JP2000338389A - 光学的対象物距離検出及びイメージ化方法及びシステム - Google Patents
光学的対象物距離検出及びイメージ化方法及びシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学的に対象物の距離検出してイメージ化す
るシステムを低コストで小型かつ簡単にする。 【解決手段】 光学的に対象物の距離を検出して三次元
イメージ化するシステムである。距離検出のみの場合
は、一対のストロボ光源、または、シャッタによって直
接及び虚像で閃光する単一の光源によって交互に照射さ
れた対象物の反射光を単一の光検出器によって検出す
る。各照射について光検出器の出力信号から周囲の光の
照度を減じて、直接の光源と虚像の光源との照度の比率
を計算し、この比率から対象物の距離を決定する。対象
物をイメージ化する場合は、光検出器のアレーを使用
し、計算された距離を光検出器の座標を用いてマッピン
グして、三次元イメージを得る。本システムは、乗員保
護エアバッグシステムを備えた車両の乗員検出センサに
適用することができる。
るシステムを低コストで小型かつ簡単にする。 【解決手段】 光学的に対象物の距離を検出して三次元
イメージ化するシステムである。距離検出のみの場合
は、一対のストロボ光源、または、シャッタによって直
接及び虚像で閃光する単一の光源によって交互に照射さ
れた対象物の反射光を単一の光検出器によって検出す
る。各照射について光検出器の出力信号から周囲の光の
照度を減じて、直接の光源と虚像の光源との照度の比率
を計算し、この比率から対象物の距離を決定する。対象
物をイメージ化する場合は、光検出器のアレーを使用
し、計算された距離を光検出器の座標を用いてマッピン
グして、三次元イメージを得る。本システムは、乗員保
護エアバッグシステムを備えた車両の乗員検出センサに
適用することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静止した対象物の光学
的距離検出及びマッピングのための装置に関する。本発
明は、車両のシートを使用する人間の存在及び位置を決
定するための装置に応用される。
的距離検出及びマッピングのための装置に関する。本発
明は、車両のシートを使用する人間の存在及び位置を決
定するための装置に応用される。
【０００２】
【従来の技術】自動車の乗員の衝突保護の提供におい
て、特に膨張するエアバッグを有する場合、膨張時のエ
アバッグ取付構造に対して、使用位置によってエアバッ
グの膨張量すなわち膨張速度を制御する必要があること
がわかっている。また、万一、使用者の大きさに対して
過度に急激すなわち強力にエアバッグが膨張して身体が
損傷するのを防止するため、使用者の体格及び体形を決
定する必要がある。この問題は、車両の助手席に子供及
び小柄な大人がいる場合に生じる。
て、特に膨張するエアバッグを有する場合、膨張時のエ
アバッグ取付構造に対して、使用位置によってエアバッ
グの膨張量すなわち膨張速度を制御する必要があること
がわかっている。また、万一、使用者の大きさに対して
過度に急激すなわち強力にエアバッグが膨張して身体が
損傷するのを防止するため、使用者の体格及び体形を決
定する必要がある。この問題は、車両の助手席に子供及
び小柄な大人がいる場合に生じる。
【０００３】このため、対象物の配置すなわち距離、大
きさ及び位置を検出する実現可能な低コストの方法すな
わち手段を提供することが望まれており、特に、車両の
助手席の使用者を保護するために、エアバッグの膨張の
速度を修正すなわち膨張を抑制するために充分な情報が
得られることが望まれている。従来は、シート内の重量
検知装置を使用して助手席の使用者の重量を決定し、重
量から使用者の体格を推察することが提案されている。
しかしながら、そのようなシート内の重量センサは、エ
アバッグに対する使用者の相対位置の情報を提供せず、
また、使用者の体格及び体形についての情報を提供しな
い。したがって、衝突時にエアバッグに対する使用者の
身体の相対位置及び体形を決定する他の方法及び手段を
提供することが望まれていた。
きさ及び位置を検出する実現可能な低コストの方法すな
わち手段を提供することが望まれており、特に、車両の
助手席の使用者を保護するために、エアバッグの膨張の
速度を修正すなわち膨張を抑制するために充分な情報が
得られることが望まれている。従来は、シート内の重量
検知装置を使用して助手席の使用者の重量を決定し、重
量から使用者の体格を推察することが提案されている。
しかしながら、そのようなシート内の重量センサは、エ
アバッグに対する使用者の相対位置の情報を提供せず、
また、使用者の体格及び体形についての情報を提供しな
い。したがって、衝突時にエアバッグに対する使用者の
身体の相対位置及び体形を決定する他の方法及び手段を
提供することが望まれていた。
【０００４】車両運転中、リアルタイムに使用者の位置
を三次元的に監視するための一対のビデオカメラを使用
することが提案されているが、この技術は、車載に対し
て重く、嵩張り、目障りであり、また、大量生産される
自動車には、相当に高コストであることがわかってい
る。
を三次元的に監視するための一対のビデオカメラを使用
することが提案されているが、この技術は、車載に対し
て重く、嵩張り、目障りであり、また、大量生産される
自動車には、相当に高コストであることがわかってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このため、膨張するエ
アバッグによって保護される自動車のシート位置にある
乗員等の対象物の寸法及び位置を決定するためのセンサ
を低コストで小型で簡単かつ容易に装着することが望ま
れている。
アバッグによって保護される自動車のシート位置にある
乗員等の対象物の寸法及び位置を決定するためのセンサ
を低コストで小型で簡単かつ容易に装着することが望ま
れている。
【０００６】本発明の目的は、単一のカメラまたは光検
出器によって対象物を光学的に距離検出する簡単で比較
的低コストなシステム及び装置を提供することである。
出器によって対象物を光学的に距離検出する簡単で比較
的低コストなシステム及び装置を提供することである。
【０００７】本発明の更なる目的は、対象物の三次元イ
メージ化のため、リアルタイムに対象物を光学的に距離
検出及びマッピングする単一のカメラを提供することで
ある。
メージ化のため、リアルタイムに対象物を光学的に距離
検出及びマッピングする単一のカメラを提供することで
ある。
【０００８】本発明のされなる目的は、エアバッグによ
って保護される自動車の着座位置における使用者の大き
さ及び位置をリアルタイムに監視するのに適した単一の
光検出装置による対象物の光学的な距離検出、マッピン
グ及び三次元イメージ化を提供することである。
って保護される自動車の着座位置における使用者の大き
さ及び位置をリアルタイムに監視するのに適した単一の
光検出装置による対象物の光学的な距離検出、マッピン
グ及び三次元イメージ化を提供することである。
【０００９】本発明の更なる目的は、ソリッドステート
素子上に配列された多数の光検出ピクセルによる光学的
距離検出及び三次元イメージマッピングを提供すること
である。
素子上に配列された多数の光検出ピクセルによる光学的
距離検出及び三次元イメージマッピングを提供すること
である。
【００１０】本発明の更なる目的は、単一のカメラによ
るリアルタイムの光学的距離検出及び三次元イメージマ
ッピングを提供することであり、また、これにより、車
両使用者の衝突保護のためのエアバッグの膨張を制御す
