JP3365799B2 - 距離・速度測定装置 - Google Patents
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、距離・速度測定装置に
関し、例えば自動車衝突予知センサに適した距離・速度
測定装置に関するものであり、特に衝突の危険性および
衝突直前の相対速度を検出し、生命防護装置の起動信号
を発生するようにした距離・速度測定装置に関するもの
である。
関し、例えば自動車衝突予知センサに適した距離・速度
測定装置に関するものであり、特に衝突の危険性および
衝突直前の相対速度を検出し、生命防護装置の起動信号
を発生するようにした距離・速度測定装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】自動車衝突予知センサとしては、従来、
交通渋滞時の追突防止や後退時のバックセンサ等が知ら
れているが、一般に衝突が運転者あるいは同乗者の生命
に危険なものかどうかは障害物との相対速度、障害物の
重量、衝突の仕方等に依存し、これらを衝突以前に知る
ことは困難であることが多い。衝突後の衝撃の強さを測
定する従来の方法としては、メカニカルな加速度センサ
が知られている。この測定値があるしきい値を越えた時
にエアバッグ、プリテンション等の生命防護装置を起動
させて衝突の衝撃を緩和している。
交通渋滞時の追突防止や後退時のバックセンサ等が知ら
れているが、一般に衝突が運転者あるいは同乗者の生命
に危険なものかどうかは障害物との相対速度、障害物の
重量、衝突の仕方等に依存し、これらを衝突以前に知る
ことは困難であることが多い。衝突後の衝撃の強さを測
定する従来の方法としては、メカニカルな加速度センサ
が知られている。この測定値があるしきい値を越えた時
にエアバッグ、プリテンション等の生命防護装置を起動
させて衝突の衝撃を緩和している。
【０００３】衝突前に衝突の危険性を予知する方法は従
来多くの提案がなされており、その多くは追突防止装置
に見られるように車間距離が大きい場合を想定してい
る。しかし、衝突前の近接した状態での移動体と障害物
の衝突の危険性および相対速度の検出は、生命防護装置
を起動すべきか否かを決定する上で重要な役割を有して
いる。
来多くの提案がなされており、その多くは追突防止装置
に見られるように車間距離が大きい場合を想定してい
る。しかし、衝突前の近接した状態での移動体と障害物
の衝突の危険性および相対速度の検出は、生命防護装置
を起動すべきか否かを決定する上で重要な役割を有して
いる。
【０００４】近接した状態を含めた距離・速度測定の従
来例として、三角測量による方法が知られている。この
距離測定の例を図１４に示す。線分ＡＢは基線長を表
し、その両端Ａ，Ｂには距離センサが設けられている。
点Ｐは障害物を表し、座標軸を図のようにとり、Ｐ
（Ｘ，Ｙ）とする。点Ｐの２次元的位置（Ｘ，Ｙ）は基
線ＡＢを基準として、例えばその両端の角θ、φを測定
するか、２辺ＢＰ，ＡＰの長さを測定することにより求
められる。
来例として、三角測量による方法が知られている。この
距離測定の例を図１４に示す。線分ＡＢは基線長を表
し、その両端Ａ，Ｂには距離センサが設けられている。
点Ｐは障害物を表し、座標軸を図のようにとり、Ｐ
（Ｘ，Ｙ）とする。点Ｐの２次元的位置（Ｘ，Ｙ）は基
線ＡＢを基準として、例えばその両端の角θ、φを測定
するか、２辺ＢＰ，ＡＰの長さを測定することにより求
められる。
【０００５】距離センサとしてはアクティブな場合とパ
ッシブな場合とがある。前者は例えば点Ａ，Ｂの一方ま
たは両方から光ビームを放出し、障害物Ｐを照明するも
ので、パルス光により障害物までの往復の時間差を測定
するもの、あるいはこの時間差を振幅変調波の位相差に
換算して測定するもの、照明された障害物Ｐの点像の位
置をＣＣＤ、ＰＳＤ等の撮像素子で測定するもの等が公
知の技術として知られている。
ッシブな場合とがある。前者は例えば点Ａ，Ｂの一方ま
たは両方から光ビームを放出し、障害物Ｐを照明するも
ので、パルス光により障害物までの往復の時間差を測定
するもの、あるいはこの時間差を振幅変調波の位相差に
換算して測定するもの、照明された障害物Ｐの点像の位
置をＣＣＤ、ＰＳＤ等の撮像素子で測定するもの等が公
知の技術として知られている。
【０００６】後者のパッシブな場合の例としては、本出
願人は既に特願平３−７７７４６として提案しており、
これを図１５、図１６により概略説明する。図１５にお
いて、パッシブセンサユニットＯ1 −Ｃ1 ，Ｏ2 −
Ｃ2 ，Ｏ3 −Ｃ3 ，Ｏ4 −Ｃ4 は測距の配置を示してい
る。パッシブセンサユニットＯ1 −Ｃ1 ，Ｏ2 −Ｃ2 ，
およびＯ3 −Ｃ3 ，Ｏ4 −Ｃ4 のペアは共に短い距離Ｌ
1 の間隔で配置され、さらに各ペアは長い距離Ｌ2 の間
隔で配置されている。障害物上の一点を点Ｐで表し、セ
ンサ面１からＲ、センサ中心線３からＳの距離にあると
する。センサ面１上には固定焦点レンズＯ1 ，Ｏ2 ；Ｏ
3 ，Ｏ4 が配置され、固定焦点レンズの焦点距離近傍の
撮像面２上には図示しない撮像素子がそれぞれ配置され
ている。点Ｐの固定焦点レンズＯ1 ，Ｏ2 ，Ｏ3 ，Ｏ4
による像はそれぞれＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3，Ｃ4 とする。Ｃ
i Ｑi （ｉ＝１〜４）は点Ｐが無限遠にあるときの像位
置Ｃi（ｉ＝１〜４）を基準として計った像の横ずれ量
を表し、これをｘi （ｉ＝１〜４）とし、ｆを固定焦点
レンズの焦点距離、Ｌ2 を長い基線長とすると、２次元
的距離Ｒ，Ｓは次の式で表せる。
願人は既に特願平３−７７７４６として提案しており、
これを図１５、図１６により概略説明する。図１５にお
いて、パッシブセンサユニットＯ1 −Ｃ1 ，Ｏ2 −
Ｃ2 ，Ｏ3 −Ｃ3 ，Ｏ4 −Ｃ4 は測距の配置を示してい
る。パッシブセンサユニットＯ1 −Ｃ1 ，Ｏ2 −Ｃ2 ，
およびＯ3 −Ｃ3 ，Ｏ4 −Ｃ4 のペアは共に短い距離Ｌ
1 の間隔で配置され、さらに各ペアは長い距離Ｌ2 の間
隔で配置されている。障害物上の一点を点Ｐで表し、セ
ンサ面１からＲ、センサ中心線３からＳの距離にあると
する。センサ面１上には固定焦点レンズＯ1 ，Ｏ2 ；Ｏ
3 ，Ｏ4 が配置され、固定焦点レンズの焦点距離近傍の
撮像面２上には図示しない撮像素子がそれぞれ配置され
ている。点Ｐの固定焦点レンズＯ1 ，Ｏ2 ，Ｏ3 ，Ｏ4
による像はそれぞれＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3，Ｃ4 とする。Ｃ
i Ｑi （ｉ＝１〜４）は点Ｐが無限遠にあるときの像位
置Ｃi（ｉ＝１〜４）を基準として計った像の横ずれ量
を表し、これをｘi （ｉ＝１〜４）とし、ｆを固定焦点
レンズの焦点距離、Ｌ2 を長い基線長とすると、２次元
的距離Ｒ，Ｓは次の式で表せる。
【０００７】
Ｒ＝ｆＬ2 ／｛（ｘ1 ＋ｘ2 ）／２−（ｘ3 ＋ｘ4 ）／２｝ ・・・（１）
Ｓ＝−Ｒ・（ｘ1 ＋ｘ2 ＋ｘ3 ＋ｘ4 ）／（４ｆ）
横ずれ量ｘi （ｉ＝１〜４）は短い基線長Ｌ1 で配置さ
れた撮像素子間の相関演算から特徴点の抽出を行い決定
される。（１）式から長い基線長Ｌ2 による精度の高い
距離が短い基線長による相関演算を用いて短時間に可能
となる。
れた撮像素子間の相関演算から特徴点の抽出を行い決定
される。（１）式から長い基線長Ｌ2 による精度の高い
距離が短い基線長による相関演算を用いて短時間に可能
となる。
【０００８】また衝突の危険性については、図１６から
横ずれ量の符号および測距値から衝突の危険度に応じた
