面上の障害物を
識別するための障害物センサにおいて、前記照射指示手
段は、複数本の走査線を所定周期で生成する走査線の生
成部と、それぞれの走査線を所定回数だけ偏向制御手段
に繰り返し送出した後、画像メモリに書込信号を発する
反復照射部とを備えており、前記画像メモリは、この書
込信号に従って、各走査線による輝線パターンの受像信
号をカメラから取得する記憶制御部を備えており、前記
演算手段は、画像メモリの記憶情報に基づく再生パター
ンの形成部と、輝線パターンの基準値の設定部と、この
基準値に対する再生パターンの相関性が高ければ障害物
有りとし、この相関性が低ければ障害物無しとする相関
判定部とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an obstacle sensor according to the present invention comprises: a light emitting means for irradiating light; a deflecting means; a deflection control means for its deflection angle;
An obstacle sensor for identifying an obstacle on the detected surface, comprising a camera for capturing an image of the detected surface, an image memory of the image, and a statistical calculation means for the stored image. A scanning line generating unit for generating the scanning lines at a predetermined cycle, and a repetitive irradiation unit for repeatedly sending out each scanning line to the deflection control means a predetermined number of times, and then issuing a write signal to the image memory. The image memory includes a storage control unit that acquires an image reception signal of a bright line pattern by each scanning line from a camera in accordance with the write signal. The arithmetic unit includes a reproduction pattern formation unit based on information stored in the image memory. A setting unit for setting a reference value of the bright line pattern, and a correlation determining unit for determining that there is an obstacle if the correlation of the reproduction pattern with respect to the reference value is high, and that there is no obstacle if the correlation is low. And wherein the door.

【0015】このため、照射指示手段によって、各走査
線の照射を所定回数だけ偏向制御手段に繰り返し指示し
た後に、画像メモリによって、所定回数分の照射による
輝線パターンの受像信号を記憶するため、1回の照射に
よる走査線の輝度を落としても、充分に鮮明な映像を得
ることができる。
Therefore, after the irradiation instruction means repeatedly instructs the deflection control means to irradiate each scanning line a predetermined number of times, the image memory stores an image reception signal of a bright line pattern by the predetermined number of irradiations. A sufficiently clear image can be obtained even if the luminance of the scanning line is reduced by the irradiation of the second time.

【0016】本発明の請求項2記載の障害物センサは、
前記偏向手段が、半導体プロセスによって形成した光学
的走査素子に反射鏡を備えたものであることを特徴とす
る。
An obstacle sensor according to a second aspect of the present invention is:
The deflecting means is characterized in that an optical scanning element formed by a semiconductor process is provided with a reflecting mirror.

【0017】この偏向手段によって、反射光を小さな駆
動電流で素早く正確に偏向できる。
By this deflecting means, the reflected light can be quickly and accurately deflected by a small driving current.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図1は、本発明の一実施形態に
よる障害物センサを説明する図である。図1に示すよう
に、この実施形態では、照射光Lの発光手段1と、偏向
手段3、その偏向制御手段4、および偏向走査のための
照射指示手段5を有する照射系と、被検出面2となる走
行路面に向けたカメラ6、このカメラ6用の画像メモリ
7、および記憶した画像情報の統計的な演算手段8を有
する撮像系とを備えている。そして、照射光Lの投光窓
付きケーシング内に全体が収納された障害物センサ10
0を構成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an obstacle sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, an irradiation system having a light emitting means 1 for irradiating light L, a deflecting means 3, its deflection control means 4, and an irradiation instruction means 5 for deflecting scanning, and a detection surface 2, an image memory 7 for the camera 6, an image memory 7 for the camera 6, and an imaging system having a statistical calculation means 8 for stored image information. Then, the obstacle sensor 10 entirely housed in the casing with the light projecting window for the irradiation light L
0.

【0019】先ず、照射系について説明する。前記発光
手段1は、公知のレーザ装置であって、微細なビーム状
の照射光Lを前記偏向手段3に向けて照射している。偏
向手段3は、半導体製造プロセスによって形成した光学
的走査素子であって、その一例としては後述するガルバ
ノミラー3aが用いられる。このガルバノミラー3a
を、その照射光Lの光軸が内蔵反射鏡の中央部に位置す
るように配置する。
First, the irradiation system will be described. The light emitting unit 1 is a known laser device, and irradiates the deflecting unit 3 with irradiation light L in a fine beam shape. The deflecting means 3 is an optical scanning element formed by a semiconductor manufacturing process. As an example, a galvano mirror 3a described later is used. This galvanometer mirror 3a
Are arranged such that the optical axis of the irradiation light L is located at the center of the built-in reflecting mirror.

【0020】前記偏向制御手段1は、マイクロコントロ
ーラ、その制御メモリおよび周辺回路、デジタルアナロ
グ/アナログデジタル変換器、コンパレータ、ドライバ
等からなっている。そして、ガルバノミラー3aの内蔵
反射鏡の回動電流S1を、前記照射指示手段5からの走
査信号S2に従って、かつ、この内蔵反射鏡の実際の回
動角に対応させて補正しながら供給する制御部を有す
る。例えば、内蔵検知部によって、この実際の回動角を
検出することができる。
The deflection control means 1 comprises a microcontroller, its control memory and peripheral circuits, a digital-analog / analog-digital converter, a comparator, a driver and the like. Then, control is performed to supply the rotating current S1 of the built-in reflecting mirror of the galvanometer mirror 3a in accordance with the scanning signal S2 from the irradiation instruction means 5 while correcting the turning current S1 in accordance with the actual turning angle of the built-in reflecting mirror. Having a part. For example, the built-in detector can detect the actual rotation angle.

【0021】この走査信号S2は、XY直交座標系の2
つの座標軸X,Yに沿って水平走査または垂直走査を行
う信号であり、この走査信号S2によって、前記座標系
に基づく複数本の走査線を生成し、それぞれの走査線を
走行路面2上に投影させて一定の輝線パターンを形成す
る。
This scanning signal S2 is represented by a 2 in the XY orthogonal coordinate system.
A signal for performing horizontal scanning or vertical scanning along two coordinate axes X and Y. A plurality of scanning lines based on the coordinate system are generated by the scanning signal S2, and each scanning line is projected on the traveling road surface 2. Thus, a certain bright line pattern is formed.

