JP2000180547A - 障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない数の無指向性の距離センサを用いて周
囲障害物の位置をより正確に計測でき、また複数ユニッ
トを用いることで対象形状を判定することができ、また
測定結果を蓄積することで障害物データの補完ができる
障害物検出装置を提供する。 【解決手段】 無指向性のアクティブ型距離センサ１Ａ
〜１Ｃを相互の検出領域が重複するように並べて配置
し、距離センサ１Ｂから信号波を送り、３個のセンサで
受波して各センサから障害物までの距離を求める。これ
とセンサ間距離から、センサ１Ｂと１Ａでみたときの障
害物位置とセンサ１Ｂと１Ｃでみた同位置とを演算手段
１０により求め、これら求めた２つの位置がほぼ一致し
ていたら障害物ありと判定する。さらにこのような装置
を複数ユニットを設けて複数位置からの検出を行い、そ
の複数位置を結ぶ直線状の壁面を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無指向性の距離セ
ンサを用いて周囲障害物の位置を計測することが出来る
障害物検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無指向性の距離センサを用いて周
囲障害物の位置を検出する方法として、一般的には２つ
の距離センサを用いた三角測量の方法によって位置を決
定する方法が知られている。この従来技術では、検出し
た障害物の形状は判定できないが、実開昭６０−４１８
７８号広報に示されるように、２つの距離センサの出力
と、距離センサ間の間隔との３つの長さの間に三角形の
幾何学的条件（検知距離の和＞センサの間隔）が成立し
たときは孤立した障害物と判断し、そうでないときは壁
面のように連続な広がりをもつ障害物と判断するものが
あり、これによって障害物の位置だけでなく、形状をも
検知することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
方式においては、２つの距離データから交点を求めるた
め、複数の障害物がある場合は虚像が発生するという問
題がある。また、形状を判定する従来技術においては、
遠方にある壁面状障害物の場合にも三角形の幾何学的条
件が成立してしまい、対象物の形状を誤って判定してし
まうという問題がある。また、上記の従来技術において
は、１回の測定結果だけから障害物を検出するため、死
角のできやすい複雑な形状を持つ対象物などを計測する
ときのように、何らかの原因で障害物が検出できなかっ
たときに、位置の出力が出来なかったり、不正確であっ
たりするという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、少ない数の無指向性の距
離センサを用いて周囲障害物の位置をより正確に計測で
き、または複数のユニットを用いることで対象形状をよ
り正確に判定でき、または測定結果を蓄積することで障
害物データの補完ができる障害物検出装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、無指向性のアクティブ型距離センサを
相互の検出領域が重複するように３個並べて配置し、そ
の内の第１の距離センサにより信号波を送出したときの
反射波を当該距離センサを含む第１、第２及び第３の距
離センサで受波するとともに、前記第１の距離センサ及
び第２の距離センサにより検出された第１及び第２の距
離と前記第１及び第２のセンサの設置位置を結ぶ第１の
直線の長さとから障害物が前記第１の直線に対してどの
方向にあるかを示す第１の角度を求め、前記第１の距離
センサ及び第３の距離センサにより検出された第１及び
第３の距離と前記第１及び第３のセンサの設置位置を結
ぶ第２の直線の長さとから障害物が前記第２の直線に対
してどの方向にあるかを示す第２の角度を求め、さらに
前記第１の距離と前記第１の角度から定められる第１の
位置と、前記第１の距離と前記第２の角度から定められ
る第２の位置との距離が予め定めた域値以下のときに前
記第１もしくは第２の位置に障害物があると判定するこ
とを特徴とする障害物検出方法を提供する。

【０００６】また、本発明は、無指向性アクティブ型の
距離センサであって、その検出領域が互いに重なるよう
に配置されたところの信号波の送波と受波を行う第１の
距離センサ及び受波のみを行う第２及び第３の距離セン
サと、前記第１の距離センサ及び第２の距離センサによ
り検出された第１及び第２の距離と前記第１及び第２の
センサの設置位置を結ぶ第１の直線の長さとから障害物
が前記第１の直線に対してどの方向にあるかを示す第１
の角度を求めるための第１の演算手段と、前記第１の距
離センサ及び第３の距離センサにより検出された第１及
び第３の距離と前記第１及び第３のセンサの設置位置を
結ぶ第２の直線の長さとから障害物が前記第２の直線に
対してどの方向にあるかを示す第２の角度を求めるため
の第２の演算手段と、前記第１の距離と前記第１の角度
から定められる第１の位置と、前記第１の距離と前記第
２の角度から定められる第２の位置との距離が予め定め
た域値以下のときに前記第１もしくは第２の位置に障害
物があると判定するための判定手段と、を備えたことを
特徴とする障害物検出装置を提供する。