複数の領域に分割、表示される。図１６において、短い
基線長Ｌ1 は長い基線長Ｌ2 に比し充分短いため無視さ
れ、Ｏ1 とＯ2 、Ｏ3 とＯ4はそれぞれ同じ点とみてさ
れて表示されている。また、４は車を表し、５はセンサ
面、６，７は境界線を表す。領域Ｉは最も危険な領域
で、領域ＩＩ，ＩＩＩは領域Ｉに比し、危険度は減少す
る。Ａ，Ｂ，Ｃは距離に応じた危険度のランク付けで、
Ａが最も危険な領域を表す。またＲa はパッシブセンサ
ユニットに併設したアクティブセンサを働かせる領域、
Ｒr は監視領域を表す。
横ずれ量の符号および測距値から衝突の危険度に応じた
複数の領域に分割、表示される。図１６において、短い
基線長Ｌ1 は長い基線長Ｌ2 に比し充分短いため無視さ
れ、Ｏ1 とＯ2 、Ｏ3 とＯ4はそれぞれ同じ点とみてさ
れて表示されている。また、４は車を表し、５はセンサ
面、６，７は境界線を表す。領域Ｉは最も危険な領域
で、領域ＩＩ，ＩＩＩは領域Ｉに比し、危険度は減少す
る。Ａ，Ｂ，Ｃは距離に応じた危険度のランク付けで、
Ａが最も危険な領域を表す。またＲa はパッシブセンサ
ユニットに併設したアクティブセンサを働かせる領域、
Ｒr は監視領域を表す。
【０００９】三角測量による距離測定から速度を求める
には、距離の時系列データから間接的に速度を算出す
る。三角測量により衝突の危険性を直接測定する場合の
例として、特公昭４７−２２５３２の構成を図１７に示
す。図中、４は車等の移動物体、ＡL ，ＡR は移動物体
４に設けられたドップラセンサ、Ｐは他の車を含む障害
物、Ｖは障害物Ｐと移動物体４との相対速度、θL ，θ
R はそれぞれは速度ベクトルＶとＰＡL ，ＰＡR となす
角度を表す。ドップラセンサＡL ，ＡR はマイクロ波を
放出し、障害物からの反射波をヘテロダイン検波してド
ップラシフト量を検出するもので、それぞれＶ cos
θL ，Ｖ cosθR に対応したドップラシフト量が検出さ
れる。特公昭４７−２２５３２においては、この２つの
ドップラシフト量の比（ cosθL ／ cosθR ）が所定の
範囲内にあるとき、移動物体Ｍと障害物との衝突の危険
性が高いとしている。
には、距離の時系列データから間接的に速度を算出す
る。三角測量により衝突の危険性を直接測定する場合の
例として、特公昭４７−２２５３２の構成を図１７に示
す。図中、４は車等の移動物体、ＡL ，ＡR は移動物体
４に設けられたドップラセンサ、Ｐは他の車を含む障害
物、Ｖは障害物Ｐと移動物体４との相対速度、θL ，θ
R はそれぞれは速度ベクトルＶとＰＡL ，ＰＡR となす
角度を表す。ドップラセンサＡL ，ＡR はマイクロ波を
放出し、障害物からの反射波をヘテロダイン検波してド
ップラシフト量を検出するもので、それぞれＶ cos
θL ，Ｖ cosθR に対応したドップラシフト量が検出さ
れる。特公昭４７−２２５３２においては、この２つの
ドップラシフト量の比（ cosθL ／ cosθR ）が所定の
範囲内にあるとき、移動物体Ｍと障害物との衝突の危険
性が高いとしている。
【００１０】また、本出願人は既に特願平４−８５３１
の衝突予知装置において、衝突の危険性に関する評価量
および衝突直前の速度を求める方法を示している。この
原理説明図を図１８に示す。点Ｐを障害物とし、Ｑ，Ｒ
を移動物体の両端に設けられた距離・速度測定手段とす
る。Ｖを移動物体と障害物との相対速度、Ｖ1 ，Ｖ2を
距離・速度測定手段Ｑ，Ｒ方向への速度成分、θを点Ｐ
がＱ，Ｒに対して張る角度、θ1 をＶとＶ1 とがなす角
度、Ｌを基線ＱＲの長さ、Ｑ，Ｒから点Ｐまでの距離を
Ｌ1 ，Ｌ2 とする。衝突の危険性はθ1 ≦θの時高く、
θ1 ＞θの程度に従って低くなる。式で表せば、 ｜ｋ｜≦ tan2 （θ／２） ・・・（２） 但し、θ＝ cos-1（Ｌ1 2 ＋Ｌ2 2 −Ｌ2 ）／２Ｌ1 Ｌ2 Ｋ＝（Ｖ2 −Ｖ1 ）／（Ｖ1 ＋Ｖ1 ） また真の相対速度Ｖは次の式で与えられる。 Ｖ＝（Ｖ1 2 ＋Ｖ2 2 −２Ｖ1 Ｖ2 cosθ）1/2 ／ sinθ ・・・（３） この相対速度Ｖがある設定値Ｖthを越えると、生命防護
装置を起動させるようにしている。
の衝突予知装置において、衝突の危険性に関する評価量
および衝突直前の速度を求める方法を示している。この
原理説明図を図１８に示す。点Ｐを障害物とし、Ｑ，Ｒ
を移動物体の両端に設けられた距離・速度測定手段とす
る。Ｖを移動物体と障害物との相対速度、Ｖ1 ，Ｖ2を
距離・速度測定手段Ｑ，Ｒ方向への速度成分、θを点Ｐ
がＱ，Ｒに対して張る角度、θ1 をＶとＶ1 とがなす角
度、Ｌを基線ＱＲの長さ、Ｑ，Ｒから点Ｐまでの距離を
Ｌ1 ，Ｌ2 とする。衝突の危険性はθ1 ≦θの時高く、
θ1 ＞θの程度に従って低くなる。式で表せば、 ｜ｋ｜≦ tan2 （θ／２） ・・・（２） 但し、θ＝ cos-1（Ｌ1 2 ＋Ｌ2 2 −Ｌ2 ）／２Ｌ1 Ｌ2 Ｋ＝（Ｖ2 −Ｖ1 ）／（Ｖ1 ＋Ｖ1 ） また真の相対速度Ｖは次の式で与えられる。 Ｖ＝（Ｖ1 2 ＋Ｖ2 2 −２Ｖ1 Ｖ2 cosθ）1/2 ／ sinθ ・・・（３） この相対速度Ｖがある設定値Ｖthを越えると、生命防護
装置を起動させるようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術は次に述べ
るような不都合がある。三角測量によるアクティブな距
離測定の場合は、大きさのある障害物に対して速度検出
を試みる時、次に述べる困難が生ずる。図１９によりこ
れを説明する。２点Ａ，Ｂは基線長だけ隔たっており、
点Ａには距離センサ、点Ｂには送光部と距離センサのペ
アが配置され、送光部から光ビームＢＰ1 が放出され、
時刻Ｔ1 で障害物８と点Ｐ1 で交差しているとする。こ
の時の点Ｐ1 の２次元的位置は点Ａ，Ｂに置かれた位置
検出用受光センサにより検出される。時刻Ｔ2 で障害物
は９の位置に移り、その移動ベクトルは矢印Ｐ1Ｐ2 で
示される。ただしＰ2 は時刻Ｔ2 におけるＰ1 の位置を
表す。しかし、光ビームＢＰ1 で検出される点は、障害
物上を移動してＰ2 ではなく、Ｐ2 ´となるため、みか
けの移動ベクトルは矢印Ｐ1 Ｐ2 ´の如くなり、実際の
移動ベクトルＰ1 Ｐ2 とは大きさも方向も異なったもの
が観測される。言い換えると、大きさのある障害物は光
ビームによる照明点の障害物移動のため、誤った移動ベ
クトルを検出する可能性があり、従って正しい速度が検
出されない恐れがある。
るような不都合がある。三角測量によるアクティブな距
離測定の場合は、大きさのある障害物に対して速度検出
を試みる時、次に述べる困難が生ずる。図１９によりこ
れを説明する。２点Ａ，Ｂは基線長だけ隔たっており、
点Ａには距離センサ、点Ｂには送光部と距離センサのペ
アが配置され、送光部から光ビームＢＰ1 が放出され、
時刻Ｔ1 で障害物８と点Ｐ1 で交差しているとする。こ
の時の点Ｐ1 の２次元的位置は点Ａ，Ｂに置かれた位置
検出用受光センサにより検出される。時刻Ｔ2 で障害物
は９の位置に移り、その移動ベクトルは矢印Ｐ1Ｐ2 で
示される。ただしＰ2 は時刻Ｔ2 におけるＰ1 の位置を
表す。しかし、光ビームＢＰ1 で検出される点は、障害
物上を移動してＰ2 ではなく、Ｐ2 ´となるため、みか
けの移動ベクトルは矢印Ｐ1 Ｐ2 ´の如くなり、実際の
移動ベクトルＰ1 Ｐ2 とは大きさも方向も異なったもの
が観測される。言い換えると、大きさのある障害物は光
ビームによる照明点の障害物移動のため、誤った移動ベ
クトルを検出する可能性があり、従って正しい速度が検
出されない恐れがある。
【００１２】パッシブな三角測量にアクティブを併用し
