JP4894365B2

JP4894365B2 - 周囲障害物検出装置

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Publication number: JP4894365B2
Application number: JP2006163334A
Authority: JP
Inventors: 清芥川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: JP2007333458A

Description

この発明は、例えば車両等の移動体の周囲の障害物を検出する周囲障害物検出装置に関するものである。

従来の車両には、走行時に周囲の障害物を確認するために、障害物を検出して、この障害物までの距離を算出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この距離を算出する方法としては、光切断法やパターンコード化方法が知られている。この光切断法では、撮像装置と投光装置を異なる位置に配置し、撮像装置の撮像範囲内に投光装置でスリット光を照射し、撮像画像から周囲物上の照射位置を検出して、光線の投影角度と光線像の入射角度および撮像装置と投光装置の距離から、三角形の定理にもとづいて距離を算出するものである。尚、撮像画像全体の距離を得るためにはスリット光線を走査して、各位置での距離を算出するようにしている。

また、パターンコード化方法では、光切断での走査にかえて、明暗範囲が既知のパターンを順次照射して、撮像画像での注目位置での明暗の変化の仕方から、投光装置での照射角度を求めて、三角形の定理にもとづいて距離を算出するものである。
特開２００６−２５０８６号公報

しかし、従来の光切断法においては、画像全体にわたる距離を求めるために、スリット光を走査して、その度ごとに画像入力を行う必要ある。また、パターンコード化法においても同様にパターンを変化させる度ごとに画像を入する必要がある。従って、従来の距離を算出する方法では、撮像に必要な時間が長くなるため、移動車両に搭載して周囲物体の検出を行う場合には、発見が遅れることになり安全上の問題がある。

そこで、この発明は、障害物回避等の制御を行う時間的余裕をつくりだすことができる周囲障害物検出装置を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するため、この発明は、障害物に照射する測距用の照射光を発生させる一つの光源と、前記光源からの照射光を所定角度で屈折集光させて前記障害物にレンズ透過光束を円形光束として投影する小レンズと、前記光源を所定時間毎に点灯させる点灯制御手段と、前記障害物を撮像して撮像画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記撮像画像から定常光を除去する定常光除去手段と、前記撮像画像の光強度から障害物の有無を判断する反射光有無判断手段と、を備える周囲障害物検出装置であって、前記光源が前記照射光の前記小レンズの周縁外側を通過する光束と前記円形光束との間にリング状パターン光束を形成可能に前記小レンズに対して配設されていることにより、前記小レンズが前記障害物に光束密度の変化特性が異なる２つの光束からなる投影パターンの照射光を生成して前記障害物に投影可能に設けられていると共に、前記撮像画像の画素の前記円形光束による光量値と前記撮像画像の画素の前記リングパターン光束による光量値との比を算出する演算手段と、算出した比の値から物体までの距離に換算する距離換算手段が設けられている周囲障害物検出装置としたことを特徴とする。

この発明によれば、周囲への１回の光学パターンの投影により距離検出できるため、従来技術に比べて検出までの遅延が少なくてすみ、周囲物の検出が早期に行われるので、障害物回避等の制御を行う時間的余裕をつくりだすことができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[基本原理]
まず、本発明の装置の基本原理につて説明する。自動車等の車両（図示せず）には、図１に示した周囲障害物検出装置１が搭載されている。

この周囲障害物検出装置１は、図１に示したように、パワーPの光を発する発光手段（光源）３と、照射光Ｌｓを生成する投影パターン生成手段（パターン板）４と、パワーPの光をパターン生成手段（パターン板）４を介して障害物（障害物）Ａに投影して撮像するカメラ（撮像手段）６を有する。

また、投影パターン生成手段４は、図１Ａ，図１Ｂに示したように、透明板４ａと、この透明板４ａに一体に形成した多数の小レンズ４ｂを有する。この多数の小レンズ４ｂは、図１Ａに示したように縦横にマトリックス状に配列されている。

しかも、投影パターン生成手段４は、図１に示したように照明光Ｌｓを小レンズ４ｂを透過して屈折するレンズ透過光束Ｌａと、小レンズ４ｂの周囲を透過するレンズ外側光束Ｌｂに分離する。この光源３と障害物Ａとの距離がＬのときに、レンズ外側光束Ｌｂは放射角度αで光源３から障害物Ａに照射され、レンズ透過光束Ｌａは放射角度α′で仮想光源３ａから障害物Ａに照射されるように見なすことができる。

