JP2002162469A

JP2002162469A - 物体検出装置

Info

Publication number: JP2002162469A
Application number: JP2000360547A
Authority: JP
Inventors: Jun Tominaga; 潤冨永; Atsushi Komehana; 淳米花
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】常に適正な情報を得ることが可能な物
体検出装置を提供する。【解決手段】探査可能領域にて上下左右に自在に探
査波を走査可能とすることにより、走査周期や走査方向
等の走査パターンや走査領域を自由に設定可能となり、
例えば検出された物体の詳細情報を得て物体を特定する
など、常に適正な情報を得ることが可能となる。また、
前回までの探査結果に応じて探査領域及び走査パターン
を設定するようになっていることで、走査周期や走査方
向等の走査パターンや走査領域の設定を適正に行うこと
ができる。そして、常に膨大な範囲を詳細に探査する必
要がなく、即ち処理装置を大型化、複雑化することもな
い。加えてこの物体検出装置を車両等の移動体の移動方
向前端部分に設け、移動方向の物体を検出することで、
走行時の適正情報が容易に得られるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、探査領域に向けて
探査波を発してその反射波を受信し、該反射波から探査
方向の物体の有無及び状態等を検出する物体検出装置に
関し、特に移動体に取り付けてその移動方向の物体を検
知するのに適した物体検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光や電波を応用した技術が様々な
分野で利用されており、その一つに車両用物体検出装置
がある。例えば、特開平７−９２２７０号公報に開示さ
れているように、光からなる探査波を進行方向左右に回
動するミラーで走査させて車両進行方向前方の情報を幅
広く収集するようにしたものや、特開平５−１１０５１
号公報に開示されているように、車両用物体検出装置と
してのレーザレーダの光軸が車両の進行方向と一致する
ようにレーザレーダ本体をハンドル操作角に応じて駆動
することにより、カーブに於いても常に精度良く前車を
検出するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両走
行時には、走行状態（速度、転舵角など）や外環境（天
気、道路幅、ガードレールや塀等の有無、渋滞の有無及
び程度、路面の凹凸状態など）によって必要とされる情
報が異なる。

【０００４】例えば、降雪時にあまり高い精度で前方の
障害物（検出された物体）を検出したり、左右にガード
レールや塀がある狭い道で広い範囲で物体を検出する
と、常に前方に物体があると誤検出する。

【０００５】また、場合によっては障害物を或る程度特
定することで、不必要な警報が多発することを回避でき
る。例えば障害物を検出した場合にそれが固定物である
のか左右に移動するものであるのか前後に移動するもの
（例えば前方走行車）であるのかなどを特定すると良い
が、そのためには詳細な情報、即ち高精度な検出結果が
必要になる。ところが走査可能範囲全域で高精度な検出
を行うのは時間がかかり、車両用物体検出装置としては
好ましくないばかりでなく、情報が多すぎることにより
誤検出となることも考えられる。

【０００６】また、車両用物体検出装置の探査範囲とし
ては、左右の所定範囲は云うまでもなく、或る高さ以上
の段差や吊された看板のように或る程度の高さから上方
にのみ存在する物体をも検出しなければならないため、
上下の所定範囲も探査する必要があるが、従来の車両用
物体検出装置では上下の探査範囲は探査波の広がり角に
依存しており、即ち探査範囲が固定されているため、物
体の有無程度しか検出できず、その物体を特定すること
は困難であった。

【０００７】本発明は、上記したような従来技術の問題
点に鑑みなされたものであり、その主な目的は、常に適
正な情報を得ることが可能な物体検出装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的は、本発明
によれば探査領域に向けて探査波を発してその反射波を
受信し、該反射波から探査方向の物体の有無及び状態等
を検出する物体検出装置であって、探査波の出力手段
と、探査領域内で上下及び左右の任意の位置に探査波を
走査させるためのアクチュエータと、探査領域及び探査
波の走査パターンを設定する手段とを有することを特徴
とする物体検出装置を提供することにより達成される。
特に、前記設定手段が、前回までの探査結果に応じて探
査領域及び走査パターンを設定するようになっていると
良い。また、当該物体検出装置は、移動方向の物体を検
出するべく移動体の移動方向前端部分に設けられるもの
であると良い。更に、前記探査波が光からなり、前記ア
クチュエータが、前記探査波の光路を定める光学素子を
駆動するものからなると良い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して本
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用された車両用物体検
出装置１の構成を示すブロック図である。この物体検出
装置１は、投光部２と、受光部３と、これら投光部２及
び受光部３に接続され、受光部３の検出結果に応じて別
途車両に設けられた警報装置等により障害物等の物体が
あることを運転者に知らせると共に投光部２を制御する
ためのＣＰＵ４と、予め設定された投光部２の基準軸を
記憶するためのオフセット位置記憶回路５とを有してい
る。

