JP2511328Y2 - 車両用車間距離検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は前方車両と自車両との車間距離を検出する車
両用車間距離検出装置に関するものであり、特にその信
頼性の向上に関するものである。

従来の技術 車間距離検出装置は一般に、２つの撮像手段と車間距
離決定手段とを含み、かつ、それら２つの撮像手段と前
方車両の一点とを３つの頂点とする三角形を用いて車間
距離を検出するように構成される。

各撮像手段は、一列に並ぶ複数の受光素子を備え、自
車両の前方に位置する前方車両を真直な中心線に沿って
延びる帯状の撮像領域で撮像するものであって、かつ、
各撮像領域の中心線（以下、この中心線の方向を撮像領
域の長手方向という）が互に一致し、かつ、それら撮像
結果の少なくとも一部が前方車両上で重なり合う状態で
設置される。

一方、車間距離決定距離は、それら２つの撮像手段に
接続され、各撮像手段の撮像結果を重ね合わせた場合に
それら撮像領域の共通部分が互にずれる量に基づいて、
前方車両と自車両との車間距離を決定するものである。

２つの撮像手段も車間距離決定手段も種々の態様をと
り得る。例えば、実開昭61−19709号公報には、２つの
撮像手段が、２つの撮像領域が共に自車両に対する相対
変位が不能な状態で設置されている態様をとり、車間距
離決定手段が、各撮像手段の撮像結果に基づいて、それ
ら撮像結果を重ね合わせた場合にそれら撮像結果の共通
部分が互にずれる量を検出するずれ量検出手段を含み、
かつ、そのずれ量検出手段が検出したずれ量に基づいて
車間距離を決定する態様をとる車間距離検出装置が開示
されている。

また、特開昭64−91011号公報には、２つの撮像手段
が、２つの撮像領域の少なくとも一方が自車両に対する
上記中心線に沿った相対変位が可能な状態で設置されて
いる態様をとり、車間距離決定手段が、（ａ）上記少な
くとも一方の撮像領域を変位させる撮像領域変位手段
と、（ｂ）それの変位量を検出する変位量検出手段と、
（ｃ）各撮像手段の撮像結果に基づいて、それら撮像結
果を重ね合わせればそれらが一致するか否か（それら撮
像結果の共通部分が互にずれる量が０であるか否か）を
判定する一致判定手段とを含み、かつ、その一致判定手
段が一致すると判定した時に変位量検出手段が検出した
変位量に基づいて車間距離を決定する態様をとる車間距
離検出装置が開示されている。

考案が解決しようとする課題 これら従来の車間距離検出装置はいずれも撮像領域の
長手方向が水平方向に設定されており、そのために車間
距離を適正に検出し得ない場合があった。

例えば、車間距離が短い場合には撮像距離が狭まり、
渋滞時のように前方車両に極めて接近した場合には前方
車両の後面の一部しか撮像できなくなることが、車両の
後面の輝度や色彩の変化は一般に水平方向において小さ
く、鉛直方向において大きい傾向があるため、撮像領域
の長手方向が水平方向であると、各撮像手段において互
に隣接した２つの受光素子の出力信号変化が小さくなっ
て、２つの撮像手段の受光素子相互の関係が不明確なり
（以下、この状態を相関が取れないという）、上記一致
の判定精度やずれ量の検出精度が低くなるのである。

また、撮像領域の長手方向が水平方向に設定されてい
る場合には、上下方向における撮像可能範囲が狭いた
め、路面の傾斜角度の変化等によって前方車両が撮像可
能範囲から外れ、車間距離の検出が不可能になる事態が
生じ易い。

それに対し、撮像領域の長手方向を鉛直方向に設定す
れば、車両の輝度や色彩の変化が大きいから、車間距離
が短い場合でも、各撮像手段において互に隣接した２つ
の受光素子の出力信号の変化が大きく、２つの撮像手段
の受光素子相互の関係が明確であり（以下、この状態を
相関が取れるという）、前記一致の判定精度やずれの検
出精度が高くなり、また、上下方向の撮像可能範囲が広
いため、路面の傾斜角度の変化によって前方車両が撮像
可能範囲から外れることが少なくなる利点がある反面、
車間距離が長い場合には、撮像領域が自車両の前方のご
く狭い幅だけとなって少し側方へずれた前方車両を捉え
ることができなくなる欠点がある。

