JP2008164302A - 車間距離測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】 劣悪な環境下でも安定して車間距離の測定を行うことができ、かつ、安価な車間距離測定システムを提供する。
【解決手段】 後方車両２の車間距離測定装置２０のプロセッサ２２は、イメージセンサ２１により撮像される画像の中から前方車両１の左右のテールランプの画像を抽出し、左右のテールランプ画像の撮像画面内における距離Ｌａを算出する一方、左右のテールランプの画像の強度の時間的変化の時間差ｔｄを検出する。さらにプロセッサ２２は、時間差ｔｄに基づき、前方車両１の左右のテールランプ間の距離Ｌを算出し、距離ＬおよびＬａに基づき、前方車両１との車間距離ｄを算出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車間距離の測定のために車両に設置されるシステムに関する。

運転の安全性を高めるための補助的手段として、前方車両との間の車間距離を測定する装置が各種提案されている。この種の車間距離測定装置には、各種の類型がある。まず、第１の類型として、車両周囲の画像をイメージセンサにより取り込み、この画像の中から前方車両の画像を抽出し、前方車両に向けてレーザ光や電波を出射し、前方車両から反射されて返ってくるレーザ光や電波を受信して前方車両との間の車間距離を測定するものがある（例えば特許文献１参照）。また、第２の類型として、対をなす２つのイメージセンサにより前方車両を撮像し、それらのイメージセンサによって撮像される両画像間の光軸からのずれ量を求め、三角測量の原理に従い、このずれ量から車間距離を算出するものがある(例えば特許文献２参照)。
特開平７−３３２９６６号公報 特開２０００−２５２９号公報

ところで、上述した第１の類型による車間距離測定装置は、レーザ光等の送信装置および受信装置が必要な上、さらに前方車両の方角を求めてレーザ光等の出射方向を決定するためにイメージセンサを別途設ける必要があり、装置が高額なものとなる。また、第１の類型による車間距離測定装置は、前方車両から反射されて返ってくるレーザ光や電波を受信して車間距離の測定を行うので、測定結果が天候、前方車両の材質等の影響を受けやすいという問題がある。また、第２の類型による車間距離測定装置は、２個のイメージセンサを設ける必要があるため、装置が高額になり、三角測量を可能とする位置に各イメージセンサを設置する必要があり、車両の前方部分の構造設計がこのイメージセンサの設置との関係で制約を受けるという問題がある。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、劣悪な環境下でも安定して車間距離の測定を行うことができ、かつ、安価な車間距離測定システムを提供することを目的としている。

