JPH05256645A - 光学式位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誤動作の防止、寿命に対する信頼性向上、全
体構造の簡単化及び検出信号の処理時間の短縮を図る。 【構成】 自動車の後方に存する障害物を結像させるた
めのレンズ９を通った光を受けるＣＣＤイメージセンサ
１０は、レンズ９の光軸に対して所定角度θだけ傾斜さ
せた状態（走査線の方向は上記光軸と直交している）で
配置される。これにより、ＣＣＤイメージセンサ１０の
受光面には、障害物Ａ、Ｂ、Ｃとの間に設定された３段
階の検出距離Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 （Ｓ1 ＞Ｓ2 ＞Ｓ3 ）に
対応した３箇所のライン状結像エリアＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3
が存する。ＣＣＤイメージセンサ１０上での結像位置は
障害物との間の距離に対応することになるから、上記各
結像エリアＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 での障害物の結像の有無を
その解像度に基づいて判断し、斯様な判断結果に基づい
て当該障害物との間の距離を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結像用光学系と撮像手
段との組み合わせによって物体の位置検出を行うように
した光学式位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車においては、後方にある障
害物の方向及び距離を非接触検出する位置検出装置を設
け、その検出情報を表示器などを通じて出力するように
したシステムが実用に供されている。このようなシステ
ムの中核をなす位置検出装置としては、従来より、超音
波式、レーザ式、マイクロ波式などのようなアクティブ
方式のものが広く使用されている。つまり、このもの
は、位置検出装置側から被検出エリアに向けて空中伝播
信号（超音波、赤外線レーザ、マイクロ波帯の電波な
ど）を媒体としたサーチ信号を照射すると共に、障害物
で反射されるサーチ信号を検出する構成となっており、
その検出信号に基づいて障害物の検出を行うようになっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記アクティブ方式の
位置検出装置では、他の車両に備え付けられている位置
検出装置から照射されるサーチ信号により誤動作する可
能性がある。このため、このような誤動作防止対策のた
めの回路（例えば、サーチ信号をランダムな周期で出力
すると共に、障害物での反射サーチ信号を複数回連続し
て検出したときに初めて障害物ありと判断する回路が考
えられている）が必要となり、結果的に全体の回路構成
が複雑化するという問題点がある。

【０００４】これに対して、従来では、ＣＣＤイメージ
センサなどのような撮像手段を利用したパッシブ方式の
位置検出装置が供されており、このものでは上述のよう
な誤動作の虞がなくなるという利点がある。

【０００５】具体的には、撮像手段上に障害物を結像さ
せる光学系を設けると共に、撮像手段或は光学系を移動
させることにより焦点合わせを行うフォーカシング手段
を設け、その移動量に基づいて障害物との間の距離を検
出する構成の光学式位置検出装置が供されている。しか
しながら、この装置では、可動部分が存することになる
ため寿命に対する信頼性が低く、車載用とする場合に
は、振動対策が必要となって機械的構造の複雑化を招く
など、クリアしなければならない課題が多くなるという
問題点がある。

【０００６】また、撮像手段の他に光学系を２組設け、
三角測量方式にて障害物の方向及び距離の検出を行うよ
うにした所謂ステレオ方式の光学式位置検出装置も考え
られている。しかしながら、この装置では、２組の光学
系が必要となって全体構造の複雑化を招くと共に、信号
処理ロジックが複雑となって障害物の認識に長時間を要
するという問題点がある。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、誤動作の防止並びに寿命に対する信
頼性の向上を図り得ると共に、全体構造の簡単化及び検
出信号の処理時間の短縮を実現できるなどの効果を奏す
る光学式位置検出装置を提供するにある。

【０００８】

【課題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、被写体を結像させるための単一の光学
系、並びにこの光学系と被写体との間に設定された複数
段階の検出距離に対応した複数の結像エリアを有するよ
うに構成された撮像手段を設けた上で、上記撮像手段上
における前記各結像エリアでの結像の有無をその解像度
に基づいて判断すると共にその判断結果に基づいて当該
被写体との間の距離を検出する画像データ解析手段を設
ける構成としたものである。

【０００９】

【作用】光学系と被写体との間の距離が変化するのに応
じて、その光学系による結像位置も変化するから、その
結像位置は被写体との間の距離に対応したものとなる。
この場合、撮像手段は、光学系と被写体との間に設定さ
れた複数段階の検出距離に対応した複数の結像エリアを
有するように構成されているから、その結像エリアでの
結像の有無に基づいて被写体との間の距離を判断でき
る。従って、撮像手段上における前記各結像エリアでの
結像の有無をその解像度に基づいて判断する画像データ
解析手段は、その判断結果に基づいて被写体との間の距
離を検出できることになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を車載用の障害物検出装置に適
用した第１実施例について図１〜図５を参照しながら説
明する。