【０００７】また、本発明は、上記の障害物検出装置を
その距離センサの一部を共用することにより複数ユニッ
ト設け、さらに信号波を送出するための距離センサを選
択する切替手段を備えて構成したことを特徴とする障害
物検出装置を提供する。

【０００８】また、本発明は、前記複数ユニットの障害
物検出装置より得られた障害物位置情報から壁面位置の
候補となる直線を算出する直線算出手段と、該手段によ
り算出された各直線のうち２つ以上が一致したときに直
線状壁面があると判定する共通直線判定手段とを備えた
ことを特徴とする障害物検出装置を提供する。

【０００９】更に、本発明は、前記障害物検出装置が移
動体に搭載され、移動体の移動量を測定する移動量測定
手段と、検出した障害物位置を保持する障害物位置記憶
手段と、移動体の移動量に応じて過去に測定された障害
物位置を平行移動または回転移動させる座標変換手段と
を備え、移動しながら測定した結果を蓄積することを特
徴とする障害物検出装置を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態の障害
物検出装置を示すブロック図である。図１において、無
指向性のアクティブ型距離センサとして、例えば超音波
センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃをその検出領域が重なるよう
に、直線状に等間隔で並べて配置する。なお、センサの
位置は計算上既知であればよく、必ずしも直線状や等間
隔の配置を必要とするものではない。演算手段１０から
の開始信号により、タイミング生成手段１１は、センサ
からの放射波が対象物から反射して帰ってくるまでの時
間に比べて十分大きな時間間隔でタイミング信号を発生
する。信号波生成手段１２は、タイミング信号をもとに
センサ１Ｂから送波する信号波、例えば１ｍｓ程度の幅
のバースト信号を生成する。この信号波をセンサ１Ｂか
ら空間に送波して、障害物による反射波をセンサ１Ａ、
１Ｂ、１Ｃによって受波する。受波された反射波はそれ
ぞれ増幅器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃによって増幅された
後、比較器１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃへ入力され、ここで
反射波の信号レベルが基準波形生成手段１５で定めた閾
値を超えたかどうかを判定する。図２は、１つの増幅器
出力２１と閾値の波形２２の例を示す。この閾値は減衰
信号であり、比較器１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃはこれを超
える増幅器出力を障害物からの反射波形と判定して増幅
器出力をそのまま出力し、そうでなければ０を出力す
る。比較器出力はマルチプレクサ１６、Ａ／Ｄ変換器１
７によってディジタル信号に変換されてメモリ１８に順
次格納される。

【００１１】次に、メモリ１８に格納された反射信号波
から障害物位置を算出する方法を説明する。図３は障害
物と距離センサの位置関係を示す図である。図３におい
て、直線状に等間隔で並べた３つの距離センサ１Ａ、１
Ｂ、１Ｃの中央のセンサ１Ｂを原点として考えたとき、
障害物３１は極座標表現で距離ＬＢ、角度θの位置にあ
る。センサ１Ｂより送波された信号波は障害物３１によ
り反射して３つのセンサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃにより受波さ
れる。このとき距離ＬＢはセンサ間隔ｄに比べて十分大
きいとすると、障害物３１からの反射信号波３０Ａ、３
０Ｂ、３０Ｃは平行であると近似することができ、セン
サ１Ａ、１Ｂ、１Ｃまでの信号波の経路差はそれぞれｄ
ｓｉｎθ、０、−ｄｓｉｎθとなる。このことから、３
つのセンサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃにより受波された信号波
を、センサ１Ａの信号を信号波がｄｓｉｎθ進むのに必
要な時間進ませ、センサ１Ｃの信号をｄｓｉｎθ分遅ら
せれば、３つの受波信号は一致する。