【0022】図2は、図1に示す照射指示手段の要部の
ブロック図である。図2に併せて示すように、この照射
指示手段5は、後述する演算手段8にも兼用させたMP
U、制御メモリ、その周辺回路等からなっている。そし
て、複数本の走査線からなる走査フレームの生成部5
1、この走査フレームに基づく走査信号S2を繰り返し
送出する反復照射部52を有している。
FIG. 2 is a block diagram of a main part of the irradiation instruction means shown in FIG. As shown in FIG. 2, the irradiation instruction means 5 is also used as an MP
U, a control memory, and its peripheral circuits. Then, a generation unit 5 of a scanning frame composed of a plurality of scanning lines
1. It has a repetitive irradiation unit 52 that repeatedly sends out a scanning signal S2 based on this scanning frame.

【0023】前記生成部51は、1つ分の走査フレーム
に相当する走査情報を生成して、前記反復照射部52に
送出するものであり、この走査フレームには、それぞれ
の走査線が座標軸XまたはYと平行に形成されており、
各走査線が所定間隔で配列される。
The generation unit 51 generates scanning information corresponding to one scanning frame and sends it to the repetitive irradiation unit 52. In this scanning frame, each scanning line has a coordinate axis X. Or it is formed in parallel with Y,
Each scanning line is arranged at a predetermined interval.

【0024】更に、生成部51には、水平および垂直走
査を行う座標軸X,Yの選択部53が含まれており、こ
の選択部53に前記演算手段8からの輝線パターンの切
替信号S3の入力線が接続される。また、反復照射部5
2には、走査フレームの照射回数のカウンタ54が含ま
れており、このカウンタ54に画像メモリ7への書込信
号S4の出力線が接続される。
The generator 51 further includes a selector 53 for selecting coordinate axes X and Y for performing horizontal and vertical scanning. The selector 53 receives an input of the bright line pattern switching signal S3 from the arithmetic means 8. The wires are connected. In addition, the repetitive irradiation unit 5
2 includes a counter 54 for the number of irradiations of the scanning frame, and an output line of the write signal S4 to the image memory 7 is connected to the counter 54.

【0025】走査フレームの照射は、各走査線を1回ず
つ走査して1つの走査フレームを形成し、これを照射回
数だけ繰り返し行うものでも、各走査線を照射回数ずつ
繰り返し走査しながら1つの走査フレームを形成するも
のでもよい。
The irradiation of the scanning frame may be performed by scanning each scanning line once to form one scanning frame and repeating the scanning frame by the number of times of irradiation. It may form a scanning frame.

【0026】次に、撮像系について説明する。前記カメ
ラ6は、走行路面2上の輝線パターンのための蓄積型イ
メージセンサであって、好ましくはCCDカメラが用い
られ、輝線パターンの映像を蓄積して受像信号S5と
し、前記画像メモリ7に送出される。
Next, the imaging system will be described. The camera 6 is an accumulation type image sensor for a bright line pattern on the traveling road surface 2, and is preferably a CCD camera, and accumulates an image of the bright line pattern as an image receiving signal S 5 and sends it to the image memory 7. Is done.

【0027】画像メモリ7は、カメラ6から受像信号S
5を取得し、この受像信号S5を照射指示手段5からの
書込信号S4に従って記憶する記憶制御部(図示せず)
を有しており、画像メモリ7から前記演算手段8に向け
て記憶情報S6の出力線が配線される。この記憶情報S
6は、輝線パターンの各走査線の映像を濃淡画像として
記憶するものである。なお、この他にも、書込信号S5
を通常のカメラ6に入力してカメラ6の露光時間を規制
し、前述した照射回数に相当する露光時間の経過後、受
像信号S5を画像メモリ7に記憶してもよい。
The image memory 7 receives an image signal S from the camera 6.
5, a storage control unit (not shown) for storing the received image signal S5 in accordance with the write signal S4 from the irradiation instruction means 5.
And an output line of the storage information S6 is wired from the image memory 7 to the arithmetic means 8. This stored information S
Numeral 6 stores the image of each scanning line of the bright line pattern as a grayscale image. In addition, in addition to this, the write signal S5
May be input to the normal camera 6 to regulate the exposure time of the camera 6, and the image reception signal S5 may be stored in the image memory 7 after the exposure time corresponding to the number of irradiations described above has elapsed.

【0028】図3は、図1に示す演算手段の要部のブロ
ック図である。図3に併せて示すように、この演算手段
8は、前述した照射指示手段5のMPU、制御メモリ、
これらの周辺回路等を兼用しており、画像メモリ7から
の記憶情報S6による再生パターンの形成部81と、輝
線パターンに対する基準値の設定部82と、この基準値
と再生パターンとの相関判定部83とを有する。
FIG. 3 is a block diagram of a main part of the arithmetic means shown in FIG. As shown in FIG. 3, the calculating means 8 includes the MPU, control memory,
These peripheral circuits are also used, and a reproducing pattern forming unit 81 based on the stored information S6 from the image memory 7, a reference value setting unit 82 for the bright line pattern, and a correlation judging unit between the reference value and the reproducing pattern. 83.

【0029】前記設定部82には、2つの異なる輝線パ
ターンの基準値が電源投入直後等に学習され登録されて
おり、一方の基準値は、車両の走行方向に直交する横向
きの輝線パターンによるもので、座標軸Xと平行に水平
走査を行っている。また、他方の基準値は、走行方向に
平行な縦向きの輝線パターンによるもので、座標軸Yと
平行に水平走査を行う。
In the setting section 82, reference values of two different bright line patterns are learned and registered immediately after the power is turned on and the like, and one of the reference values is based on a lateral bright line pattern orthogonal to the traveling direction of the vehicle. , Horizontal scanning is performed in parallel with the coordinate axis X. The other reference value is based on a vertical bright line pattern parallel to the running direction, and performs horizontal scanning in parallel with the coordinate axis Y.

【0030】前記形成部81には、画像メモリ7から記
憶情報S6の入力線が配線され、相関判定部83から
は、相関信号S7の出力線が後述する回避装置9に配線
され、また、前記設定部82からは、切替信号S3の出
力線が照射指示手段5に配線される。
An input line for storage information S6 from the image memory 7 is wired to the forming unit 81, and an output line for a correlation signal S7 is wired from the correlation determining unit 83 to the avoidance device 9 to be described later. From the setting unit 82, an output line of the switching signal S3 is wired to the irradiation instruction unit 5.