【００１１】自動車を摸式的に示す図３において、自動
車１における後方側の左右コーナー部には、後方の死角
内に存する障害物を光学的に検出するためのセンサ部
２、３（具体構成については後述する）が設けられてい
る。上記センサ部２、３からの出力信号は、マイクロコ
ンピュータを含んで構成された信号処理部４（本発明で
いう画像データ解析手段に相当）に与えられるようにな
っており、これらセンサ部２、３及び信号処理部４によ
って光学式位置検出装置５が構成されている。また、自
動車１のインストルメントパネル１ａには、信号処理部
４により動作制御される障害物警報装置６が設けられて
いる。

【００１２】この障害物警報装置６は、具体的には図４
に示すような構成となっている。即ち、図４において、
障害物警報装置６は、センサ部２、３に夫々対応された
左右一対のインジケータ７、８を備えて成る。これらイ
ンジケータ７、８は、センサ部２、３による各検出エリ
アの障害物の有無を表示するために設けられたもので、
夫々上記障害物との距離を例えば３段階に区分して報知
するための図示形状の発光部７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃを
有する。

【００１３】つまり、発光部７ａ、８ａは障害物が自動
車１から比較的遠い位置にある場合に点灯され、発光部
７ｃ、８ｃは障害物が自動車１に最も近接した位置にあ
る場合に点灯され、発光部７ｂ、８ｂは障害物が中間位
置にある場合に点灯される構成となっている。尚、発光
部７ａ〜７ｃ、８ａ〜８ｃの各発光色は、例えば障害物
が最も近接したことを示す発光部７ｃ、８ｃの発光色を
注意喚起効果が高い赤色に設定するなど、適宜に選択さ
れるものである。また、このような障害物警報装置６に
対し、音声による警報機能を付加する構成としても良い
ものである。

【００１４】さて、前記センサ部２、３の原理的構成に
ついて説明するに、これらセンサ部２、３は同一構成で
あるから、以下においては一方のセンサ部２についての
み説明し、他方のセンサ部３の説明を省略する。

【００１５】図１、図２において、センサ部２は、自動
車１の後方に存する障害物（本発明でいう被写体に相
当）を結像させるための単一の光学系としてのレンズ９
と、このレンズ９を通った光を受ける撮像手段としての
二次元ＣＣＤイメージセンサ１０とを組み合わせて成
る。この場合、ＣＣＤイメージセンサ１０は、その受光
面をレンズ９の光軸に対して所定角度θだけ傾斜させた
状態（但し、その傾斜状態でも走査線の方向は上記光軸
と直交させた状態となっている）で配置されており、こ
れにより、その受光面に障害物Ａ、Ｂ、Ｃとの間に設定
された３段階の検出距離Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 （Ｓ1 ＞Ｓ2
＞Ｓ3 ）に対応した３箇所の結像エリアＰ1、Ｐ2 、Ｐ3
を有するように構成されている（図１参照）。

【００１６】つまり、レンズ９に最も近い結像エリアＰ
1 には、検出距離Ｓ1 に存する障害物Ａが結像し（結像
をａで示す）、中間位置にある結像エリアＰ2 には、検
出距離Ｓ2 に存する障害物Ｂが結像し（結像をｂで示
す）、レンズ９から最も遠い結像エリアＰ3 には、検出
距離Ｓ3 に存する障害物Ｃが結像するものであり（結像
をｃで示す）、結果的にＣＣＤイメージセンサ１０上に
おいて障害物Ａ、Ｂ、Ｃが最も鮮明に結像する位置は一
義的に決まるようになる。尚、上記各結像エリアＰ1 、
Ｐ2 、Ｐ3 は、ＣＣＤイメージセンサ１０の水平方向
（走査線方向）へ延びるようにライン状に存在するもの
である。要するに、ＣＣＤイメージセンサ１０を上述の
ように配置した結果、単一の光学系に対し結像距離が夫
々異なる３本の一次元ラインセンサを有した形態と等価
な状態になるものである。

【００１７】上記ＣＣＤイメージセンサ１０に結像した
状態では、その結像に応じた蓄積電荷が信号として取り
出されると共に、その信号が画像データとして信号処理
部４に与えられる。このようにして得られる画像データ
は、前記各結像エリアＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 での障害物Ａ、
Ｂ、Ｃの結像状態に応じた波形となるものであり、その
波形の一例が図５に示されている。