【００１２】図１９は上記の処理を模式的に表した図で
ある。図１９において、センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃの受波
信号はメモリ上に設けられたバッファメモリ１９１Ａ、
１９１Ｂ、１９１Ｃに格納される。これは図１のブロッ
ク図におけるメモリ１８に対応している。図１上の演算
手段１０により、このデータを用いた受波信号の合成処
理が以下のように行われる。まずバッファメモリとは別
のメモリ領域に角度−距離平面に対応した配列１９３
Ａ、１９３Ｂ、１９３Ｃを用意しておき、チャンネル毎
に所望の角度θの範囲に対して位相シフト手段１９２
Ａ、１９２Ｂ、１９２Ｃによりθの値を少しずつ変えな
がら受波信号をずらしていき、配列１９３Ａ、１９３
Ｂ、１９３Ｃに格納する。この処理はバッファメモリ１
９１Ａ〜１９１Ｃ上の転送開始点をシフト量に応じて変
更するだけで、ブロック転送処理によって簡単に実現可
能である。そして、３つの配列上のデータを合成するこ
とで配列１９４に示す角度−距離平面のプロットが作製
される。配列データの合成方法としては、例えば各配列
の配列要素を加算または積算して重ね合わせることが考
えられる。この処理を用いて、３つの受波信号を角度−
距離平面上に、対応する角度に応じた経路差だけ距離方
向にずらしながらプロットした場合の模式図を図４に示
す。センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃの受波信号はそれぞれ４０
Ａ、４０Ｂ、４０Ｃのようにプロットされ、障害物の存
在する角度θに一致したところで３つの信号は交差し、
交点４１を生じる。このことから、交点４１に対応する
（ＬＢ，θ）の位置に障害物が存在するということが算
出できる。すなわち、未知の位置からの反射波について
距離ｒ−角度θ空間上にθに対応する経路差だけずらし
てプロットするだけで、３つの信号の交点（ｒ，θ）を
障害物の位置として算出できるということである。ま
た、ここでは簡単のために各受波信号のずらし量を角度
φに応じてｄｓｉｎφとしたが、経路差を幾何学的に算
出してその量をもとにずらし量を決定すれば、より正確
な障害物位置の算出が可能である。

【００１３】以上のような方法で障害物位置の算出をお
こなうが、ここで障害物が２個以上存在する場合を考え
る。例えば自動車後方の障害物を検出する場合、車庫壁
の前に物が置いてある場合などのように、障害物が複数
個検出される事例は非常に多いため重要である。まず、
図５は障害物が２個配置された状態を示す図である。図
５において障害物５１は（Ｌ１，θ１）に、障害物５２
は（Ｌ２，θ２）に位置するものとする。このときの反
射信号波を先に説明した方法と同様に角度−距離平面に
プロットした場合を図６に示す。３つのセンサ１Ａ、１
Ｂ、１Ｃにより受波された信号波がそれぞれ２つずつ計
６つの信号波が得られ、その交点は多数出現するが、３
つの信号波が重なるのは交点６１、６２の２点だけであ
るので、この２点の位置に障害物があるということが判
断できる。

【００１４】ここで例えばセンサが２個だけである場
合、信号波は図７に示すように４つ受波されるので、そ
の交点は４つ存在する。ここでは２個の交点７１に障害
物があるとしても、もう２個の交点７２との区別が付か
ないために、交点７２に対応する位置に虚像として障害
物が表示されてしまう。一方、センサが３個の場合は図
８のように、３つの信号波による交点７１の位置が判断
できる。幾何学的には、このように虚像を生じずに位置
を確定するには障害物の数をｎとするとｎ＋１個のセン
サが必要となるが、実使用上は３個のセンサでも問題は
ない。図９では障害物が３個の場合を示しているが、図
中の実線のように３つの信号波の交点７１が３個決まっ
ており、虚像は生じていない。この例で虚像が発生する
のは、例えば図９の点７３の位置にたまたま障害物が位
置していたときであり、このときには点線で示す信号波
があるために点７２の位置に虚像が発生するのである。
しかしながらこのような状態は空間全体からすれば稀で
あり、実用上は３個のセンサで十分位置の算出ができる
と考えてよい。

【００１５】次に、前述の障害物検出装置を複数個用い
る第２の実施形態を示す。図１０は、本発明による障害
物検出装置を複数個用いて検知領域を拡大する場合の構
成を示すブロック図である。本実施形態では、前述の３
センサによる障害物検出装置を横に３組並べた構成を示
しているが、ここでは３個のセンサの内の両側の２個
を、隣のセンサの組と共用するように構成する。すなわ
ち、図１０中のセンサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃを１組のセンサ
とし、その隣の１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと、さらに１Ｃ、１
Ｄ、１Ｅをそれぞれ１組として動作するように構成して
いる。そして使用するセンサ組に応じて送波に用いるセ
ンサを選択し、演算手段１０によって切替器１９に選択
信号を出力する。図１０の例では、先述の３つのセンサ
組に対応してセンサ１Ｂ、１Ｃ、１Ｄのうち１つを送波
器として選択できるようにしており、例えばセンサ１Ｂ
から１Ｃ、１Ｄと順次切り替えながら障害物の検知を行
なう。もちろん、２個のセンサで所望の検知領域を満足
できる場合は１Ｂと１Ｄを用いるなど、送波器の選択は
状況に応じて変更してよい。

