JP2645476B2 - 光学検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、監視対象より所定の検出目標物を光学的に
検出する光学検出装置に関し、特に道路表面に設けられ
た白線などの帯状物を、自動車より検出する装置に用い
て好適なものである。

［従来の技術］ 従来、例えば道路表面に施された白線などの帯状物
を、光学的に検出する装置として、特開昭59−170709号
公報が公知である。この公知技術は、複数個の受光素子
を帯状物の幅方向に並べて配置し、帯状物とその背後物
との境を受光素子間の電圧差で捉え、電圧差を示す受光
素子の位置を読み取ることで、帯状物の幅を連続的に測
定するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記に示す従来の技術では、アスファ
ルトなどの背後物に対して帯状物が１本だけ存在する場
合には適用できるが、道路上などでの帯状物の検出に載
しては、道路表面にコンクリートとかガードレール、ゴ
ミなど、帯状物以外の反射物が存在するため、装置が帯
状物以外にも反応し、実用化ができない問題点を備えて
いた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、監視対象中に検出目標物以外の物が存在しても、
その中から検出目標物のみを見分けて検出することので
きる光学検出装置の提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、監視対象の幅方
向の広がりを、時系列の電気信号に変換して出力する光
学検出と、該光学検出部の出力する時系列の電気信号
を、該光学検出部から出力された一周期前のピーク電圧
に基づいて設定された基準電圧と比較することで、第１
信号と第２信号とに変換して出力する２進化符号部と、
該２進化符号部の発生する出力が第１信号から第２信号
に切り変ってから、再び第１信号に切り変るまでの時間
が、第１の所定時間よりも長く、且つ、第２の所定時間
よりも短い検出目標物に応じた所定の範囲内であるか否
かを判別し、該範囲内にあるときに目標物検出信号を発
生する制御部とを備え、前記制御部は、前記２進化符号
部より第２信号を受けて作動し、前記２進化符号部の出
力が第１信号から第２信号に切り変ってからカウントを
開始した前記第１の所定時間の経過後から前記第２の所
定時間が経過するまでの間、他端検出期間設定信号を発
生する他端検出期間設定部と、前記２進化符号部の出力
する第２信号から第１信号に切り変る信号を受けて他端
検出信号を発生する他端検出部と、前記他端検出期間設
定部が前記他端検出期間設定信号を発生する間に、前記
他端検出部から前記他端検出信号を発生する判定部とを
備えることからなる技術的手段を採用する。

［作用］ 上記構成よりなる本発明は、光学検出部で、監視対象
の幅方向の広がりを時系列の電気信号として取り出し、
２進化符号部で、光学検出部の出力した時系列の電気信
号を用いて、光学検出部から出力された一周期前のピー
ク電圧に基づいて設定された基準電圧と比較すること
で、監視対象中の明暗に応じた第１信号と第２信号との
２進符号に変換し、出力する。

幅方向の広がりを示す２進化符号部の出力が第１信号
から第２信号に切り変ってから、再び第１信号に切り変
るまでの時間が、検出目標物に応じた第１の所定時間の
経過後から第２の所定時間が経過するまでの所定の範囲
内にあるか否かを判別し、第１号から第２信号に切り変
ってから、再び第１信号に切り変るまでの時間がこの範
囲内にあるとき、制御部が検出目標物を検出した目標物
検出信号を発生する。また、他端検出期間設定部は、２
進化符号部より第２信号を受けて作動し、２進化符号部
の出力が第１信号から第２信号に切り変ってからカウン
トを開始した第１の所定時間の経過後から第２の所定時
間が経過するまでの間、他端検出期間設定信号を発生
し、他端検出部は２進化符号部の出力する第２信号から
第１信号に切り変る信号を受けて他端検出信号を発生
し、判定部は他端検出期間設定部が他端検出期間設定信
号を発生する間に、他端検出部から他端検出信号を発生
する。

［発明の効果］ 本発明によれば、検出目標物の幅方向の広がりに応じ
て、検出目標物を検出するための範囲を設定することに
より、監視対象中に検出目標物以外の物が存在しても、
その中から検出目標物のみに目標物検出信号を発生す
る。