この発明は、車両に搭載される車間距離測定用光送信装置と車間距離測定装置とを具備し、前記車間距離測定用光送信装置は、車両の後方に光を放射する左右のテールランプと、前記左右のテールランプ間の距離に応じた時間差を有する２相の変調信号を発生する変調信号発生手段と、前記２相の変調信号の各々により前記テールランプに与える駆動信号の変調を行う変調手段とを具備し、前記車間距離測定装置は、車両の前方の撮像を行うイメージセンサと、前記イメージセンサにより撮像される画像の中から前方車両の左右のテールランプの画像を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出される左右のテールランプの各画像の前記イメージセンサの撮像画面内における距離を算出するテールランプ画像間距離算出手段と、前記抽出手段により抽出される左右のテールランプの画像の強度の時間的変化の時間差を検出する時間差検出手段と、前記時間差検出手段により検出された時間差に基づき、前記前方車両の左右のテールランプ間の距離を算出するテールランプ間距離算出手段と、前記テールランプ画像間距離算出手段により算出された前記前方車両の左右のテールランプの各画像間の距離と、前記テールランプ間距離算出手段により算出された前記前方車両の左右のテールランプ間距離とに基づき、前記前方車両との車間距離を算出する車間距離算出手段とを具備することを特徴とする車間距離測定システムを提供する。
かかる発明によれば、２台の車両が前後して走行している場合、前方車両の車間距離測定用光送信装置では、車両の後方に光を放射する左右のテールランプと、左右のテールランプ間の距離に応じた時間差を有する２相の変調信号が変調信号発生手段により発生され、変調手段は、この２相の変調信号の各々により左右のテールランプに与える駆動信号の変調を行う。これにより左右のテールランプは点滅駆動される。後方車両の車間距離測定装置では、イメージセンサが前方を撮像する。そして、抽出手段は、イメージセンサにより撮像される画像の中から前方車両の左右のテールランプの画像を抽出し、テールランプ画像間距離算出手段は、抽出手段により抽出される左右のテールランプの各画像のイメージセンサの撮像画面内における距離を算出する。時間差検出手段は、抽出手段により抽出される左右のテールランプの画像の強度の時間的変化の時間差を検出し、テールランプ間距離算出手段は、時間差検出手段により検出された時間差に基づき、前方車両の左右のテールランプ間の距離を算出する。そして、車間距離算出手段は、テールランプ画像間距離算出手段により算出された前方車両の左右のテールランプの各画像間の距離と、テールランプ間距離算出手段により算出された前方車両の左右のテールランプ間距離とに基づき、前方車両との車間距離を算出する。
このように本発明によれば、センサとしてイメージセンサのみを使用して、前方車両と後方車両との車間距離を測定することができるので、劣悪な環境下でも安定して車間距離の測定を行うことができ、かつ、車間距離測定システムを安価なものとすることができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
図１はこの発明の一実施形態である車間距離測定システムの構成を示すブロック図である。本実施形態による車間距離測定システムは、各々車両に搭載される車間距離測定用光送信装置１０と車間距離測定装置２０とにより構成されている。図１には２台の車両１および２が図示されるとともに、前方の車両１に搭載された車間距離測定用光送信装置１０と、後方の車両２に搭載された車間距離測定装置２０が図示されている。勿論、車間距離測定装置２０は前方の車両１にも搭載され、車間距離測定用光送信装置１０は後方の車両２にも搭載されているが、図面が煩雑になるのを防止するため、それらの図示は省略されている。

図１において、車間距離測定用光送信装置１０は、車両１に設けられた左右のテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒと、電源１２と、変調信号発生部１３と、変調部１４Ｌおよび１４Ｒとにより構成されている。

好ましい態様において、テールランプ１１Ｌおよび１１ＲはＬＥＤにより構成されており、電源１２からの電流の供給を受けて発光し、車両１の後方に光を放射する。変調信号発生部１３は、２相の変調信号ＭＬおよびＭＲを発生する回路である。また、変調部１４Ｌおよび１４Ｒは、２相の変調信号ＭＬおよびＭＲの各々によりテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒに与える駆動信号の変調を行う変調手段である。具体的には変調部１４Ｌは、電源１２からテールランプ１１Ｌへの電流供給経路に介挿され、変調信号発生部１３から与えられる変調信号ＭＬによりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるスイッチである。また、変調部１４Ｒは、電源１２からテールランプ１１Ｒへの電流供給経路に介挿され、変調信号発生部１３から与えられる変調信号ＭＲによりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるスイッチである。

図２（ａ）および（ｂ）は、変調信号発生部１３により発生される変調信号ＭＬおよびＭＲの波形を例示する波形図である。車両２のキースイッチがライトＯＮを指示している場合、変調信号発生部１３は、図２（ａ）に示すように、常時はテールランプ１１Ｌおよび１１ＲをＯＮ状態とし、一定時間Ｔの周期で、かつ、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒ間の距離Ｌに応じた時間差ｔｄだけ時間を前後させて、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒを短い時間ｔＯＦＦだけＯＦＦ状態とする変調信号ＭＬおよびＭＲを発生する。また、車両２のキースイッチがライトＯＦＦを指示している場合、変調信号発生部１３は、図２（ｂ）に示すように、常時はテールランプ１１Ｌおよび１１ＲをＯＦＦ状態とし、一定時間Ｔの周期で、かつ、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒ間の距離Ｌに応じた時間差ｔｄだけ時間を前後させて、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒを短い時間ｔＯＮだけＯＮ状態とする変調信号ＭＬおよびＭＲを発生する。