【００１６】上記の構成において、演算手段１０からの
開始信号により、タイミング生成手段１１はセンサの測
定距離を音波が伝播するのに十分な時間間隔でタイミン
グ信号を発生する。信号波生成手段１２はタイミング信
号をもとにセンサから送波する信号波を生成する。この
信号波を切替器１９によって選択されたセンサ、例えば
最初にセンサ１Ｂから空間上に送波して、障害物による
反射波をセンサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃによって受波する。受
波された反射波は前述の第１の実施形態と同様にディジ
タル信号に変換されてメモリ１８に順次格納される。次
に演算手段１０は切替器１９がセンサ１Ｃを選択するよ
うにし、同様にセンサ１Ｃから信号波を空間上に送波し
て、障害物による反射波をセンサ１Ｂ、１Ｃ、１Ｄによ
って受波、変換してメモリ１８に格納する。最後にセン
サ１Ｄから信号波を空間上に送波して、障害物による反
射波をセンサ１Ｃ、１Ｄ、１Ｅによって受波、変換して
メモリ１８に格納する。以上の操作により、３個のセン
サによる受波信号が３組、メモリ１８上に保持されるこ
とになる。メモリ１８に格納された反射信号波から障害
物位置を算出する方法は前述の第１の実施形態と同様で
あるが、本実施形態の構成では送波器の位置、すなわち
障害物の位置算出の基準となる位置が変化するため、算
出した障害物位置に対して送波器位置に応じた平行移動
処理を施し、それぞれの算出結果を重ねて出力する。

【００１７】今、図１１のように、車両１１０の後方の
障害物を検出する車載用の障害物検出装置を考えると、
車幅一杯の横長の領域をもれなく検知する必要がある。
しかしながら、アクティブ型距離センサの場合には、広
い範囲に送波するとエネルギーが分散して遠方まで届か
ないことや、特に超音波の場合は波長が短いことなどか
ら広角のセンサを作製することは一般に困難であり、１
個のセンサによる送波では横長の領域をカバーしきれな
いことも多い。例えば２０００ｍｍ程度の検知距離を持
つ超音波センサを用いた場合、一般的に超音波センサの
検出角は最大でも１００〜９０度程度であり、強い反射
波が得られない障害物の場合には検出角がさらに狭くな
るため、１個のセンサによりカバーできる幅は１０００
ｍｍ程度である。従って、車両１１０の幅を１７００ｍ
ｍとすると、車幅を満たすには最低２個のセンサによる
送波が必要であるが、これでは３００ｍｍ程度の至近距
離にある障害物の検出を車幅全体でカバーしようとする
と図中の斜線部分が検知範囲から漏れてしまう。そこで
図１１のように３個のセンサにより曲線１１１、１１
２、１１３で示されるような測定可能範囲を構成し、３
個のセンサ１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを切り替えて送波を行なう
ことで車両１１０の車幅を満たす横長の領域をカバーす
るようにしている。

【００１８】次に、図１０で示した障害物検出装置を用
いることにより、検出した障害物形状を判別する第３の
実施形態を示す。図１２は、壁面状の障害物１２０を検
出する方法の説明図である。まず、センサ１Ｂを送波器
として用いてセンサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃにより受波した反
射波をもとに算出した障害物位置（以下、センサ１Ｂに
よる障害物位置と略す）は、センサ１Ｂより壁面に対し
て下した垂線の足の部分に相当する。これは、超音波が
壁面などの平面状の物体により反射する場合には鏡面反
射の性質を持つことから、平面に鉛直方向に入射した超
音波のみが受波器の方向に戻ってくるためである。以上
の性質により、センサ１Ｂによる障害物位置は、図１２
中の点１２１で表される位置となる。同様に、センサ１
Ｃ、１Ｄによる障害物位置は、それぞれ点１２２、１２
３で表される位置となる。逆に対象の形状が未知である
場合、前記の拘束条件を用いれば各障害物位置によって
決まる壁面の候補はそれぞれ点１２１を通り線分１２４
に対して垂直な直線、点１２２を通り線分１２５に対し
て垂直な直線、点１２３を通り線分１２６に対して垂直
な直線と考えられる。この壁面の候補が少なくとも２つ
一致することで、その位置に壁面状の障害物があると判
定できる。また、図１２の例のように３組、もしくはそ
れ以上の障害物位置が得られる場合、算出された壁面の
候補がどれだけの数一致しているかによってその壁面が
存在する確度を出力することもできる。