るために使用することができる電気信号を提供すること
である。
るリアルタイムの光学的距離検出及び三次元イメージマ
ッピングを提供することであり、また、これにより、車
両使用者の衝突保護のためのエアバッグの膨張を制御す
るために使用することができる電気信号を提供すること
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、距離検出のた
めに少なくとも1つの光検出器を有する単一のカメラを
利用する。イメージ化のため、好ましくは、ソリッドス
テートピクセル光検出器のアレーが、一対の光源によっ
て順次照射された対象物から反射された三次元イメージ
光を受けて電気的にマッピングするために利用される。
ソリッドステート光検出器は、多目的コンピュータ、特
に、車両乗員保護エアバッグの膨張の抑制のための信号
を提供するためのコンピュータによって利用できる電気
信号を提供する。
めに少なくとも1つの光検出器を有する単一のカメラを
利用する。イメージ化のため、好ましくは、ソリッドス
テートピクセル光検出器のアレーが、一対の光源によっ
て順次照射された対象物から反射された三次元イメージ
光を受けて電気的にマッピングするために利用される。
ソリッドステート光検出器は、多目的コンピュータ、特
に、車両乗員保護エアバッグの膨張の抑制のための信号
を提供するためのコンピュータによって利用できる電気
信号を提供する。
【００１２】本発明の好適な実施形態では、照射光源
は、約350〜14000nmの範囲の波長のスペクトルを有する
光を照射する。
は、約350〜14000nmの範囲の波長のスペクトルを有する
光を照射する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明のシステ
ムは、全体として符号1 0で示され、距離検出のみ、ま
たは、距離検出及びイメージ化されるべき対象物14から
所定距離Ｌをもって配置されたカメラモジュール12を含
む。モジュール12は、好ましくは、カメラ16の両側に間
隔をおいて配置された符号L1、L2で示される複数の光源
を含み、カメラ16は、本発明の好適な本実施形態では、
詳細に後述するが、全体として符号18で示される距離検
出のみのための少なくとも1つの光検出器またはイメー
ジ化するための多数の光検出器を利用し、また、対象物
14の三次元イメージ化のための距離検出及びマッピング
のためのフォーカスレンズ20を利用する。
ムは、全体として符号1 0で示され、距離検出のみ、ま
たは、距離検出及びイメージ化されるべき対象物14から
所定距離Ｌをもって配置されたカメラモジュール12を含
む。モジュール12は、好ましくは、カメラ16の両側に間
隔をおいて配置された符号L1、L2で示される複数の光源
を含み、カメラ16は、本発明の好適な本実施形態では、
詳細に後述するが、全体として符号18で示される距離検
出のみのための少なくとも1つの光検出器またはイメー
ジ化するための多数の光検出器を利用し、また、対象物
14の三次元イメージ化のための距離検出及びマッピング
のためのフォーカスレンズ20を利用する。
【００１４】光源L1、L2は、図1及び図2の実施形態10で
は、等しい位置すなわち対象物14から距離Ｌに配置され
ているが、これは、本発明を適用する自動車の乗員セン
サの場合の小型化及び利便性の目的でなされていること
がわかる。しかしながら、光源L1、L2は、スペースが許
される他の応用装置では、異なる距離に配置することが
できる。
は、等しい位置すなわち対象物14から距離Ｌに配置され
ているが、これは、本発明を適用する自動車の乗員セン
サの場合の小型化及び利便性の目的でなされていること
がわかる。しかしながら、光源L1、L2は、スペースが許
される他の応用装置では、異なる距離に配置することが
できる。
【００１５】本発明の好適な本実施形態において、車両
乗員センサへの適用を意図した本発明のシステム10は、
レンズ22が光源L2に隣接して光源L2と対象物14との間に
配置されて、後述するように、光源L2の虚像を対象物14
に照射する。光源L1、L2が対象物14から異なる距離に配
置された応用例では、レンズ22は不用であることがわか
る。
乗員センサへの適用を意図した本発明のシステム10は、
レンズ22が光源L2に隣接して光源L2と対象物14との間に
配置されて、後述するように、光源L2の虚像を対象物14
に照射する。光源L1、L2が対象物14から異なる距離に配
置された応用例では、レンズ22は不用であることがわか
る。
【００１６】図2および図3を参照して、カメラ16は、好
ましくはレンズ20の前に適当な光学フィルタ21を使用し
て、対象物14からの反射光の信号／ノイズ比を改善す
る。
ましくはレンズ20の前に適当な光学フィルタ21を使用し
て、対象物14からの反射光の信号／ノイズ比を改善す
る。
【００１７】図7を参照して、レンズ22は、レンズ22か
ら光源L2までの距離DL2よりも長い距離のFPで示される
焦点を有する。光源L2からレンズ22を通過する光線は、
対象物14に位置する観察者によって、図7に示されるよ
うに、レンズ22から距離DIL2の位置IL2にある虚像から
照射されるものとして見ることができる。虚像IL2は、
光源L2から距離＆Dで対象物から距離D02に配置される。
これにより、レンズ22は、対象物14が、あたかも両方の
光源L1、L2が実際に配置された距離D1(図1及び図2にお
いては距離Ｌ)の反対側の対象物14から距離D02(レンズ
から距離DL2)に配置された光源L2によって照らされてい
るかのような効果を生じる。
ら光源L2までの距離DL2よりも長い距離のFPで示される
焦点を有する。光源L2からレンズ22を通過する光線は、
対象物14に位置する観察者によって、図7に示されるよ
うに、レンズ22から距離DIL2の位置IL2にある虚像から
照射されるものとして見ることができる。虚像IL2は、
光源L2から距離＆Dで対象物から距離D02に配置される。
これにより、レンズ22は、対象物14が、あたかも両方の
光源L1、L2が実際に配置された距離D1(図1及び図2にお
いては距離Ｌ)の反対側の対象物14から距離D02(レンズ
から距離DL2)に配置された光源L2によって照らされてい
るかのような効果を生じる。
【００１８】当業者には理解されるように、光源による
対象物の照度は、光源からの距離の2乗に反比例し、光
源の輝度に正比例する。このため、光源L1、L2が同じ輝
度及び波長である場合、対象物14は、図2の構成におい
て、あたかも対象物14から光源L1が距離Ｌにあり、光源
Ｌ2が距離D02にあるかのように照射される。更に、対象
物14の照度は、どの瞬間すなわちフレームでも周囲の光
及び光源L1またはL2からの光の合計であり、光源L1、L2
は順次すなわち交互に照射されることがわかる。
対象物の照度は、光源からの距離の2乗に反比例し、光
源の輝度に正比例する。このため、光源L1、L2が同じ輝
度及び波長である場合、対象物14は、図2の構成におい
て、あたかも対象物14から光源L1が距離Ｌにあり、光源
Ｌ2が距離D02にあるかのように照射される。更に、対象
物14の照度は、どの瞬間すなわちフレームでも周囲の光
及び光源L1またはL2からの光の合計であり、光源L1、L2
は順次すなわち交互に照射されることがわかる。
【００１９】本発明は、周囲の光のみによる対象物14の
照度を記録することによって距離及びイメージ情報を得
て、光検出器18の出力信号を記録する。その後、光源L
1、L2が瞬間的に交互に励起され、本発明のこの実施形
態では、10ミリ秒の間隔で充分であり、各光源L1、L2に