ライトＯＮ時においてテールランプ１１Ｌおよび１１ＲをＯＦＦさせる時間ｔＯＦＦと、ライトＯＦＦ時においてテールランプ１１Ｌおよび１１ＲをＯＮさせる時間ｔＯＮは、人間の視覚により発光の瞬時的なＯＦＦまたはＯＮを捉えることができないように十分に短い時間にすることが好ましい。本実施形態では、例えば周期Ｔは２０ｍｓｅｃ、ｔＯＦＦおよびｔＯＮは１００μｓｅｃである。また、時間差ｔｄは、左右のテールランプ間距離１ｍ当たり１ｍｓｅｃとなるように決定される。

図１において、車間距離測定装置２０は、車両２の前方の視野角２θ内の撮像を行うイメージセンサ２１と、このイメージセンサ２１から出力される画像信号を処理することにより前方車両１および後方車両２間の車間距離ｄを求めるプロセッサ２２とを有する。車間距離ｄを求めるため、プロセッサ２２は、抽出処理２２１と、テールランプ画像間距離算出処理２２２と、時間差検出処理２２３と、テールランプ間距離算出処理２２４と、車間距離算出処理２２５とを実行する。なお、これらの各処理の詳細については、説明の重複を避けるため、本実施形態の動作説明において明らかにする。

図３は、本実施形態におけるイメージセンサ２１の構成例を示すブロック図である。イメージセンサ２１としては各種の構成のものを使用可能であるが、この例では、ＣＭＯＳ固体撮像装置がイメージセンサ２１として用いられている。

図３において、画素行列部３１は、各々受光量に応じた画素信号を出力するｍ×ｎ個の画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）を有する。個々の画素Ｐ（ｘ、ｙ）は、受光量に応じた信号電荷を発生するＰＤ（Photo Diode）と、蓄積した電荷に応じた電圧を発生するＦＤ（Floating
Diffusion）と、ＦＤの電圧をリセットするリセットトランジスタと、ＰＤに蓄積した電荷をＦＤに転送する転送トランジスタと、ＦＤの電圧を画素Ｐ（ｘ、ｙ)外部に取り出すためのトランジスタとを有する。そして、画素行列部３１の受光面の前面には、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの出力光の波長を含む一定範囲の波長の光のみを通過させるフィルタ（図示略）が配置されている。

画素行列部３１には、画素の各列に対応したｍ本の列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）が設けられている。第ｘ列に属するｎ個の画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｙ＝１〜ｎ）の各々は、共通の列信号線３２（ｘ）に画素信号を出力する。行選択部３６は、制御部３０による制御の下、画素信号の読み出し対象とする画素の行を順次またはランダムに選択し、その選択した行に属するｍ個の画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ）の転送トランジスタにＰＤからＦＤへの電荷の転送を行わせ、ＦＤの電圧に応じた画素信号を列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）に出力させる読み出し制御と、選択した行に属するｍ個の画素（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ）のリセットトランジスタにＦＤの電圧をリセットさせるリセット制御とを行う。

各列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）に出力された各画素信号は、制御部３０による制御の下、サンプルホールド回路３３（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）により各々サンプルホールドされ、カラムＡＤＣ３４（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）により各々デジタル画素信号に変換され、バス３５を介してプロセッサ２２に順次取り込まれる。

本実施形態において、画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）から画素信号を読み出す形態には、全面アクセスと部分アクセスとがある。ここで、全面アクセスは、画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）の全てから一画面分の画素信号を読み出す形態である。一方、部分アクセスは、画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）のうちプロセッサ２２から指定された画素のみを対象として画素信号の読み出しを行う形態である。制御部３０は、プロセッサ２２による制御の下、全面アクセスのための各部の制御と部分アクセスのための各部の制御を行う機能を備えている。

図４は、プロセッサ２２が実行する処理を時系列的に示すタイムチャートである。図５は全面アクセスの動作を示すタイムチャート、図６は部分アクセスの動作を示すタイムチャートである。また、図７は本実施形態における車間距離算出処理２２５の処理内容を説明する図である。以下、これらの図を参照し、本実施形態の動作を説明する。

本実施形態において、プロセッサ２２は、所定回数の全面アクセスの繰り返しである全面アクセス過程と、所定回数の部分アクセスの繰り返しである部分アクセス過程とをイメージセンサ２１の制御部３０に交互に繰り返させる。

