JPH0412805B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の前部に設けられた左右１
対のビデオカメラにより自動車の前方の像を捕
え、これにより得られるビデオ信号を三角測量の
原理により処理して前方の像までの距離を求める
車間距離計測装置に関するものである。

〔従来の技術〕

まず、この種の測距装置の原理を第３図につい
て説明する。この第３図において、測定対象物３
の映像はレンズを含む二つの光学系１Ｒ，１Ｌに
よつて撮像素子２Ｒ，２Ｌの上に結ばれる。

ここで、対象物３を近づけると、この撮像素子
上の像は対象物３が無限遠に置かれたときの像の
位置からそれぞれＡおよびＢだけずれる。

このずれは、基線方向、すなわち上記二つのレ
ンズの中心を結ぶ直線方向に互いに反対の方向に
生じる。この基線の長さをＬとし、レンズから像
までの距離をｆとすると、対象物３までの距離Ｒ
は次の(1)式にて表わされる。

Ｒ＝ｆ・Ｌ／（Ａ＋Ｂ） ……(1) したがつて、このずれの量（Ａ＋Ｂ）を求める
ことにより距離Ｒが算出される。

次に、この種の装置の従来例について説明す
る。第４図は、たとえば特公昭57−37807号公報
に示された従来の距離測定装置を示すブロツク図
である。この第４図において、１Ｌ，１Ｒはレン
ズを含む左右１対の光学系、２Ｌ，２Ｒはこの光
学系１Ｌ，１Ｒにより結ばれた測定対象物３の像
の濃淡を電気信号に変換する複数の画素感光部の
列よりなる１次元のイメージセンサである。

このイメージセンサ２Ｌ，２Ｒに発振器４１か
らシフトパルスを送出するようになつている。こ
のシフトパルスはイメージセンサ２Ｌ，２Ｒの信
号を時系列的に１画素分毎に順次読み出すための
ものである。

また、スタートパルス発生器４２からイメージ
センサ２Ｌと可変遅延回路４３にスタートパルス
Ｐ１を出力するようにしている。このスタートパ
ルスＰ１をイメージセンサ２Ｌに与えることによ
り、イメージセンサ２Ｌの出力読み出しの開始の
タイミングを設定するようになつている。

スタートパルスＰ１は可変遅延回路４３に出力
することにより、可変遅延回路４３で、スタート
パルスＰ１は遅延されて、イメージセンサ２Ｒに
スタートパルスＰ２を与えるようになつている。

二つのイメージセンサ２Ｌ，２Ｒの出力波形は
一致検出回路５で比較して、一致の有無を検出す
るようになつている。

次に動作について説明する。光学系１Ｌ，１Ｒ
により結ばれた測定対象物３のイメージセンサ２
Ｌ，２Ｒ上の像の位置は先に述べたように互いに
反対方向へずれる。イメージセンサ２Ｌ，２Ｒの
出力は、上述したように、１画素毎に時系列的に
順次読み出されるので、結像位置のずれの量はこ
のイメージセンサ２Ｌ，２Ｒの出力信号の相互の
時間的なずれとなつて現われる。

したがつて、前述した距離Ｒの算出式（(1)式）
より、この時間的なずれは測定対象物３までの距
離に比例する。

イメージセンサ２Ｌ，２Ｒは発振器４１からと
もにシフトパルスが加えられ、出力信号が１画素
毎に順次読み出されるのであるが、この読み出し
の走査はイメージセンサ２Ｌにおいては、スター
トパルス発生器４２より出力されるスタートパル
スＰ１により開始され、イメージセンサ２Ｒにお
いては、このスタートパルスＰ１を可変遅延回路
４３により遅延して得られるスタートパルスＰ２
により開始される。

したがつて、この可変遅延回路４３の遅延時間
を順次可変し、それに対応して二つのイメージセ
ンサ２Ｌ，２Ｒの出力信号を一致検出回路５によ
つて比較すれば、この一致検出回路５にて一致が
検出されたときの可変遅延回路４３の遅延時間に
より対象物３までの距離が求められる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明した従来の車間距離計測装置例におい
ては、測定対象物３の映像を検出するセンサとし
て画素感光部が直線状に配列された１次元のイメ
ージセンサ２Ｌ，２Ｒを使用しているのである
が、この場合、対象物３の映像の一部を線状に検
出することしかできず、したがつて、検出された
対象物３の像のその部分に映像の濃淡がない場
合、距離の検出が行なえないという問題があつ
た。

この従来の車間距離計測装置を自動車に搭載
し、前方車までの車間距離計測に使用した場合、
たとえば夜間走行においては、通常、前方車のテ
ールライトしか見えないのであるが、このテール
ライトは面積的に小さいため、この映像を上述し
た１次元のイメージセンサにて常時検出すること
は不可能である。

また、この装置例においては、左右の像のずれ
量を求めるのにイメージセンサ２Ｌ，２Ｒの出力
の読み出し走査を幾度となく行なわねばならず、
一定程度の時間を要するのであるが、この間に対
象物３が移動した場合、または、対象物３の像が
変化した場合、距離の検出結果に誤差を生じると
いう問題点があつた。