よる照射に対する光検出器18の出力をデジタル形式に変
換してメモリに記憶する。前に周囲の光のみで得た光検
出器18の出力は、その後、それぞれの光源L1、L2による
照射に対する光検出器のそれぞれの出力から減じられ
る。それぞれの光源に対する減法によって得た信号に対
する値の2乗の比が計算される。この比は、光検出器か
ら対象物までの距離によって変化するので、その後、光
検出器から対象物までの距離を計算するために使用する
ことができる。
照度を記録することによって距離及びイメージ情報を得
て、光検出器18の出力信号を記録する。その後、光源L
1、L2が瞬間的に交互に励起され、本発明のこの実施形
態では、10ミリ秒の間隔で充分であり、各光源L1、L2に
よる照射に対する光検出器18の出力をデジタル形式に変
換してメモリに記憶する。前に周囲の光のみで得た光検
出器18の出力は、その後、それぞれの光源L1、L2による
照射に対する光検出器のそれぞれの出力から減じられ
る。それぞれの光源に対する減法によって得た信号に対
する値の2乗の比が計算される。この比は、光検出器か
ら対象物までの距離によって変化するので、その後、光
検出器から対象物までの距離を計算するために使用する
ことができる。
【００２０】所与のピクセルに対する計算は、以下に示
される。図7を参照して、距離FLだけ離れた位置に焦点F
Pを有する所与のレンズ22及びレンズ22から距離DL2の位
置に配置された光源L2に対して、虚像IL2のレンズ22か
らの距離DIL2は、 DIL2＝｜FLxDL2／FL‐DL2｜ である。
される。図7を参照して、距離FLだけ離れた位置に焦点F
Pを有する所与のレンズ22及びレンズ22から距離DL2の位
置に配置された光源L2に対して、虚像IL2のレンズ22か
らの距離DIL2は、 DIL2＝｜FLxDL2／FL‐DL2｜ である。
【００２１】光源L1、L2が等しく実際の距離D1にあれ
ば、虚像のとの距離の差＆Dは、 ＆D＝DIL2‐DL2 として計算される。
ば、虚像のとの距離の差＆Dは、 ＆D＝DIL2‐DL2 として計算される。
【００２２】所与の光検出器すなわちピクセルが受ける
光は、次式によって表すことができる。 Ipx＝Ia＋Ｋ／d2 ただし、Iaは、いずれの光源L1、L2なしで受ける光の照
度、Ｋ／d2は、対象物から距離dの光源の関数である。
係数Ｋは、既知の経験的に決定される照度の関数であ
り、対象物の反射率である。上式を変形して、次式が得
られる。 Ipx‐Ia＝Ｋ／d2 したがって、d＝(Ｋ／(Ipx‐Ia))1/2
光は、次式によって表すことができる。 Ipx＝Ia＋Ｋ／d2 ただし、Iaは、いずれの光源L1、L2なしで受ける光の照
度、Ｋ／d2は、対象物から距離dの光源の関数である。
係数Ｋは、既知の経験的に決定される照度の関数であ
り、対象物の反射率である。上式を変形して、次式が得
られる。 Ipx‐Ia＝Ｋ／d2 したがって、d＝(Ｋ／(Ipx‐Ia))1/2
【００２３】対象物からそれぞれ距離D1、D02にある光
源L1、IL2が与えられると、連続した照度の測定値が得
られて、光源L1、IL2間の距離がわかれば、対象物まで
の実際の距離を計算することができる。 D1＝(Ｋ／(IPXL1‐Ia))1/2 また、 D02＝(Ｋ／(I
PXIL2‐Ia))1/2
源L1、IL2が与えられると、連続した照度の測定値が得
られて、光源L1、IL2間の距離がわかれば、対象物まで
の実際の距離を計算することができる。 D1＝(Ｋ／(IPXL1‐Ia))1/2 また、 D02＝(Ｋ／(I
PXIL2‐Ia))1/2
【００２４】この比は、反射率を消去してえられる。 D1／D02＝(Ｋ／(IPXL1‐Ia))1/2／(Ｋ／(IPXIL2‐Ia))
1/2したがって、 D1／D02＝((IPXIL2‐Ia)／(IPXL1‐Ia))1/2
1/2したがって、 D1／D02＝((IPXIL2‐Ia)／(IPXL1‐Ia))1/2
【００２５】図7から、＆D＝D02‐D1すなわちD1＝D02‐
＆D したがって、代入してD02‐＆D／D02＝((IPXIL2‐Ia)／
(IPXL1‐Ia))1/2 よって、距離D02は＆Dによって次のように表される。 D02＝‐＆D／(‐１＋((IPXIL2‐Ia)／(IPXL1‐Ia))1/2)
＆D したがって、代入してD02‐＆D／D02＝((IPXIL2‐Ia)／
(IPXL1‐Ia))1/2 よって、距離D02は＆Dによって次のように表される。 D02＝‐＆D／(‐１＋((IPXIL2‐Ia)／(IPXL1‐Ia))1/2)
【００２６】本実施形態では、マッピング及びイメージ
化を必要とする車両使用者センサのために、光検出器
は、好ましくは、ソリッドステートCMOS素子上に配置さ
れた図12に示されるアクティブソリッドステートアレー
18または図13に示されるパッシブソリッドステートアレ
ー18’からなるピクセルのアレーである。このため、図
12及び図13に示されるアレーのそれぞれのピクセルは、
一対の直交座標Ｘ、Ｙを有しており、この直交座標は、
それぞれのピクセルに対する特定の座標での対象物14か
らの反射光の照度のマップを生成するために使用するこ
とができる。対象物14からの反射光の照度は、それぞれ
のピクセルに対して、対象物の外形及び所与のピクセル
についてのＸ、Ｙ座標に対応する対象物上の個々の点の
距離に依存して変化する。したがって、所与のピクセル
について照度の比の計算値から決定されるこの距離は、
反射光がピクセルによって受光される対象物の部分の距
離の関数となり、ピクセルの座標を使用してマッピング
することができ、対象物の三次元イメージを与える。
化を必要とする車両使用者センサのために、光検出器
は、好ましくは、ソリッドステートCMOS素子上に配置さ
れた図12に示されるアクティブソリッドステートアレー
18または図13に示されるパッシブソリッドステートアレ
ー18’からなるピクセルのアレーである。このため、図
12及び図13に示されるアレーのそれぞれのピクセルは、
一対の直交座標Ｘ、Ｙを有しており、この直交座標は、
それぞれのピクセルに対する特定の座標での対象物14か
らの反射光の照度のマップを生成するために使用するこ
とができる。対象物14からの反射光の照度は、それぞれ
のピクセルに対して、対象物の外形及び所与のピクセル
についてのＸ、Ｙ座標に対応する対象物上の個々の点の
距離に依存して変化する。したがって、所与のピクセル
について照度の比の計算値から決定されるこの距離は、
反射光がピクセルによって受光される対象物の部分の距
離の関数となり、ピクセルの座標を使用してマッピング
することができ、対象物の三次元イメージを与える。
【００２７】これにより、本発明は、交互に励起される
照射光源及び1つまたは複数の通常のソリッドステート
素子からなる少なくとも1つの光検出器を利用する対象
物の距離検出のための簡単で比較的低コストな技術を提
供する。加えて、好ましくは、アレーに複数の光検出器
を使用すれば、対象物の三次元イメージ化を達成するこ
とができる。
照射光源及び1つまたは複数の通常のソリッドステート
素子からなる少なくとも1つの光検出器を利用する対象
物の距離検出のための簡単で比較的低コストな技術を提
供する。加えて、好ましくは、アレーに複数の光検出器
を使用すれば、対象物の三次元イメージ化を達成するこ
とができる。
【００２８】図8を参照して、レンズ22が凹面鏡24に置
き換えられ、凹面鏡の焦点FP'の間に光源L2が配置さ
れ、更に、光源からの光が直接対象物を照射するのを防
止するためのシールド26が設けられた虚像光源IL2の変
形構造が記載されている。凹面鏡24は、光源L2の実際の