た特願平３−７７７４６ではパッシブな相関演算により
障害物上の特徴点を求めて、特徴点につき視差に対応す
る横ずれ量を検出しているため、上記の誤検出の恐れは
少ないが、現状の技術ではまだ時間がかかり、衝突直前
での短時間の判断を必要とする場合では不都合である。
また、アクティブな測定では上記の大きさのある障害物
に対する速度検出の配慮がなされていない。
た特願平３−７７７４６ではパッシブな相関演算により
障害物上の特徴点を求めて、特徴点につき視差に対応す
る横ずれ量を検出しているため、上記の誤検出の恐れは
少ないが、現状の技術ではまだ時間がかかり、衝突直前
での短時間の判断を必要とする場合では不都合である。
また、アクティブな測定では上記の大きさのある障害物
に対する速度検出の配慮がなされていない。
【００１３】特公昭４７−２２５３２の例では２つのド
ップラシフト量の比（ cosθL ／ cosθR ）は移動物体
と障害物の距離の関数となっており、距離が変われば異
なる設定値を使用しなければならない不都合がある。ま
た、特願平４−８５３１では距離と速度の２種類の測定
手段を必要とするため、構成が複雑で高価となる。
ップラシフト量の比（ cosθL ／ cosθR ）は移動物体
と障害物の距離の関数となっており、距離が変われば異
なる設定値を使用しなければならない不都合がある。ま
た、特願平４−８５３１では距離と速度の２種類の測定
手段を必要とするため、構成が複雑で高価となる。
【００１４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、距離測定手段のみの簡単な構成により距離
・速度を短時間かつ高精度で測定し、衝突の危険度を評
価し、生命防護装置の起動信号を発生する手段を提供す
にことを目的とする。
ものであり、距離測定手段のみの簡単な構成により距離
・速度を短時間かつ高精度で測定し、衝突の危険度を評
価し、生命防護装置の起動信号を発生する手段を提供す
にことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】図１、図２に本発明の概
念図を示す。図１において、ＡＢを基線とし、８を障害
物として２点Ａ，Ｂにアクティブな距離センサ１０，１
１を配置する。基線ＡＢの中点を座標の原点Ｏとし、
Ｘ，Ｙ両軸を図のように定める。障害物上の任意の１点
をＰとし、点Ｐの２次元座標を距離センサ１０，１１に
より測定した結果を（Ｘ，Ｙ）とする。障害物は８の位
置から９の位置に相対運動するとすれば、障害物上の特
定の点Ｐ1 に着目して、障害物８が９の位置に移った時
のその位置を点Ｐ2 で表せばベクトルＰ1 Ｐ2 は障害物
８の真の移動ベクトルを表す。アクティブな距離センサ
１０，１１を用いて障害物上の任意の一点を光ビーム１
２を用いて測定すれば、上述の大きさのある障害物を測
定する場合の困難のため、真の移動ベクトルは測定され
ない。しかし障害物８の基線ＡＢに最も近い点をＰ1mと
すれば、この点は障害物上で一義的に定まり、障害物が
９の位置に移ったとした時の点の位置をＰ2mとした時、
点Ｐ2mは基線ＡＢに最も近い障害物上の点となる。言い
換えると、点Ｐ1m、Ｐ2mは障害物８，９に対して基線Ａ
Ｂに平行に引いた接線との接点にあたる。但し、障害物
８の基線ＡＢに対する相対運動が基線ＡＢに接近した領
域ではほぼ平行移動となっていると仮定している。この
仮定の下では、ベクトルＰ1mＰ2mは障害物の真の移動ベ
クトルＰ1 Ｐ2 と一致する。
念図を示す。図１において、ＡＢを基線とし、８を障害
物として２点Ａ，Ｂにアクティブな距離センサ１０，１
１を配置する。基線ＡＢの中点を座標の原点Ｏとし、
Ｘ，Ｙ両軸を図のように定める。障害物上の任意の１点
をＰとし、点Ｐの２次元座標を距離センサ１０，１１に
より測定した結果を（Ｘ，Ｙ）とする。障害物は８の位
置から９の位置に相対運動するとすれば、障害物上の特
定の点Ｐ1 に着目して、障害物８が９の位置に移った時
のその位置を点Ｐ2 で表せばベクトルＰ1 Ｐ2 は障害物
８の真の移動ベクトルを表す。アクティブな距離センサ
１０，１１を用いて障害物上の任意の一点を光ビーム１
２を用いて測定すれば、上述の大きさのある障害物を測
定する場合の困難のため、真の移動ベクトルは測定され
ない。しかし障害物８の基線ＡＢに最も近い点をＰ1mと
すれば、この点は障害物上で一義的に定まり、障害物が
９の位置に移ったとした時の点の位置をＰ2mとした時、
点Ｐ2mは基線ＡＢに最も近い障害物上の点となる。言い
換えると、点Ｐ1m、Ｐ2mは障害物８，９に対して基線Ａ
Ｂに平行に引いた接線との接点にあたる。但し、障害物
８の基線ＡＢに対する相対運動が基線ＡＢに接近した領
域ではほぼ平行移動となっていると仮定している。この
仮定の下では、ベクトルＰ1mＰ2mは障害物の真の移動ベ
クトルＰ1 Ｐ2 と一致する。
【００１６】次に図２により障害物８上の照明点Ｐの２
次元座標（Ｘ，Ｙ）および衝突の危険性の求め方を示
す。基線ＡＢの両端から点Ｐを臨む角度をθ、φとす
る。また基線の両端Ａ，Ｂに原点Ｏ´、Ｏ″としてそれ
ぞれＸ１，Ｘ２；Ｙ１，Ｙ２の座標軸を図のようにと
る。Ｘ１，Ｘ２の正の方向は右の方にとる。点Ｐの基線
の両端Ａ，Ｂに置かれたレンズ１３，１４による像はレ
ンズの焦点面上のＱ，Ｒにでき、Ｏ´Ｑ＝ｘ１，Ｏ″Ｒ
＝ｘ２で、図２の場合、Ｏ´Ｑ≧０，Ｏ″Ｒ≦０とな
る。点Ｐの２次元的位置（Ｘ，Ｙ）は撮像素子上の像位
置ｘ１，ｘ２で把握され、Ｘ，Ｙは次式により求められ
る。
次元座標（Ｘ，Ｙ）および衝突の危険性の求め方を示
す。基線ＡＢの両端から点Ｐを臨む角度をθ、φとす
る。また基線の両端Ａ，Ｂに原点Ｏ´、Ｏ″としてそれ
ぞれＸ１，Ｘ２；Ｙ１，Ｙ２の座標軸を図のようにと
る。Ｘ１，Ｘ２の正の方向は右の方にとる。点Ｐの基線
の両端Ａ，Ｂに置かれたレンズ１３，１４による像はレ
ンズの焦点面上のＱ，Ｒにでき、Ｏ´Ｑ＝ｘ１，Ｏ″Ｒ
＝ｘ２で、図２の場合、Ｏ´Ｑ≧０，Ｏ″Ｒ≦０とな
る。点Ｐの２次元的位置（Ｘ，Ｙ）は撮像素子上の像位
置ｘ１，ｘ２で把握され、Ｘ，Ｙは次式により求められ
る。
【００１７】
Ｘ＝（Ｌ／２）（ tanθ− tanφ）／（ tanθ＋ tanφ）
＝（Ｌ／２）（Ｏ″Ｒ＋Ｏ´Ｑ）／（Ｏ″Ｒ−Ｏ´Ｑ） ・・・（４）
Ｙ＝Ｌ tanθ tanφ／（ tanθ＋ tanφ）
＝Ｌｆ／（Ｏ´Ｑ−Ｏ″Ｒ） ・・・（５）
但し、 tanθ＝ｆ／Ｏ´Ｑ， tanφ＝−（ｆ／Ｏ″Ｒ）
ｆ：レンズの焦点距離
（５）式からＹおよび障害物との相対速度のＹ方向成分
ＶY は基本的にＯ″Ｒ＋Ｏ´Ｑ、およびその時系列デー
タから把握できることが分かる。また、ｘ１，ｘ２と
θ、φとの関係は適当な符号の約束の下に ｘ１＝ｆ cotθ、ｘ２＝−ｆ cotφ ・・・（６） と書くことができる。
ＶY は基本的にＯ″Ｒ＋Ｏ´Ｑ、およびその時系列デー
タから把握できることが分かる。また、ｘ１，ｘ２と
θ、φとの関係は適当な符号の約束の下に ｘ１＝ｆ cotθ、ｘ２＝−ｆ cotφ ・・・（６） と書くことができる。
【００１８】次に衝突の可能性あるいは危険性を考え
る。この場合衝突は区間ＡＢの間で生ずるものを考え
る。便宜上Ｉ−ＩＩＩの領域分けを図２に示すように、
ＩはＹ１の右の領域、ＩＩはＹ１，Ｙ２の中間の領域、
ＩＩＩはＹ２の左の領域とする。Ｉ，ＩＩＩの領域はＩ
Ｉの領域と比較すると衝突の危険性はより少ない。点Ｐ
がどのような領域にあるかはｘ１，ｘ２の符号から表１
により認識可能である。
る。この場合衝突は区間ＡＢの間で生ずるものを考え
る。便宜上Ｉ−ＩＩＩの領域分けを図２に示すように、
ＩはＹ１の右の領域、ＩＩはＹ１，Ｙ２の中間の領域、