この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、対象物の一部にしか像の濃淡がな
い場合にも距離の測定を可能とするとともに、対
象物が高速にて移動する場合にも計測誤差を含む
ことのない車間距離計測装置を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る車間距離計測装置は、イメージ
センサとして２次元のイメージセンサを使用し、
左右１対のレンズを含む光学系にて結ばれた測定
対象物の像をこのイメージセンサにて撮像し、こ
れにより得られる左右１対のビデオ信号をＡ／Ｄ
変換器にてデイジタル量に変換した後、左右１対
のビデオ信号に対応して備わる１対のメモリに記
憶し、このデイジタル化し、記憶された左右１対
のビデオ信号を左右にて比較することにより対象
物までの距離を求め、特にイメージセンサの垂直
方向を光学系の基線方向、すなわち、二つのレン
ズの中心を結ぶ方向と一致するように配置したも
のである。

〔作用〕

この発明においては、２次元のイメージセンサ
により、測定対象物の映像をその広い範囲に亘つ
て捕え、この映像の一部分にしか濃淡がない場合
にも距離を検出するとともに、イメージセンサの
垂直方向が光学系の基線方向と一致するように配
設してＡ／Ｄ変換の処理を行つて、イメージセン
サより得られるビデオ信号をデイジタル化し、一
旦メモリに格納した後、左右の像の比較を行な
う。

〔実施例〕

以下、この発明の車間距離計測装置の実施例に
ついて図面に基づき説明する。第１図はその一実
施例の構成を示すブロツク図である。この第１図
において、第３図および第４図と同一部分には同
一符号を付して述べる。

第１図において、測定対象物３はこの図示の実
施例では、前方車を後方より見た場合を示してお
り、また、左右１対のレンズを含む光学系１Ｌ，
１Ｒに対応して２次元のイメージセンサ２Ｌ，２
Ｒが配設され、このイメージセンサ２Ｌ，２Ｒの
垂直方向が光学系１Ｌ，１Ｒの基線方向と一致す
るように配設されている。

イメージセンサ２Ｌ，２Ｒより出力されるビデ
オ信号は増幅器６Ｌ，６Ｒで増幅された後、Ａ／
Ｄ変換器７Ｌ，７Ｒに入力されるようになつてい
る。

Ａ／Ｄ変換器７Ｌ，７Ｒはこの増幅されたビデ
オ信号を所定の周期にてサンプリングして、デイ
ジタル信号に変換し、デイジタル信号はそれぞれ
左右１対のメモリ８Ｌ，８Ｒにて記憶されるよう
になつている。

メモリ８Ｌ，８Ｒにて記憶されたビデオ信号は
演算器９に送出するようにしている。演算器９は
このビデオ信号を右と左とで比較することによつ
て対象物３までの距離を算出するものである。

ここで、２次元イメージセンサ２Ｌ，２Ｒは、
前記の従来の技術の説明の欄で述べた１次元のイ
メージセンサと同様、被写体の像の濃淡に応じた
電気信号を得るものであるが、１次元のイメージ
センサの場合は画素感光部が直線上に配列されて
いたのに対し、２次元のイメージセンサにおいて
は平面上に配列されている。

第２図はこの２次元のイメージセンサの画素感
光部の配列を模式的に示したものである。図中、
Ｈは水平方向を示し、Ｖは垂直方向を示してい
る。ｍ×ｎ個からなる複数の画素感光部２₁₁〜２
_ｎｎは平面上に配列され、ここで得られた電気信号
は外部より印加されるセンサ駆動パルス（図示せ
ず）に応じて１画素毎に順次読み出される。

その読み出しの走査順序は、まず１行目の画素
感光部２₁₁〜２_1oが水平方向（Ｈ方向）に左から
右へ１画素毎、すなわち、2₁₁→2₁₂→……2_1oの順
で行なわれ、次の２行目の画素感光部２₂₁〜2_2o
が同様の順で行なわれ、以降、順次行を進め、最
後の行の画素感光部２_n1〜2_noまで行なわれ、以
降、この一連の走査を所定の周期で繰り返す。

次に、以上のように構成されたこの発明の車間
距離計測装置の動作について説明する。測定対象
物３の像は左右１対のレンズを含む光学系１Ｌ，
１Ｒによりイメージセンサ２Ｌ，２Ｒ上に結像さ
れる。

このとき、結像されるイメージセンサ上の像の
位置は従来の技術の説明の欄で述べたように、対
象物３を無限遠に置いたときの位置から基線方向
を互いに反対向きへずれる。

こまようにして、イメージセンサ上に結ばれた
像の濃淡はイメージセンサにて電気信号に変換さ
れる。この電気信号はビデオ信号として１画素毎
に順次読み出され、増幅器６Ｌ，６Ｒにより増幅
された後、Ａ／Ｄ変換器７Ｌ，７Ｒにてデイジタ
ル値に変換され、メモリ８Ｌ，８Ｒに記憶され
る。