これにより、監視対象中に検出目標物以外の物が存在
しても、その中から検出目標物を見分けて検出すること
ができる。また、光学検出部の出力する時系列の電気信
号を、光学検出部から出力された一周期前のピーク電圧
に基づいて設定された基準電圧と比較しているので、基
準電圧は信号（光）の強さに応じて最適値に自動設定さ
れることになり、屋外などの光の強さが変動している場
所においても正確に検出目標物を見分けて検出すること
ができる。

さらに、所定の範囲内にある検出目標物を複数連続し
て検出することができる。

［実施例］ 次に、本発明の光学検出装置を図面に示す一実施例に
基づき説明する。

第１図は、自動車より道路表面（監視対象）に施され
た白線などの帯状物（検出目標物）を検出する光学検出
装置のブロック図を示す。

本実施例の光学検出装置は、道路表面に向けて自動車
に取付けられた光学検出部10と、この光学検出部10の出
力から道路表面上の反射物の幅方向に応じた２進化信号
を発生する２進化符号部20と、この２進化符号部20の出
力する２進化信号から道路表面に施された帯状物を検出
する制御部30とからなる。

光学検出部10は、車両進行方向に対し、道路表面の幅
方向の明暗による空間的広がり（センサ視野）11を、時
間的経過を伴った（時系列）電気信号に変換して出力す
るイメージセンサで、レンズ12および受光素子13を備え
る。なお、本実施例の光学検出部10の出力する電気信号
は、受光素子13の受ける光が強くなるに応じて高い電圧
を出力するものである。

光学検出部10の出力する電気信号は、２進化符号部20
に入力される。この２進化符号部20は、光学検出部10か
ら出力された一周期前のピーク電圧を保持するピークホ
ールド回路21、このピークホールド回路21の出力より基
準電圧を設定するボリューム22、光学検出部10の出力電
圧と基準電圧とを比較するコンパレータ23からなり、光
学検出部10からの時間的経過を伴った電圧出力の変化
を、本発明の第１信号であるLowと、本発明の第２信号
であるHiとの２つの信号に２進化するものである。

上記２進化符号部20の出力は、他端検出期間設定部40
と、他端検出部50とにそれぞれ出力される。

他端検出期間設定部40は、２つの入力端子を備えた第
１アンド回路41を備え、２進化符号部20の出力は、第１
アンド回路41の一方の入力端子に接続される。また、第
１アンド回路41の他方の入力端子には、クロックパルス
を周期的に発生するクロックパルス発生回路42の出力が
接続されている。これにより、第１アンド回路41は、２
進化符号部20がHiの出力を発生する間、クロックパルス
を発生する。

第１アンド回路41の出力は、カウンタ43の入力端子に
入力される。このカウンタ43は、２つの出力端子43a、4
3bを備え、一方の出力端子43aは、カウンタ43がカウン
トを開始してからの第１の所定時間t1の経過後にLowか
らHiに変る出力を発生し、他方の出力端子43bは、カウ
ンタ43がカウントを開始してからの第２の所定時間t2の
経過後にLowからHiに変る出力を発生する。そして、こ
の他方の出力端子43bの出力はノット回路44により反転
される。

カウンタ43の一方の出力端子43aの出力およびノット
回路44の出力は、第２アンド回路45の２つの入力端子に
接続される。これにより、第２アンド回路45は、２進化
符号部20の出力がLowからHiに切り変ってカウントを開
始し、カウントを開始してからの第１の所定時間t1の経
過後から第２の所定時間t2の経過後までの間、本実施態
様の他端検出期間設定信号であるHiの信号を発生する。
なお、この他端検出期間設定部40が他端検出期間設定信
号であるHiの信号を発生する期間は、検出目標物である
帯状物の他端が検出されるべき時間に応じて設定され
る。

他端検出部50は、２進化符号部20の発生するHiからLo
wに変る立ち下がりのトリガ信号を受けて短い時間、本
実施態様の他端検出信号であるHi信号を発生する単安定
マルチバイブレータ51である。