ＩＩＩはＹ２の左の領域とする。Ｉ，ＩＩＩの領域はＩ
Ｉの領域と比較すると衝突の危険性はより少ない。点Ｐ
がどのような領域にあるかはｘ１，ｘ２の符号から表１
により認識可能である。
【００１９】
表１からｘ１・ｘ２≦０の時のとき点ＰはＩＩの領域に
あることが分かる。
あることが分かる。
【００２０】次に点Ｐの移動を考えると、角ＡＰＢの外
部および内部に２点Ｐ1 ，Ｐ2 をとれば、移動ベクトル
ＰＰ１，ＰＰ２の二つの移動のうち、ＰＰ２はＰＰ１よ
り衝突の危険性が高い移動といえる。また、ＰＰ１，Ｐ
Ｐ２の移動方向の識別は表２から可能である。
部および内部に２点Ｐ1 ，Ｐ2 をとれば、移動ベクトル
ＰＰ１，ＰＰ２の二つの移動のうち、ＰＰ２はＰＰ１よ
り衝突の危険性が高い移動といえる。また、ＰＰ１，Ｐ
Ｐ２の移動方向の識別は表２から可能である。
【００２１】
表２から危険な移動方向として、Δｘ１・Δｘ２≦０を
判別基準に用いることができることが分かる。
判別基準に用いることができることが分かる。
【００２２】
【作用】本発明は障害物探査用光ビームを放出する送光
手段、基線だけ隔たって配置された複数の位置検出用受
光手段を有し、光ビームと位置検出用受光手段から得ら
れる基線に垂直な方向の障害物までの距離成分のうち、
その最小値及びその最小値を得た時系列データを利用す
ることにより、大きさのある障害物に対しても基線に垂
直方向の相対速度成分を求めることができ、求めた基線
に垂直方向の相対速度と予め定められたしきい値とを比
較し、しきい値を越える場合に生命防護装置の起動信号
を発生させることが可能となる。
手段、基線だけ隔たって配置された複数の位置検出用受
光手段を有し、光ビームと位置検出用受光手段から得ら
れる基線に垂直な方向の障害物までの距離成分のうち、
その最小値及びその最小値を得た時系列データを利用す
ることにより、大きさのある障害物に対しても基線に垂
直方向の相対速度成分を求めることができ、求めた基線
に垂直方向の相対速度と予め定められたしきい値とを比
較し、しきい値を越える場合に生命防護装置の起動信号
を発生させることが可能となる。
【００２３】
【実施例】本発明の第１実施例を図３〜図８に示す。図
３により本実施例の概念を説明する。図において、障害
物を８で示し、点Ａに受光部を、点Ｂに送光部と受光部
とを設ける。点Ｂの送光部から光ビームを放射状に射出
し、これらを順次点滅させることで実効的に光ビームで
回転走査し、障害物８の基線ＡＢに最も近い点を探索す
る。
３により本実施例の概念を説明する。図において、障害
物を８で示し、点Ａに受光部を、点Ｂに送光部と受光部
とを設ける。点Ｂの送光部から光ビームを放射状に射出
し、これらを順次点滅させることで実効的に光ビームで
回転走査し、障害物８の基線ＡＢに最も近い点を探索す
る。
【００２４】図４により具体的な光学系の構成を説明す
る。光学系は基線ＡＢの両端にそれぞれ受光部１９，２
０、送光部２１を設けたもので、送光部２１は受光部２
０に接近して配置され、レンズ１５と、レンズ１５の焦
点距離近傍に配列された複数の光源１６から構成され、
受光部１９，２０はそれぞれレンズ１３，１４とＰＳＤ
あるいはＣＣＤ等の位置検出可能な撮像素子１７，１８
から構成されている。２つの受光部のレンズは同じ平面
上に配置され、それぞれの撮像素子は平面と平行でレン
ズの焦点距離だけ離れた平面上に配置される。光源１６
はレーザダイオードあるいは発光ダイオードが用いら
れ、基線長ＡＢとしては１〜２ｍ位の比較的長い距離が
用いられる。
る。光学系は基線ＡＢの両端にそれぞれ受光部１９，２
０、送光部２１を設けたもので、送光部２１は受光部２
０に接近して配置され、レンズ１５と、レンズ１５の焦
点距離近傍に配列された複数の光源１６から構成され、
受光部１９，２０はそれぞれレンズ１３，１４とＰＳＤ
あるいはＣＣＤ等の位置検出可能な撮像素子１７，１８
から構成されている。２つの受光部のレンズは同じ平面
上に配置され、それぞれの撮像素子は平面と平行でレン
ズの焦点距離だけ離れた平面上に配置される。光源１６
はレーザダイオードあるいは発光ダイオードが用いら
れ、基線長ＡＢとしては１〜２ｍ位の比較的長い距離が
用いられる。
【００２５】次に光学系の作用につき述べる。光源１６
から出た光はレンズ１５でコリメートされ、図示しない
障害物を照明し、その点像を基線ＡＢの両端に設けられ
た受光部１９，２０のレンズ１３，１４によりそれぞれ
の撮像素子１７，１８上に形成する。複数の光源１６は
時系列的に交代して点灯され、送光部２１から放出され
たコリメート光は障害物のある空間を、Ｂを中心として
図３に示すように回転走査する。
から出た光はレンズ１５でコリメートされ、図示しない
障害物を照明し、その点像を基線ＡＢの両端に設けられ
た受光部１９，２０のレンズ１３，１４によりそれぞれ
の撮像素子１７，１８上に形成する。複数の光源１６は
時系列的に交代して点灯され、送光部２１から放出され
たコリメート光は障害物のある空間を、Ｂを中心として
図３に示すように回転走査する。
【００２６】次に図５のブロック図を用いて基線ＡＢに
最も近い障害物８上の点を探索する方法を説明する。信
号処理系の構成は、図５に示すように制御回路３０とタ
イミング回路３１、分配器３２、駆動回路３３、光源３
４からなる送光系と、撮像素子３５，３６、位置信号出
力回路３７，３８とこれらの和、差をとる回路３９，４
０、ピーク値検出回路４１、割算器４２からなる受光系
とから構成されている。
最も近い障害物８上の点を探索する方法を説明する。信
号処理系の構成は、図５に示すように制御回路３０とタ
イミング回路３１、分配器３２、駆動回路３３、光源３
４からなる送光系と、撮像素子３５，３６、位置信号出
力回路３７，３８とこれらの和、差をとる回路３９，４
０、ピーク値検出回路４１、割算器４２からなる受光系
とから構成されている。
【００２７】位置信号出力回路３７，３８のより具体的
なブロック図を撮像素子としてＰＳＤを用いた場合につ
き図６に示す。具体的にはＰＳＤ５０、プリアンプ５
１，５２、結合コンデンサ５３，５４、ゲート回路５
５，５６、積分器５７，５８、和，差をとる回路５９，
６０、割算器６１、ゲート信号６２，６３から構成され
ている。
なブロック図を撮像素子としてＰＳＤを用いた場合につ
き図６に示す。具体的にはＰＳＤ５０、プリアンプ５
１，５２、結合コンデンサ５３，５４、ゲート回路５
５，５６、積分器５７，５８、和，差をとる回路５９，
６０、割算器６１、ゲート信号６２，６３から構成され
ている。
【００２８】また図７にタイミングチャートを示す。次
に信号処理系の動作を図５〜図７を用いて説明する。図
５において、タイミング回路３１は制御回路３０からの
クロックパルスを用いて図７に示す光源用駆動パルスＫ
i （ｉ＝１，２，３、簡単のため３個のみ例示する）を
生成するための基本周期Ｔ2 ，Ｔ1 ，Ｔ4 を生成すると
共に、ゲートパルスＧ、一周期表示パルスＳＰ２等を生
成する。分配器３２は基本周期から光源用駆動パルスＫ
1 ，Ｋ2 ……を生成し、駆動回路３３に供給する。この
とき駆動回路３３は光源３４を点灯する。各光源は図７
の周期Ｔ4 の時間だけＴ2 の周期で明滅を持続し、これ
をＴ1 の周期で繰り返すと共にＴ3 のディレイをもって
時系列的に交代して点灯する。
に信号処理系の動作を図５〜図７を用いて説明する。図
５において、タイミング回路３１は制御回路３０からの
クロックパルスを用いて図７に示す光源用駆動パルスＫ
i （ｉ＝１，２，３、簡単のため３個のみ例示する）を
生成するための基本周期Ｔ2 ，Ｔ1 ，Ｔ4 を生成すると