位置から凹面鏡の背面側へ相当に離れた虚像IL2'を有
し、これにより、対象物14から光源L2までの距離D02'が
より大きくなる。
き換えられ、凹面鏡の焦点FP'の間に光源L2が配置さ
れ、更に、光源からの光が直接対象物を照射するのを防
止するためのシールド26が設けられた虚像光源IL2の変
形構造が記載されている。凹面鏡24は、光源L2の実際の
位置から凹面鏡の背面側へ相当に離れた虚像IL2'を有
し、これにより、対象物14から光源L2までの距離D02'が
より大きくなる。
【００２９】図4及び図5を参照すると、自動車32のフロ
ントシート30に着座した全体として符号28で示される乗
員の距離検出及びイメージ化するための乗員センサとし
ての応用が示されており、自動車には、乗員の前方でフ
ロントガラスの上方にカメラモジュール12が配置されて
いる。更なる変形構造では、図6に示すように、モジュ
ール12は、車両の乗員シート30’の上方の天井内張りに
配置されている。図6に示す構造では、上記の代りに、
光源L1、L2が光検出器18’の一側に配置されている。
ントシート30に着座した全体として符号28で示される乗
員の距離検出及びイメージ化するための乗員センサとし
ての応用が示されており、自動車には、乗員の前方でフ
ロントガラスの上方にカメラモジュール12が配置されて
いる。更なる変形構造では、図6に示すように、モジュ
ール12は、車両の乗員シート30’の上方の天井内張りに
配置されている。図6に示す構造では、上記の代りに、
光源L1、L2が光検出器18’の一側に配置されている。
【００３０】図9ないし図11を参照して、単一の光源L3
のみを使用する本発明の変形構造が示されており、光源
L3は、全体として符号38で示す回転シャッタアセンブリ
を有し、この回転アセンブリ38は、回転ホイール42に連
結されたモータ40を含み、回転ホイール42には、湾曲さ
れた非反射すなわち黒塗りされたシールド44及び平坦な
反射鏡46がホイール42の中心に対して同じ側の共通半径
上に整列されて取り付けられている。光源L3は、対象物
14を直接照らさないように配置された固定のシールド48
を有しており、また、凹面鏡50が光源L3のシールド48と
は反対側に配置されて、光源L3が励起すると、対象物14
が凹面鏡50から反射された光線によって照射されるよう
になっている。図9に示す構造における対象物14は、あ
たかも虚像点IL3に配置されたかのような光源L3によっ
て照射され、虚像点IL3は、実際の光源L3の対象物14か
らの距離よりも相当に遠い位置にある。図9において実
線で示される位置にホイール42があるシステムの状態で
は、反射鏡46及びシールド44は、凹面鏡50の背後に回転
されている。
のみを使用する本発明の変形構造が示されており、光源
L3は、全体として符号38で示す回転シャッタアセンブリ
を有し、この回転アセンブリ38は、回転ホイール42に連
結されたモータ40を含み、回転ホイール42には、湾曲さ
れた非反射すなわち黒塗りされたシールド44及び平坦な
反射鏡46がホイール42の中心に対して同じ側の共通半径
上に整列されて取り付けられている。光源L3は、対象物
14を直接照らさないように配置された固定のシールド48
を有しており、また、凹面鏡50が光源L3のシールド48と
は反対側に配置されて、光源L3が励起すると、対象物14
が凹面鏡50から反射された光線によって照射されるよう
になっている。図9に示す構造における対象物14は、あ
たかも虚像点IL3に配置されたかのような光源L3によっ
て照射され、虚像点IL3は、実際の光源L3の対象物14か
らの距離よりも相当に遠い位置にある。図9において実
線で示される位置にホイール42があるシステムの状態で
は、反射鏡46及びシールド44は、凹面鏡50の背後に回転
されている。
【００３１】ホイール42が回転して、シールド44及び反
射光46が、図9において破線で示される位置に配置され
ると、凹面鏡50がシールド44によって光源L3から隔離さ
れて、光源L3からの光線は、平坦な反射鏡46で反射され
て、ほとんど直接的に対象物14を照射する。このように
して、シャッタホイール42の回転が、単一の光源L3の実
際の位置からの対象物14への照射及び虚像点IL3からの
対象物14への照射を交互に生じさせる。
射光46が、図9において破線で示される位置に配置され
ると、凹面鏡50がシールド44によって光源L3から隔離さ
れて、光源L3からの光線は、平坦な反射鏡46で反射され
て、ほとんど直接的に対象物14を照射する。このように
して、シャッタホイール42の回転が、単一の光源L3の実
際の位置からの対象物14への照射及び虚像点IL3からの
対象物14への照射を交互に生じさせる。
【００３２】図11を参照すると、ランプL3'からの単一
光源による他の変形例が示されており、これは、モータ
40'によって駆動される回転シャッタホイール42'にレン
ズ52が取り付けられ、レンズ52は、開口54に対して直径
方向反対側に配置されている。ホイール42'の回転によ
り、開口54を通す直接照射及びレンズ52を通過する光に
よって対象物14を交互に照らすことができ、レンズを通
す光は、レンズ52の背後に相当な距離を有する虚像点IL
3'をもち、対象物14の照度は、単一の光源L3'からレン
ズ52及び開口54を通して、実質的に異なるものになる。
光源による他の変形例が示されており、これは、モータ
40'によって駆動される回転シャッタホイール42'にレン
ズ52が取り付けられ、レンズ52は、開口54に対して直径
方向反対側に配置されている。ホイール42'の回転によ
り、開口54を通す直接照射及びレンズ52を通過する光に
よって対象物14を交互に照らすことができ、レンズを通
す光は、レンズ52の背後に相当な距離を有する虚像点IL
3'をもち、対象物14の照度は、単一の光源L3'からレン
ズ52及び開口54を通して、実質的に異なるものになる。
【００３３】図14を参照すると、本システムの作動がブ
ロック図の形式で示され、ステップ60で光検出器18によ
って周囲の光のみの対象物14の照度が検出される。そし
て、ステップ62で、周囲の光は、フィルタ処理されて、
照度は既知の光学的に僅かなものとされる。
ロック図の形式で示され、ステップ60で光検出器18によ
って周囲の光のみの対象物14の照度が検出される。そし
て、ステップ62で、周囲の光は、フィルタ処理されて、
照度は既知の光学的に僅かなものとされる。
【００３４】そして、本システムは、ステップ64へ進
み、照射中に対象物が移動しないように選択された充分
短い間、選択された光源L1を閃光すなわち励起させる。
本発明のこの実施形態では、車両乗員センサ応用装置に
ついては、10ミリ秒間が適当であることがわかっている
が、その装置が許容する他の時間を用いることもでき
る。本システムは、ステップ66へ進み、アレー18の各ピ
クセルについて対象物から受けた反射光の照度を記録す
る。
み、照射中に対象物が移動しないように選択された充分
短い間、選択された光源L1を閃光すなわち励起させる。
本発明のこの実施形態では、車両乗員センサ応用装置に
ついては、10ミリ秒間が適当であることがわかっている
が、その装置が許容する他の時間を用いることもでき
る。本システムは、ステップ66へ進み、アレー18の各ピ
クセルについて対象物から受けた反射光の照度を記録す
る。
【００３５】図14を参照して、本システムは、ステップ
68に進み、デジタルフィルタ処理を実行して、各ピクセ
ルによって発生された信号値について周囲の光の影響を
除去する。そして、本システムは、ステップ70へ進み、