他端検出部50の出力は、リセット信号発生部60と、判
定部70にそれぞれ出力される。

リセット信号発生部60は、他端検出部50の発生する信
号がHiからLowに変る立ち下がりのトリガ信号を受けて
短い時間、Hi信号を発生する単安定マルチバイブレータ
61で、その出力はカウンタ43のリセット端子に接続さ
れ、カウンタ43はリセット端子にHiの信号を受けること
によりリセットされる。

判定部70は、他端検出期間設定部40の出力と、他端検
出部50の出力を受ける第３アンド回路71で、他端検出期
間設定部40が他端検出期間設定信号であるHiを発生する
間に、他端検出部50から他端検出信号であるHiの信号を
発生することにより、道路表面から帯状物を検出した本
発明の目標物検出信号であるHi信号を発生する。

なお、上記他端検出期間設定部40、他端検出部50、リ
セット信号発生部60および判定部70より本発明の制御部
30が構成される。

次に、上記実施例の作動を第２図ないし第５図のタイ
ムチャートに基づき説明する。なお、タイムチャートの
横軸は、光学検出部10が、センサ視野11の一方から他方
まで走査するのに要する時間を示す。

イ）センサ視野11内の道路表面に、帯状物より幅の広
い、例えばコンクリートや路上に施された標識、横断歩
道などの光反射物が存在する場合のタイムチャートを第
２図に示す。

光学検出部10が、センサ視野11内の一方から他方へ時
間的経過を伴って走査する際、時間a1で道路表面の例え
ばアスファルト面から光反射物の一端にかかると、光学
検出部10の出力電圧が基準電圧を超え、２進化符号部20
の出力がLowからHiに反転する。

この２進化符号部20のHiの信号を受けて他端検出期間
設定部40が作動し、２進化符号部20の出力がLowからHi
に切り変った時間a1からの第１の所定時間t1の経過後
（第２図時間a2）から第２の所定時間t2の経過後（第２
図時間a3）までの間、Hiの他端検出期間設定信号を発生
する。

光学検出部10のセンサ視野11の走査位置が、時間a4で
光反射物の他端にかかると、光学検出部10の出力電圧が
基準電圧を下回り、２進化符号部20の出力がHiからLow
に反転する。

２進化符号部20の出力が、HiからLowに反転すると、
その立ち下がりのトリガ信号により、他端検出部50が時
間a4から時間a5までの短い期間、Hiの他端検出信号を発
生する。

上記に示すように、判定部70は、他端検出期間設定部
40がHiの他端検出期間設定信号を発生する間に、他端検
出部50がHiの他端検出信号を発生しないため、第３アン
ド回路71は道路表面から帯状物を検出した目標物検出信
号であるHiの信号は発生しない。

一方、他端検出部50の出力が、時間a5でHiからLowに
反転すると、その立ち下がりのトリガ信号により、リセ
ット信号発生部60が時間a5から時間a6までの短い期間、
Hiのリセット信号を他端検出期間設定部40のカウンタ43
のリセット端子に出力する。

ロ）センサ視野11内の道路表面に、センターライン、路
側帯、車線などの帯状物が存在する場合のタイムチャー
トを第３図に示す。

光学検出部10が、センサ視野11の一方から他方へ時間
的経過を伴って走査する際、時間b1で道路表面から帯状
物（光反射物）の一端にかかると、光学検出部10の出力
電圧が基準電圧を越え、２進化符号部20の出力がLowか
らHiに反転する。

この２進化符号部20のHiの信号を受けて他端検出期間
設定部40が作動し、２進化符号部20の出力がLowからHi
に切り変った時間b1からの第１の所定時間t1の経過後
（第３図時間b2）からHiの他端検出期間設定信号を発生
する。

光学検出部10のセンサ視野11の走査位置が、時間b3で
帯状物の他端にかかると、光学検出部10の出力電圧が基
準電圧を下回り、２進化符号部20の出力がHiからLowに
反転する。

２進化符号部20の出力が、HiからLowに反転すると、
その立ち下がりのトリガ信号により、他端検出部50が時
間b3から時間b4までの短い期間、Hiの他端検出信号を発
生する。

上記に示すように、判定部70は、他端検出期間設定部
40がHiの他端検出期間設定信号を発生する間に、他端検
出部50がHiの他端検出信号を発生するため、第３アンド
回路71は道路表面から帯状物を検出した目標物検出信号
であるHiの信号を発生する。