一画面分の全面アクセスにおいて、制御部３０は、図５に示すように、画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）の各行について、ｍ個の画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ）から列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）への画素信号の読み出しおよび画素（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ）のＦＤの電圧のリセットを行選択部３６に順次行わせる。また、一画面分の全面アクセスにおいて、制御部３０は、１行分の画素信号が列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）に読み出される度に、１行分の画素信号をサンプルホールド回路３３（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）にサンプルホールドさせ、カラムＡＤＣ３４（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）にデジタル画素信号に変換させ、この１行分のデジタル画素信号をバス３５を介してプロセッサ２２に順次転送させる。この全面アクセスにおいて、各行の画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ）における信号電荷の蓄積時間は、その行の画素信号の読み出しおよびＦＤのリセットが終了してから、次にその行の画素信号の読み出しおよびＦＤのリセットが開始されるまでの時間であり、本実施形態では３０ｍｓｅｃ程度である。ここで、１回の全面アクセス過程において、全面アクセスは最低１回実行すればよいが、複数回実行してもよい。

このような全面アクセス過程が行われる間、プロセッサ２２は、図４に示すように、抽出処理２２１と、テールランプ画像間距離算出処理２２２とを実行する。

抽出処理２２１は、撮像手段たるイメージセンサ２１により撮像された画像の中から２個のテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの画像を抽出する処理である。

上述したように、本実施形態では、前方の車両１のテールランプ１１Ｌおよび１１ＲがＴ＝２０ｍｓｅｃの周期で点滅を繰り返す。しかしながら、本実施形態において全面アクセスでは、これよりも長い３０ｍｓｅｃ程度の蓄積時間で各画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）における信号電荷の蓄積が行われる。そして、１回の全面アクセスにおいて、プロセッサ２２がイメージセンサ２１から取得する一画面分のデジタル画素信号は、３０ｍｓｅｃ程度の蓄積時間を通じての各画素の平均的な受光量を示すものとなる。従って、たとえテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒが周期的に点滅したとしても、イメージセンサ２１の視野内にテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒがある状態で撮像が行われれば、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの両方の画像が含んだ一画面分の画像を示すデジタル画素信号が全面アクセス過程においてイメージセンサ２１から得られる。

プロセッサ２２は、抽出処理２２１において、この全面アクセスにより得られたデジタル画素信号に基づき、撮像画面内におけるテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの画像の抽出を行う。例えばテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの発光色が赤色である場合、イメージセンサ２１の撮像画面内におけるテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの各画像は、複数の赤色画素が密集した孤立領域となる。従って、このような場合には、イメージセンサ２１からのデジタル画素信号が示す一画面分の画像の中から赤色画素を選択してテールランプ画像領域内の一画素とし、その隣の画素が赤色画素であるならば、これをテールランプ画像領域に含める、という操作を繰り返し、テールランプ画像領域を求める、という手順で抽出処理２２１を実行すればよい。なお、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの発光色に色むらがある場合もあるので、色むらの影響を少なくするフィルタ処理を併用してもよい。

テールランプ画像間距離算出処理２２２は、抽出処理２２１により抽出されたテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの各画像の撮像画面内における距離Ｌａを算出する処理である。好ましい態様では、テールランプ１１Ｌの画像の中心とテールランプ１１Ｌの画像の中心との距離がテールランプ画像間距離算出処理２２２において距離Ｌａとして算出される。

プロセッサ２２は、部分アクセス過程をイメージセンサ２１に実行させる際、抽出処理２２１において得られた撮像画面内におけるテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの各画像について各々の代表的な画素（例えばテールランプ画像の中心の画素）の各位置をイメージセンサ２１の制御部３０に通知し、これらの各画素を対象とした部分アクセスを行わせる。部分アクセス過程では、この部分アクセスを短い周期（例えば１０μｓｅｃ）で複数回繰り返す。１回の部分アクセスにおける動作は次の通りである。