この際、レンズ透過光束Ｌａは図２に示したような投影パターンＰ４を形成する。この投影パターンＰ４は、リングパターン光束Ｐ４ａとリングパターン光束Ｐ４ａ内の円形光束Ｐ４ｂからなっている。そして、リングパターン光束Ｐ４ａの光強度はＬｘ０となり、円形光束Ｐ４ｂの光強度はＬｘ２となる。しかも、レンズ外側光束Ｌｂの光強度はＬｘ１となる。尚、光強度はＬｘ０＜Ｌｘ１＜Ｌｘ２となっている。ここでは、リングパターン光束Ｐ４ａが図１Ａ，図１Ｂの小レンズ４ｂの周縁部を透過することにより形成され、このリングパターン光束Ｐ４ａの光強度Ｌｘ０は略「０」になっている。また、円形光束Ｐ４ｂはレンズ外側光束Ｌｂの略２倍になっている。このようにすることで、レンズ透過光束Ｌａとレンズ外側光束Ｌｂは、距離に対する光束密度の変化特性が異なるようになる。このような投影パターンＰ４を多数の小レンズ４ｂでマトリックス状に生成したマトリックス状投影パターンを形成し、このマトリックス状投影パターンを障害物Ａに投影する。

ここで、光源（発光手段）３から放射角度αで光が放射されている場合、光源（発光手段）３から距離Lの場所でのレンズ外側光束Ｌｂ（投影パターン光束Ｐ４ａの外部）の光のパワー密度は、
P/π[L×tan（α/2)]² …（１）
となり、図４の如く
1/L²…（２）
に比例する。

一方、光源３から出た光を投影パターン生成手段４の小レンズ４ｂにより途中で屈折させて集光状態を変化させて放射角をα’のレンズ透過光束Ｌａ（投影パターン光束Ｐ４ａの内部）とした場合は、図１の破線のように光源３から距離Dだけ離れた仮想光源３ａからの放射光となり、このときの投影パターンＰ４のパワーをP’とすると、
P’/π[（L+D)×tan（α’/2)]²・・・（３）
となり、図４の如く
1/（L＋D)²・・・（４）
に比例する。

これら２つの光を投影した障害物Ａの物体表面Ａａをカメラ６で撮像すると、図３に示したような投影パターン像Ｐ４′がマトリックス状に配列されたマトリックス状投影パターン像ＭＩｇが得られる。この撮像画Ｐ４′を用いて、投影光（投影パターンＰ４）のパワー密度の比と対応する値を算出すると、物体表面Ａａの反射率によらず、投影パターンＰ４′の内／外の比は、図５に示したように、
（L＋D)²/L²・・・（５）
となり、距離と一意に対応した値となる。

片方の放射光のみの反射光強度の計測では物体表面Ａａの反射率により同一距離でも反射光強度が変化するため距離との一意の対応関係とはならない。また、２つの放射光を用いた場合でも、光源位置が同じである場合は、放射光強度比は一定値となり距離と一意の対応関係とはならない。

上記説明は屈折光の放射光が拡散光のときであるが、このときの放射角α’を正の値と定義すれば、α’＝0の平行光やα’＜０の集束光とすることができ、平行光は距離によらず一定のパワー密度で進み、集束光では距離に応じて次第にパワー密度が大きくなっていき、一定の距離Kで焦点を結ぶ。

これらと前期パワーPの光源からの拡散光を用いた場合、図２のリングパターン光束Ｐ４ａ内の円形光束Ｐ４ｂの光強度は図６に示すように距離Ｌが大きくなるに従って徐々に弱くなる。また、リングパターン光束Ｐ４ａ内の円形光束Ｐ４ｂが平行光ではその光強度が図６に示したようにL²に比例し、リングパターン光束Ｐ４ａ内の円形光束Ｐ４ｂが集束光ではその光強度が１/（K-L)²に比例する。