本考案は、従来の車間距離検出装置において撮像領域
の長手方向が水平方向に設定されていたことによる上記
不都合の発生を回避し、種々の状況下で確実に車間距離
を検出し得る信頼性の高い車間距離検出装置を得ること
を課題として為されたものである。

課題を解決するための手段 そして、本考案の要旨は、前記２つの撮像手段および
車間距離決定手段を含む車間距離検出手段を２つ設け、
一方の車間距離検出手段の前記各中心線の方向を水平方
向とし、他方の車間距離検出手段の前記各中心線の方向
を鉛直方向とするとともに、それら両車間距離検出手段
の一方を択一的に選択する選択手段を設けたことにあ
る。

選択手段は、例えば、通常は撮像手段の中心線の方向
が水平である車間距離検出手段を選択し、その車間距離
検出手段によっては車間距離の検出が不可能な場合に撮
像手段の中心線の方向が鉛直である車間距離検出手段を
選択するものとすることが可能であり、また、車間距離
が一定限度より短いときには撮像手段の中心線の方向が
水平である車間距離検出手段を選択し、長いときには撮
像手段の中心線の方向が鉛直である車間距離検出手段を
選択するものとすることが可能である。さらに、運転者
の操作に応じて何れかの車間距離検出手段を選択するも
のとすることも可能である。

作用および考案の効果 本考案は、選択手段が２つの車間距離検出手段を択一
的に選択するようにしたものであるから、種々の状況に
おいて車間距離を適正に検出することが可能となり、信
頼性の高い車間距離検出手段が得られる。

例えば、２つの撮像手段の間で相関が取れない、ある
いは故障が発生した等の理由で、一方の車間距離検出手
段によっては車間距離の検出ができない場合に、他方の
車間距離検出手段が選択されるようにすれば、車間距離
の検出が不能となる事態が発生する可能性が低減する効
果が得られる。

また、車間距離が長い場合には２つの撮像領域の各中
心線の方向が水平方向である車間距離検出手段で検出さ
れ、車間距離が短い場合には２つの撮像領域の各中心線
の方向が鉛直方向である車間距離検出手段で検出される
ようすれば、車間距離が長い場合における広範囲の検出
と車間距離が短い場合における高精度の検出との両方を
確保することができる。

さらに、運転者の操作に応じて何れかの車間距離検出
手段が選択されるようにすれば、運転者の判断で種々の
状況に適した車間距離検出手段を作動させ、適正な車間
距離の検出を行うことが可能となる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

本考案の実施例である車間距離検出装置は第１図に示
す本体部と後述の電気処理部とを含んでいて、本体部は
第２図に示すように、自車両である乗用車のフロントバ
ンパの中間部に取り付けられている。本体部の路面から
の高さは約0.6〜約0.7mである。本体部は第１図および
第２図に示すように、第一の車間距離検出手段に含まれ
る第一のハウジング10aと第二の車間距離検出手段に含
まれる第二のハウジング10bとを備えており、これら２
つのハウジング10a,10bに互に直交するＸ軸とＹ軸とが
想定されている。一方のハウジング10aはＸ軸方向が水
平方向、Ｙ軸方向が自車両の前後方向と一致するよう
に、また、他方のハウジング10bはＸ軸方向が鉛直方
向、Ｙ軸方向が自車両の前後方向と一致するように自車
両に取り付けられる。両ハウジング10a,10bは、Ｘ軸方
向が水平方向であるか鉛直方向であるかが相違するだけ
であって、以下に説明する内部構造は全く同一である。
なお、以下、第一の車間距離検出手段を水平方向の車間
距離検出手段と称し、また、第二の車間距離検出手段を
鉛直方向の車間距離検出手段と称する。