例えば左側のテールランプ１１Ｌの画像の代表画素がｘＬ列、ｙＬ行にあり、右側のテールランプ１１Ｒの画像の代表画素がｘＲ列、ｙＲ行にあったとする。この場合、制御部３０は、図６に示すように、まず、ｙＬ行目のｍ個の画素（ｘ、ｙＬ）（ｘ＝１〜ｍ）から列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）への画素信号の読み出しおよび画素（ｘ、ｙＬ）（ｘ＝１〜ｍ）のＦＤの電圧のリセットを行選択部３６に行わせる。そして、ｘＬ列に対応したサンプルホールド回路３３（ｘＬ）に列信号線３２（ｘＬ）上の画素信号のサンプルホールドを行わせ、このサンプルホールドされた画素信号のＡ／Ｄ変換をカラムＡＤＣ３４（ｘＬ）に行わせる。

次に制御部３０は、ｙＲ行目のｍ個の画素（ｘ、ｙＲ）（ｘ＝１〜ｍ）から列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）への画素信号の読み出しおよび画素（ｘ、ｙＲ）（ｘ＝１〜ｍ）のＦＤの電圧のリセットを行選択部３６に行わせる。そして、ｘＲ列に対応したサンプルホールド回路３３（ｘＲ）に列信号線３２（ｘＲ）上の画素信号のサンプルホールドを行わせ、このサンプルホールドされた画素信号のＡ／Ｄ変換をカラムＡＤＣ３４（ｘＲ）に行わせる。

このようにして１回分の部分アクセスが終了し、左側のテールランプ１１Ｌの画像の代表画素のデジタル画素信号および右側のテールランプ１１Ｒの画像の代表画素のデジタル画素信号がイメージセンサ２１からプロセッサ２２に供給される。部分アクセス過程では、このような左右２個の代表画素の画素信号を読み出す部分アクセスが複数回繰り返される。本実施形態では、この複数回の部分アクセスを行う部分アクセス過程の時間長を、図２に示す点滅周期Ｔよりも長くする。これは、１回の部分アクセス過程の中で、テールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの各々の点滅時刻を必ず検出できるようにするためである。

この部分アクセス過程が行われる間、プロセッサ２２は、時間差検出処理２２３と、テールランプ間距離算出処理２２４と、車間距離算出処理２２５とを実行する。

時間差検出処理２２３は、抽出処理２２１により抽出されたテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの各画像の点滅パターンの時間差、すなわち、前方車両１においてテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの駆動電流の変調に用いられている変調信号ＭＬおよびＭＲの時間差ｔｄを検出する処理である。

プロセッサ２２は、部分アクセス過程においてプロセッサ２２から供給されるデジタル画素信号を参照して、この時間差検出処理２２３を実行する。１回の部分アクセスでは、左側のテールランプ１１Ｌの画像の代表画素のデジタル画素信号および右側のテールランプ１１Ｒの画像の代表画素のデジタル画素信号がイメージセンサ２１から出力される。本実施形態において、この部分アクセスにおける信号電荷の蓄積時間は、テールランプ１１Ｌおよび１１ＲのＯＦＦ時間ｔＯＦＦおよびＯＮ時間ｔＯＮよりも十分に短い時間となっている。また、所定回数の部分アクセスからなる１回分の部分アクセス過程の時間長は、テールランプ１１Ｌおよび１１ＲのＯＮ／ＯＦＦの周期Ｔよりも長い時間長となっている。従って、部分アクセス過程においてイメージセンサ２１から順次出力される左側のテールランプ１１Ｌの代表画素のデジタル画素信号および右側のテールランプ１１Ｒの代表画素のデジタル画素信号は、テールランプ１１Ｌおよび１１ＲのＯＮ／ＯＦＦの時間的変化のパターンを１周期以上に亙って正確に表したものとなる。従って、時間差検出処理２２３では、正確に時間差ｔｄを検出することができる。

テールランプ間距離算出処理２２４は、時間差検出処理２２３により検出された時間差ｔｄに基づき、前方車両１のテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒ間の距離Ｌを算出する処理である。好ましい態様において、プロセッサ２２は、時間差ｔｄを距離Ｌに対応付ける関数式またはテーブルを記憶しており、この関数式またはテーブルを利用して、時間差ｔｄから距離Ｌを求める。