これに対して、図６から分かるように、リングパターン光束Ｐ４ａの外側のレンズ外側光束Ｌｂの光強度は距離Ｌが大きくなるに従って徐々に弱くなる。このレンズ外側光束Ｌｂは円形光束Ｐ４ｂと略平行に距離Ｌが大きくなるに従って弱くなる。従って、レンズ外側光束Ｌｂと円形光束Ｐ４ｂとの比は距離Ｌの変化に対して略一定となる。

また、拡散光は距離Ｌが大きくなるに従って徐々に低下し、集中光は距離Ｌが大きくなるに従って徐々に増大するので、レンズ外側光束Ｌｂと平行光との比及びレンズ外側光束Ｌｂと集中光との比は一定とはならない。

従って、図２に示したリングパターン光束Ｐ４ａ内の光束を集中光，平行光，拡散光のいずれかとして、この集中光，平行光，拡散光とレンズ外側光束Ｌｂとの比を距離Ｌの変化に対応して図示すると、図７に示したようになる。

尚、ある距離での投影パターンの光のパワー密度の大きさは、集束光＞平行光＞拡散光の関係であり、投影パターン面積の関係は集束光＜平行光＜拡散光である。撮像した画像での投影パターンの大きさは、投影距離が長くなるに従い小さくなり、撮像画面でのパターンの大きさが１画素になる距離以遠では、パワー密度の算出値が次第に低下していきノイズとの区別が付かなくなるので、その距離までが検出可能距離となる。

上記から、距離変化に対する光のパワー密度比の変化（距離検出感度）は、集束光＞平行光＞拡散光であり、検出距離は集束光＜平行光＜拡散光の関係がある。

前記原理に基づく実施例の構成を図８に示す。
[構成]
図８において、１は車両等の移動体の前端部又は後端部等に搭載される周囲障害物検出装置である。この周囲障害物検出装置１は、点灯制御手段２と、距離に対する光束密度の変化特性が異なる２つの光束からなる照射光を生成する照射光生成手段Ｂを有する。この照射光生成手段Ｂは、点灯制御手段２により所定時間毎に点灯させられる光源（発光手段）３と、光源３からの光を多数のパターン光にする投影パターン生成手段（投影プレート）４を有する。

また、周囲障害物検出装置１は、このパターン光を所定方向（例えば、前方又は後方）に向けて投影するパターン光偏向手段５と、パターン光投影方向の撮影をするカメラ（撮像手段）６を有する。

更に、周囲障害物検出装置１は、カメラ６からの映像信号から投影光（パターン光）による画像を抽出する投影光抽出手段７と、この投影光抽出手段７により抽出された画像を記憶させる画像記憶手段８と、多数のパターン光の位置座標を記憶している計測位置記憶手段９を有する。

また、周囲障害物検出装置１は、計測位置記憶手段９からの位置座標と画像記憶手段８からの画像を読み出す読み出し手段１０と、この読み出し手段１０で読み出された位置座標と画像から画素値平均値と比を求める演算手段１１と、演算手段１１で求められる画素値平均値から反射光の有無を判断する反射光有無判断手段１２と、演算手段１１で演算された比から距離を換算する距離換算手段１３を有する。

光源３は、電球やLEDなどの電気的光源（図示せず）と、図示しない反射鏡やレンズを用いた光学系で構成され、光を投影方向の一定角度内に効率よく放射する光源である。

投影パターン生成手段４は、光源（発光手段）３からの光を透過または反射して、投影パターンを形成するためのプレートであり、光透過率の高いガラスや樹脂でできている。このプレートの厚みや密度を変えて光源からの光線の進行角度を変化できるので、放射角度を小さくしたり、平行光線や集束光を形成できる。このような屈折率変化をプレート上に周期的につくり投影パターンを生成する。

例えば、投影パターン生成手段４は、図１Ａ，図１Ｂに示したように、透明板４ａと、この透明板４ａに一体に形成した多数の小レンズ４ｂを有する。この多数の小レンズ４ｂは、図１Ａに示したように縦横にマトリックス状に配列されている。しかも、投影パターン生成手段４では、図１に示したように小レンズ４ｂを透過して屈折するレンズ透過光束Ｌａと、小レンズ４ｂの周囲を透過するレンズ外側光束Ｌｂが生ずる。この光源３と障害物Ａとの距離がＬのときに、レンズ外側光束Ｌｂは放射角度αで光源３から障害物Ａに照射され、レンズ透過光束Ｌａは放射角度α′で仮想光源３ａから障害物Ａに照射されるように見なすことができる。