【0031】続いて、本実施形態における障害物センサ
の作用について説明する。図4は、図1に示す障害物セ
ンサによって、走行路面上の障害物を検知する場合の説
明図であり、(a)は走行路面を真上から見た平面図で
あり、(b)は(a)の側断面図である。図4に示すよ
うに、この実施形態によれば、本発明による障害物セン
サ100を一般車両110の前方屋根部等に搭載し、車
両前方の走行路面2に現れる障害物を事前に検知して衝
突を回避できるようにしている。
Next, the operation of the obstacle sensor according to the present embodiment will be described. 4A and 4B are explanatory diagrams of a case where an obstacle on the traveling road surface is detected by the obstacle sensor shown in FIG. 1, wherein FIG. 4A is a plan view of the traveling road surface viewed from directly above, and FIG. It is a sectional side view of (a). As shown in FIG. 4, according to this embodiment, an obstacle sensor 100 according to the present invention is mounted on a front roof or the like of a general vehicle 110 and detects an obstacle appearing on a traveling road surface 2 in front of the vehicle in advance. Collisions can be avoided.

【0032】すなわち、メインスイッチを投入して障害
物センサ100を作動状態にすると、前述した制御メモ
リの検出プログラムが起動する。以下、この検出プログ
ラムに基づく処理の流れについて述べるが、この他に
も、各部の機能を所定の論理回路によって実現すること
もできる。
That is, when the main switch is turned on to activate the obstacle sensor 100, the detection program in the control memory described above is started. Hereinafter, the flow of processing based on this detection program will be described. In addition, the function of each unit can be realized by a predetermined logic circuit.

【0033】先ず、照射系の作用について説明する。図
示しないパターン選択スイッチ等によって、例えば、前
述した横方向の輝線パターンの設定を選択すると、演算
手段8の設定部82によって、横方向である旨の切替信
号S3を照射指示手段5の座標軸の選択部53に送出す
る。また、この設定部82によって、横方向の輝線パタ
ーンに対する基準値を前記相関判定部83に送出する。
First, the operation of the irradiation system will be described. When, for example, the above-described setting of the horizontal bright line pattern is selected by a pattern selection switch or the like (not shown), the setting unit 82 of the arithmetic unit 8 sends a switching signal S3 indicating that the horizontal direction is selected, and selects the coordinate axis of the irradiation instruction unit 5. It is sent to the unit 53. The setting unit 82 also sends a reference value for the horizontal bright line pattern to the correlation determination unit 83.

【0034】照射指示手段5では、座標軸の選択部53
によって、この切替信号S3を導入し、座標軸Xを走査
線の水平走査方向として選択し、座標軸Yを垂直走査方
向として選択する。そして、走査フレームの生成部51
によって、横方向の走査フレームを形成して反復照射部
52に送出する。
The irradiation instruction means 5 includes a coordinate axis selection unit 53
The switching signal S3 is introduced to select the coordinate axis X as the horizontal scanning direction of the scanning line and select the coordinate axis Y as the vertical scanning direction. Then, the scanning frame generation unit 51
Thus, a horizontal scanning frame is formed and sent to the repetitive irradiation unit 52.

【0035】続いて、反復照射部52によって、導入し
た横方向の走査フレームに基づく走査信号S2を整え、
複数回の照射分に相当する走査信号S2を前記偏向制御
手段4に繰り返し送出する。そして、照射回数のカウン
タ54を1回の照射毎にカウントアップし、このカウン
タ54が所定回数を示すと、前述した書込信号S4を画
像メモリ7に送出する。
Subsequently, the scanning signal S2 based on the introduced horizontal scanning frame is adjusted by the repetitive irradiation section 52,
A scanning signal S2 corresponding to a plurality of irradiations is repeatedly sent to the deflection control means 4. Then, the irradiation number counter 54 counts up for each irradiation, and when the counter 54 indicates a predetermined number, the above-described write signal S4 is sent to the image memory 7.

【0036】1回の照射分の走査信号S2が偏向制御手
段4に導入されると、偏向制御手段4によって、この走
査信号S2に従う内蔵反射鏡の回動電流S1を前記ガル
バノミラー3aに供給すると共に、レーザ装置1を作動
させて照射光Lを発生させる。そして、一連の回動電流
S1に従ってガルバノミラー3aの内蔵反射鏡を繰り返
し揺動させながら、照射光Lを偏向走査して走行路面2
に照射する。
When the scanning signal S2 for one irradiation is introduced into the deflection control means 4, the deflection control means 4 supplies a rotation current S1 of the built-in reflecting mirror according to the scanning signal S2 to the galvano mirror 3a. At the same time, the laser device 1 is operated to generate the irradiation light L. Then, while repeatedly oscillating the built-in reflecting mirror of the galvanometer mirror 3a in accordance with a series of turning currents S1, the irradiation light L is deflected and scanned to scan the traveling road surface 2.
Irradiation.

【0037】図4に示す走行路面2上には、車両110
の走行方向に沿って座標軸Yを設定し、その直交方向に
座標軸Xを設定し、この座標軸Xに平行に各走査線2a
〜2e(本図では5本)を配列した横向きの輝線パター
ンが投影されている。
On the traveling road surface 2 shown in FIG.
The coordinate axis Y is set along the traveling direction of the coordinate system, and the coordinate axis X is set in the orthogonal direction.
To 2e (five in this figure) are projected.

【0038】次に、撮像系の作用について説明する。走
行路面2上に輝線パターンが投影されると、前記カメラ
6によって、この輝線パターンを撮像する。この場合
に、1回の照射によるレーザ出力を、例えば、レーザ製
品の放射安全基準(JISC:1991)の3mW以下
に抑えて人間の視覚に対する充分な保護安全を図ること
ができる。このようにレーザ出力が抑えられた照射光L
であっても、複数回の照射によって各走査線2a〜2e
の輝度を、安価なカメラ6で容易に検出可能な程度に高
めることができる。
Next, the operation of the image pickup system will be described. When the bright line pattern is projected on the traveling road surface 2, the camera 6 captures an image of the bright line pattern. In this case, the laser output by one irradiation can be suppressed to, for example, 3 mW or less of the radiation safety standard of laser products (JISC: 1991), and sufficient protection and safety for human vision can be achieved. The irradiation light L whose laser output is suppressed in this manner
However, each of the scanning lines 2a to 2e can be
Can be increased to such an extent that it can be easily detected by the inexpensive camera 6.

【0039】続いて、書込信号S4が画像メモリ6に導
入されると、画像メモリ6によって、カメラ6から輝線
パターンの映像を取り込んで記憶する。この場合に、書
込信号S4が照射回数のカウンタ54から送出されるま
では、カメラ9によって、走行路面2を継続して撮像
し、または、各照射毎に繰り返し撮像するため、前述し
た高い輝度で各走査線2a〜2eを画像メモリ7の記憶
情報S6とすることができる。
Subsequently, when the write signal S4 is introduced into the image memory 6, the image memory 6 takes in the image of the bright line pattern from the camera 6 and stores it. In this case, the camera 9 continuously captures an image of the traveling road surface 2 or repeatedly captures an image for each irradiation until the writing signal S4 is transmitted from the irradiation number counter 54. Thus, the scanning lines 2a to 2e can be used as the storage information S6 of the image memory 7.