ハウジング10a,10b内に一対のミラー12,14と、プリズ
ム16と、一対のレンズ18,20と、一対のレンズ22,24と、
第一CCDアレイ30,第二CCDアレイ32とがXY座標面に沿っ
て、かつＹ軸に関して対称となる状態で収容されてい
る。なお、ハウジング10b内の第一CCDアレイ30,第二CCD
アレイ32とハウジング10a内の第一CCDアレイ30,第二CCD
アレイ32とを特に区別する必要がある場合には、前者を
30a,32aで表し、後者を30b,32bで表すこととする。プリ
ズム16はそれの頂角を挟む２面がそれぞれ反射面36,38
とされていて、それら反射面36,38が共にXY座標面に沿
って、かつＹ軸に関して対称となる状態で収容されてい
るのである。また、互に対向するミラー12,14の各反射
面とプリズム16の各反射面36,38とはそれぞれ互に平行
とされている。各CCDアレイ30,32は共に一列に並ぶ複数
の受光素子を備え、かつ、第一CCDアレイ30の受光素子
も第二CCDアレイ32の受光素子もＹ軸に直角な一平面に
沿って配置されている。レンズ18と22とに共通の光軸
と、レンズ20と24とに共通の光軸とは互に平行であると
ともに、それら各光軸と各CCDアレイ30,32の受光面とが
互に直角とされている。各受光素子は入射した光の輝度
に応じた大きさの電気信号を出力する。

したがって、前方車両から本体部に向かう光（例え
ば、太陽光が前方車両の外面で反射された光や、前方車
両に設けられたテールライト等の照明灯が投射する光）
は、ハウジング10の前板に設けられた入射孔40,ミラー1
2,プリズム16の反射面36,レンズ18および22を順に経て
第一CCDアレイ30に入射するとともに、ハウジング10の
前板に設けられた入射孔42,ミラー14,プリズム16の反射
面38,レンズ20および24を順に経て第二CCDアレイ32に入
射する。第一CCDアレイ30も第二CCDアレイ32も前方車両
の像を第３図に示すように、各CCDアレイ30,32に属する
複数の受光素子に対応する撮像領域、すなわち、一方の
ハウジング10aにおいては水平方向に、また、他方のハ
ウジング10bにおいては鉛直方向に延びる帯状の撮像領
域で撮像するとともに、それら２つずつの撮像領域の少
なくとも一部ずつが前方車両上で重なり合っているので
ある。以上の説明から明らかなように、本実施例におい
ては、入射孔40,ミラー12,プリズム16の反射面36,レン
ズ18,22および第一CCDアレイ30が第一の撮像手段50を構
成し、入射孔42,ミラー14,プリズム16の反射面38,レン
ズ20,24および第二CCDアレイ32が第二の撮像手段52を構
成しているのである。

前方車両と自車両との車間距離の検出原理を第４図に
基づいて説明する。なお、この図は第１図の各撮像手段
50,52を模型的に示しており、また、説明を簡単にする
ために、各撮像手段50,52によって撮像される画像のう
ちそれらに共通の画像が前方車両の後面に設けられた小
径の円形発光体（図においてＯで示す）であると仮定す
る。また、各CCDアレイ30,32には、前記Ｘ軸に平行であ
り、かつ、無限遠方からの光がそれぞれレンズ18,22
（図においてこれらを一つのレンズで示す）とレンズ2
0,24（図においてこれらを一つのレンズで示す）とを経
てCCDアレイ30,32上に結像するスポット（図においてそ
れぞれＨとＪで示す）の位置を原点とするｘ軸が想定さ
れ、かつ、前方車両と自車両との車間距離Ｌが短くなる
につれて発光体ＯのCCDアレイ30,32への入射像であるス
ポット（図においてそれぞれＧとＩとで示す）が各CCD
アレイ30,32上を移動する方向が正の方向、車間距離Ｌ
が長くなるにつれてスポットが移動する方向が負の方向
とされている。なお、無限遠方からの光がレンズ18,22
および20,24の中心C,Fを通ってCCDアレイ30,32に到達す
るまでに通る基準光路を図において矢印付き一点鎖線で
示し、発光体Ｏから各CCDアレイ30,32に到達する光の光
路を図において矢印付き実線で示す。