車間距離算出処理２２５は、テールランプ画像間距離算出処理２２２により算出されたテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの各画像間の距離Ｌａと、テールランプ間距離算出処理２２４により算出された前方車両１の２個のテールランプ間距離Ｌとに基づき、前方車両１との車間距離ｄを算出する処理である。ここで、図７を参照し、この車間距離算出処理２２５の詳細を説明する。

まず、イメージセンサ２１の水平方向（画素の列の並び方向）の視野角を２θ、撮像面（画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）の配列された平面）からイメージセンサ２１の視点Ｐまでの距離をｄ０、撮像平面の水平方向の寸法（１行の画素Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ）の長さ）を２Ｗとすると、
ｔａｎθ＝Ｗ／ｄ０ ……（１）
となるから、次式が成立する。
ｄ０＝Ｗ／ｔａｎθ ……（２）

一方、図７からも明らかなように、ｄ０、Ｌａ、ｄおよびＬ間には次の関係が成立する。
ｄ０：Ｌａ＝（ｄ０＋ｄ）：Ｌ ……（３）

上記式（３）をｄについて解くと、次のようになる。
ｄ＝（（Ｌ−Ｌａ）／Ｌａ）・ｄ０
＝（（Ｌ−Ｌａ）／Ｌａ）・（Ｗ／ｔａｎθ） ……（４）
ここで、Ｌ＞＞Ｌａであることから式（４）は次のように近似が可能である。
ｄ≒（Ｌ・Ｗ）／（Ｌａ・ｔａｎθ） ……（５）

車間距離算出処理２２５では、上記式（５）に従い、テールランプ画像間距離算出処理２２２により算出された距離Ｌａと、テールランプ間距離算出処理２２４により算出された距離Ｌとから車間距離ｄを算出する。このようにして本実施形態では、全面アクセス過程と部分アクセス過程とが交互に繰り返される過程において、前方車両との車間距離ｄが順次得られる。

以上説明した本実施形態によれば、車間距離を求めるためのセンサとして、１個のイメージセンサのみがあればよく、レーザ光や電波の送信装置および受信装置は不要である。また、現在、テールランプのＬＥＤ化が進行しているため、テールランプの出力光のＯＮ／ＯＦＦ変調を行う構成を安価に実現することが可能である。従って、本実施形態によれば、安価な車間距離測定システムを実現することができるという効果がある。また、本実施形態によれば、テールランプの画像をイメージセンサにより撮像することにより車間距離の測定を行うので、レーザ光や電波の送信装置および受信装置を使用する場合と比較して、劣悪な環境下でも安定して車間距離の測定を行うことができるという効果がある。また、本実施形態によれば、行列状に配置された各画素をランダムにアクセスすることが可能なイメージセンサを使用し、長い蓄積時間でイメージセンサの全画素のアクセス（全面アクセス）を行って前方車両の左右のテールランプの画像を求め、短い蓄積時間で左右のテールランプ画像の代表画素のアクセス（部分アクセス）を行って、左右のテールランプのＯＮ／ＯＦＦ変調の時間差ｔｄを求めるようにしている。従って、現状において利用可能なＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサを用いることにより、全面アクセスにおいて左右のテールランプの画像の位置を精度よく求め、部分アクセスにおいて左右のテールランプのＯＮ／ＯＦＦ変調の時間差ｔｄを精度よく求め、車間距離ｄを精度よく求めることができる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。

（１）部分アクセス過程では、左右のテールランプ画像の各々について、複数の代表画素の画素信号を読み出して平均化し、平均化された画素信号を２値化し、撮像された左右のテールランプのＯＮ／ＯＦＦの時系列パターンを求めてもよい。この態様によれば、テールランプの画像領域の各画素の明るさにむらがある場合にも、そのような明るさのむらの悪影響を排除し、テールランプのＯＮ／ＯＦＦの時系列パターンを正確に求めることができるという効果が得られる。