一方、他端検出部50の出力が、時間b4でHiからLowに
反転すると、その立ち下がりのトリガ信号により、リセ
ット信号発生部60が時間b4から時間b5までの短い期間、
Hiのリセット信号を他端検出期間設定部40のカウンタ43
のリセット端子に出力し、カウンタ43をリセットし、他
端検出期間設定部40の出力を、時間b4でLowに反転させ
る。

ハ）センサ視野11内の道路表面に、帯状物より幅の狭
い、例えばコンクリートやゴミなどの光反射物が存在す
る場合のタイムチャートを第４図に示す。

光学検出部10が、センサ視野11の一方から他方へ時間
的経過を伴って走査する際、時間c1で道路表面から光反
射物の一端にかかると、光学検出10の出力電圧が基準電
圧を越え、２進化符号部20の出力がLowからHiに反転す
る。

この２進化符号部20のHiの信号を受けて他端検出期間
設定部40が作動する。

一方、２進化符号部20の出力がLowからHiに切り変っ
た時間c1から第１の所定時間t1が経過する以前の時間c2
で光反射物の他端にかかると、光学検出部10の出力電圧
が基準電圧を下回り、２進化符号部20の出力がHiからLo
wに反転する。

２進化符号部20の出力が、HiからLowに反転すると、
その立ち下がりのトリガ信号により、他端検出部50が時
間c2から時間c3までの短い期間、Hiの他端検出信号を発
生する。

上記に示すように、判定部70は、他端検出期間設定部
40がHiの他端検出期間設定信号を発生する以前に、他端
検出部50がHiの他端検出信号を発生するため、第３アン
ド回路71は道路表面から帯状物を検出した目標物検出信
号であるHiの信号は発生しない。

一方、他端検出部50の出力が、時間c3でHiからLowに
反転すると、その立ち下がりのトリガ信号により、リセ
ット信号発生部60が時間c3から時間c4までの短い期間、
Hiのリセット信号を他端検出期間設定部40のカウンタ43
のリセット端子に出力される。これにより、他端検出期
間設定部40は、Hiの他端検出期間設定信号を出力するこ
となく時間c3でリセットされる。

ニ）センサ視野11内の道路表面に、帯状物と、他の光反
射物が同時に存在する場合のタイムチャートを第５図に
示す。このタイムチャートは、一例として、帯状物より
幅の狭い光反射物と、帯状物とが同時に存在する場合を
示す。

光学検出部10が、センサ視野11の一方から他方へ時間
的経過を伴って走査する際、はじめにセンサ視野11内に
帯状物より幅の狭い光反射物が存在すると、上記ニ）で
示した場合と同様、時間d1で道路表面から光反射物の一
端にかかると、光学検出部10の出力電圧が基準電圧を越
え、２進化符号部20の出力がLowからHiに反転する。

この２進化符号部20のHiの信号を受けて他端検出期間
設定部40が作動する。

一方、２進化符号部20の出力がLowからHiに切り変っ
た時間d1から第１の所定時間t1が経過する以前の時間d2
で光反射物の他端にかかると、光学検出部10の出力電圧
が基準電圧を下回り、２進化符号部20の出力がHiからLo
wに反転する。

２進化符号部20の出力が、HiからLowに反転すると、
その立ち下がりのトリガ信号により、他端検出部50が時
間d2から時間d3までの短い期間、Hiの他端検出信号を発
生する。

このため、判定部70は目標物検出信号であるHiの信号
は発生しない。

そして、他端検出部50の出力が、時間d3でHiからLow
に反転すると、その立ち下がりのトリガ信号により、リ
セット信号発生部60が時間d3から時間d4までの短い期
間、Hiのリセット信号を他端検出期間設定部40のカウン
タ43のリセット端子に出力し、他端検出期間設定信号を
出力することなく時間d3でリセットさせる。

次に、センサ視野11内に帯状物が存在すると、上記
ロ）で示した場合と同様、光学検出部10の出力が、時間
d5で道路表面から光反射物の一端にかかると、光学検出
部10の出力電圧が再び基準電圧を越え、２値化符号部20
の出力がLowからHiに反転する。