図において、発光体Ｏからミラー12の入射点Ａに向か
う光路を発光体Ｏから入射点Ａに向かう方向に、かつ、
入射点Ａからプリズム16の反射面36の入射点Ｂを経てレ
ンズ18,22の中心Ｃに至る光路の長さだけ延長するとと
もに、発光体Ｏからミラー14の入射点Ｄに向かう光路を
発光体Ｏから入射点Ｄに向かう方向に、かつ、入射点Ｄ
からプリズム16の反射面38の入射点Ｅを経てレンズ20,2
4の中心Ｆに至る光路の長さだけ延長すれば、基本三角
形OC′Ｆ′を形成することができる。また、図において
は、レンズ18,22の中心Ｃと、CCDアレイ30の入射点Ｇ
と、CCDアレイ30と基準光路との交点Ｈとを３つの頂点
とする第一補助三角形CGHと、レンズ20,24の中心Ｆと、
CCDアレイ32の入射点Ｉと、CCDアレイ32と基準光路との
交点Ｊとを３つの頂点とする第二補助三角形FIJとがそ
れぞれ形成されている。第一補助三角形CGHの角度γは
基本三角形OC′Ｆ′の角度α、第二補助三角形GIJの角
度δは基本三角形OC′Ｆ′の角度βと等しくなってい
る。したがって、それら２つの補助三角形を、それら各
補助三角形の辺のうち基準光路と一致する辺において接
続すれば、その接続された補助三角形は基本三角形と相
似となり、その結果、基本三角形の高さｈは次式で表さ
れる。

ｈ＝ｄ・f/（x₁＋x₂） ただし、 d:基準光路のミラー12への入射点Ｍとミラー14への入
射点Ｎとの距離 f:レンズ18,22と20,24との各々とCCDアレイ30と32と
の各々との距離 x₁：第一CCDアレイ30上のスポットのｘ座標（点Ｇの
ｘ座標） x₂：第二CCDアレイ32上のスポットのｘ座標（点Ｉの
ｘ座標） なお、x₁＋x₂は、第一CCDアレイ30の撮像結果と第二C
CDアレイ32の撮像結果とを重ね合わせた場合のスポット
（各CCDアレイ30,32の撮像結果の共通部分）のずれ量Δ
ｘと等しい。

前記電気処理部60はコンピュータを主体とするもので
あって、第５図に示すように、CPU62,ROM64,RAM66,バス
68,入力インタフェース70および出力インタフェース72
を備えている。入力インタフェース70にはそれぞれ水平
方向と鉛直方向の車間距離検出手段に含まれる第一CCD
アレイ30a,30bと第二CCDアレイ32a,32bとが接続されて
いる。入力インタフェース70にはさらに、自車両の車速
を検出する車速センサ74が接続されている。一方、出力
インタフェース72には駆動回路82および84を経てそれぞ
れ表示器86および警告器88が接続されている。

ROM64には第６図にフローチャートで表す車間距離検
出ルーチンを始め、各種制御ルーチンが記憶されてい
る。ROM64にはまた、自車両の車速と安全車間距離L₀と
の関係が記憶されている。以下、車間距離Ｌが検出され
る様子を説明する。

電源投入後、第６図のステップS1（以下、単にS1で表
す。他のステップについても同じ）において、水平方向
の車間距離検出手段に属する第一CCDアレイ30aの撮像結
果である第一画像データがコンピュータに取り込まれて
RAM66の所定領域に一時的に記憶され、S2において水平
方向の車間距離検出手段に属する第二CCDアレイ32aの撮
像結果である第二画像データがコンピュータに取り込ま
れてRAM66の所定領域に一時的に記憶される。続いて、S
3において、第一CCDアレイ30aと第二CCDアレイ32aとの
画像データに相関が取れるか否か、すなわち、第一CCD
アレイ30aと第二CCDアレイ32aとの各々においてそれら
に属する受光素子間の出力信号の差が一定量以上あるか
否かが判定される。例えば、互いに隣接する受光素子間
の出力信号の差の絶対値の総和が一定値以上であるか否
か、あるいは、全受光素子の出力信号のうち最大のもの
と最小のものとの差が一定値以上であるか否か等の判定
が行われるのである。