光源L2を励起すなわち閃光させて対象物14を照射すると
ともに光源L1をオフに切り換える。そして、本システム
は、ステップ72へ進み、ステップ70の光源L2についての
照射中の各ピクセルの出力信号から形成されたデジタル
信号をメモリに記憶する。
68に進み、デジタルフィルタ処理を実行して、各ピクセ
ルによって発生された信号値について周囲の光の影響を
除去する。そして、本システムは、ステップ70へ進み、
光源L2を励起すなわち閃光させて対象物14を照射すると
ともに光源L1をオフに切り換える。そして、本システム
は、ステップ72へ進み、ステップ70の光源L2についての
照射中の各ピクセルの出力信号から形成されたデジタル
信号をメモリに記憶する。
【００３６】本システムは、ステップ74へ進み、デジタ
ル処理工程を実行して、各ピクセルについて周囲の光に
ついての信号値を減少すなわち除去し、これにより、光
源L2の照射のみを表す信号値が記憶されるようにする。
ル処理工程を実行して、各ピクセルについて周囲の光に
ついての信号値を減少すなわち除去し、これにより、光
源L2の照射のみを表す信号値が記憶されるようにする。
【００３７】そして、本システムは、ステップ76へ進
み、光源L1，L2のそれぞれの照射について、各ピクセル
について記憶された信号の距離D02の比率の計算を実行
し、ステップ78へ進んで、各ピクセルについての座標を
用いてステップ76で決定した距離をマッピングし、これ
により、ステップ80で対象物の三次元イメージを生成す
る。本システムは、ステップ78で、計算値をステップ79
でメモリに記憶された校正データから得たデータとして
図14に示される製造工程からメモリに記憶された校正さ
れたデータと比較する工程を実行する。
み、光源L1，L2のそれぞれの照射について、各ピクセル
について記憶された信号の距離D02の比率の計算を実行
し、ステップ78へ進んで、各ピクセルについての座標を
用いてステップ76で決定した距離をマッピングし、これ
により、ステップ80で対象物の三次元イメージを生成す
る。本システムは、ステップ78で、計算値をステップ79
でメモリに記憶された校正データから得たデータとして
図14に示される製造工程からメモリに記憶された校正さ
れたデータと比較する工程を実行する。
【００３８】図15を参照すると、本システムの作動が、
自動車のシート使用位置検出装置への本発明の適用につ
いてのフローチャートにおいて示されており、当該車両
における本システムは、ステップ100の車両の始動に応
答して、ステップ102で、ステップ60において記録した
周囲データに基づいて光源L1，L2の調整を実行する。
自動車のシート使用位置検出装置への本発明の適用につ
いてのフローチャートにおいて示されており、当該車両
における本システムは、ステップ100の車両の始動に応
答して、ステップ102で、ステップ60において記録した
周囲データに基づいて光源L1，L2の調整を実行する。
【００３９】本システムは、ステップ1 04で図14のステ
ップ60から80の深度(depth)マッピングの実行へ進み、
そして、ステップ106へ進んで、ステップ105でメモリか
ら本システムに入力されたデータに基づいて危険領域に
ついてテストする。ステップ106におけるテストが肯定
的な場合、本システムは、ステップ108へ進み、エアバ
ッグ膨張システムに信号を発生してエアバッグの抑制を
指令する。その後、本システムは、ステップ104へ戻
る。
ップ60から80の深度(depth)マッピングの実行へ進み、
そして、ステップ106へ進んで、ステップ105でメモリか
ら本システムに入力されたデータに基づいて危険領域に
ついてテストする。ステップ106におけるテストが肯定
的な場合、本システムは、ステップ108へ進み、エアバ
ッグ膨張システムに信号を発生してエアバッグの抑制を
指令する。その後、本システムは、ステップ104へ戻
る。
【００４０】しかしながら、ステップ106の決定が否定
的な場合、本システムは、ステップ104へ再循環する。
的な場合、本システムは、ステップ104へ再循環する。
【００４１】図16を参照すると、車両乗員センサ応用装
置の実施形態としての本発明の電子システムの機能がブ
ロック図の形式で示され、以下に説明されている。
置の実施形態としての本発明の電子システムの機能がブ
ロック図の形式で示され、以下に説明されている。
【００４２】本システムは、車両乗員室内の予め規定さ
れた領域のイメージを取り込み、そのイメージデータを
メモリに記憶し、そのイメージデータをマイクロプロセ
ッサ等の電子回路装置にプログラムされたソフトウエア
を用いて処理する。このイメージデータ処理は、車両助
手席の使用者を識別して、シート上の対象が「危険領域
(At-Risk-Zone)」にあるかどうかを決定する。そのよう
な状況にある場合、本システムは、外部装置に対して、
助手席側のエアバッグ膨張装置の起動を抑制または使用
可能なように指示する。製造工程中に、車両の仕様情報
が不揮発性メモリ224にプログラムされる。システムの
電源が投入されると、乗員識別プロセッサ230は、不揮
発性メモリ224の内容を読込み、プロセッサ230のシステ
ム作動パラメータ及びフィールドプログラマブルゲート
アレー(Field Programmable GateArray)(ＦＰＧＡ)210
を設定しする。
れた領域のイメージを取り込み、そのイメージデータを
メモリに記憶し、そのイメージデータをマイクロプロセ
ッサ等の電子回路装置にプログラムされたソフトウエア
を用いて処理する。このイメージデータ処理は、車両助
手席の使用者を識別して、シート上の対象が「危険領域
(At-Risk-Zone)」にあるかどうかを決定する。そのよう
な状況にある場合、本システムは、外部装置に対して、
助手席側のエアバッグ膨張装置の起動を抑制または使用
可能なように指示する。製造工程中に、車両の仕様情報
が不揮発性メモリ224にプログラムされる。システムの
電源が投入されると、乗員識別プロセッサ230は、不揮
発性メモリ224の内容を読込み、プロセッサ230のシステ
ム作動パラメータ及びフィールドプログラマブルゲート
アレー(Field Programmable GateArray)(ＦＰＧＡ)210
を設定しする。
【００４３】ＦＰＧＡ210は、カメラ220に「イメージ」を
撮るように指令する。イメージデータは、カメラ220か
らＦＰＧＡ210を経てＦＰＧＡ内部ＲＡＭメモリ及びＯ
ＣイメージＲＡＭメモリ218に記憶される。完成イメー
ジフレームがＯＣイメージＲＡＭ218に記憶されたと
き、ＦＰＧＡ210は、光学カプラ(ＯＣ)230に知らせる。
ＯＣ230は、ＯＣイメージＲＡＭ218のイメージデータを
処理して、助手席側の乗員の識別を決定する。ＯＣイメ
ージＲＡＭ218のデータは、ＯＣデータ処理中にＦＰＧ
Ａ210及びＯＣデータバスを通して送られる。ＦＰＧＡ2
10は、その内部ＲＡＭメモリからのイメージデータを処
理して、対象が危険領域にあるかどうかを決定する。Ｏ
Ｃ及びＦＡＰＧイメージデータ処理の結果として、本シ
ステムは、オンボードトランシーバ232及びプロセッサ
ボードのコネクタ234を介して外部装置に指令を送り、
乗員サイズエアバッグ膨張装置に起動を抑制または使用
可能かどうかを勧告する。
撮るように指令する。イメージデータは、カメラ220か
らＦＰＧＡ210を経てＦＰＧＡ内部ＲＡＭメモリ及びＯ
ＣイメージＲＡＭメモリ218に記憶される。完成イメー
ジフレームがＯＣイメージＲＡＭ218に記憶されたと
き、ＦＰＧＡ210は、光学カプラ(ＯＣ)230に知らせる。