この２進化符号部20のHiの信号を受けて他端検出期間
設定部40が作動を開始し、２進化符号部20の出力がLow
からHiに切り変った時間d5からの第１の所定時間t1の経
過後（第５図時間d6）からHiの他端検出期間設定信号を
発生する。

光学検出部10のセンサ視野11の走査位置が、時間d7で
帯状物の他端にかかると、光学検出部10の出力電圧が基
準電圧を下回り、２進化符号部20の出力がHiからLowに
反転する。

２進化符号部20の出力が、HiからLowに反転すると、
その立ち下がりのトリガ信号により、他端検出部50が時
間d7から時間d8までの短い期間、Hiの他端検出信号を発
生する。

これにより、判定部70は道路表面から帯状物を検出し
た目標検出信号であるHiの信号を発生する。

なお、他端検出部50の出力が、時間d8でHiからLowに
反転すると、その立ち下がりのトリガ信号により、リセ
ット信号発生部60が時間d8から時間d9までの短い期間、
Hiのリセット信号を他端検出期間設定部40のカウンタ43
のリセット端子に出力し、他端検出期間設定部40をリセ
ットする。

上記に示すように、本実施例によれば、他端検出期間
設定部40が発生するHiの他端検出期間設定信号の発生期
間を、帯状物の他端が検出されるべき時間に設定するこ
とにより、センサ視野11内に検出目標物以外の例えばゴ
ミ、コンクリート、ガードレールなど他の光反射物が存
在しても、その中から検出目標物の帯状物のみを見分
け、センサ視野11内に帯状物が存在するときに、判定部
70がHiの目標物検出信号を発生して帯状物を検出するこ
とができる。

上記実施例では、本発明を道路表面より帯状物を検出
する装置に適用した例を示したが、作業台を流れる部品
や梱包物の中から特定の物品を検出するなど、他の用途
に用いても良い。

また、他端検出期間設定信号を発生させる手段として
カウンタを用いた例を示したが、コンデンサ等を使用し
たタイマー回路を用いても良い。

さらに、上記実施例では、第１信号をLow、第２信号
をHi、他端検出期間設定信号をHi、他端検出信号をHi、
検出目標信号をHiとした例を示したが、上記各信号は、
実施する装置に応じて適宜変更可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車より道路表面に施された帯状物を検出す
る光学検出装置のブロック図、第２図ないし第５図は作
動説明のためのタイムチャートである。 図中 10……光学検出部、20……２進化符号部、30……
制御部、40……他端検出期間設定部、50……他端検出
部、60……リセット信号発生部、70……判定部

フロントページの続き (72)発明者 岩間 伸治 刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電装株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−200405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−108703（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−7308（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）監視対象の幅方向の広がりを、時系
   列の電気信号に変換して出力する光学検出部と、 （ｂ）該光学検出部の出力する時系列の電気信号を、該
   光学検出部から出力された一周期前のピーク電圧に基づ
   いて設定された基準電圧と比較することで、第１信号と
   第２信号とに変換して出力する２進化符号部と、 （ｃ）該２進化符号部の発生する出力が第１信号から第
   ２信号に切り変ってから、再び第１信号に切り変るまで
   の時間が、第１の所定時間よりも長く、且つ、第２の所
   定時間よりも短い検出目標物に応じた所定の範囲内であ
   るか否かを判別し、該範囲内にあるときに目標物検出信
   号を発生する制御部とを備え、 前記制御部は、前記２進化符号部より第２信号を受けて
   作動し、前記２進化符号部の出力が第１信号から第２信
   号に切り変ってからカウントを開始した前記第１の所定
   時間の経過後から前記第２の所定時間が経過するまでの
   間、他端検出期間設定信号を発生する他端検出期間設定
   部と、前記２進化符号部の出力する第２信号から第１信
   号に切り変る信号を受けて他端検出信号を発生する他端
   検出部と、前記他端検出期間設定部が前記他端検出期間
   設定信号を発生する間に、前記他端検出部から前記他端
   検出信号を発生する判定部とを備えることを特徴とする
   光学検出装置。