JPH03165212A - 車両用車間距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明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、特に車間距離
の検出精度を向上させる技術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。

一方、車間距離決定手段は、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、ら）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−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。

２つの撮像結果が一致するか否かを判定したり、それら
撮像結果の共通部分が互にずれる量を検出したりするた
めに、複数の受光素子のうち２つの撮像手段において互
に対応する２つの受光素子の出力信号を互に比較するこ
とが行われる。２つの撮像結果を重ね合わせることと対
応して各撮像手段に属する複数の受光素子を重ね合わせ
た場合に一致する２つの受光素子を一組とする複数組の
受光素子の各組について出力信号の比較が行われるので
ある。したがって、それら一致の判定精度やずれ量の検
出精度を向上させるためには、例えば、各撮像手段に属
する各受光素子の出力信号が各撮像手段において互に隣
接した２つの受光素子の間で可及的に大きく変化するよ
うに設計することが望ましい０例えば、上記各組に属す
る２つの受光素子の一方の出力信号から他方の出力信号
を差し引いた値を求め、その値を複数組の受光素子につ
いて加算した値がＯに十分近くなったときに２つの撮像
結果が一致すると判定することとした場合には、各撮像
手段において互に隣接した２つの受光素子の間で出力信
号が大きく変化すれば、２つの撮像結果が十分一致した
場合とそうでない場合とで上記加算した値が大きく変化
することとなって、上記一致の判定精度やずれ量の検出
精度が向上し、ひいては車間距離の検出精度が向上する
のである。

発明が解決しようとする課題 各撮像手段に属する各受光素子の出力信号が各撮像手段
において互に隣接した２つの受光素子の間で比較的大き
く変化する状態を実現するためには例えば、各撮像領域
が前方車両のうち各位置における輝度や色が比較的大き
く変化する帯状領域であることが望ましい。

そこで、本出願人はそのような事情を考慮しつつ従来の
車間距離検出装置（以下、単に従来装置という）を調査
した結果、その従来装置には次のような問題があること
が判明した。車両のそれら輝度等は一般に水平方向にお
けるより鉛直方向における方が比較的大きく変化すると
いう傾向がある。しかし、従来装置においては、各撮像
領域の長手方向が水平方向とされていたため、各撮像領
域において輝度等が十分大きく変化せず、車間距離を高
い精度で検出できない場合があるという問題があること
が判明したのである。本発明は以上の知見に基づいて、
車間距離を高い精度で検出し得る車間距離検出装置を提
供す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、本発明の要旨は、前記２つの撮像手段および車
間距離決定手段を含む車両用車間距離検出手段において
、前記２つの撮像領域の各中心線の方向（各撮像領域の
長手方向）を鉛直方向としたことにある。

作用および発明の効果 本発明装置においては、撮像領域の長手方向が鉛直方向
、すなわち前方車両の撮像領域各位室における輝度等（
各受光素子の出力信号を決定する要因）が比較的大きく
変化する方向とされているから、各撮像手段の各受光素
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、車間距離を高い精度で
検出できるできるという効果が得られる。

各撮像手段は普通、自車両の車体の前端部に設けられる
。そのため、自車両の急加速時、制動時などに車体が揺
れれれば、それに伴って各撮像手段が鉛直方向に揺れる
ことになる。各撮像領域は前方車両から外れないことが
検出精度向上のために大切であるから、各撮像手段が揺
れても各撮像領域が前方車両から外れないように各撮像
領域の長手寸法が決定される。そして、本発明装置にお
いては、各撮像領域の長手寸法を増加させるためには各
撮像手段において一列に並ぶ受光素子の数を増加させれ
ばよい。これに対して、従来装置においては、各撮像手
段が揺れても各撮像領域が前方車両から外れないように
するためには各撮像領域の幅寸法を長くしなければなら
ない。その幅寸法は受光素子の幅寸法と等しいから、各
撮像領域の幅寸法を長くするためには一列に並ぶ複数の
受光素子を各撮像領域の幅方向に複数配置することが考
えられる。しかし、受光素子の列の数を増やすためには
非常に多くの受光素子が必要となるために大幅なコスト
アップを避は得ない。以上要するに、本発明に従えば、
各撮像手段が揺れても各撮像領域が前方車両から外れな
いようにするために必要な受光素子の数が少なくて済み
、コストアップが小さく抑えられるという効果も得られ
るのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