この際、レンズ透過光束Ｌａは図２に示したような投影パターンＰ４を形成する。この投影パターンＰ４は、リングパターン光束Ｐ４ａとリングパターン光束Ｐ４ａ内の円形光束Ｐ４ｂからなっている。そして、リングパターン光束Ｐ４ａの光強度はＬｘ０となり、円形光束Ｐ４ｂの光強度はＬｘ２となる。しかも、レンズ外側光束Ｌｂの光強度はＬｘ１となる。

尚、光強度はＬｘ０＜Ｌｘ１＜Ｌｘ２となっている。ここでは、リングパターン光束Ｐ４ａが図１Ａ，図１Ｂの小レンズ４ｂの周縁部を透過することにより形成され、このリングパターン光束Ｐ４ａの光強度Ｌｘ０は略「０」になっている。また、円形光束Ｐ４ｂはレンズ外側光束Ｌｂの略２倍になっている。

このようにすることで、レンズ透過光束Ｌａとレンズ外側光束Ｌｂは、距離に対する光束密度の変化特性が異なるようになる。このような投影パターンＰ４を多数の小レンズ４ｂでマトリックス状に生成したマトリックス状投影パターンＭｐを形成する。このようにすることで、レンズ透過光束Ｌａとレンズ外側光束Ｌｂは、距離に対する光束密度の変化特性が異なるようになる。また、小レンズ４ｂ（内包される光束を生成する部位）の屈折率は、最大検出距離位置での光束の大きさがカメラ６の撮像画像において１画素となるよう収束するように設定されている。

パターン光偏向手段（光軸一致手段）５は、光源３と投影パターン生成手段４で生成された投影パターン光の拡散光軸とカメラ６の撮像光軸を一致させるために、ハーフミラーなどの光学部品で構成されている。これにより、パターン光偏向手段５は、下方から入射される投影パターン光を反射し右方向へ放出するとともに、物体で反射し戻ってきた光を右から左へ透過させてカメラ６で撮像できるようにする。

また、カメラ６は、車両前方を常時撮像して、撮像した映像信号を出力する。しかも、カメラ６は、光源３と投影パターン生成手段４で生成された投影パターンＰ４からなるマトリックス状投影パターンが障害物（周囲物体）Ａの表面Ａａに投影されたとき、このマトリックス状投影パターンの障害物Ａへの投影像を撮像して、マトリックス状投影パターン像ＭＩｇを映像信号として出力する。尚、マトリックス状投影パターン像ＭＩｇは多数の投影パターン像Ｐ４′を有する。

投影光抽出手段７は、カメラ６で撮像した画像から投影パターン光による映像のみを抽出するために、光源３が発光しているときの撮像画像を一端記憶し、その後入力される発光していないときの画像を引き算するようになっている。

また、画像記憶のタイミングは点灯制御手段（発光制御手段）２からの発光/非発光の制御信号で決定される。昼間や照明があって明るい場合は、差分動作を複数回繰り返して算出結果を後段の画像記憶手段８に蓄積することでS/N比の向上したパターン映像を得ることができる。

画像記憶手段８は、投影光抽出手段７から出力されるマトリックス状投影パターン像ＭＩｇを記憶し、記憶したマトリックス状投影パターン像ＭＩｇを読み出して以後の処理を行う。

計測位置記憶手段９は、マトリックス状投影パターン像ＭＩｇ（撮像画像）での各投影パターン像Ｐ４′の位置を座標値で記憶している。この位置データを使って画像記憶手段８から演算手段（演算部）１１で必要な位置の画素の値が読み出される。

読出し手段１０は、計測位置記憶手段９に記憶された画像上の投影パターン像Ｐ４′の中心の座標値から投影パターン像Ｐ４′の左右の所定距離の座標値を算出して、算出した３箇所の座標位置での一定大きさ領域の画素の光量値（光強度）を読み出す。即ち、読出し手段１０は、図８の領域C（リングパターン光束像Ｐ４ａ′内の領域）、R（投影パターン像Ｐ４′の右外側領域）、L（投影パターン像Ｐ４′の左外側領域）の画素の光量値（光強度）を読み出す。