共に、ゲートパルスＧ、一周期表示パルスＳＰ２等を生
成する。分配器３２は基本周期から光源用駆動パルスＫ
1 ，Ｋ2 ……を生成し、駆動回路３３に供給する。この
とき駆動回路３３は光源３４を点灯する。各光源は図７
の周期Ｔ4 の時間だけＴ2 の周期で明滅を持続し、これ
をＴ1 の周期で繰り返すと共にＴ3 のディレイをもって
時系列的に交代して点灯する。
【００２９】図７のゲートパルスＧは光源３４が点灯し
ている間のみ図６のゲート回路５５，５６を開く作用を
もつゲート信号６２，６３を供給し、背景光の影響を軽
減する働きをしている。図５の撮像素子３５，３６上に
形成された点像から位置信号出力回路３７，３８により
点像に対応した２つの位置信号を得ることができる。ま
た、一周期表示パルスＳＰ２は制御回路３０へのデータ
取り込みに用いられる。
ている間のみ図６のゲート回路５５，５６を開く作用を
もつゲート信号６２，６３を供給し、背景光の影響を軽
減する働きをしている。図５の撮像素子３５，３６上に
形成された点像から位置信号出力回路３７，３８により
点像に対応した２つの位置信号を得ることができる。ま
た、一周期表示パルスＳＰ２は制御回路３０へのデータ
取り込みに用いられる。
【００３０】図６により位置信号出力回路３７，３８の
動作を説明する。撮像素子ＰＳＤ５０上の位置に対応し
た電流値Ｉ1 ，Ｉ2 をプリアンプ５１，５２でＩ−Ｖ変
換し、結合コンデンサ５３，５４、ゲート回路５５，５
６を経て積分器５７，５８に入力する。結合コンデンサ
５３，５４は直流分をカットすることにより、またゲー
ト回路５５，５６は光源の点灯周期に同期して信号を取
り込むことにより、障害物の存在する空間での背景光の
影響を軽減する役割を持つ。積分器５７，５８の役割は
図７の周期Ｔ4 に対応したローパス特性を持たせること
により光源がＴ2 の周期で明滅して提供する障害物の位
置情報を平均化して信頼性を向上させる役割を持つ。ま
た、積分器の出力の和、差をそれぞれ和、差の回路５
９，６０でとり、割算器６１に入力することにより、よ
く知られているように散乱光強度の影響を軽減した位置
信号出力が得られる。
動作を説明する。撮像素子ＰＳＤ５０上の位置に対応し
た電流値Ｉ1 ，Ｉ2 をプリアンプ５１，５２でＩ−Ｖ変
換し、結合コンデンサ５３，５４、ゲート回路５５，５
６を経て積分器５７，５８に入力する。結合コンデンサ
５３，５４は直流分をカットすることにより、またゲー
ト回路５５，５６は光源の点灯周期に同期して信号を取
り込むことにより、障害物の存在する空間での背景光の
影響を軽減する役割を持つ。積分器５７，５８の役割は
図７の周期Ｔ4 に対応したローパス特性を持たせること
により光源がＴ2 の周期で明滅して提供する障害物の位
置情報を平均化して信頼性を向上させる役割を持つ。ま
た、積分器の出力の和、差をそれぞれ和、差の回路５
９，６０でとり、割算器６１に入力することにより、よ
く知られているように散乱光強度の影響を軽減した位置
信号出力が得られる。
【００３１】図５においてさらに２つの位置信号出力回
路３７，３８の出力信号の和、差を作ることにより、式
（４），（５）を参照して和の回路３９から１／Ｙに対
応した信号を、和と差の回路３９，４０の出力を割算器
４２に入れることからＸに対応した信号を得ることがで
きる。和の信号からそのピーク値をピーク値検出回路４
１により検出し、光ビームによる１回の回転走査で距離
Ｙの最小値Ｙimの逆数を得ることができ、得られた１／
Ｙim、Ｘの時系列データから制御回路３２よりソフト的
にあるいはハード的にＹ方向の速度成分、衝突の危険性
についての判断基準等を得ることができる。
路３７，３８の出力信号の和、差を作ることにより、式
（４），（５）を参照して和の回路３９から１／Ｙに対
応した信号を、和と差の回路３９，４０の出力を割算器
４２に入れることからＸに対応した信号を得ることがで
きる。和の信号からそのピーク値をピーク値検出回路４
１により検出し、光ビームによる１回の回転走査で距離
Ｙの最小値Ｙimの逆数を得ることができ、得られた１／
Ｙim、Ｘの時系列データから制御回路３２よりソフト的
にあるいはハード的にＹ方向の速度成分、衝突の危険性
についての判断基準等を得ることができる。
【００３２】２つの位置信号出力回路３７，３８の出力
の和からピーク値を検出する回路はアナログとデジタル
両方式が可能だが、図８にデジタルの場合のブロック図
を示す。位置信号出力回路３７，３８の出力端にある割
算器７０，７１の出力はＡ／Ｄ変換器７２，７３により
デジタル信号に変換される。デジタル信号はＲＯＭ７
４，７５に書き込まれた非線型関数との対応付けを行う
ことにより、測定系の非線型性の補正がなされる。ＲＯ
Ｍ７４，７５の出力はＡＤＤＥＲ７６により和をとら
れ、ラッチ回路７７によりラッチされると共に、それ以
前のラッチされた値との比較を比較器８１により行い、
前の値より大きい場合にはラッチパルス７９，８０を出
して、距離信号Ｙの最小値Ｙimの逆数に対応する新しい
値をラッチすると共に、対応する時刻をラッチする。該
時刻は制御回路に内蔵されているクロックを図示しない
カウンタで計測することにより達成される。さらにラッ
チパルス７９，８０は図５の位置信号出力回路３７，３
８から出力されるｘ１，ｘ２，Δｘ１，Δｘ２の値をラ
ッチし、制御回路３０に取り込むことにも用いられる。
これらの値は衝突の危険性を判断する際に使用される。
の和からピーク値を検出する回路はアナログとデジタル
両方式が可能だが、図８にデジタルの場合のブロック図
を示す。位置信号出力回路３７，３８の出力端にある割
算器７０，７１の出力はＡ／Ｄ変換器７２，７３により
デジタル信号に変換される。デジタル信号はＲＯＭ７
４，７５に書き込まれた非線型関数との対応付けを行う
ことにより、測定系の非線型性の補正がなされる。ＲＯ
Ｍ７４，７５の出力はＡＤＤＥＲ７６により和をとら
れ、ラッチ回路７７によりラッチされると共に、それ以
前のラッチされた値との比較を比較器８１により行い、
前の値より大きい場合にはラッチパルス７９，８０を出
して、距離信号Ｙの最小値Ｙimの逆数に対応する新しい
値をラッチすると共に、対応する時刻をラッチする。該
時刻は制御回路に内蔵されているクロックを図示しない
カウンタで計測することにより達成される。さらにラッ
チパルス７９，８０は図５の位置信号出力回路３７，３
８から出力されるｘ１，ｘ２，Δｘ１，Δｘ２の値をラ
ッチし、制御回路３０に取り込むことにも用いられる。
これらの値は衝突の危険性を判断する際に使用される。
【００３３】次に本実施例の特徴を述べる。図５のピー
ク値検出回路４１の出力は光ビームによる１回の回転走
査での距離Ｙの最小値Ｙimの逆数に対応し、これの時系
列データから前述のように障害物との相対速度のＹ方向
成分の衝突直前の正しい値をリアルタイムで得ることが
できると共に、この値が予め定められたしきい値を越え
る時、生命防護装置の起動信号を発生させることができ
る。同時に得られる位置信号出力回路３７，３８の時系
列データを用いて、表１、表２の特性から衝突の危険性
についての適切な判断を得ることができる。
ク値検出回路４１の出力は光ビームによる１回の回転走
査での距離Ｙの最小値Ｙimの逆数に対応し、これの時系
列データから前述のように障害物との相対速度のＹ方向
成分の衝突直前の正しい値をリアルタイムで得ることが
できると共に、この値が予め定められたしきい値を越え
る時、生命防護装置の起動信号を発生させることができ
る。同時に得られる位置信号出力回路３７，３８の時系
列データを用いて、表１、表２の特性から衝突の危険性
についての適切な判断を得ることができる。