本発明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
バの中間部に取り付けられる。本体部の路面からの高さ
は約０．６〜約０゜７ｍとされている。本体部は第１図
に示すハウジング１０を備えており、そのハウジング１
０に互に直交するＹ軸とＹ軸とが想定されている。本体
部は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のである。

ハウジング１０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、対のレンズ２２
．２４と、第１　ＣＣＤアレイ３０゜第２ＣＣＤ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。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１　ＣＣＤアレ
イ３０の受光素子も第２ＣＣＤ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１
８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
１２．プリズム１６の反射面３６．レンズ１８および２
２を順に経て第１　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２ＣＣＤアレイ３２に入射する。第
１ＣＣＤアレイ３０も第２ＣＣＤ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
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つの撮像領域の少なくとも一部が前方車両上で
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
１　ＣＣＤアレイ３０が第１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２ＣＣＤアレイ３２が第２の
撮像手段５２を構成しているのである。

ハウジング１０にはまた、ＸＹ座標面に直角な方向すな
わち水平方向に一列に並ぶ複数の発光素子を備えた補助
光源５６も収容されている。補助光源５６はハウジング
１０の前板に設けられた水平方向に延びるスリット５８
を経て前方車両に光を投射する。

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５
０．５２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０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２０．２４　（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
車間距離りが短くなるにつれて発光体０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、車間距離りが長くなるにつれ
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Ｃ９Ｆ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０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０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０からミラー１４の入射点りに向
かう光路を発光体Ｏから入射点りに向かう方向に、かつ
、入射点りからプリズム１６の反射面３８の入射点Ｅを
経てレンズ２０．２４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１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■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２補助三角形ＦＩＪとが
それぞれ形成されている。第１補助三角形ＣＧＨの角度
γは基本三角形ＯＣ’Ｆ”の角度α、第２補助三角形Ｇ
ＩＪ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。

ａ−ｒ／（ｘ＋　　＋ｘｔ　） 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ＸＩ　：第１　ＣＣＤ
アレイ３０上のスポットのＸ座標（点ＧのＸ座標） Ｘ２　：第２　ＣＣＤアレイ３２上のスポットのＸ座標
（点ＩのＸ座標） なお、ｘ、＋ｘ２は、第１　ＣＣＤアレイ３０の撮像結
果と第２ＣＣＤ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ΔＸ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には第１ＣＣＤアレイ３０と第２　ＣＣＤア
レイ３２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と
、自車両周辺の照度を検出する照度センサ７６とが接続
されている。照度センサ７６は例えば、インストルメン
トパネルの上面の、フロントウィンドシールドに近接し
た位置に設けられる。一方、出力インタフェース７２に
は駆動回路８０．８２および８４を経てそれぞれ補助光
源５６２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、車間距離りが検
出される様子を説明する。

電源投入後、まず、第６図のステップＳｌ（以下、単に
Ｓｌで表す。他のステップについても同じ）において、
照度センサ７６の検出結果に基づいて自車両周辺が暗い
か否か、すなわち、補助光源５６の光なしで車間距離り
を検出すると検出誤差が大きいか否かが判定される。そ
うでなければＳ２において補助光源５６に消灯信号が出
され（補助光源５６が点灯中であれば消灯され、消灯中
であればそのままとされ）、そうであれば、Ｓ３におい
て補助光源５６に点灯信号が出される（補助光源５６が
消灯中であれば点灯され、点灯中であればそのままとさ
れる）。