【0040】図5は、図4に示す車両が障害物に接近し
た場合の画像処理を説明する図であり、(a)には、カ
メラによる障害物の映像が示され、(b)には、この映
像の輝度レベルがグラフにより示される。図5に併せて
示すように、走行路面2上に輝線パターンが投影される
と、障害物120の表面に沿って走査線2a〜2eの何
本かが折れ曲がり、この障害物120が走行路面2上に
存在しないときの輝線パターンとは異なるものになる。
FIGS. 5A and 5B are views for explaining image processing when the vehicle shown in FIG. 4 approaches an obstacle. FIG. 5A shows an image of the obstacle by a camera, and FIG. , The luminance level of this video is shown graphically. As shown in FIG. 5, when the bright line pattern is projected on the traveling road surface 2, some of the scanning lines 2 a to 2 e are bent along the surface of the obstacle 120, and the obstacle 120 is It will be different from the bright line pattern when it does not exist above.

【0041】そこで、演算手段8では、形成部81によ
って、記憶情報S6に基づく再生パターンを形成し、各
走査線2a〜2eと直交する方向に所定間隔で計測ライ
ン2f…2f(本図では8本)を設定する。そして、そ
れぞれの計測ライン2f…2fに沿って各画素位置iの
輝度レベルBから平均値を求め、この平均値を100%
として、各計測ライン2f…2fと各走査線2a〜2e
とが直交する各画素位置iの輝度レベルBを正規化し、
この正規化した演算結果NOB(i)を相関判定部83
に送出する。
Therefore, in the arithmetic means 8, the forming section 81 forms a reproduction pattern based on the stored information S6, and measures the measurement lines 2f... 2f at predetermined intervals in a direction orthogonal to the scanning lines 2a to 2e (8 in this figure). Book). Then, an average value is obtained from the luminance level B at each pixel position i along each measurement line 2f... 2f, and the average value is calculated as 100%
2f and each scanning line 2a to 2e
Normalizes the brightness level B at each pixel position i where
The normalized calculation result NOB (i) is used as the correlation determination unit 83
To send to.

【0042】この場合に、走行路面2からの反射光に
は、その路面温度上昇に起因する近赤外線が含まれ、こ
の近赤外線によって走行路面2の映像の照度が全面的に
増加する。ところが、この照度増加が映像にハレーショ
ンを生じさせ易いため、もし、輝度レベルの正規化を単
に絶対値によって行うと、各走査線2a〜2eが高い照
度の走行路面2の映像に埋もれてしまって検出が不正確
になる。そこで、前述した輝度レベルBの平均値を用い
た正規化によって、このような照度増加によるハレーシ
ョンを排除できるため、各走査線2a〜2eを正確に検
出することができる。
In this case, the reflected light from the traveling road surface 2 includes near-infrared rays due to the rise in the road surface temperature, and the illuminance of the image on the traveling road surface 2 is entirely increased by the near-infrared rays. However, since this increase in illuminance tends to cause halation in an image, if normalization of the luminance level is simply performed by an absolute value, each of the scanning lines 2a to 2e is buried in the image of the traveling road surface 2 with high illuminance. Inaccurate detection. Therefore, by normalization using the average value of the luminance levels B described above, halation due to such an increase in illuminance can be eliminated, so that each of the scanning lines 2a to 2e can be accurately detected.

【0043】続いて、相関判定部83によって、形成部
81による演算結果NOB(i)を横向きの輝線パター
ンに対する基準値NR(i)と比較して両者の相関性を
判定する。例えば、映像の各座標位置について、演算結
果NOB(i)と基準値NR(i)との差分を求め、そ
れぞれの差分の絶対値を合計して相関値Pとする。この
他にも、統計学上の所定の相関係数や相関比等を求めて
相関性の判定に用いてもよい。
Subsequently, the correlation determination unit 83 compares the calculation result NOB (i) by the forming unit 81 with a reference value NR (i) for the horizontal bright line pattern to determine the correlation between the two. For example, a difference between the calculation result NOB (i) and the reference value NR (i) is obtained for each coordinate position of the video, and the absolute value of each difference is summed to obtain a correlation value P. Alternatively, a predetermined statistical coefficient or correlation ratio may be obtained and used for determining the correlation.

【0044】そして、得られた相関値Pを、相関判定部
83によって、2つの異なるスレッショルド値TH
(+),TH(−)と比較し、映像中の障害物の有無を
認定する。すなわち、障害物がある場合の第1スレッシ
ョルド値TH(+)と、障害物がない場合の第2スレッ
ショルド値TH(−)との間にヒステリシス幅を設け、
第1スレッショルド値TH(+)よりも相関値Pが大き
いときに、障害物有りと認定し、また、第2スレッショ
ルド値TH(−)よりも小さいときに、障害物無しと認
定する。
Then, the obtained correlation value P is compared with two different threshold values TH by the correlation judgment section 83.
(+), TH (-) are compared to determine whether there is an obstacle in the video. That is, a hysteresis width is provided between the first threshold value TH (+) when there is an obstacle and the second threshold value TH (−) when there is no obstacle,
When the correlation value P is larger than the first threshold value TH (+), it is determined that there is an obstacle, and when it is smaller than the second threshold value TH (−), it is determined that there is no obstacle.

【0045】この場合に、第1および第2スレッショル
ド値TH(+),TH(−)にヒステリシス幅を設けた
ことによって、障害物の有無によるハンチング現象が生
じて相関信号S7を乱調させ、この相関信号S7が発振
状態になってしまうのを避けることができる。続いて、
このようにして得られた相関信号S7を前記回避装置9
に送出し、運転者への警告や車両の自動制動を行って障
害物を回避する。
In this case, by providing a hysteresis width to the first and second threshold values TH (+) and TH (-), a hunting phenomenon occurs due to the presence or absence of an obstacle, and the correlation signal S7 is tuned. The oscillation of the correlation signal S7 can be avoided. continue,
The correlation signal S7 obtained in this way is converted to the avoidance device 9 described above.
To warn the driver and automatically brake the vehicle to avoid obstacles.