【００１９】以下に、壁面状障害物を判定する具体的な
方法を示す。３組の障害物検出装置から出力された３点
の障害物位置は、各送波器を中心とした距離と方位で表
せば図１２中の記号を使ってそれぞれ（ＬＢ，θＢ）、
（ＬＣ，θＣ）、（ＬＤ，θＤ）となるが、この座標値
を用いて図１３に示す手順に従い障害物形状を判別す
る。まず、各障害物位置から決まる壁面の候補の直線
を、Hough変換による表現として変換する。ここではセ
ンサ１Ｃの位置を原点として極座標系を考え、各障害物
位置１２１〜１２３を通る垂線、すなわち各点による壁
面の候補（図１２の例では全て壁面１２０と一致する）
を距離と角度で表現する。まず、センサ１Ｂによる障害
物位置で決まる壁面の候補をHough変換するためには、
線分１２４を原点であるセンサ１Ｃの位置を通るように
平行移動し、壁面の候補となる直線１２０を通るように
距離を合わせればよい。すなわち角度はそのままで距離
をＬＢ−ｄsin(θＢ)とするだけで良く、同様にセンサ
１Ｄによる障害物位置で決まる壁面の候補までの距離を
ＬＤ＋ｄsin(θＤ)とする。この距離と角度をＬ−θ平
面にプロットしていき、最終的に２つ以上の壁面の候補
が一致したとき、すなわちＬ−θ平面上で２点以上が重
なったと判断した場合は、そこに壁面状の障害物がある
と判定されるので、その直線の位置を壁面状の障害物の
位置として出力する。さらに、３点が重なったときには
より高い確度で壁面状の障害物があると判断できるの
で、付加情報として算出された確度も併せて出力しても
よい。また、どの点とも重ならない点があれば孤立した
障害物と判定し、Hough変換前の座標位置を孤立障害物
の位置として出力する。このことにより、検知した障害
物が壁面状に広がりを持つ物体であるか、孤立した物体
であるかの判別が可能となる。

【００２０】次に、前述の障害物検出装置を移動体に搭
載し、過去の計測結果を蓄積しながら障害物検出時のセ
ンサ位置が変化することで計測結果の補完を行う第４の
実施形態を示す。図１４は、本実施形態の障害物検出装
置の構成を示す図である。ここでは、移動体として自動
車の例を示し、移動体の移動量を検出する方法として車
輪に取り付けたロータリーエンコーダによるタイヤ回転
量から移動した距離と角度を算出するものとする。移動
量検出の方法としては、他に車速パルスとジャイロを用
いたり、ＧＰＳなどの絶対座標を得る手段から相対移動
量を検出するなどの方法が考えられる。本実施形態で
は、タイミング生成手段１４６の指令により障害物検出
装置１４１からの障害物位置データ出力を障害物位置記
憶手段１４５に記憶させる。次に障害物検出を行う時刻
の前までに自動車１４０が移動した量を、左右の車輪に
取り付けられたロータリーエンコーダ１４２によって検
出し、移動量算出手段１４３で回転量から移動距離を、
左右の回転差から移動角度を算出する。算出された移動
量をもとにして、座標変換手段１４４は、障害物位置記
憶手段１４５に記憶された障害物座標を平行、回転移動
させ、結果を再び障害物位置記憶手段１４５に保存す
る。こうして車両の移動量に応じて障害物位置記憶手段
１４５中の位置データも移動しているので、次回の障害
物検出装置１４１からの障害物位置データ出力を過去の
位置データと重ねあわせることで、障害物位置データの
蓄積が可能となる。