【００３４】本実施例は次の変更が可能である。図４に
おいて、送光部２１は受光部１８に接近して配置されて
いるが、基線ＡＢの中間点あるいはその他の部位に配置
することもできる。また送光部２１および受光部１８の
光軸も基線ＡＢに垂直な方向に限定されるものでなく、
傾けて配置することができる。
おいて、送光部２１は受光部１８に接近して配置されて
いるが、基線ＡＢの中間点あるいはその他の部位に配置
することもできる。また送光部２１および受光部１８の
光軸も基線ＡＢに垂直な方向に限定されるものでなく、
傾けて配置することができる。
【００３５】図９に本発明の第２の実施例を示す。基線
ＡＢの両端に送光部と受光部を隣接して配置した送光・
受光部８６，８７を設けたもので、それぞれの端から少
なくとも２本以上の複数の光ビーム８２，８３；８４，
８５を放出し、障害物８が最初に各光ビームをよぎった
点Ｐの２次元座標とその時刻、特に基線ＡＢに垂直な距
離成分Ｙの時系列データをとり、これから基線ＡＢに垂
直な速度成分を求めることを基本とする。
ＡＢの両端に送光部と受光部を隣接して配置した送光・
受光部８６，８７を設けたもので、それぞれの端から少
なくとも２本以上の複数の光ビーム８２，８３；８４，
８５を放出し、障害物８が最初に各光ビームをよぎった
点Ｐの２次元座標とその時刻、特に基線ＡＢに垂直な距
離成分Ｙの時系列データをとり、これから基線ＡＢに垂
直な速度成分を求めることを基本とする。
【００３６】第１の実施例では図１に示したように、基
線ＡＢに平行な接線を障害物８に引き、これを障害物の
特徴点としてこの移動を測定したが、本実施例では図９
の配置ではＢを中心とする放射状の光ビーム８２と障害
物８との接点Ｐを特徴点としてこれらの移動を測定す
る。
線ＡＢに平行な接線を障害物８に引き、これを障害物の
特徴点としてこの移動を測定したが、本実施例では図９
の配置ではＢを中心とする放射状の光ビーム８２と障害
物８との接点Ｐを特徴点としてこれらの移動を測定す
る。
【００３７】具体的には図１０において、光ビーム８２
を最初に障害物８が切る点をＰ1 とし、次に光ビーム８
３を最初に切る点をＰ2 とすれば、移動ベクトルＰ1 Ｐ
2 が得られる。一方、真の移動ベクトルは障害物８が平
行移動する場合には移動後の障害物９に対して光ビーム
８２に平行に接線８８を引いた時の接点をＲとして、ベ
クトルＰ1 Ｒで与えられる。このため、移動ベクトルＰ
1 Ｐ2 は真の移動ベクトルＰ1 Ｒの近似であるが、実際
上はほぼ一致する。また、第１の実施例、図１の移動ベ
クトルＰ1mＰ2mとも実際上ほぼ一致する。
を最初に障害物８が切る点をＰ1 とし、次に光ビーム８
３を最初に切る点をＰ2 とすれば、移動ベクトルＰ1 Ｐ
2 が得られる。一方、真の移動ベクトルは障害物８が平
行移動する場合には移動後の障害物９に対して光ビーム
８２に平行に接線８８を引いた時の接点をＲとして、ベ
クトルＰ1 Ｒで与えられる。このため、移動ベクトルＰ
1 Ｐ2 は真の移動ベクトルＰ1 Ｒの近似であるが、実際
上はほぼ一致する。また、第１の実施例、図１の移動ベ
クトルＰ1mＰ2mとも実際上ほぼ一致する。
【００３８】図１１に本実施例の信号処理系のブロック
図を示すが、図５の一部を変更したもとなっている。変
更部分のみを説明すると、分配器３２と駆動回路３３の
間にスイッチ回路９０，９１を設けたことと、これらの
駆動信号９８，９９を比較器１００の出力信号から形成
するようにしたことである。また、図５のピーク値検出
回路４１は不要となり、削除されている。
図を示すが、図５の一部を変更したもとなっている。変
更部分のみを説明すると、分配器３２と駆動回路３３の
間にスイッチ回路９０，９１を設けたことと、これらの
駆動信号９８，９９を比較器１００の出力信号から形成
するようにしたことである。また、図５のピーク値検出
回路４１は不要となり、削除されている。
【００３９】分配器３２はタイミング回路３１の出力信
号をスイッチ回路９０，９１の一方の端子９２，９３に
時系列的に振り分ける役割をする。スイッチ回路９０，
９１は端子９２，９３をそれぞれ端子９４，９５あるい
は端子９６，９７への接続を駆動信号９８，９９により
制御するものである。駆動信号９８，９９は比較器１０
０により形成されるが、これを図１１、図１２により説
明する。
号をスイッチ回路９０，９１の一方の端子９２，９３に
時系列的に振り分ける役割をする。スイッチ回路９０，
９１は端子９２，９３をそれぞれ端子９４，９５あるい
は端子９６，９７への接続を駆動信号９８，９９により
制御するものである。駆動信号９８，９９は比較器１０
０により形成されるが、これを図１１、図１２により説
明する。
【００４０】図１１の和の回路３９の出力信号は前述の
ように位置信号Ｙの逆数に対応し、図９において障害物
８が接近し、光ビームをよぎったとすれば、よぎった点
Ｐの位置信号Ｙの逆数に対応した電圧を発生する。言い
換えるとよぎった点が基線ＡＢに近い程大きな電圧が発
生する。
ように位置信号Ｙの逆数に対応し、図９において障害物
８が接近し、光ビームをよぎったとすれば、よぎった点
Ｐの位置信号Ｙの逆数に対応した電圧を発生する。言い
換えるとよぎった点が基線ＡＢに近い程大きな電圧が発
生する。
【００４１】図１２において、コンパレータ１０４の一
方の入力端子１０２には図１１の和の回路３９の出力信
号が入力され、他方の入力はあらかじめ設定された電圧
を模擬的に表した電池１０３が接続されている。電池１
０３の電圧は、図９において、基線ＡＢからの一定の距
離Ｙc に対応し、入力端子１０２への入力電圧が該電圧
を越えることは、あらかじめ設定された距離Ｙc より接
近した点Ｐで光ビームをよぎったことを意味する。
方の入力端子１０２には図１１の和の回路３９の出力信
号が入力され、他方の入力はあらかじめ設定された電圧
を模擬的に表した電池１０３が接続されている。電池１
０３の電圧は、図９において、基線ＡＢからの一定の距
離Ｙc に対応し、入力端子１０２への入力電圧が該電圧
を越えることは、あらかじめ設定された距離Ｙc より接
近した点Ｐで光ビームをよぎったことを意味する。
【００４２】コンパレータ１０４の出力は、論理回路１
０６、１０７に入力され、論理回路の他方の入力端子１
０８，１０９へは分配器３２の端子９２，９３からの信
号出力が供給される。すなわち、分配器３２の出力信号
とコンパレータ１０４の出力信号１０５の論理積がとら
れる。言い換えると分配器３２が図１１のタイミング回
路３１の出力信号を端子９２，９３のどちからへ振り分
けたという信号と、障害物があらかじめ設定された距離
Ｙc より接近したことを表すコンパレータ１０４の出力
信号との論理積をとることによってスイッチ回路９０，
９１の駆動信号９８，９９とすることが可能である。
０６、１０７に入力され、論理回路の他方の入力端子１
０８，１０９へは分配器３２の端子９２，９３からの信
号出力が供給される。すなわち、分配器３２の出力信号
とコンパレータ１０４の出力信号１０５の論理積がとら
れる。言い換えると分配器３２が図１１のタイミング回
路３１の出力信号を端子９２，９３のどちからへ振り分
けたという信号と、障害物があらかじめ設定された距離
Ｙc より接近したことを表すコンパレータ１０４の出力
信号との論理積をとることによってスイッチ回路９０，
９１の駆動信号９８，９９とすることが可能である。
【００４３】具体的には図１２において、論理回路１０
６，１０７にコンパレータ１０４の出力信号１０５と分
配器３２の出力信号を入力端子１０８，１０９を介して
供給し、その出力信号１１０，１１１を単安定フリップ