（２）上記実施形態では、デジタル化された画素信号を用いて、左右のテールランプのＯＮ／ＯＦＦの時系列パターンを求めたが、この処理をアナログ信号処理により行うようにしてもよい。図８は、この態様におけるイメージセンサ２１のサンプルホールド回路３３（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）以降の部分の構成例を示すブロック図である。

図８において、セレクタ３７は、制御部３０による制御の下、サンプルホールド回路３３（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）から出力されるｍ画素分の画素信号の中から左側テールランプ１１Ｌの画像を構成する所定個数の画素信号と右側テールランプ１１Ｒの画像を構成する所定個数の画素信号とを選択して出力する回路である。

平均化部３８Ｌは、セレクタ３７から出力される所定個数の左側テールランプ１１Ｌの画素信号を加算することにより画素信号の平均化を行い、この結果得られる１個の画素信号を出力する回路である。同様に、平均化部３８Ｒは、セレクタ３７から出力される所定個数の右側テールランプ１１Ｒの画素信号の平均化を行い、この結果得られる１個の画素信号を出力する回路である。

２値化部３９Ｌおよび３９Ｒは、平均化部３８Ｌおよび３８Ｒから出力される各画素信号を所定の閾値と比較し、左右のテールランプ１１Ｌおよび１１ＲのＯＮ／ＯＦＦの時系列パターンを示す各々１ビットのデジタル信号ＳＬおよびＳＲを出力する回路である。

この態様において、プロセッサ２２は、部分アクセス過程の開始の際に、左側テールランプ１１Ｌの画像領域の中から水平方向に並んだ所定個数の代表画素を選択するとともに、右側テールランプ１１Ｒの画像領域の中から水平方向に並んだ所定個数の代表画素を選択し、それらの各代表画素についての部分アクセスをイメージセンサ２１の制御部３０に指示する。

制御部３０は、この指示を受け取ると、まず、左側テールランプ１１Ｌの画像の代表画素を含む行について画素信号の読み出しおよびＦＤの電圧のリセットを行選択部３６に行わせる。そして、列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）上の画素信号の中から所定個数の代表画素の画素信号をセレクタ３７に選択させ、選択された画素信号の平均化を平均化部３８Ｌに行わせ、平均化された画素信号の２値化を２値化部３９Ｌに行わせる。次に制御部３０は、右側テールランプ１１Ｒの画像の代表画素を含む行について画素信号の読み出しおよびＦＤの電圧のリセットを行選択部３６に行わせる。そして、列信号線３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）上の画素信号の中から所定個数の代表画素の画素信号をセレクタ３７に選択させ、選択された画素信号の平均化を平均化部３８Ｒに行わせ、平均化された画素信号の２値化を２値化部３９Ｒに行わせる。プロセッサ２２は、２値化部３９Ｌおよび３９Ｒから２値化結果である１ビットのデジタル信号ＳＬおよびＳＲを受け取り、これらのデジタル信号ＳＬおよびＳＲを用いて時間差検出処理２２３を実行し、左右のテールランプのＯＮ／ＯＦＦパターンの時間差ｔｄを求める。
この態様においても上記実施形態と同様な効果が得られる。

（３）上記実施形態において、車間距離測定用光送信装置１０を備えておらず、夜間において左右のテールランプを常時点灯させている車両が前方車両となる場合が考えられる。このような場合、後方車両の車間距離測定装置２０では、時間差検出処理２２３を実行しても時間差ｔｄが求まらないという事態が発生し得る。そこで、時間差ｔｄが求まらなかった場合には、車間距離算出処理２２５では左右のテールランプ間距離Ｌとしてデフォルト値を使用して車間距離ｄを算出し、デフォルト値を使用した旨をインスツルメントパネルに表示したり、あるいは警告音を発生するように構成してもよい。

（４）上記実施形態では、ライトＯＮ指示時は時間ｔＯＦＦだけテールランプ１１Ｌおよび１１ＲをＯＦＦさせた。しかし、このようにテールランプを完全にＯＦＦにする代わりに、時間ｔＯＦＦだけテールランプ１１Ｌおよび１１Ｒの出力光の強度を一時的に弱めるようにしてもよい。