【００１１】投光部２は、探査波の出力手段としてのレ
ーザダイオード、ＬＥＤ等からなる発光素子２１及び発
光素子２１から発せられた光を車両進行方向に投光する
ための光学素子としてのレンズ２２と、このレンズ２２
を車両の上下左右に２自由度をもって駆動するためのア
クチュエータ２３と、ＣＰＵ４に接続され、発光素子２
１を発振するための発振回路２４と、アクチュエータ２
３をＣＰＵ４からの指令に応じて作動させるアクチュエ
ータ駆動回路２５とを有している。

【００１２】ここで、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す
ように、アクチュエータ２３は、側方から見てＵ字状を
なし、車体前部に搭載されるベース２３１と、レンズ２
２を保持するレンズホルダ２３４と、このレンズホルダ
２３４をベース２３１に対して水平方向（左右）及び鉛
直方向（上下）に略平行移動可能なように、即ち２自由
度をもって支持するべく、両者間に設けられた互いに平
行な４本の線状または薄板状のばね２３３と、レンズホ
ルダ２３４に左右一対ずつ計２対設けられ、各々アクチ
ュエータ駆動回路２５に接続された左右駆動用コイル２
３５と、同じくレンズホルダ２３４に左右一対ずつ計２
対設けられ、各々アクチュエータ駆動回路２５に接続さ
れた上下駆動用コイル２３６と、ベース２３１にステイ
２３７を介して保持されると共に左右駆動用コイル２３
５の中央孔に突入する左右一対のヨーク２３８及び磁石
２３９とを有している。尚、図２（ａ）に於いてはベー
ス２３１の前面部分２３１ａ、ステイ２３７、ヨーク２
３８及び磁石２３９を想像線で示す。

【００１３】ＣＰＵ４からの指令によりアクチュエータ
駆動回路２５から選択的に左右駆動用コイル２３５、上
下駆動用コイル２３６に通電されることにより、レンズ
ホルダ２３４を上下左右に移動させ、２次元的に走査さ
せることができる。その周期及び走査範囲もその能力範
囲で自在に設定可能である。また、特定の位置で停止さ
せることもできる。

【００１４】一方、受光部３は、投光部２から投光され
た光の反射光を受光レンズ３２を介して受光し、その受
光強度は電流値に変換するためのフォトダイオード等か
らなる受光素子３１と、受光強度の電流値を処理してＣ
ＰＵ４に伝える検出回路３３とを有している。

【００１５】ＣＰＵ４は、受光部２から送られてきた情
報から外環境、障害物等を統合的に判定し、投射光の走
査範囲や走査周期を最適に選択するようにプログラムさ
れている。

【００１６】以下に、本構成の車両用物体検出装置１の
作動要領について図３のフローチャートに沿って説明す
る。まず、この物体検出装置１が搭載された自動車の始
動時等に電源が投入されると初期条件の設定がなされる
（ステップ１）。これは、予め、車両進行方向に合わせ
て調整された基準軸をオフセット位置記憶回路５から読
み出すと共に今回の投射光の走査範囲や走査周期を初期
設定するための条件を設定するものである。ここで、通
常は早期に適正な走査範囲及び走査周期を決定するため
に多くの収集情報を得るべく走査範囲や走査周期がその
最大範囲及び最短周期となるような条件が設定される。
この初期条件の設定値に基づき走査範囲が設定され（ス
テップ２）、走査周期が設定される（ステップ３）。