フロップ１１２，１１３に供給し、この出力信号９８，
９９をそれぞれスイッチ９０，９１に供給することによ
り達成される。例えば、端子９２にＯＮ、９３にＯＦＦ
の信号が供給され、コンパレータ１０４の出力信号１０
５がＯＮの場合には論理回路１０６の出力信号１１０の
みがＯＮとなって単安定フリップフロップ１１２のみが
ＯＮとなり、一定のディレイの後スイッチ９０に駆動信
号９８が供給される。このディレイは図１１の制御回路
３０に測距の時系列データを取り込むために必要であ
る。また、単安定フリップフロップ１１２，１１３はリ
ッセト信号１１４，１１５によりリセットされ、リッセ
ト信号は図１１の制御回路３０から供給される。
６，１０７にコンパレータ１０４の出力信号１０５と分
配器３２の出力信号を入力端子１０８，１０９を介して
供給し、その出力信号１１０，１１１を単安定フリップ
フロップ１１２，１１３に供給し、この出力信号９８，
９９をそれぞれスイッチ９０，９１に供給することによ
り達成される。例えば、端子９２にＯＮ、９３にＯＦＦ
の信号が供給され、コンパレータ１０４の出力信号１０
５がＯＮの場合には論理回路１０６の出力信号１１０の
みがＯＮとなって単安定フリップフロップ１１２のみが
ＯＮとなり、一定のディレイの後スイッチ９０に駆動信
号９８が供給される。このディレイは図１１の制御回路
３０に測距の時系列データを取り込むために必要であ
る。また、単安定フリップフロップ１１２，１１３はリ
ッセト信号１１４，１１５によりリセットされ、リッセ
ト信号は図１１の制御回路３０から供給される。
【００４４】図９において、光ビーム８２，８３；８
４，８５の出射方法には２通りある。１つは光ビーム８
２と８４とを時系列的に順次交代して点灯させ、障害物
８が通過した時にはそれぞれ８３，８５へ切り換える。
他は光ビーム８２，８３、および光ビーム８４と８５を
ペアとし、ペアの振幅変調周波数を異ならせて同時に点
灯させる場合である。両者とも、図１１のブロック図に
従って信号処理されるが、後者の場合は位置信号出力回
路３７，３８に変更が必要となる。
４，８５の出射方法には２通りある。１つは光ビーム８
２と８４とを時系列的に順次交代して点灯させ、障害物
８が通過した時にはそれぞれ８３，８５へ切り換える。
他は光ビーム８２，８３、および光ビーム８４と８５を
ペアとし、ペアの振幅変調周波数を異ならせて同時に点
灯させる場合である。両者とも、図１１のブロック図に
従って信号処理されるが、後者の場合は位置信号出力回
路３７，３８に変更が必要となる。
【００４５】具体的には図６の代わりに図１３のブロッ
ク図が用いられる。図６と異なる部分のみを説明する
と、ゲート回路以降が２つの周波数ｆ1 ｆ2 に対応して
２組用意されている。すなわち、バンドパスフィルタ１
３１，１３３；１３０，１３２のあとに和の回路１３
４，１３６、差の回路１３５，１３７および割算器１３
８，１３９が２組用意されている。バンドパスフィルタ
１３１，１３３；１３０，１３２はそれぞれ２つの異な
る振幅変調周波数ｆ1 ｆ2 の一方のみを選択的に通過さ
せて、光ビーム８２，８４が同時に点灯した場合でも並
列に処理がなされ、高速化の要因となる。
ク図が用いられる。図６と異なる部分のみを説明する
と、ゲート回路以降が２つの周波数ｆ1 ｆ2 に対応して
２組用意されている。すなわち、バンドパスフィルタ１
３１，１３３；１３０，１３２のあとに和の回路１３
４，１３６、差の回路１３５，１３７および割算器１３
８，１３９が２組用意されている。バンドパスフィルタ
１３１，１３３；１３０，１３２はそれぞれ２つの異な
る振幅変調周波数ｆ1 ｆ2 の一方のみを選択的に通過さ
せて、光ビーム８２，８４が同時に点灯した場合でも並
列に処理がなされ、高速化の要因となる。
【００４６】次に本実施例の特徴を述べる。図９におい
て、光ビーム８２，８４は同時に点灯して光のバリヤを
形成し、あらかじめ設定された距離Ｙc 以内に障害物が
接近したことを検知することが可能であり、測定精度を
それほど劣化させずにコンパクトな構成で高速の処理を
可能とすることにある。
て、光ビーム８２，８４は同時に点灯して光のバリヤを
形成し、あらかじめ設定された距離Ｙc 以内に障害物が
接近したことを検知することが可能であり、測定精度を
それほど劣化させずにコンパクトな構成で高速の処理を
可能とすることにある。
【００４７】本実施例は次の変更が可能である。図９に
おいて光ビームは基線ＡＢの両端から放射状に射出てい
るが、これを一定の距離隔てた平行光ビームとすること
ができることを勿論である。
おいて光ビームは基線ＡＢの両端から放射状に射出てい
るが、これを一定の距離隔てた平行光ビームとすること
ができることを勿論である。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、衝突直前
の障害物との相対速度、特に基線に垂直な相対速度成分
を大きさのある障害物に対しても簡単な構成で精確に測
定し、垂直な相対速度成分が予め定められたしきい値を
越えた場合には生命防護装置の起動信号を提供すること
ができる。また衝突の危険性についても測定された２次
元的位置信号およびその時系列データから簡単に予知す
ることが可能である。
の障害物との相対速度、特に基線に垂直な相対速度成分
を大きさのある障害物に対しても簡単な構成で精確に測
定し、垂直な相対速度成分が予め定められたしきい値を
越えた場合には生命防護装置の起動信号を提供すること
ができる。また衝突の危険性についても測定された２次
元的位置信号およびその時系列データから簡単に予知す
ることが可能である。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の原理説明図である。
【図３】第１の実施例の概念図である。
【図４】第１実施例の光学系の具体的構成を示す図であ
る。
る。
【図５】第１実施例の信号処理系の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図６】位置信号出力回路の具体的なブロック図であ
る。
る。
【図７】タイミングチャートを示す図である。
【図８】デジタル式ピーク値検出回路の構成を示す図で
ある。
ある。
【図９】第２の実施例の概念図である。
【図１０】第２の実施例の概念図である。
【図１１】第２実施例の信号処理系の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１２】光ビーム切り換えのための回路構成を示す図
である。
である。
【図１３】複数の光ビームの振幅変調周波数を異ならせ
たときの位置信号出力回路の具体的構成を示すブロック
図である。
たときの位置信号出力回路の具体的構成を示すブロック
図である。
【図１４】三角測量による距離・速度測定方法を説明す
る図である。
る図である。
【図１５】パッシブセンサユニットを用いた距離・速度
測定方法を説明する図である。
測定方法を説明する図である。
【図１６】パッシブセンサユニットを用いた距離・速度
測定方法を説明する図である。
測定方法を説明する図である。
【図１７】三角測量による距離測定から速度を求める方
法を説明する図である。
法を説明する図である。
【図１８】衝突の危険性に関する評価量および衝突直前
の速度を求める方法を説明する図である。
の速度を求める方法を説明する図である。
【図１９】三角測量による大きさのある障害物に対する
速度検出を説明する図である。
速度検出を説明する図である。
８，９…障害物
１０，１１…距離センサ
１３，１４，１５…レンズ
１６…光源
１７，１８…撮像素子
１９，２０…受光部