【0046】続いて、別の実施形態における障害物セン
サについて説明する。図6は、別の実施形態の障害物セ
ンサによって、走行路面上の障害物を検知する場合の説
明図であり、(a)は走行路面を真上から見た平面図で
あり、(b)は(a)の側断面図である。図6に示すよ
うに、この別の実施形態は、障害物センサ100によっ
て、照射光Lを車両の走行方向に対して平行に走査し、
車両前方の走行路面2上に縦向きの輝線パターンを投影
するものである。
Next, an obstacle sensor according to another embodiment will be described. 6A and 6B are explanatory diagrams in a case where an obstacle on a traveling road surface is detected by an obstacle sensor according to another embodiment. FIG. 6A is a plan view of the traveling road surface seen from directly above, and FIG. 2 is a side sectional view of FIG. As shown in FIG. 6, in this alternative embodiment, the obstacle sensor 100 scans the irradiation light L in parallel to the traveling direction of the vehicle,
The vertical bright line pattern is projected on the traveling road surface 2 in front of the vehicle.

【0047】図7は、図6に示す車両が障害物に接近し
た場合の映像を説明する図である。図6に併せて示すよ
うに、走行路面2上には縦向きの輝線パターンが投影さ
れ、障害物120の表面に沿って走査線2g〜2kの何
本かが折れ曲がり、この障害物120が走行路面2上に
存在しないときの輝線パターンとは異なるものになる。
FIG. 7 is a diagram for explaining an image when the vehicle shown in FIG. 6 approaches an obstacle. As shown in FIG. 6, a vertical bright line pattern is projected on the traveling road surface 2, and some of the scanning lines 2 g to 2 k are bent along the surface of the obstacle 120, and the obstacle 120 travels. It is different from the bright line pattern when it does not exist on the road surface 2.

【0048】この場合に、走行路面2上の障害物120
が、前述した横向きの輝線パターンによって検出できな
いような、例えば、車両の走行方向に短くて、その直交
方向に長いものであっても、この縦向きの輝線パターン
によって確実に検出することができる。好ましくは、更
に、横向きの輝線パターンと組み合わせることによっ
て、走行方向と直交方向との両方向に短いものも検出で
き、一層、障害物の検出精度を高めることができるよう
になる。
In this case, the obstacle 120 on the traveling road surface 2
However, even if it is short in the running direction of the vehicle and long in the orthogonal direction, for example, which cannot be detected by the above-mentioned horizontal bright line pattern, it can be reliably detected by this vertical bright line pattern. Preferably, by combining with a horizontal bright line pattern, it is possible to detect a short one in both the traveling direction and the orthogonal direction, and it is possible to further improve the detection accuracy of the obstacle.

【0049】次に、本実施形態の障害物センサ100に
用いられるガルバノミラー3aについて説明する。図8
は、図2に示すガルバノミラーの一構成例の斜視図であ
る。図8に示すガラバノミラー3aは、本出願人によっ
て特開平7−218857号公報に開示されたもので、
半導体からなるシリコン基板152の両面を、ホウケイ
酸ガラス等からなる上側ガラス基板153と下側ガラス
基板154とで挟み、各基板152〜154をサンドイ
ッチ状に重ね合わせて接合し、全体を3層構造とした変
位検出機能を備えたプレーナー型ガルバノミラーであ
る。この他にも、本出願人によって特開平7−1750
05号公報にプレーナー型ガルバノミラーのみのものが
開示されている。
Next, the galvanomirror 3a used in the obstacle sensor 100 of this embodiment will be described. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a configuration example of a galvanomirror shown in FIG. 2. The galvanomirror 3a shown in FIG. 8 is disclosed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-218857.
Both surfaces of a silicon substrate 152 made of a semiconductor are sandwiched between an upper glass substrate 153 and a lower glass substrate 154 made of borosilicate glass or the like, and the respective substrates 152 to 154 are overlapped in a sandwich shape and joined to form a three-layer structure. This is a planar type galvanometer mirror having a displacement detection function. In addition to this, the present applicant has disclosed Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-1750.
Japanese Patent Laid-Open No. 05-2005 discloses a planar galvanomirror only.

【0050】上側ガラス基板153および下側ガラス基
板154には、例えば超音波加工によって、それぞれ中
央部に凹部153a,154aを設け、各凹部153
a,154aをシリコン基板152方向に向けた配置で
各基板152〜154を接合する。
The upper glass substrate 153 and the lower glass substrate 154 are provided with recesses 153a and 154a at the center by, for example, ultrasonic processing.
The substrates 152 to 154 are joined so that the substrates a and 154a face the direction of the silicon substrate 152.

【0051】シリコン基板152には、異方性エッチン
グによって枠状の溝を2重に削設し、枠体からなる外側
可動板155aと、その内側の平板状の内側可動板15
5bとを同一素材で一体に形成する。そして、外側可動
板155aをシリコン基板152の外枠に軸支して、そ
の支軸を第1のトーションバー156a,156aと
し、内側可動板155bを外側可動板155aの内側に
軸支して、その支軸を第1のトーションバー156aと
軸方向が直交する第2のトーションバー156b,15
6bとする。
In the silicon substrate 152, a frame-shaped groove is double-cut by anisotropic etching, and an outer movable plate 155 a formed of a frame and a flat inner movable plate 15 inside the frame are formed.
5b are integrally formed of the same material. Then, the outer movable plate 155a is pivotally supported on the outer frame of the silicon substrate 152, the support shaft is used as first torsion bars 156a, 156a, and the inner movable plate 155b is pivotally supported inside the outer movable plate 155a. The support shaft is connected to the second torsion bars 156b and 156b,
6b.

【0052】従って、下側および上側ガラス基板15
3,154の両凹部153a,154a内には、密閉空
間が形成され、外側および内側可動板155a,155
bが、この密閉空間内で第1または第2トーションバー
156aまたは156bを軸心として各別に揺動でき
る。更に、密閉空間内を真空にすれば、両可動板155
a,155bの回動抵抗を低減して回動駆動に対する追
従性を向上でき、また、不活性ガスを内部に封入すれ
ば、両平面コイル157a,157bの回動電流S1に
よる発熱の影響を、真空にするよりも低減できる。
Therefore, the lower and upper glass substrates 15
A sealed space is formed in both the concave portions 153a and 154a of the outer and inner movable plates 155a and 155.
b can swing individually around the first or second torsion bar 156a or 156b in the enclosed space. Furthermore, if the inside of the closed space is evacuated, both movable plates 155
a, 155b can be reduced to improve the followability with respect to the rotation drive. Further, if an inert gas is sealed in the inside, the influence of heat generation due to the rotation current S1 of the two planar coils 157a, 157b can be reduced. It can be reduced compared to vacuuming.