【００１７】次に、アクチュエータ２３は、ＣＰＵ４か
らの指令により、レンズ２２の位置を所定の位置に駆動
し（ステップ４）、実際にＣＰＵ４から発振回路２４に
図４（ａ）に示すようなトリガがかけられる（Ｔ１）。
その結果、発光素子２１から図４（ｂ）に示すような光
が出力され（Ｔ２：ステップ５）、アクチュエータ２３
に駆動されるレンズ２２を介して前方に出射される。

【００１８】そして、この投射光が前方車両もしくは障
害物に照射されるとそこで反射し光が返ってくる。例え
ば車両に照射された場合には車両の後部に装着されてい
るリフレクタにより強い反射光が返ってくる。またガー
ドレール等に装着された反射板からも同様に強い反射光
が返ってくる。この反射光は受光レンズ３２を介して受
光素子３１に受光され、検出回路３３にて図４（ｃ）に
示すような波形に変換されて電流値情報としてＣＰＵ４
に伝えられる（Ｔ３：ステップ６）。ＣＰＵ４では、こ
の情報を基に距離Ｌを例えば以下の式によって算出する
（ステップ７）。

【００１９】Ｌ（距離）＝Ｃ（光速）×（Ｔ３（受光時
間）−Ｔ２（投光時間））／２そして、ステップ８にて
走査が例えば１サイクル完了したか否かが判定され、完
了していなければ、ステップ４に戻り、この走査サイク
ルの次の位置にレンズ２２を移動させ、ステップ５〜ス
テップ８を実行する。即ち、ステップ４〜ステップ８を
走査が例えば１サイクル完了するまで繰り返す。尚、実
際に繰り返すサイクル数は１サイクルに限らず、設定に
応じて任意である。

【００２０】ステップ８にて走査が例えば１サイクル完
了したらステップ９に進み、走査条件を判定する。即
ち、上記走査に於いて取得した情報を基に外環境、障害
物等の判定をし、走査範囲や走査周期を再設定する。そ
して、ステップ２に戻り、処理を繰り返すこととなる。

【００２１】次に、ステップＣＰＵ４にて行われる走査
範囲及び走査周期の設定の具体例について説明する。ま
ず、動作初期状態もしくは外環境が不明瞭と判断された
場合（後述）は走査範囲を最大、走査周期を最短（周波
数を最大）にし、走査方向に関しては水平、垂直の比を
８：１とした走査モード１を選択する。この走査モード
１は走査範囲内において障害物の存在する領域を取得す
ることを目的としており、外環境の障害物情報を大まか
に把握することを目的とするモードである。

【００２２】このモード１を数回継続して各計測毎の障
害物の存在する或る領域Ａの相関がある一定以上得られ
た場合には、この領域Ａに走査範囲を限定し、走査方向
に関しては水平、垂直の比を４：１とした走査モード２
が選択される。走査周期は通常最短が選択されるが、領
域Ａがある一定値よりも狭い場合は大きくなるようにな
っている。この走査モード２は障害物の詳細な情報の取
得を目的としており、走査範囲内の障害物の判定を行い
自車走行範囲内に障害物がある場合は距離計測情報を取
得する。この走査モード２は数回継続された後、数回行
って随時領域Ａの修正を行う。このときに領域Ａの相関
がある一定以上得られない場合は外環境が不明瞭と判断
し、走査モード１に戻るようになっている。

【００２３】例として道路両端がガードレールに囲まれ
た道路を走行する場合を想定する。まず走査モード１を
行い、外環境の障害物情報を大まかに把握する。この場
合にはガードレールの反射板と道路内の走行他車のリフ
レクタから強い反射光とが受光部において検知されるた
め、領域Ａは道路内の走行他車を含むガードレールを両
端とする領域と判定される。そして走査モード１を数回
繰り返して領域Ａの相関がある一定以上になると走査モ
ード２に移行する。この走行モード２に於いてガードレ
ールの反射板はその位置情報の経過と自車の速度とを比
較することから固定物と判定される。

【００２４】一方、走行他車のリフレクタは同様に走行
中のものであると判定される。そして自車の状況（速
度、方向）等を別途車載されたＥＣＵ等から取得し、こ
の結果より必要な対象物を限定する。そしてこの対象物
について距離情報の取得を行う。