【００２１】図２０は、前記の処理タイミングを示す図
である。時刻ｔ１で検出した障害物は記憶手段１４５に
記憶されるが、次回の障害物検出時刻ｔ２の直前に障害
物位置記憶手段１４５の内容は車両の移動量に応じて座
標変換される。このように過去の障害物データを蓄積す
ることにより、何らかの理由である障害物が検知できな
くなったとしても、以前に検知したデータをもとにして
障害物位置が表示できる。また、例えば壁面状の広がり
を持つ障害物の場合、障害物を測定する位置や向きが変
わることで同じ平面上の違う場所を検知することができ
るため、測定を繰り返すうちに壁面形状が点列として得
られる。このようにして、過去のデータを利用すること
でより正確な障害物位置データを得ることが可能とな
る。

【００２２】なお、車両が移動していないときには座標
変換の処理を行う必要も無いので、図２１に示す処理タ
イミングのように、座標変換処理を非同期に行う構成で
も構わない。ここでは車両の移動量が既定値、例えば計
測精度や内部表現の精度から移動量ゼロと見做せる程度
の距離を越えた場合に割込みを発生し、それを受けて座
標変換を開始するようにすれば、計算資源を節約でき
る。図２１の場合、時刻ｔ２、ｔ３の計測前の段階では
移動していないと見做せたため、座標変換を省略してい
るが、時刻ｔ４の前で移動が確認されて座標変換を開始
している。座標変換の開始は上記の例以外に、例えば演
算装置によるポーリング（監視）によるものでも良い。

【００２３】以上の実施形態に挙げた障害物検出装置を
自動車に搭載し、図１５のように障害物位置出力手段と
して、車載液晶モニタのような画像表示手段１５１によ
る障害物の図形表示や警告音出力手段１５２による警告
音を設けることで、例えば自動車の後退時の後方障害物
を運転者に提示し、運転時の安全に寄与する装置として
用いることができる。画像表示手段１５１を設けること
で検出された障害物位置を点で表示するなど視覚的に表
現することができるが、本発明による第３の実施形態を
用いれば、障害物が壁状か孤立した物かを判断すること
ができるため、画像表示手段１５１上に自車と障害物の
関係をそれぞれ直線や点などの対応する図形として描画
することで状況を的確にわかりやすく提示することがで
きるほか、警告音出力手段１５２により形状によって接
近時の警告音を変化させたり、音声によってその区別や
距離を伝達することが可能となる。図１６は、画像表示
手段１５１で障害物を図形表示する場合の一例であり、
画面上に自車位置１５３を描画して孤立障害物１６０や
壁状障害物１６１を上方から見た相対位置として図形表
示するほか、例えば目盛り１６２を書込むことにより障
害物までの距離の目安とする。また、望ましくは画像表
示手段１５１と警告音出力手段１５２を両方設け、通常
は運転者は後方を目視により確認しながら後退操作を行
ない、障害物に接近したときに警告音によって注意を促
してその結果として画像によりその位置を確認するよう
にするとよい。

【００２４】さらに、以上のように障害物検出装置を自
動車に搭載する場合、図１７のように、CCD素子などを
用いたカメラ１７５によって検出領域の実画像を撮影
し、得られた実画像と障害物検出装置により得られる検
出結果を画像合成手段１７４を用いて同一画面上に重ね
て出力することで、実画像上の障害物を強調表示するこ
とができる。後方死角の解消のために実画像を表示する
場合、画面上では判断しにくい障害物もあり、またカメ
ラによる実画像だけでは奥行き感が乏しく障害物までの
距離を把握することが困難である。この実画像上に障害
物検出装置で得られた障害物位置情報を、例えば図１８
に示すように重ねて表示することにより、後方障害物の
見落としを防止したり、実際に後方を見た情景と障害物
位置情報の対応関係を掴みやすくすることができ、車両
後方の状態をより分かり易く運転者に提示することがで
きる。図１８では、得られた位置情報をカメラアングル
に対応させて透視変換を施し、実画像上の障害物１８０
上にポインタとなる画像を描画する一例を示している。
ここで障害物１８０や自動車１８３はカメラにより得ら
れる実画像であり、ポインタ１８１は透視変換により描
き込まれた情報である。さらに対応する障害物位置を平
面図１８２として同時に提示することで奥行き感の補助
とし、後退時にどのくらいの距離的な余裕があるかを視
覚的に提示することができる。