このメモリ８Ｌ，８Ｒへの記憶は１画面、すな
わち垂直方向の１走査区間について行なわれ、こ
の１画面の記憶が行なわれたならば、以後、距離
の算出が終了するまでこのメモリ８Ｌ，８Ｒの内
容は保持される。このデイジタル化され、記憶保
持された左右１対のビデオ信号は、以降、演算器
９にて処理され距離が算出される。

この演算器９における処理は従来例における距
離を求める処理とほぼ同様であつて、左右の画像
の内、どちらか一方を固定し、他方を順次ずら
し、そのずらし量に対応して左右の比較を行な
い、この比較の結果、左右の像が最もよく一致す
るときの前記画像のずらし量から距離を求めてい
る。

すなわち、この左右の像が最もよく一致すると
きの画像のずらし量は、換言すれば、イメージセ
ンサ２Ｌ，２Ｒ上の像のずれ量であるので、前述
した距離Ｒを求める算出式（(1)式）により、この
画像のずらし量から距離が求められる。

ただし、前記従来例においては、イメージセン
サ出力を直接比較していたのに対し、この発明に
よる実施例では、一旦メモリ８Ｌ，８Ｒに記憶さ
れた像について比較を行なつている。

また、従来例においては、１次元の像について
比較を行なつていたが、この発明による実施例で
は面全体について比較を行なつている。

以上述べたように、この種の距離計測装置にお
いては、左右の画像のずれ量から距離を求めてい
るのであるが、この画像のずれは、前述したよう
に光学系の基線方向に生じる。したがつて、この
方向の画像情報を密にすることは、距離の計測精
度を上げる上で重要である。

これに対して、この基線と直角の方向における
画像情報は距離計測の点からは必ずしも密である
必要はない。

ところで、２次元のイメージセンサの出力信号
の読み出しの走査は、前述したように水平方向に
おいて高速なのであるが、前記Ａ／Ｄ変換器７
Ｌ，７Ｒのサンプリングについて、この水平方向
の画素情報を密に、すなわち、全画素についてサ
ンプリングしようとすると、Ａ／Ｄ変換器７Ｌ，
７Ｒのサンプリング周波数を極めて高いものにし
なければならない。

それに対して、垂直方向の読み出し走査周期は
ゆつくりしているので、Ａ／Ｄ変換器７Ｌ，７Ｒ
にてこの方向の画像情報をその全画素について密
にサンプリングすることは容易である。

また、２次元のイメージセンサは主として民生
用ビデオカメラの撮像素子として近年普及してき
ているのであるが、その画素構成は通常、センサ
の垂直方向にて密に構成され、水平方向にて疎に
構成されている。以上２点の理由により、２次元
のイメージセンサの光学系に対する配置を、この
発明によるように、イメージセンサの垂直方向と
光学系の基線方向とが一致するようにすることは
距離の計測精度を上げる上で重要なことである。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、左右１対のレ
ンズを含む光学系と２次元のイメージセンサによ
り前方車の映像を捕捉し、これにて得られる左右
１対のビデオ信号をデイジタル化した後メモリに
記憶し、これを処理することにより前方車までの
距離を求めるとともに、イメージセンサの垂直方
向が光学系の基線方向と一致するように配設した
ので、前方車の一部にしか映像の濃淡がない場合
にも距離計測が可能である。

また、前方車が高速にて移動した場合にも、距
離の計測結果に誤差を含まず、さらには距離の算
出処理が容易に実現できるとともに計測精度を高
くできる。又、イメージセンサの走査は水平方向
に行なわれるが、水平方向は距離測定の分解能に
関係しないのでそのサンプリングを間引いてもよ
く、Ａ／Ｄ変換器を安価なものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の車間距離計測装置の一実施
例を示すブロツク図、第２図は同上車間距離計測
装置における２次元のイメージセンサの画素配列
を示す配列図、第３図は一般的な車間距離計測装
置の原理を示す原理図、第４図は従来の車間距離
計測装置を示すブロツク図である。 １Ｌ，１Ｒ……光学系、２Ｌ，２Ｒ……イメー
ジセンサ，３……測定対象物、７Ｌ，７Ｒ……
Ａ／Ｄ変換器、８Ｌ，８Ｒ……メモリ、９……演
算器。なお、図中同一符号は同一または相当部分
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動車の前部に設けられ、その前方の像を結
   像する１対のレンズを含む光学系と、この光学系
   で結像された像を撮像し、その画素が密な縦方向
   が上記光学系の基線方向と一致するよう配置され
   た２次元のイメージセンサと、このイメージセン
   サより出力される１対のビデオ信号をデイジタル
   信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このデイジタル
   信号を記憶するメモリと、この記憶された１対の
   ビデオ信号を処理することにより１対の画像のず
   れ量に基づいて上記自動車の前方の像までの距離
   を算出する演算器とを備えた車間距離計測装置。