演算手段１１は、読み出された画素値から領域C,R,Lでの画素の光量値（光強度）の平均値を求める画素値平均値算出手段１１ａ〜１１ｃと、領域R（投影パターン像Ｐ４′の右外側領域）と領域L（投影パターン像Ｐ４′の左外側領域）の画素値平均値による外側の光量平均値を算出する外側光量平均値算出手段１１ｄと、その領域C（投影パターン像Ｐ４′内の領域）との比（投影パターン像Ｐ４′の内／外比）を演算する比算出手段１１ｅを有する。

反射光有無判断手段１２は、投影パターン像の領域Cの光量値（光強度）の平均値と規定値（予め試験等で求められた反射光判断の閾値）を比較して、規定値より小さければ反射光が無いと判断し、規定値以上であれば反射光ありと判断するようになっている。

距離換算手段１３では、演算手段１１で算出した比の値と反射光有無判断手段１２で判断した反射光有無判断結果により、反射光がある位置での距離を求める。予め比の値と距離の対応関係を試験して求めてテーブルとして記憶しておき、このテーブルを参照することで比の値から距離へ換算する。反射光が無いと判断された位置では、距離として存在しない数値、例えば-1を出力して距離値と判別可能とする。

上記のようにして各パターン位置で距離が求められ、撮像視野での反射光有無と距離値がもとまる。パターン光の照射方向は既知であるので、物体存在位置の立体的地図を短い時間間隔で生成することができる。
[作用]
次に、このような構成の周囲障害物検出装置１の作用を説明する。

この周囲障害物検出装置１を移動体としての自動車等の車両の前端部に取り付けて使用した例について説明する。この場合、周囲障害物検出装置１は、イグニッションキーをアクセサリ（ACC）からイグニッション（IGN）にした後、イグニッション（IGN）からスタート（START）にして、車両の図示しないエンジンを稼働させたときに動作を開始するように設定しておく。

そして、エンジンが稼働すると、周囲障害物検出装置１は動作を開始し、周囲障害物検出装置１の点灯制御手段２が所定時間毎に光源３を点灯制御する。これにより光源３は、所定時間毎に点灯して拡散光（測定光束）を投影パターン生成手段４に向けて照射する。

この拡散光は、投影パターン生成手段４により図１に示したような小レンズ４ｂを透過して屈折するレンズ透過光束Ｌａと、小レンズ４ｂの周囲を透過するレンズ外側光束Ｌｂとに分離され（図８では光束Ｌａ，Ｌｂの詳細を省略）。この際、各小レンズ４ｂは図１に示したレンズ透過光束Ｌａを図２に示したようなリング状パターン光束Ｌａとその内部の円形光束Ｌｂからなる投影パターン（パターン光束）Ｐ４を形成する。従って、投影パターン生成手段４は、マトリックス状に配列した多数の小レンズ４ｂにより生成される投影パターンＰ４を、マトリックス状に配列したマトリックス状投影パターン（測定光束）Ｍｐをマトリックス状パターン光として生成する。尚、投影パターンＰ４をマトリックス状に配列した状態の図示は省略してある。

このマトリックス状投影パターンＭｐは、図８に示したようにパターン光偏向手段（光軸一致手段）５を介して車両の前方に向け投影され、車両前方に障害物Aがある場合に障害物Aに投影される。この際、図８のマトリックス状投影パターンＭｐは図２の投影パターンＰ４を有し、この投影パターンＰ４は図１の光束Ｌａ，Ｌｂに分離されていいる。そして、このレンズ外側光束Ｌｂは放射角度αで光源３から障害物Ａに照射され、レンズ透過光束Ｌａは放射角度α′で仮想光源３ａから障害物Ａに照射されるようになる。

このようにすることで、レンズ透過光束Ｌａとレンズ外側光束Ｌｂは距離に対する光束密度の変化特性が異なる状態で障害物Aに投影されて、障害物Aはレンズ透過光束Ｌａとレンズ外側光束Ｌｂにより照明される。