ＯＣ230は、ＯＣイメージＲＡＭ218のイメージデータを
処理して、助手席側の乗員の識別を決定する。ＯＣイメ
ージＲＡＭ218のデータは、ＯＣデータ処理中にＦＰＧ
Ａ210及びＯＣデータバスを通して送られる。ＦＰＧＡ2
10は、その内部ＲＡＭメモリからのイメージデータを処
理して、対象が危険領域にあるかどうかを決定する。Ｏ
Ｃ及びＦＡＰＧイメージデータ処理の結果として、本シ
ステムは、オンボードトランシーバ232及びプロセッサ
ボードのコネクタ234を介して外部装置に指令を送り、
乗員サイズエアバッグ膨張装置に起動を抑制または使用
可能かどうかを勧告する。
【００４４】本システムは、自動車の乗員室を照射する
ため、ＩＲ ＬＥＤドライバ208、近照度コントローラ2
00、遠照度コントローラ202、近赤外線ＬＥＤ204及び遠
赤外線ＬＥＤ206を有する照射回路を含む。ＬＥＤ204及
び206は、上述の光源L1、L2に対応することがわかる。
適当なＩＲ ＬＥＤドライバ208のゲート切り換えによ
って、遠制御信号が遠赤外線ＬＥＤ206のオン／オフを
切り換える。適当なＩＲ ＬＥＤドライバ208のゲート
切り換えによって、近制御信号が近赤外線ＬＥＤ206の
オン／オフを切り換える。ＦＰＧＡ210内の内部レジス
タがこれらの信号の論理状態を制御する。ＯＣ230は、
このレジスタの内容を書き込む。「照度制御信号」及び
「照度データ信号」は、赤外線ＬＥＤへの電流を制御する
のに用いられる。ＦＰＧＡ210内の内部レジスタは、こ
れらの信号の論理状態を制御する。ＯＣ230は、このレ
ジスタの内容を書き込む。
ため、ＩＲ ＬＥＤドライバ208、近照度コントローラ2
00、遠照度コントローラ202、近赤外線ＬＥＤ204及び遠
赤外線ＬＥＤ206を有する照射回路を含む。ＬＥＤ204及
び206は、上述の光源L1、L2に対応することがわかる。
適当なＩＲ ＬＥＤドライバ208のゲート切り換えによ
って、遠制御信号が遠赤外線ＬＥＤ206のオン／オフを
切り換える。適当なＩＲ ＬＥＤドライバ208のゲート
切り換えによって、近制御信号が近赤外線ＬＥＤ206の
オン／オフを切り換える。ＦＰＧＡ210内の内部レジス
タがこれらの信号の論理状態を制御する。ＯＣ230は、
このレジスタの内容を書き込む。「照度制御信号」及び
「照度データ信号」は、赤外線ＬＥＤへの電流を制御する
のに用いられる。ＦＰＧＡ210内の内部レジスタは、こ
れらの信号の論理状態を制御する。ＯＣ230は、このレ
ジスタの内容を書き込む。
【００４５】ＦＰＧＡ210は、(外部)ステータスＬＥＤ2
14の状態を制御する。ＦＰＧＡ210内の内部レジスタ
は、これらの信号の論理状態を制御する。ＯＣ230は、
このレジスタの内容を更新する。
14の状態を制御する。ＦＰＧＡ210内の内部レジスタ
は、これらの信号の論理状態を制御する。ＯＣ230は、
このレジスタの内容を更新する。
【００４６】ＦＰＧＡ210は、ＯＣ230が周辺機器に読込
みまたは書き込みアクセス中に、適当なタイミング信号
及び制御信号を発生する。ＯＣ230のイメージデータ処
理ソフトウエアプログラム及び他のソフトウエアプログ
ラムは、フラッシュＲＯＭメモリ226にある。ＯＣが必
要とする外部ＲＡＭメモリ空間は、ＯＣユーザＲＡＭ22
8に設けられる。ＦＰＧＡ及びＯＣの内部回路が必要と
するクロック信号は、それぞれ発振回路212及び236から
発生される。不揮発性メモリ224は、システム故障コー
ドを記憶するためにも使用される。オンボード電源222
は、様々な回路部品が必要とする５Ｖ及び3.3Ｖの出力
信号を発生する。
みまたは書き込みアクセス中に、適当なタイミング信号
及び制御信号を発生する。ＯＣ230のイメージデータ処
理ソフトウエアプログラム及び他のソフトウエアプログ
ラムは、フラッシュＲＯＭメモリ226にある。ＯＣが必
要とする外部ＲＡＭメモリ空間は、ＯＣユーザＲＡＭ22
8に設けられる。ＦＰＧＡ及びＯＣの内部回路が必要と
するクロック信号は、それぞれ発振回路212及び236から
発生される。不揮発性メモリ224は、システム故障コー
ドを記憶するためにも使用される。オンボード電源222
は、様々な回路部品が必要とする５Ｖ及び3.3Ｖの出力
信号を発生する。
【００４７】これにより、本発明は、その簡単な構造
で、独特かつ新規な対象物の距離を光学的に検知するシ
ステムを提供し、これは、交互に閃光する光源とともに
単一の光検出器を利用し、また、光検出器が受けた光の
比率を計算して、光検出器へ反射する対象物の距離を決
定する。他の実施形態では、複数の光検出器が使用さ
れ、交互に発光する光源によって、システムは、各検出
器が受けた光の比率から計算した距離をデジタル的にマ
ッピングすることができ、対象物の三次元イメージを生
成することができる。本発明のシステムは、照射される
対象物から実際に異なる距離に間隔をおいた光源によっ
て実行することができ、あるいは、相互に配置された反
射レンズまたは鏡を利用して、一方の光源の虚像を生成
して、照射される対象物からの光源の距離が異なる効果
を得ることによって実行することができる。他の実施形
態では、対象物へのレンズまたは鏡を通した光源からの
光の伝達を交互に遮断するようにした単一の光源を使用
して、実際の光源位置と実質的に異なる距離及び単純な
開口を通した直接的な照射を生成する。光源L1、L2、L3
からの光は、好ましくは、約350から14000nmの範囲の波
長が使用される。
で、独特かつ新規な対象物の距離を光学的に検知するシ
ステムを提供し、これは、交互に閃光する光源とともに
単一の光検出器を利用し、また、光検出器が受けた光の
比率を計算して、光検出器へ反射する対象物の距離を決
定する。他の実施形態では、複数の光検出器が使用さ
れ、交互に発光する光源によって、システムは、各検出
器が受けた光の比率から計算した距離をデジタル的にマ
ッピングすることができ、対象物の三次元イメージを生
成することができる。本発明のシステムは、照射される
対象物から実際に異なる距離に間隔をおいた光源によっ
て実行することができ、あるいは、相互に配置された反
射レンズまたは鏡を利用して、一方の光源の虚像を生成
して、照射される対象物からの光源の距離が異なる効果
を得ることによって実行することができる。他の実施形
態では、対象物へのレンズまたは鏡を通した光源からの
光の伝達を交互に遮断するようにした単一の光源を使用
して、実際の光源位置と実質的に異なる距離及び単純な
開口を通した直接的な照射を生成する。光源L1、L2、L3
からの光は、好ましくは、約350から14000nmの範囲の波
長が使用される。
【００４８】以上に図示の実施形態に関して説明してき
たが、本発明は、様々な修正及び変更が可能であり、特
許請求の範囲によってのみ限定されることが理解される
であろう。
たが、本発明は、様々な修正及び変更が可能であり、特
許請求の範囲によってのみ限定されることが理解される
であろう。
【図１】光源を含み、対象物を照射して対象物からの反
射光を検知するための本発明の一実施形態の構成部分の
斜視図である。
射光を検知するための本発明の一実施形態の構成部分の
斜視図である。
【図２】図１の構造の平面図である。
【図３】図1の構造のカメラ部分の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る乗員位置検出装置が装着された乗
員を乗せた自動車の側面図である。
員を乗せた自動車の側面図である。
【図５】図4の車両の乗員の着座位置の平面図である。
【図６】本発明に係る乗員位置検出装置の光源及びカメ
ラ位置の他の実施形態を示す車両の側面図である。
ラ位置の他の実施形態を示す車両の側面図である。