【0053】図9は、図8に示すシリコン基板の平面図
である。図9に示すように、外側可動板155aの一方
の面には、電解メッキによる電鋳コイル法で平面コイル
157aを形成し、枠体を周回させて表面を絶縁層で被
覆する。そして、この平面コイル157aの両端を、一
方の第1のトーションバー156aを介してシリコン基
板152の同じ側の面上に引き出して一対の外側電極端
子159a,159aを形成する。
FIG. 9 is a plan view of the silicon substrate shown in FIG. As shown in FIG. 9, a flat coil 157a is formed on one surface of the outer movable plate 155a by an electroformed coil method using electrolytic plating, and the surface is covered with an insulating layer by surrounding the frame. Then, both ends of the planar coil 157a are pulled out onto the same surface of the silicon substrate 152 via one first torsion bar 156a to form a pair of outer electrode terminals 159a, 159a.

【0054】内側可動板155bの同じ側の面にも、同
様に平面コイル157bを形成被覆し、その両端を一方
の第2のトーションバー156b、外部可動板155
a、および他方の第1のトーションバー156aを介し
てシリコン基板152上に引き出し、一対の内側電極端
子159b,159bを形成する。また、内側可動板1
55bの中央部に全反射ミラー158(本実施形態によ
る内蔵反射鏡を構成する)を設ける。
Similarly, a plane coil 157b is formed and coated on the same side surface of the inner movable plate 155b, and both ends thereof are connected to one second torsion bar 156b and the outer movable plate 155b.
a, and the other first torsion bar 156a is pulled out onto the silicon substrate 152 to form a pair of inner electrode terminals 159b, 159b. Also, the inner movable plate 1
A total reflection mirror 158 (constituting the built-in reflection mirror according to the present embodiment) is provided at the center of 55b.

【0055】図10は、図9に示す矢視線B−B方向か
ら見た断面図であり、図11は、図9に示す矢視線C−
C方向から見た断面図である。図10に併せて示すよう
に、上側および下側ガラス基板153,154には、そ
れぞれ2個づつ対となった円柱状の永久磁石160a〜
163a,160b〜163bを図11に示すように配
置する。このため、上側ガラス基板153の対向する2
対の永久磁石160a,161aまたは162a,16
3aと、下側ガラス基板154の対向する2対の永久磁
石160b,161bまたは162b,163bとによ
って磁界を形成する。
FIG. 10 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 9, and FIG. 11 is a sectional view taken along the line C-B of FIG.
It is sectional drawing seen from C direction. As shown in FIG. 10, two pairs of columnar permanent magnets 160a to 160g are provided on the upper and lower glass substrates 153 and 154, respectively.
163a, 160b to 163b are arranged as shown in FIG. For this reason, the opposing 2
A pair of permanent magnets 160a, 161a or 162a, 16
A magnetic field is formed by 3a and two pairs of permanent magnets 160b, 161b or 162b, 163b of the lower glass substrate 154 facing each other.

【0056】このとき、図面の左右方向に対向する上側
ガラス基板153の2対の永久磁石160a,161a
もしくは162a,163aどうし、また、下側ガラス
基板154の2対の永久磁石160b,161bもしく
は162b,163bどうしは、その極性を反対にし
て、例えば、永久磁石160aまたは162aのN極
と、永久磁石161aまたは163aのS極とをシリコ
ン基板152に向けて配置する。
At this time, two pairs of permanent magnets 160a, 161a of the upper glass substrate 153 facing in the left-right direction of the drawing.
Alternatively, the two pairs of permanent magnets 160b, 161b or 162b, 163b of the lower glass substrate 154 have opposite polarities, for example, the N pole of the permanent magnet 160a or 162a and the permanent magnet The S pole of 161a or 163a is arranged toward silicon substrate 152.

【0057】また、図面の上下方向に対向する2対の永
久磁石160a,160bもしくは161a,161b
どうし、また、2対の永久磁石162a,162bもし
くは163a,163bどうしは、その極性を揃えて、
例えば、永久磁石160a,161bまたは162a,
163bのN極と、永久磁石160b,161aのS極
とをシリコン基板152を挟んで対向させ、しかも、両
磁石の位置を図6、7に示す図面の左右方向にずらして
配置する。
Further, two pairs of permanent magnets 160a, 160b or 161a, 161b opposed in the vertical direction of the drawing are used.
The two pairs of permanent magnets 162a, 162b or 163a, 163b have the same polarity,
For example, the permanent magnets 160a, 161b or 162a,
The north pole of the magnet 163b and the south pole of the permanent magnets 160b and 161a are opposed to each other with the silicon substrate 152 interposed therebetween, and the positions of both magnets are shifted in the left and right directions in the drawings shown in FIGS.

【0058】このような配置によって、それぞれの磁束
を外側および内側可動板155a,155bの各平面コ
イル157aまたは157bの両側端部で平行にさせ
て、各コイルを横切るように形成させることができる。
しかも、外側および内側可動板155a,155bの両
側端部で反対方向を向かせるため、平面コイル157a
または157bに流す回動電流S1とのローレンツ力に
よって回転モーメントが生じ、第1のトーションバー1
56aを軸心として外側可動板155aを、また、第2
のトーションバー156bを軸心として内側可動板15
5bを回動させる。
With such an arrangement, each magnetic flux can be formed so as to be parallel to both ends of each of the planar coils 157a or 157b of the outer and inner movable plates 155a and 155b so as to cross each coil.
In addition, since the outer and inner movable plates 155a and 155b are turned in opposite directions at both side ends, the planar coil 157a
Alternatively, a rotational moment is generated by the Lorentz force with the rotation current S1 flowing through the first torsion bar 1
The outer movable plate 155a having the axis 56a as an axis,
Movable plate 15 with the torsion bar 156b of
5b is rotated.

【0059】以上、この構成のガルバノミラー3aによ
れば、障害物センサ100の偏向制御手段3によって、
照射指示手段6からの走査信号S3に従った回動電流S
1を、ガルバノミラー3aの外側および内側の電極端子
159a,159bを介して平面コイル157aおよび
157bに供給する。そして、反射鏡158によって、
車両前方の走行路面2に照射光Lを投射しながら、カメ
ラ6によって、この走行路面2上の輝線パターンの映像
を得ることができる。
As described above, according to the galvanomirror 3a having this configuration, the deflection control means 3 of the obstacle sensor 100
Rotating current S according to scanning signal S3 from irradiation instruction means 6
1 is supplied to the planar coils 157a and 157b via electrode terminals 159a and 159b outside and inside the galvanometer mirror 3a. Then, by the reflecting mirror 158,
The camera 6 can obtain an image of the bright line pattern on the traveling road surface 2 while projecting the irradiation light L on the traveling road surface 2 in front of the vehicle.