一方、カメラ６は、エンジンが稼働させられると車両前方の撮像を開始して、撮像した映像信号を出力して、この映像信号を投影光抽出手段７に入力する。尚、カメラ６は、車両前方を常時撮像して、撮像した映像信号を出力する。しかも、カメラ６は、光源３と投影パターン生成手段４で生成された投影パターンＰ４からなるマトリックス状投影パターンが障害物（周囲物体）Ａの表面Ａａに投影されたとき、このマトリックス状投影パターンを撮像して、マトリックス状投影パターン像ＭＩｇを含む撮像画を映像信号として出力する。このマトリックス状投影パターン像ＭＩｇは多数の投影パターン像Ｐ４′を有する。

このカメラ６からの映像信号は投影光抽出手段７に常時入力されている。そして、この投影光抽出手段７は、光源３が発光しているときのカメラ６による撮像画（マトリックス状投影パターン像ＭＩｇ）を一端記憶し、この記憶後に入力される発光していないときの記憶した撮像画（マトリックス状投影パターン像ＭＩｇを含む）から引き算する。この引き算により投影パターンＰ４の光のみによるマトリックス状投影パターン像ＭＩｇが得られる。このマトリックス状投影パターン像ＭＩｇは画像記憶手段８に入力されて記憶される。

そして、読出し手段１０は、計測位置記憶手段９に記憶された各投影パターン像Ｐ４′の位置を座標値の位置データを使って、画像記憶手段８に記憶されたマトリックス状投影パターン像ＭＩｇの各投影パターン像Ｐ４′に対する領域C,R,Lの画素の値（光量値）を読み出し、この領域C,R,Lの画素の値（光量値）を演算手段（演算部）１１に入力する。

これにより演算手段１１は、読み出された画素の値（光量値）から領域C,R,Lでの画素の光量値（光強度）の平均値Ｌｘ１Ｒ，Ｌｘ１Ｌ，Ｌｘ２を画素値平均値算出手段１１ａ〜１１ｃにより求めた後、領域R（投影パターン像Ｐ４′の右外側領域）と領域L（投影パターン像Ｐ４′の左外側領域）の画素値（光量値）の平均値Ｌｘ１を外側光量平均出手段１１ｄにより算出する。この後、演算制御手段１１は、領域C（投影パターン像Ｐ４′内の領域）内外の光量値の比（投影パターン像Ｐ４′の内／外比）を比算出手段１１ｅにより演算し、この算出した比を距離換算手段１３に入力する。

一方、演算制御手段１１からは反射光有無判断手段１２に領域Ｃの光量値の平均値Ｌｘ２が入力される。この反射光有無判断手段１２は、投影パターン像の領域Cの光量値（光強度）の平均値Ｌｘ２が入力されると、この平均値Ｌｘ２と規定値（予め試験等で求められた反射光判断の閾値）を比較して、領域Cの光量値（光強度）の平均値Ｌｘ２が規定値より小さければ反射光が無いと判断し、領域Cの光量値（光強度）の平均値Ｌｘ２が規定値以上であれば反射光ありと判断する。この判断結果は距離換算手段１３に入力される。

そして、この距離換算手段１３は、反射光有無判断手段１２で反射光が有ると判断された場合、反射光が有ると判断された位置での車両から障害物Ａまでの距離を演算制御手段１１で得られた比から求める。

この際、車両から障害物Ａまでの距離は、予め比の値と距離の対応関係を試験して求めてテーブルＴｂとして記憶しておき、このテーブルＴｂを参照することで比の値から距離へ換算する。反射光が無いと判断された位置では、距離として存在しない数値、例えば-1を出力して距離値と判別可能とする。

上記のようにして各パターン位置で距離が求められ、撮像視野での反射光有無と距離値が求まる。パターン光の照射方向は既知であるので、物体存在位置の立体的地図を短い時間間隔で生成することができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態の周囲障害物検出装置は、距離に対する光束密度の変化特性が異なる２つの光束からなる照射光を生成する照射光生成手段Ｂと、前記照射光生成手段Ｂの制御をして前記照射光の生成制御を行う点灯制御手段２と、周囲物体に投影された前記照射光を撮像する撮像手段（カメラ６）を備えている。また、周囲障害物検出装置１は、撮像した画像から定常光を除去する定常光除去手段（投影光抽出手段７）と、撮像画像での片方の照射光強度から反射光の有無を判断する反射光有無判断手段１２と、撮像画像での２つの光束に対応する画素値の比を算出する演算手段１１と、算出した比の値から物体までの距離に換算する距離換算手段１３を備えている。