【図７】レンズを使用して実際の光源位置よりも遠くの
光源の虚像を生成する本発明の一実施形態に係る光学的
な説明図である。
光源の虚像を生成する本発明の一実施形態に係る光学的
な説明図である。
【図８】鏡を使用して実際の光源の位置から離れた位置
に光源の虚像を生成する本発明の他の実施形態の光学的
な説明図である。
に光源の虚像を生成する本発明の他の実施形態の光学的
な説明図である。
【図９】単一光源及び回転シャッタを使用して、球面鏡
及び反射鏡からの光を交互に切り換えて、対象物からの
距離が実際の距離よりも長い光源の虚像を生成する本発
明の更に他の実施形態の光学的な説明図である。
及び反射鏡からの光を交互に切り換えて、対象物からの
距離が実際の距離よりも長い光源の虚像を生成する本発
明の更に他の実施形態の光学的な説明図である。
【図１０】図9の実施形態の回転シャッタの詳細を示す
拡大図である。
拡大図である。
【図１１】レンズ及び開口を有する回転シャッタを利用
した本発明の更に他の実施形態の斜視図である。
した本発明の更に他の実施形態の斜視図である。
【図１２】本発明に係る光検出器に使用されるアクティ
ブＣＭＯＳピクセルアレーの拡大図である。
ブＣＭＯＳピクセルアレーの拡大図である。
【図１３】本発明に係る光検出器に使用されるパッシブ
ＣＭＯＳピクセルアレーの拡大図である。
ＣＭＯＳピクセルアレーの拡大図である。
【図１４】2つの光源及び単一光検出器の配列によって
対象物の距離検出、マッピング及び三次元イメージを生
成するための本発明のシステムアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
対象物の距離検出、マッピング及び三次元イメージを生
成するための本発明のシステムアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
【図１５】車両乗員位置センサに使用される本発明に係
るシステムのアルゴリズムを示すブロック図である。
るシステムのアルゴリズムを示すブロック図である。
【図１６】車両乗員センサおよびエアバッグ抑制装置に
使用される本発明に係るシステムの電子回路の機能を示
すブロック図である。
使用される本発明に係るシステムの電子回路の機能を示
すブロック図である。
14 対処物 L1,L2 光源 12 カメラモジュール 16 カメラ 18 光検出器 20 フォーカスレンズ 22 レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｂ (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ウイリアム ジョーゼフ ジャナッカ アメリカ合衆国、ウイスコンシン 53227、 ウエスト オーリス、サウス 114 スト リート 3203 (72)発明者 マイケル ジョージ タラノウスキー アメリカ合衆国、ウイスコンシン 53129、 グリーンデイル、レイクサイド ドライブ 5369
Claims (37)
- 【請求項１】 (a)対象物から所定距離に第1光源を配置
して、該第1光源によって前記対象物を照射し、 (b)前記対象物から前記所定距離とは実質的に異なる距
離に第2光源を配置して、該第2光源によって前記対象物
を照射し、 (c)前記対象物からの反射光を検知するためにアレーに
複数の光検出器を配置して、該光検出器によって検出さ
れた反射光の照度を表す電気的信号を発生させ、 (d)前記第1及び第2光源を交互に励起させて、前記対象
物からの反射光を前記光検出器上にフォーカスさせ、 (e)前記対象物が、先ず前記第1及び第2光源の一方によ
って照射され、次いで他方によって照射されたとき、発
生された前記電気的信号の値を記憶し、 (f)前記第1及び第2光源の一方および他方によって照射
されとき、前記光検出器で発生される前記信号値の比率
を計算して、該比率から前記対象物の前記光検出器から
の距離を計算し、該計算された距離を前記対象物のイメ
ージとしてマッピングすることを特徴とする光学的対象
物距離検出及びイメージ化方法。 - 【請求項２】 前記対象物を照射するステップは、約35
0から14000nmの範囲の波長を有する光源によって照射す
ることを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項３】 前記光検出器を配置するステップは、前
記複数の光検出器をいずれかのアレーに配置することを
含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項４】 前記光検出器を配置するステップは、ピ
クセルのアレーを一体化されたソリッドステート素子に
配置することを含むことを特徴とする請求項1に記載の
方法。 - 【請求項５】 前記第2光源を前記所定距離とは実質的
に異なる距離に配置するステップは、前記第2光源と前
記対象物との間にレンズを配置することを含むことを特
徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項６】 前記マッピングするステップは、前記電
気的信号をアナログからデジタル形式に変換することを
含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項７】 前記光検出器を配置するステップは、前
記光検出器のアレーを前記第1光源と前記第2光源との中
間に配置することを含むことを特徴とする請求項1に記
載の方法。 - 【請求項８】 前記フォーカスさせるステップは、前記
反射光をレンズに通すことを含むことを特徴とする請求
項1に記載の方法。 - 【請求項９】 前記フォーカスさせるステップは、前記
対象物からの光を鏡で反射させることを含むことを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記フォーカスさせるステップは、前
記反射光を開口に通すことを含むことを特徴とする請求
項1に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記照射するステップは、前記第1及
び第2光源の一方からの光を鏡で反射させることを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記光検出器を配置するステップは、
ピクセルのアレーを(a)電荷結合素子及び(b)ＣＭＯＳ素
子からなるグループから選択されたソリッドステート素
子上に配置することを含むこと特徴とする請求項1に記
載の方法。 - 【請求項１３】 前記光検出器を配置するステップは、
(a)アクティブピクセルアレーセンサ及び(b)パッシブピ
クセルアレーセンサからなるグループから選択されたソ
リッドステート素子を配置することを含むこと特徴とす
る請求項1に記載の方法。 - 【請求項１４】 (a)対象物から所定距離に配置され
て、該対象物を照射する第1光源と、 (b)前記対象物から前記所定距離とは実質的に異なる距
離に配置されて、前記対象物を照射する第2光源と、 (c)前記第1及び第2光源を交互に励起させる手段と、 (d)複数の光検出器、及び前記対象物からの反射光を前
記光検出器上にフォーカスさせて、前記各光検出器に受
けた反射光の照度を表す電気的信号を生じさせる手段
と、 (e)それぞれの照射に対する各光検出器の前記電気的信
号の値を記憶する手段と、 (f)各光検出器について、前記第1及び第2光源の照射に
対する前記信号値の比率を計算する手段と、 (g)前記計算された各信号の比率について、前記対象物
の前記各光検出器からの距離を計算する手段と、 (h)前記計算された距離をマッピングして、前記対象物