【0060】ガルバノミラー3aの一例としては、それ
ぞれの可動板155a,155bの回動角+/−25
度、回動速度2.5KHz、または回動角+/−45
度、回動速度1.5KHzのものが適しており、これら
の範囲内であれば、各トーションバー156a,156
bに応力による負担がかかりすぎない。また、消費電流
は220mA以下のものが適しており、一般の論理回路
用の部品として好ましい。更に、重量100g程度のも
のが車載用のセンサとして適当である。
As an example of the galvanometer mirror 3a, the rotation angle of each movable plate 155a, 155b is +/- 25.
Degree, rotation speed 2.5KHz, or rotation angle +/- 45
The rotation speed of 1.5 KHz is suitable, and within these ranges, each of the torsion bars 156a, 156
b is not excessively stressed. Further, a current consumption of 220 mA or less is suitable, which is preferable as a component for a general logic circuit. Further, a sensor having a weight of about 100 g is suitable as a vehicle-mounted sensor.

【0061】好ましくは、障害物センサ100として、
実際の回動角を検出できる変位検出機能付きのガルバノ
ミラー3aを用いてもよい。この場合には、走行路面2
上の映像を更に精密に受像信号化できるため、センサ搭
載車両が比較的に高速で走行路を走っていても、また、
走行路面2に対して斜めの方向から撮像していても、障
害物の位置や外形等を座標補正してから識別を行う処理
に適している。
Preferably, as the obstacle sensor 100,
A galvanomirror 3a having a displacement detection function capable of detecting an actual rotation angle may be used. In this case, the traveling road surface 2
Because the above image can be converted into an image signal more precisely, even if the sensor-equipped vehicle is running on the road at relatively high speed,
Even if the image is taken from an oblique direction with respect to the traveling road surface 2, it is suitable for the process of performing the identification after correcting the coordinates and the position of the obstacle and the outer shape.

【0062】続いて、この変位検出機能の一構成例につ
いて述べる。下側ガラス基板154の下面には、平面コ
イル157aまたは157bとそれぞれ電磁結合するよ
う配置した2対の検出コイル165a,165bまたは
166a,166b(本実施形態による内蔵検知部を構
成する)を印刷配線する。このうち、一方の各検出コイ
ル165a,165bを、第1のトーションバー156
aに対して対称の位置に配置し、他方の各検出コイル1
66a,166bを、第2のトーションバー156bに
対して対称の位置に配置する。
Next, an example of the configuration of the displacement detecting function will be described. On the lower surface of the lower glass substrate 154, two pairs of detection coils 165a, 165b or 166a, 166b (constituting a built-in detection unit according to the present embodiment) arranged so as to be electromagnetically coupled to the planar coil 157a or 157b are printed. I do. One of the detection coils 165a and 165b is connected to the first torsion bar 156.
a, and each of the other detection coils 1
66a and 166b are arranged at symmetrical positions with respect to the second torsion bar 156b.

【0063】各検出コイル165a,165bまたは1
66a,166bは、平面コイル157aとの相互イン
ダクタンスが、外側可動板155aまたは内側可動板1
55bの回動角に従って変化するため、この変化量を検
出して回動角を算出できる。すなわち、平面コイル15
7a,157bの回動電流S1に重畳させて検出用電流
を流し、この検出用電流によって各検出コイル165
a,165bまたは166a,166bに誘導電流を発
生させる。そして、この誘導電流の変化によって相互イ
ンダクタンスの変化を検出し、その結果から算出して各
回動角を知ることができる。
Each detection coil 165a, 165b or 1
66a and 166b, the mutual inductance with the planar coil 157a, the outer movable plate 155a or the inner movable plate 1
Since it changes according to the rotation angle of 55b, the amount of change can be detected to calculate the rotation angle. That is, the planar coil 15
7a and 157b are superimposed on the rotation current S1 and a detection current is supplied.
a, 165b or 166a, 166b. Then, a change in the mutual inductance is detected based on the change in the induced current, and each rotation angle can be known by calculating from the result.

【0064】外側可動板155aの回動角は、全反射ミ
ラー158によって反射される前述した照射光Lの、例
えば、座標軸Yを中心とする偏向角に対応させ得るもの
である。また、内側可動板155bの回動角は、同様に
して座標軸Xを中心とする偏向角に対応させて直交座標
系の位置に座標変換でき、走行路面2上の映像における
2次元の座標位置を正確に走査することが可能となる。
The rotation angle of the outer movable plate 155a can correspond to, for example, the deflection angle of the irradiation light L reflected by the total reflection mirror 158 around the coordinate axis Y. Similarly, the rotation angle of the inner movable plate 155b can be coordinate-converted to a position in a rectangular coordinate system corresponding to the deflection angle about the coordinate axis X, and the two-dimensional coordinate position in the image on the road surface 2 can be changed. Scanning can be performed accurately.

【0065】この変位検出機能付きガルバノミラー3a
によれば、障害物センサ100の偏向制御手段3によっ
て、内蔵された反射鏡158の実際の回動角に従って回
動電流S1を正確に補正しながら供給できる。なお、こ
の他にも、複数の障害物センサ100…100を車両1
10の前後部、両側部にも配置すれば、車両後方、両側
方から接近する障害物をも検出することができる。
This galvanomirror 3a with a displacement detecting function
According to this, the deflection control means 3 of the obstacle sensor 100 can supply the turning current S1 while accurately correcting the turning current S1 according to the actual turning angle of the built-in reflecting mirror 158. In addition, in addition to this, a plurality of obstacle sensors 100.
By arranging also on the front and rear portions and both side portions of the vehicle 10, obstacles approaching from the rear and both sides of the vehicle can be detected.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の障害物セ
ンサによれば、1回毎の照射光の輝度が低減できるため
使用者の視覚を損わず、照射光の走査機構に光学的走査
素子を用いるため、モータ等の機械的な作動によらず照
射光を素早く偏向させ、かつ、寿命が長く小型安価で安
全な障害物センサを提供することができる。また、本発
明の請求項2記載の障害物センサによれば、偏向手段を
半導体プロセス技術を用いて具体的に小型化でき、ま
た、その消費電力を削減できる。
As described above, according to the obstacle sensor of the present invention, the brightness of the irradiation light can be reduced each time, so that the user's visual sense is not impaired, and the optical scanning mechanism is not used. Since the scanning element is used, it is possible to provide a small, inexpensive, and safe obstacle sensor that deflects irradiation light quickly without relying on a mechanical operation of a motor or the like, and has a long life. Further, according to the obstacle sensor of the second aspect of the present invention, the deflection means can be specifically reduced in size by using the semiconductor process technology, and the power consumption thereof can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態による障害物センサを説明
する図
FIG. 1 is a diagram illustrating an obstacle sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す照射指示手段の要部のブロック図FIG. 2 is a block diagram of a main part of the irradiation instruction means shown in FIG.