判定の結果、相関が取れないこととなった場合にはS4
に進んで、鉛直方向の車間距離検出手段に属する第一CC
Dアレイ30bの撮像結果である第一画像データがコンピュ
ータに取り込まれてRAM66の所定領域に一時的に記憶さ
れ、S5において、鉛直方向の車間距離検出手段に属する
第二CCDアレイ32bの撮像結果である第二画像データがコ
ンピュータに取り込まれてRAM66の所定領域に一時的に
記憶される。このとき、先に記憶した第一，第二CCDア
レイ30a,32aの画像データは消去され、S6に進む。

S3において、第一CCDアレイ30aと第二CCDアレイ32aの
画像データに相関が取れることとなった場合には直接S6
に進む。

したがって、第一CCDアレイ30aと第二CCDアレイ32aの
画像データに相関が取れる場合には、水平方向の画像デ
ータに基づいて後の演算が行われ、そうでない場合には
鉛直方向の画像データに基づいて後の演算が行われる。

S6において、それら第一画像データと第二画像データ
とによりそれぞれ表される第一画像と第二画像とに共通
の画像が第一画像と第二画像との間でずれる量Δｘが求
められる。このずれ量の演算については本出願人が平成
２年２月23日付で出願した特許願（１）に詳細に記載さ
れており、また、本発明を理解する上で不可欠でもない
ため詳細な説明は省略する。S6の実行後、S7において前
記距離ｄと距離ｆとずれ量Δｘとに基づいて基本三角形
の高さｈとしての車間距離Ｌが算出され、S8において、
その算出された車間距離Ｌが表示器86に表示される。

さらに、S9において車速センサ74の検出結果に基づい
て自車両の現在車速が検出され、S10において、その現
在車速に対応する安全車間距離L₀がROM64に記憶されて
いる前記関係に基づいて決定される。その後、S11にお
いて、実際の車間距離Ｌが安全車間距離L₀より短いか否
かが判定され、そうであれば、S12において警告器88に
駆動信号が出される（警告器88が停止中であれば駆動さ
れ、駆動中であればそのままとされる）ことにより運転
者に前方車両との車間距離Ｌが短か過ぎることが知らさ
れ、そうでなければ、S13において警告器88に停止信号
が出される（警告器88が駆動中であれば停止させられ、
停止中であればそのままとされる）。その後、S1に戻
る。

以上の説明から明らかなように、本実施例において
は、ハウジング10a内の第一撮像手段50および第二撮像
手段52とコンピュータのS1,S2,S6およびS7を実行する部
分とが第一車間距離決定手段を構成し、ハウジング10b
内の第一撮像手段50および第二撮像手段52とコンピュー
タのS4,S5,S6およびS7を実行する部分とが第二車間距離
検出手段を構成しており、コンピュータのS3を実行する
部分が選択手段を構成している。

本発明の別の実施例として、第５図のROM64に第７図
の車間距離検出ルーチンを格納することが可能である。

この場合には、S21において前回の車間距離の測定値
ＬがROM64に予め記憶された規定値より小さいか否かが
判定される。判定の結果がYESであれば、S22,S23が実行
されて鉛直方向の第一，第二のCCDアレイ30b,32bの撮像
結果である画像データがコンピュータに取り込まれてRA
M66の所定領域に一時的に記憶された後、S26に進む。判
定の結果がNOであれば、S24,S25が実行されて水平方向
の第一，第二のCCDアレイ30a,32aの撮像結果である画像
データがコンピュータに取り込まれてRAM66の所定領域
に一時的に記憶された後、S26に進む。S26以降の作動は
前記第６図に示すルーチンと同じであるので説明は省略
する。

本実施例においては、本実施例においては、ハウジン
グ10a内の第一撮像手段50および第二撮像手段52とコン
ピュータのS24,S25,S26およびS27を実行する部分とが第
一車間距離決定手段を構成し、ハウジング10b内の第一
撮像手段50および第二撮像手段52とコンピュータのS22,
S23,S26およびS27を実行する部分とが第二車間距離検出
手段を構成しており、コンピュータのS21を実行する部
分が選択手段を構成している。