【００２５】以上の２つの実施形態のように、障害物検
出装置を自動車に搭載して自動車後方にある障害物の検
知結果を車載モニタに表示する場合、自動車のトランス
ミッションに据え付けられたリバースギア位置検出手段
をもって自動車が後退状態にあることを検出して装置の
動作を開始させるようにすれば、必要とされるときだけ
警報音を出力したり、普段はテレビ画像やナビゲーショ
ンなどを表示しているモニタ画面を切り替えて使用した
りすることが可能となる。もしくは、リバースギア位置
検出手段により自動車が後退状態にあることを検出した
段階で障害物位置検出だけを開始し、検知範囲内に障害
物が検出された段階でモニタ画面を強制的に切り替えて
使用することで、運転者に注意を促すようにすることが
可能となる。

【００２６】以上の実施形態に挙げた障害物検出装置
は、無指向性の距離センサを用いて実現可能であって、
本発明は信号波の種類を限定するものではないが、音波
もしくは超音波を用いた安価な距離センサを用いて実現
することで、低価格にもかかわらず障害物位置もしくは
対象形状が確実に判定できる障害物検出装置とすること
ができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
より少ない距離センサの数でも虚像が生じにくく、かつ
障害物の座標計算が容易に行なうことができ、より正確
な障害物位置の計測が行えるという効果がある。また本
発明によれば、障害物検出に関して、対象形状の幾何学
的な制約を利用することで少ないデータから対象形状が
判定でき、少ないセンサ数でも簡単な処理でより正確な
障害物形状の判断が行なえるという効果がある。また本
発明によれば、測定結果を蓄積しながら測定点を移動す
ることができ、死角のできやすい複雑な形状を持つ対象
物でもより正確な障害物位置及び形状の出力ができると
いう効果がある。さらに本発明によれば、車載液晶モニ
タのような画像表示手段と組み合わせて自動車に搭載す
ることで、障害物の位置または形状を図形表示でき、例
えば自動車の後退時の後方障害物を運転者に提示して運
転時の安全に寄与する装置として用いることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による障害物検出装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明による距離センサ信号強度と閾値の一例
を示す図である。