【図3】図1に示す演算手段の要部のブロック図FIG. 3 is a block diagram of a main part of the calculation means shown in FIG. 1;

【図4】図1に示す障害物センサによって、走行路面上
の障害物を検知する場合の説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram when an obstacle on a traveling road surface is detected by the obstacle sensor shown in FIG. 1;

【図5】図4に示す車両が障害物に接近した場合の映像
を説明する図
FIG. 5 is a view for explaining an image when the vehicle shown in FIG. 4 approaches an obstacle;

【図6】別の実施形態の障害物センサによって、走行路
面上の障害物を検知する場合の説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram when an obstacle on a traveling road surface is detected by an obstacle sensor according to another embodiment;

【図7】図6に示す車両が障害物に接近した場合の映像
を説明する図
FIG. 7 is a view for explaining an image when the vehicle shown in FIG. 6 approaches an obstacle;

【図8】図1に示すガルバノミラーの構成の斜視図FIG. 8 is a perspective view of the configuration of the galvanometer mirror shown in FIG. 1;

【図9】図8に示すシリコン基板の平面図9 is a plan view of the silicon substrate shown in FIG.

【図10】図9に示す矢視線B−B方向から見た断面図FIG. 10 is a cross-sectional view as seen from the direction of arrows BB shown in FIG. 9;

【図11】図9に示す矢視線C−C方向から見た断面図FIG. 11 is a cross-sectional view as seen from the direction of arrows CC in FIG. 9;

【図12】従来の障害物センサの一例を説明する図FIG. 12 illustrates an example of a conventional obstacle sensor.

【図13】ポリゴンミラーの一例を説明する図FIG. 13 illustrates an example of a polygon mirror.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発光手段、2…被検出面、3…偏向手段、3a…ガ
ルバノミラー、4…偏向制御手段、5…照射指示手段、
6…カメラ、7…画像メモリ、8…演算手段、9…回避
装置、L…照射光、S1…回動電流、S2…走査信号、
S3…切替信号、S4…書込信号、S5…受像信号、S
6…記憶情報、S7…相関信号。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emission means, 2 ... Detection surface, 3 ... Deflection means, 3a ... Galvano mirror, 4 ... Deflection control means, 5 ... Irradiation instruction means,
6 camera, 7 image memory, 8 arithmetic means, 9 avoidance device, L irradiation light, S1 rotating current, S2 scanning signal,
S3: switching signal, S4: writing signal, S5: image receiving signal, S
6: stored information, S7: correlation signal.

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA00 BB05 CC11 DD00 DD02 DD06 FF04 FF42 FF65 FF67 GG04 HH12 HH14 JJ03 JJ08 JJ26 LL13 LL62 MM16 NN17 NN19 PP01 QQ03 QQ13 QQ24 QQ25 QQ41 QQ42 QQ51 5J084 AA02 AA14 AB01 AB20 AC02 AD05 BA03 BA11 BA40 BA50 BB28 CA22 CA32 CA67 CA68 CA70 CA76 DA01 DA02 DA07 EA05 EA22 EA29 EA31 Continued on the front page F-term (reference) 2F065 AA00 BB05 CC11 DD00 DD02 DD06 FF04 FF42 FF65 FF67 GG04 HH12 HH14 JJ03 JJ08 JJ26 LL13 LL62 MM16 NN17 NN19 PP01 QQ03 QQ13 QQ24 QQ25 QQ41 QQ12 BA01A02 AB01 BB28 CA22 CA32 CA67 CA68 CA70 CA76 DA01 DA02 DA07 EA05 EA22 EA29 EA31

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照射光(L)の発光手段(1)、偏向手段
(3)、その偏向角の偏向制御手段(4)、その照射指示手段
(5)、被検出面(2)を撮像するカメラ(6)、その映像の画
像メモリ(7)、記憶画像の統計的な演算手段(8)を備え、
前記被検出面(2)上の障害物を識別するための障害物セ
ンサ(100)において、 前記照射指示手段(5)は、複数本の走査線を所定周期で
生成する走査線の生成部と、それぞれの走査線を所定回
数だけ偏向制御手段(4)に繰り返し送出した後、画像メ
モリ(7)に書込信号を発する反復照射部とを備えてお
り、 前記画像メモリ(7)は、この書込信号に従って、各走査
線による輝線パターンの受像信号をカメラ(6)から取得
する記憶制御部を備えており、 前記演算手段(8)は、画像メモリ(7)の記憶画像に基づく
再生パターンの形成部と、輝線パターンの基準値の設定
部と、この基準値に対する再生パターンの相関性が高け
れば障害物有りとし、この相関性が低ければ障害物無し
とする相関判定部とを備えたことを特徴とする障害物セ
ンサ。
1. Light emitting means (1) for irradiating light (L), deflecting means
(3), deflection control means for the deflection angle (4), irradiation instruction means
(5), a camera (6) for imaging the surface to be detected (2), an image memory of the video (7), a statistical calculation means (8) of the stored image,
In the obstacle sensor (100) for identifying an obstacle on the detected surface (2), the irradiation instruction means (5) includes a scanning line generation unit that generates a plurality of scanning lines at a predetermined cycle. A repetitive irradiating unit that repeatedly sends out each scanning line to the deflection control means (4) a predetermined number of times, and then issues a write signal to an image memory (7), wherein the image memory (7) According to a write signal, a storage control unit for acquiring an image reception signal of a bright line pattern by each scanning line from a camera (6), wherein the arithmetic unit (8) is a reproduction pattern based on an image stored in an image memory (7). And a setting unit for setting a reference value of the bright line pattern, and a correlation determining unit that determines that there is an obstacle if the correlation of the reproduction pattern with the reference value is high, and that there is no obstacle if the correlation is low. An obstacle sensor, characterized in that:
【請求項2】 前記偏向手段(3)は、半導体プロセスに
よって形成した光学的走査素子に反射鏡を備えたもので
あることを特徴とする請求項1記載の障害物センサ。
2. The obstacle sensor according to claim 1, wherein said deflecting means comprises an optical scanning element formed by a semiconductor process and a reflecting mirror.
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