上記２実施例においては、通常は２つの撮像領域の各
中心線の方向が水平方向である車間距離検出手段により
車間距離が検出されるから、広範囲の検出を行うことが
でき、また、水平方向の車間距離検出手段において撮像
データの相関が取れない場合または車間距離が短い場合
には、２つの撮像領域の各中心線の方向が鉛直方向、す
なわち前方車両の撮像各位置における輝度等が比較的大
きく変化する方向である車間距離検出手段により車間距
離が検出されるから、各撮像手段50,52の各受光素子の
出力信号が互に隣接した２つの受光素子の間で比較的大
きく変化することとなって、ずれ量Δｘの検出精度が向
上し、ひいては、車間距離Ｌの検出精度が向上する効果
が得られる。

第６図に示す車間距離検出ルーチンは、通常は水平方
向の車間距離検出手段を選択し、水平方向の第一，第二
のCCDアレイ30a,32aの画像データの相関が取れないとき
に鉛直方向の車間距離検出手段を選択するようにしたも
のであるのに対し、第７図に示す車間距離検出ルーチン
は画像データの相関が取れるか否かにかかわらず、車間
距離が予め設定した一定値より小さくなったときに鉛直
方向の車間距離検出手段を選択するようにしたものであ
ってそれぞれ一長一短があり、いずれを採用してもよい
が、両方を採用していずれか先に切換えが行われた方を
優先させるようにしてもよい。また、第７図の実施例に
おいては、単純に前回の測定値Ｌと規定値との大小によ
って水平方向の車間距離検出手段と鉛直方向の車間距離
検出手段との選択が行われるようになっているが、水平
方向の車間距離検出手段から鉛直方向の車間距離検出手
段への変更の基準となる設定値と、その逆の変更の基準
となる設定値とを異ならせることが可能であり、それに
よって、車間距離が丁度設定値前後である場合に車間距
離検出手段の変更が頻繁に行われることを回避すること
が可能となる。

さらに、上記２実施例においては、検出された車間距
離Ｌが安全車間距離L₀より短かった場合には、その事実
が単に運転者に知らされるだけであったが、例えば、自
車両のブレーキを自動的に作動させたり、自車両のエン
ジンの出力トルクを自動的に低減させるなどして、車間
距離Ｌを安全車間距離L₀に戻すようにすることも可能で
ある。

以上、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、これらの他にも当業者の知識に基づいて種々の変
形，改良を施した態様で本考案を実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である乗用車用車間距離検出
装置の本体部の内部を示す斜視図である。第２図は第１
図における本体部の乗用車への取付位置を示す斜視図で
ある。第３図は上記実施例における水平方向と鉛直方向
のそれぞれ２つの撮像手段の各々の撮像領域を示す図で
ある。第４図は上記実施例における車間距離Ｌの検出原
理を説明するための図である。第５図は上記実施例にお
ける電気系統を示すブロック図である。第６図は第５図
のROMに記憶されている車間距離検出ルーチンを示すフ
ローチャートである。第７図は本考案の別の実施例にお
ける車間距離検出ルーチンを示すフローチャートであ
る。 30a,30b:第一CCDアレイ 32a,32b:第二CCDアレイ 50,52:撮像手段 60:電気処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 勝野 歳康 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−198711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−61611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−191913（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】各々が、一列に並ぶ複数の受光素子を備
   え、自車両の前方に位置する前方車両を真直な中心線に
   沿って延びる帯状の撮像領域でそれぞれ撮像する２つの
   撮像手段が、前記２つの撮像領域の前記各中心線が互に
   一致し、かつ、それら撮像領域の少なくとも一部が前方
   車両上で重なり合う状態で設置されるとともに、それら
   ２つの撮像手段に、各撮像手段の撮像結果を重ね合わせ
   た場合にそれら撮像結果の共通部分が互にずれる量に基
   づいて、前方車両と自車両との車間距離を決定する車間
   距離決定手段が接続された車間距離検出手段を含む車両
   用車間距離検出装置において、 前記車間距離検出手段を２つ設け、一方の車間距離検出
   手段の前記各中心線の方向を水平方向とし、他方の車間
   距離検出手段の前記各中心線の方向を鉛直方向とすると
   ともに、それら両車間距離検出手段の一方を択一的に選
   択する選択手段を設けたことを特徴とする車両用車間距
   離検出装置。