をイメージ化する手段とを備えていることを特徴とする
対象物の光学的距離検出及びイメージ化システム。 - 【請求項１５】 前記第1及び第2光源は、可視スペクト
ルの光を照射することを特徴とする請求項14に記載のシ
ステム。 - 【請求項１６】 前記第1及び第2光源は、赤外スペクト
ルの光を照射することを特徴とする請求項14に記載のシ
ステム。 - 【請求項１７】 前記第1及び第2光源は、約350から140
00nmの範囲の波長の光を照射することを特徴とする請求
項14に記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記光検出器のアレーは、シリコンソ
リッドステート素子上のピクセルを含むことを特徴とす
る請求項14に記載のシステム。 - 【請求項１９】 前記光検出器のアレーは、ＣＭＯＳソ
リッドステート素子上のピクセルを含むことを特徴とす
る請求項14に記載のシステム。 - 【請求項２０】 前記記憶する手段は、アナログからデ
ジタルへのコンバータを含むことを特徴とする請求項14
に記載のシステム。 - 【請求項２１】 前記第2光源は、該第2光源と前記対象
物との間に配置されて、前記実質的な距離を前記所定距
離と異なるようにするレンズを有していることを特徴と
する請求項14に記載のシステム。 - 【請求項２２】 前記光検出器のアレーは、前記第1光
源と第2光源と中間に配置されていることを特徴とする
請求項14に記載のシステム。 - 【請求項２３】 前記第1及び第2光源は、発光ダイオー
ドであることを特徴とする請求項14に記載のシステム。 - 【請求項２４】 前記比率を計算する手段は、前記光検
出器の周囲の光の信号の影響を除去する手段を含むこと
を特徴とする請求項14に記載のシステム。 - 【請求項２５】 車両のシート使用者の存在及び位置を
決定し、これを電気的に表示するためのシステムであっ
て、 (a)前記車両において前記シートから所定距離に配置さ
れ、該シート及びその使用者を照射する第1光源と、 (b)前記シートから前記所定距離とは実質的に異なる距
離に配置され、前記シート及び使用者を照射する第2光
源と、 (c)それぞれが前記使用者からの反射光を受けるように
配置され、該受けた光の照度を表す電気的信号を発生す
る複数の光検出器と、 (d)前記第1及び第2光源を交互に励起する手段と、 (e)それぞれの照射に対して前記各光検出が発生する信
号の値を記憶する手段と、 (f)前記各光検出器について、前記第1および第2光源に
対する前記記憶された信号の値の比率を計算する手段
と、 (g)前記計算された信号の比率のそれぞれについて、前
記使用者の前記各光検出器からの距離を計算する手段
と、 (h)前記計算された距離をマッピングして、使用者の存
在及び前記使用者の位置のイメージを電気的に表示する
手段とを備えていることを特徴とするシステム。 - 【請求項２６】 前記第2光源は、該第2光源の虚像を形
成する手段を含み、該手段は、レンズおよび鏡からなる
グループから選択されることを特徴とする請求項25に記
載のシステム。 - 【請求項２７】 車両のシート使用者の存在および位置
を決定し、その電気的イメージを提供する方法であっ
て、 (a)前記使用者からの反射光を検知する複数の光検出器
を配置して、該光検出器のそれぞれによって検知される
前記反射光の照度を表す電気的信号を発生させ、 (b)対象として照射する前記シート及び使用者から所定
距離に第1光源を配置し、 (c)前記シートから前期所定位置とは実質的に異なる距
離に第2光源を配置して、該第2光源によって前記シート
及び使用者を照射し、 (d)前記第1及び第2光源を交互に励起して、前記シート
及び使用者を照射し、 (e)前記使用者から反射された前記第1及び第2光源から
の光を前記光検出器上にフォーカスさせ、 (f)前記交互の励起に対して生じる前記電気的信号の値
を順次記憶し、 (g)前記交互の励起に対して各光検出器について生じる
前記信号の値の比率を計算し、前記使用者の前記光検出
器からの距離を計算し、該計算された距離をマッピング
し、前記使用者の位置のイメージを生成することを特徴
とする方法。 - 【請求項２８】 更に、前記イメージが許容範囲外の使
用者位置を示すとき抑制信号を発生し、該抑制信号を適
用してエアバッグ膨張装置の励起を停止することを特徴
とする請求項27に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記信号を順次記憶するステップは、
アナログからデジタルへの変換を含むことを特徴とする
請求項27に記載の方法。 - 【請求項３０】 (a)対象物から反射する光を受けるよ
うに配置され、受けた光の照度を表す電気的信号を発生
する少なくとも1つの光検出器と、 (b)前記対象物から所定距離に配置され、励起して前記
対象物を照射する第1光源と、 (c)前記対象物から前記所定距離とは実質的に異なる距
離に配置され、励起して前記対象物を照射する第2光源
と、 (d)前記第1及び第2光源による前記対象物の照射のそれ
ぞれについて表示する電気的な信号値を記憶する手段
と、 (e)前記記憶された電気的表示の信号値の比率を計算し
て、該比率から前記対象物の距離を計算することを特徴
とする光学的対象物距離検出システム。 - 【請求項３１】 前記少なくとも1つの光検出器は、複
数の光検出器を有することを特徴とする請求項30に記載
の光学的対象物距離検出システム。 - 【請求項３２】 前記第1及び第2第2光源は、約350から
14000nmの範囲の波長からなるグループから選択された
光を照射することを特徴とする請求項30に記載の光学的
対象物距離検出システム。 - 【請求項３３】 (a)対象物から反射された光を受け
て、該反射光の照度を表す電気的信号を発生する複数の
光検出器を配置し、 (b)光源を設け、該光源からの光を実際の光源、及び、
前記対象物から前記実際の光源とは相当に異なる距離の
仮想的な光源から、前記対象物へ交互に指向及び案内さ
せ、 (c)前記複数の光検出器のそれぞれについての前記電気
信号の値を記憶し、 (d)実際及び仮想的な経路についての前記信号値の比率
を計算して、各比率について前記対象物の距離を計算
し、 (e)前記複数の光検出器のそれぞれについて計算された
対象物の距離をマッピングして前記対象物をイメージ化
することを特徴とする対象物の光学的距離検知およびイ
メージ化方法。 - 【請求項３４】 前記光源からの光を前記対象物に案内
するステップは、シャッタ操作を含むことを特徴とする
請求項33に記載の方法。 - 【請求項３５】 前記光源からの光を前記対象物へ交互
に指向させるステップは、光を鏡で反射させることを含
むことを特徴とする請求項33に記載の方法。 - 【請求項３６】 前記光源からの光を前記対象物へ交互
に指向させるステップは、光をレンズに通すことを含む
ことを特徴とする請求項33に記載の方法。 - 【請求項３７】 前記光源からの光を前記対象物に案内
するステップは、シャッタを回転させること含むことを
特徴とする請求項33に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US27382999A | 1999-03-22 | 1999-03-22 | |
| US273829 | 1999-03-22 |
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|---|---|
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