この発明の一実施形態である車間距離測定システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態において変調信号発生部１３により発生される変調信号ＭＬおよびＭＲの波形を例示する波形図である。 同実施形態におけるイメージセンサ２１の構成例を示すブロック図である。 同実施形態においてプロセッサ２２が実行する処理を時系列的に示すタイムチャートである。 同実施形態における全面アクセスの動作を示すタイムチャートである。 同実施形態における部分アクセスの動作を示すタイムチャートである。 同実施形態における車間距離算出処理２２５の処理内容を説明する図である。 イメージセンサ２１の他の構成例におけるサンプルホールド回路３３（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）以降の部分の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，２……車両、１０……車間距離測定用光送信装置、２０……車間距離測定装置、１１Ｌ，１１Ｒ……テールランプ、１２……電源、１３……変調信号発生部、１４Ｌ，１４Ｒ……変調部、２１……イメージセンサ、２２……プロセッサ、２２１……抽出処理、２２２……テールランプ画像間距離算出処理、２２３……時間差検出処理、２２４……テールランプ間距離算出処理、２２５……車間距離算出処理、３０……制御部、３１……画素行列部、Ｐ（ｘ、ｙ）（ｘ＝１〜ｍ、ｙ＝１〜ｎ）……画素、３２（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）……列信号線、３３（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）……サンプルホールド回路、３４（ｘ）（ｘ＝１〜ｍ）……カラムＡＤＣ、３５……バス、３６……行選択部、３７……セレクタ、３８Ｌ，３８Ｒ……平均化部、３９Ｌ，３９Ｒ……２値化部。

Claims (3)

1. 車両に搭載される車間距離測定用光送信装置と車間距離測定装置とを具備し、
   前記車間距離測定用光送信装置は、
   車両の後方に光を放射する左右のテールランプと、
   前記左右のテールランプ間の距離に応じた時間差を有する２相の変調信号を発生する変調信号発生手段と、
   前記２相の変調信号の各々により前記テールランプに与える駆動信号の変調を行う変調手段とを具備し、
   前記車間距離測定装置は、
   車両の前方の撮像を行うイメージセンサと、
   前記イメージセンサにより撮像される画像の中から前方車両の左右のテールランプの画像を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出される左右のテールランプの各画像の前記イメージセンサの撮像画面内における距離を算出するテールランプ画像間距離算出手段と、
   前記抽出手段により抽出される左右のテールランプの画像の強度の時間的変化の時間差を検出する時間差検出手段と、
   前記時間差検出手段により検出された時間差に基づき、前記前方車両の左右のテールランプ間の距離を算出するテールランプ間距離算出手段と、
   前記テールランプ画像間距離算出手段により算出された前記前方車両の左右のテールランプの各画像間の距離と、前記テールランプ間距離算出手段により算出された前記前方車両の左右のテールランプ間距離とに基づき、前記前方車両との車間距離を算出する車間距離算出手段とを具備することを特徴とする車間距離測定システム。
2. 前記イメージセンサは、一画面を構成する全画素の画素信号を出力する全面アクセス過程と、前記抽出手段において抽出された左側テールランプの画像の全画素の中の一部の画素および右側テールラップの画像の全画素の中の一部の画素の各画素信号を出力する部分アクセス過程とを交互に繰り返し、
   前記時間差検出手段は、前記部分アクセス過程において前記イメージセンサから得られる左側テールランプの画像の全画素の中の一部の画素の画素信号および右側テールランプの画像の全画素の中の一部の画素の画素信号に基づき、左右のテールランプの画像の強度の時間的変化の時間差を検出することを特徴とする請求項１に記載の車間距離測定システム。
3. 前記イメージセンサは、前記部分アクセス過程において、前記左側テールランプの画像および右側テールラップの画像の各々について、複数の画素の画素信号を出力し、
   前記時間差検出手段は、前記部分アクセス過程において前記イメージセンサから得られる左側テールランプの画像の複数の画素の画素信号を平均化した画素信号および右側テールランプの画像の複数の画素の画素信号を平均化した画素信号に基づき、左右のテールランプの画像の強度の時間的変化の時間差を検出することを特徴とする請求項２に記載の車間距離測定システム。

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