この構成によれば、周囲への１回の光学パターンの投影により距離検出ができるため、従来技術に比べて検出までの遅延が少なくてすみ、周囲物の検出が早期に行われるので、障害物回避等の制御を行う時間的余裕を作り出すことができる。

また、この発明の実施の形態の周囲障害物検出装置において、前記照射光生成手段Ｂは、一つの光源と形状変化や密度変化で屈折率を局所的に変化させた透明材料製の投影プレートとしている。しかも、照射光生成手段Ｂにより生成される２つの照射光の内の一つの光束（拡散光）は、光源３に内包されている。

この構成によれば、光束密度の変化特性が異なる２つの光束からなる光学パターンを簡単な構成で得ることができる。

更に、この発明の実施の形態の周囲障害物検出装置において、前記投影プレートは、内包される光束を生成する部位（小レンズ部４ｂ）の屈折率を、最大検出距離位置での光束の大きさが撮像画像（カメラ６の固体撮像素子の画素）において１画素となるよう収束するように設定されている。

この構成によれば、車両の最大移動速度との関係で最大検出距離を障害物を検出したときに回避操作が容易にできる距離に設定しておけば、充分に回避動作を行うことができる条件で障害物を検出できる。

この発明に係る周囲障害物検出装置の原理を説明する説明図である。図１に示した投影パターン生成手段の部分平面図である。図１に示した投影パターン生成手段の側面図である。図１に示した投影パターン生成手段の小レンズによる投影パターンの説明図である。図１により投影される投影パターンを撮像手段で撮像したときに得られる撮像画の説明図である。図３の撮像画から得られる投影パターン像の内外（内部と外部）の光強度と投影パターンが投影される障害物までの距離との関係を示す光強度特性線図である。図４の内部と外部との光強度特性線の比を示す説明図である。図１の小レンズを透過する内部の光束を集中光，平行光，拡散光として投影パターンを障害物に投影したときの、投影パターン像の光強度と投影パターンが投影される障害物までの距離との関係を示す光強度特性線図である。図６に示した内部の各光と外部の拡散光との比を投影パターンが投影される障害物までの距離との関係を示す光強度特性線図である。この発明に係る周囲障害物検出装置の実施例を説明する説明図である。

符号の説明

１・・・周囲障害物検出装置
２・・・点灯制御手段
４・・・投影パターン生成手段（投影プレート）
４ａ・・・透明板
４ｂ・・・小レンズ部
６・・・カメラ（撮像手段）
７・・・投影光抽出手段（定常光除去手段）
１１・・・演算手段
１２・・・反射光有無判断手段
１３・・・距離換算手段
Ｂ・・・照射光生成手段

Claims

障害物に照射する測距用の照射光を発生させる一つの光源と、
前記光源からの照射光を所定角度で屈折集光させて前記障害物にレンズ透過光束を円形光束として投影する小レンズと、
前記光源を所定時間毎に点灯させる点灯制御手段と、
前記障害物を撮像して撮像画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記撮像画像から定常光を除去する定常光除去手段と、
前記撮像画像の光強度から障害物の有無を判断する反射光有無判断手段と、
を備える周囲障害物検出装置であって、
前記光源が前記照射光の前記小レンズの周縁外側を通過する光束と前記円形光束との間にリング状パターン光束を形成可能に前記小レンズに対して配設されていることにより、前記小レンズが前記障害物に光束密度の変化特性が異なる２つの光束からなる投影パターンの照射光を生成して前記障害物に投影可能に設けられていると共に、
前記撮像画像の画素の前記円形光束による光量値と前記撮像画像の画素の前記リングパターン光束による光量値との比を算出する演算手段と、
算出した比の値から物体までの距離に換算する距離換算手段が設けられていることを特徴とする周囲障害物検出装置。
請求項１に記載の周囲障害物検出装置において、前記小レンズは透明板にマトリックス状に多数設けられていることを特徴とする周囲障害物検出装置。
請求項２に記載の周囲障害物検出装置において、前記透明板の小レンズの屈折率は、前記小レンズによる最大検出距離位置での光束の径の大きさが前記撮像画像において１画素となるよう収束するように設定されていることを特徴とする周囲障害物検出装置。