【図３】障害物と距離センサの位置関係を示す図であ
る。

【図４】本発明による障害物位置の算出方法を示す図で
ある。

【図５】障害物が２個存在する場合の計測状況を示す図
である。

【図６】本発明による障害物が２個存在する場合の位置
の算出方法を示す図である。

【図７】２個のセンサを用いたとき２個の障害物位置の
算出状況を示す図である。

【図８】３個のセンサを用いたとき２個の障害物位置の
算出状況を示す図である。

【図９】３個のセンサを用いたとき３個の障害物位置の
算出状況を示す図である。

【図１０】本発明による障害物検出装置を複数組用いる
場合の構成例を示すブロック図である。

【図１１】超音波センサを用いたときの送波領域を模式
的に示す図である。

【図１２】本発明による障害物検出装置を複数組用いた
壁面状障害物の計測状況を示す図である。

【図１３】複数の障害物位置情報から障害物形状を判定
する手順を示す図である。

【図１４】計測した障害物位置情報を蓄積する装置の構
成を示す図である。

【図１５】本発明による障害物検出装置を自動車に搭載
した場合の構成を示す図である。

【図１６】計測した障害物位置を表示した画面の一例を
示す図である。

【図１７】本発明による障害物検出装置をカメラと組み
合わせた場合の構成を示す図である。

【図１８】計測した障害物位置をカメラ画像に合成して
表示した画面の一例を示す図である。

【図１９】センサ受信信号の処理方法の説明図である。

【図２０】障害物位置の検出と記憶のタイミング制御方
法の例を示す図である。

【図２１】障害物位置の検出と記憶のタイミング制御方
法の別の例を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｅ 距離センサ １０ 演算手段 １１ タイミング生成手段 １２ 信号波生成手段 １４Ａ〜１４Ｅ 比較器 １５ 基準波形生成手段 １８ メモリ ３１、５１、５２、１６０、１８０ 障害物 １２０、１６１ 壁面状障害物 １４３ 移動量算出手段 １４４ 座標変換手段 １４５ 障害物位置記憶手段 １４６ タイミング生成手段 １５１ 画像表示手段 １５２ 警告音出力手段 １７５ カメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 朋之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 中村 庸蔵 神奈川県座間市広野台二丁目4991番地 株 式会社ザナヴィ・インフォマティクス内 (72)発明者 小比田 啓之 神奈川県座間市広野台二丁目4991番地 株 式会社ザナヴィ・インフォマティクス内 (72)発明者 平田 透 神奈川県座間市広野台二丁目4991番地 株 式会社ザナヴィ・インフォマティクス内 Ｆターム(参考） 5J070 AC01 AC02 AC11 AD01 AD06 AE07 AF03 BF08 BF22 5J083 AA02 AB13 AC06 AD01 AD07 AD15 AE06 AF07 BE21 CA01 CA03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無指向性のアクティブ型距離センサを相
   互の検出領域が重複するように３個並べて配置し、その
   内の第１の距離センサにより信号波を送出したときの反
   射波を当該距離センサを含む第１、第２及び第３の距離
   センサで受波するとともに、 前記第１の距離センサ及び第２の距離センサにより検出
   された第１及び第２の距離と前記第１及び第２のセンサ
   の設置位置を結ぶ第１の直線の長さとから障害物が前記
   第１の直線に対してどの方向にあるかを示す第１の角度
   を求め、 前記第１の距離センサ及び第３の距離センサにより検出
   された第１及び第３の距離と前記第１及び第３のセンサ
   の設置位置を結ぶ第２の直線の長さとから障害物が前記
   第２の直線に対してどの方向にあるかを示す第２の角度
   を求め、 さらに前記第１の距離と前記第１の角度から定められる
   第１の位置と、前記第１の距離と前記第２の角度から定
   められる第２の位置との距離が予め定めた域値以下のと
   きに前記第１もしくは第２の位置に障害物があると判定
   することを特徴とする障害物検出方法。
2. 【請求項２】 無指向性アクティブ型の距離センサであ
   って、その検出領域が互いに重なるように配置されたと
   ころの信号波の送波と受波を行う第１の距離センサ及び
   受波のみを行う第２及び第３の距離センサと、 前記第１の距離センサ及び第２の距離センサにより検出
   された第１及び第２の距離と前記第１及び第２のセンサ
   の設置位置を結ぶ第１の直線の長さとから障害物が前記
   第１の直線に対してどの方向にあるかを示す第１の角度
   を求めるための第１の演算手段と、 前記第１の距離センサ及び第３の距離センサにより検出
   された第１及び第３の距離と前記第１及び第３のセンサ
   の設置位置を結ぶ第２の直線の長さとから障害物が前記
   第２の直線に対してどの方向にあるかを示す第２の角度
   を求めるための第２の演算手段と、 前記第１の距離と前記第１の角度から定められる第１の
   位置と、前記第１の距離と前記第２の角度から定められ
   る第２の位置との距離が予め定めた域値以下のときに前
   記第１もしくは第２の位置に障害物があると判定するた
   めの判定手段と、 を備えたことを特徴とする障害物検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の障害物検出装置をその
   距離センサの一部を共用することにより複数ユニット設
   け、さらに信号波を送出するための距離センサを選択す
   る切替手段を備えて構成したことを特徴とする障害物検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記複数ユニットの障害物検出装置より
   得られた障害物位置情報から壁面位置の候補となる直線
   を算出する直線算出手段と、該手段により算出された各
   直線のうち２つ以上が一致したときに直線状壁面がある
   と判定する共通直線判定手段とを備えたことを特徴とす
   る請求項３記載の障害物検出装置。
5. 【請求項５】 前記障害物検出装置は移動体に搭載さ
   れ、移動体の移動量を測定する移動量測定手段と、検出
   した障害物位置を保持する障害物位置記憶手段と、移動
   体の移動量に応じて過去に測定された障害物位置を平行
   移動または回転移動させる座標変換手段とを備え、移動
   しながら測定した結果を蓄積することを特徴とする請求
   項２〜４の内の１つに記載の障害物検出装置。
6. 【請求項６】 検出された障害物位置を表示するための
   画像表示手段及び所定距離以内に障害物が検出されたこ
   とを知らせる警告音出力手段を備え、自動車に搭載する
   ことで車両周囲の障害物検知に用いることを特徴とする
   請求項２〜５の内の１つに記載の障害物検出装置。
7. 【請求項７】 検出領域の実画像を撮影するためのカメ
   ラと、該カメラにより得られた実画像を前記検出された
   障害物とともに前記画像表示手段へ合成して出力する第
   １の表示制御手段とを備えたことを特徴とする請求項６
   に記載の障害物検出装置。
8. 【請求項８】 車両のリバースギア位置検出手段と、当
   該車両が後退しようとしたときもしくは後退しようとす
   る状態で障害物を検出したときにのみその障害物を含む
   画像を前記画像表示手段へ出力する第２の表示制御手段
   とを備えたことを特徴とする請求項６または７記載の障
   害物検出装置。