【００２５】そして、この走査モード２を数回繰り返し
た後に上記走査モード１を数回行う。これは、モード変
更の必要性を確認するためである。この際に例えば車線
が増えて道路が広くなった場合はガードレール情報等を
参考にしながら領域Ａの修正を行う、また交差点など大
きく状況が変わる場合には完全に走査モード１に切り替
わる。

【００２６】このように走査モード（走査範囲と、走査
方向、周期等の走査パターン）を状況に応じて切り替え
ることにより、ＣＰＵ等の負担が大きくなることなく、
全体情報により物体の有無、大まかな情報を得ることが
でき、詳細情報により、物体の特定、距離等の情報を得
ることができ、常に所望の適正な情報を得ることが可能
となる。

【００２７】尚、上記例ではガードレールの特定や（前
方の）走行他車の特定及び距離の測定を行ったが、これ
以外に固定物として看板や壁、塀、電柱等を更に詳細に
特定したり、移動物として歩行者、自転車、動物等を特
定し、その進行方向や速度等を検出することも可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による物体検出装置によれば、探査可能領域にて上下
左右に自在に探査波を走査可能とすることにより、走査
周期や走査方向等の走査パターンや走査領域を自由に設
定可能となり、例えば検出された物体の詳細情報を得て
物体を特定するなど、常に適正な情報を得ることが可能
となる。また、前回までの探査結果に応じて探査領域及
び走査パターンを設定するようになっていることで、走
査周期や走査方向等の走査パターンや走査領域の設定を
適正に行うことができる。そして、常に膨大な範囲を詳
細に探査する必要がなく、即ち処理装置を大型化、複雑
化することもない。加えてこの物体検出装置を車両等の
移動体の移動方向前端部分に設け、移動方向の物体を検
出することで、走行時の適正情報が容易に得られるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された車両用物体検出装置１の構
成を示すブロック図。

【図２】（ａ）は本発明が適用された車両用物体検出装
置１のうちのアクチュエータ２３のみを詳細に示す斜視
図、（ｂ）はそのｂ−ｂ線について見た断面図。

【図３】本発明が適用された車両用物体検出装置１の作
動要領を説明するフローチャート。

【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明が適用された
車両用物体検出装置１の検出手順を説明するタイムチャ
ート。

【符号の説明】

１車両用物体検出装置２投光部２１発光素子２２レンズ２３アクチュエータ２３１ベース２３１ａ前面部分２３３ばね２３４レンズホルダ２３５左右駆動用コイル２３６上下駆動用コイル２３７ステイ２３８ヨーク２３９磁石２４発振回路２５アクチュエータ駆動回路３受光部３１受光素子３２受光レンズ３３検出回路４ＣＰＵ５オフセット位置記憶回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F112 AD01 BA05 CA05 DA15 FA03 FA45 5J070 AA14 AB02 AC02 AE01 AE20 AF03 AK13 BF10 5J083 AA02 AB13 AC01 AC32 AD04 AE01 AE10 AF05 BD11 5J084 AA01 AA05 AB01 AB20 AC02 AD01 AD05 BA04 BA11 BA36 BA50 BB02 BB04 BB40 CA03 CA70 DA01 DA03 DA07 DA08 EA07 EA22 EA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】探査領域に向けて探査波を発してその
反射波を受信し、該反射波から探査方向の物体の有無及
び状態等を検出する物体検出装置であって、探査波の出
力手段と、探査領域内で上下及び左右の任意の位置に探査波を走査
させるためのアクチュエータと、探査領域及び探査波の走査パターンを設定する手段とを
有することを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】前記設定手段が、前回までの探査結果
に応じて探査領域及び走査パターンを設定するようにな
っていることを特徴とする請求項１に記載の物体検出装
置。
【請求項３】当該物体検出装置は、移動方向の物体
を検出するべく移動体の移動方向前端部分に設けられる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物体
検出装置。
【請求項４】前記探査波が光からなり、前記アクチュエータが、前記探査波の光路を定める光学
素子を駆動するようになっていることを特徴とする請求
項１乃至請求項３のいずれかに記載の物体検出装置。