２１…送光部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−307856（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−307857（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−269618（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 3/00
G01P 3/68
Claims (8)
- 【請求項１】 所定の周期（Ｔ 1 ）で点滅する障害物探
査用光ビームを障害物に向けて放出する手段と、 基線長だけ隔たって配置された複数の位置検出用受光手
段と、 前記光ビームの前記障害物からの反射または散乱光を受
光した前記複数の位置検出用受光手段の出力の和を利用
して、前記所定の周期毎に前記基線から前記障害物まで
の最小距離を測定するとともに、前記最小距離が測定さ
れた時刻を測定する測定手段と、前記周期毎に測定された前記最小距離と前記最小距離が
測定された時刻とから、前記障害物の前記基線に垂直な
方向の相対速度成分を取得する速度取得手段と を具備す
ることを特徴とする距離・速度測定装置。 - 【請求項２】 前記測定手段は、前記所定の周期毎に前
記基線から前記障害物までの最小距離を測定するに際し
て、前記所定の周期毎における前記複数の位置検出用受
光手段の出力の和の最大値を利用することを特徴とする
請求項１に記載の距離・速度測定装置。 - 【請求項３】 複数の障害物探査用光ビームを障害物に
向けて放出する送光手段と、 基線長だけ隔たって配置された複数の位置検出用受光手
段と、 前記光ビームの前記障害物からの反射または散乱光を受
光した前記複数の位置検出用受光手段の出力の和を利用
して、前記基線から前記障害物が各々の前記障害物探査
用光ビームを最初によぎった点までの距離を測定すると
ともに、前記距離が測定された時刻を測定する測定手段
と、 前記測定された距離と前記距離が測定された時刻とか
ら、前記障害物の前記基線に垂直な方向の相対速度成分
を取得する速度取得手段と を具備することを特徴とする
距離・速度測定装置。 - 【請求項４】 前記速度取得手段が取得した前記基線に
垂直な方向の相対速度成分と予め定められた閾値とを比
較し、前記閾値を越える場合には生命防護装置の起動信
号を発生させる手段をさらに具備することを特徴とする
請求項１または３に記載の距離・速度測定装置。 - 【請求項５】 前記障害物探査用光ビームを放出する送
光手段において、複数の発光素子またはアレイをレンズ
の焦点距離近傍に配列したことを特徴とする請求項１ま
たは３に記載の距離・速度測定装置。 - 【請求項６】 前記障害物探査用光ビームを放出する送
光手段は、前記基線の両端からそれぞれ少なくとも２本
以上の光ビームを放出し、前記基線の両端から放出され
た光ビームが互いに交差するように構成されていること
を特徴とする請求項１または３記載の距離・速度測定装
置。 - 【請求項７】 前記基線からあらかじめ定められた距離
より内側に前記障害物が接近したことを検出する接近検
出手段、および前記接近検出手段の出力信号から光ビー
ムを切り換える信号を生成する切り換え信号生成手段を
さらに具備することを特徴とする請求項６記載の距離・
速度測定装置。 - 【請求項８】 前記複数の位置検出装置から得られる２
次元の距離信号から衝突の危険性の高い移動方向を識別
する移動方向識別手段をさらに具備することを特徴とす
る請求項１または３記載の距離・速度測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31348892A JP3365799B2 (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 距離・速度測定装置 |
| US08/156,629 US5504569A (en) | 1992-11-24 | 1993-11-24 | Distance-velocity predicting system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31348892A JP3365799B2 (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 距離・速度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160132A JPH06160132A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3365799B2 true JP3365799B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=18041922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31348892A Expired - Fee Related JP3365799B2 (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 距離・速度測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5504569A (ja) |
| JP (1) | JP3365799B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112046452A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-08 | 江西太空机器人科技有限公司 | 低速无人驾驶控制方法及系统 |
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| JPH08122060A (ja) * | 1994-10-21 | 1996-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 車両周辺監視システム |
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| JP2841028B2 (ja) * | 1994-11-25 | 1998-12-24 | ソニー株式会社 | 角速度検出装置 |
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| JP7107268B2 (ja) * | 2019-04-03 | 2022-07-27 | 日本製鉄株式会社 | 速度測定方法及び速度測定装置 |
| CN111693006B (zh) * | 2020-06-12 | 2021-07-02 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 珊瑚沙土壤监测区域的传感器数量和位置确定方法及装置 |
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| JP3167752B2 (ja) * | 1991-10-22 | 2001-05-21 | 富士重工業株式会社 | 車輌用距離検出装置 |
-
1992
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1993
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