その後、Ｓ４において、第１　ＣＣＤアレイ３０の撮像
結果である第１画像データがコンピュータに取り込まれ
、その第１画像データがＲＡＭ６６の所定領域に一時的
に記憶され、Ｓ５において、第２ＣＣＤアレイ３２の撮
像結果である第２画像データがコンピュータに取り込ま
れ、その第２画像データがＲＡＭ６６の所定領域に一時
的に記憶される。続いて、Ｓ６において、それら第１画
像データと第２画像データとによりそれぞれ表される第
１画像と第２画像とに共通の画像が第１画像と第２画像
との間でずれる量ΔＸが求められる。

Ｓ７において、前記距離ｄと距離ｆとずれ量ΔＸとに基
づく基本三角形の高さｈに基づいて車間距離りが算出さ
れ、Ｓ８において、その算出された車間路ＭＬが表示器
８６に表示される。

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、ＳＩＯ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、Ｓｌ
ｌにおいて、実際の車間距離りが安全車間距離Ｌ０より
短いか否かが判定され、そうであれば、３１２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りが短過ぎる
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、Ｓｌ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、
コンピュータの、第６図の３４〜Ｓ７を実行する部分が
車間距離決定手段を構成しており、そのうち、３４〜Ｓ
６を実行する部分がずれ量検出手段を構成している。

なお付言すれば、上記実施例においては、撮像手段５０
．５２の各々の撮像領域の長手方向が鉛直方向、すなわ
ち、前方車両の盪像領域各位置における輝度が比較的大
きく変化する方向とされているから、各撮像手段５０．
５２の各受光素子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Δ
Ｘの検出精度が向上し、ひいては、車間距離りの検出精
度が向上する効果が得られる。

さらに付言すれば、上記実施例においては、夜間である
ためやトンネル内の通過中であるためなどにＣＣＤアレ
イ３０，３２の出力レベルが低下する可能性がある場合
、すなわち自車両周辺が暗い場合には、補助光源５６を
点灯させることにより、ＣＤＤアレイ３０，３２の出力
レベルを向上させることが行われるが、このことは補助
光源５６ではなく自車両のヘッドライトを点灯させるこ
とによっても実現可能であると考えられる。しかし、上
記実施例のように、撮像手段５０．５２を２つのヘッド
ライトの中間部に設けることが必要である場合には、そ
れらヘッドライトを点灯させても、車間距離りが相当短
いと、ＣＣＤアレイ３０．３２が撮像すべき前方車両の
部分、すなわち２つのヘッドライトの前方車両への各照
射中心を結ぶ直線の中点近傍はそれ程明るくならない場
合があり、この場合には、ＣＣＤアレイ３０，３２の出
力レベルが十分向上しない。それに対して、上記実施例
においては、補助光源５６が、ＣＣＤアレイ３０，３２
が撮像すべき前方車両の部分に投光するから、前方車両
周辺が暗くても車間距離りを高い精度で検出することが
できる効果が得られる。

なお、上記実施例においては、ＣＣＤアレイ３０．３２
への入射光の強さが十分であるか否かが照度センサ７６
の検出結果に基づいて判定されるようになっていたが、
各ＣＣＤアレイ３０，３２の出力信号に基づいてその判
定を行うことができる。例えば、各ＣＣＤアレイ３０，
３２における受光素子の出力信号の最大値が一定値以下
であるか否かを判定し、そうであればＣＣＤアレイ３０
゜３２への入射光の強さが不十分であると判定すること
ができるのである。このようにすれば、照度センサ７６
が不可欠でなくなり、装置コストが節減できる。

また、上記実施例においては、検出された車間距離りが
安全車間距離Ｌ０より短かった場合には、その事実を単
に運転者に知らせるだけであったが、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、車間距離り
を安全車間距離Ｌ０に戻すことができる。

以上、本発明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発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明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り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図における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。 ３０’、３２：第１．第２ＣＣＤアレイ５０．５２：撮
像手段 ６０：電気処理部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   接続される車間距離検出装置において、 前記各中心線の方向を鉛直方向としたことを特徴とする
   車両用車間距離検出装置。