【００１８】この図５から明らかにように、結像エリア
Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 のうち、障害物の結像が存在する結像
エリアには、他の結像エリアと比較して高周波成分（立
上がり及び立下がり波形が急峻な成分）が多く含まれる
ことになり、斯様な高周波成分に基づいて結像の解像度
を知ることができる。

【００１９】信号処理部４は、センサ部２、３から与え
られる画像データに対し、ノイズ除去、エッジ抽出など
の処理を施し、その処理後の画像データに基づいて各結
像エリアＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 での障害物の結像の有無を判
断すると共に、その結像位置を上述のような画像データ
波形の高周波成分の解析により得た結像の解像度の高低
に基づいて判断する。この場合、上記結像位置は、レン
ズ９と障害物との間の距離に対応したものとなるから、
上記のような結像位置の判断結果に基づいて障害物との
間の距離を検出することになる。尚、このような判断
は、信号処理部４におけるフィルタ処理或は専用のハ−
ドウエア構成によって行うようになっている。そして、
信号処理部４は、上記検出結果に基づいて前記障害物警
報装置６を動作させ、これにより自動車１の運転者に対
し後方の障害物の存在を知らせて注意喚起する。

【００２０】上記した本実施例による光学式位置検出装
置５は、障害物の検出をパッシブ方式により行う構成と
しているから、アクティブ方式の位置検出装置のような
誤動作を起こす虞がなくなり、その誤動作防止対策のた
めの回路構成が不要となる。しかも、従来構成のような
可動部分が存在しないから、寿命に対する信頼性が向上
すると共に、車載用とした場合でも振動対策を厳重に施
す必要がなくなって構造の簡単化を図り得るようにな
る。

【００２１】また、単一の光学系を設けるだけで良いか
ら、この面からも構造の簡単化を図り得るようになると
共に、ＣＣＤイメージセンサ１０による画像解析も、光
学系を２組設けて成るステレオ方式のものに比べて簡単
になるから、画像処理時間の短縮を図り得るようにな
る。

【００２２】尚、上記第１実施例において、レンズ９と
ＣＣＤイメージセンサ１０との間にビームスプリッタな
どを介在させることにより、ＣＣＤイメージセンサ１０
上の異なる位置に同一障害物の結像が夫々生じるように
構成し、これらの結像に伴う画像データに基づいて障害
物の検出を行うようにすれば、サンプル数が多くなる分
だけ検出精度の向上を実現できるようになる。

【００２３】また、上記第１実施例では、撮像手段とし
て二次元ＣＣＤイメージセンサ１０を用いる構成とした
が、本発明の第２実施例を示す図６のような構成として
も同様の効果を奏するものである。即ち、この第２実施
例では、一次元ＣＣＤイメージセンサ１１を必要個数
（この例では４個）だけ階段状に組み合わせて成るセン
サユニット１２を撮像手段として設け、これにより各イ
メージセンサ１１の受光部を、障害物との間に設定され
た４段階の検出距離に対応した４箇所の結像エリアＰ1
〜Ｐ4 として機能させる構成としている。

【００２４】その他、本発明は上記した各実施例に限定
されるものではなく、例えば車載用の障害物検出装置に
限らず汎用の位置検出装置に適用したり、或は撮像手段
としてＣＣＤイメージセンサ以外の他の素子を利用して
も良いなど、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができるものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば以上の説明によって明ら
かなように、単一の結像用光学系と被写体との間に設定
された複数段階の検出距離に対応した複数の結像エリア
を有する撮像手段を設け、この撮像手段上における結像
エリアでの結像の有無をその解像度に基づいて判断する
と共にその判断結果に基づいて被写体との間の距離を検
出する構成としたので、他の装置からの信号に起因した
誤動作を防止できると共に、可動部分が不要となって寿
命に対する信頼性の向上を実現できるようになり、しか
も、単一の光学系を設けるだけで済んで、全体構造の簡
単化及び検出信号の処理時間の短縮を実現できるように
なるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における要部の配置構造及
び検出原理を示す平面図及び側面図

【図２】要部の斜視図

【図３】自動車を摸式的に示す平面図

【図４】障害物警報装置の正面図

【図５】ＣＣＤイメージセンサの出力波形の一例を示す
図

【図６】本発明の第２実施例を示す要部の斜視図

【符号の説明】

図面中、１は自動車、２、３はセンサ部、４は信号処理
部（画像データ解析手段）、５は光学式位置検出装置、
６は障害物警報装置、９はレンズ（光学系）、１０は二
次元ＣＣＤイメージセンサ（撮像手段）、１１は一次元
ＣＣＤイメージセンサ、１２はセンサユニット（撮像手
段）、Ｐ1 〜Ｐ4 は結像エリアを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を結像させるための単一の光学系
   と、 この光学系と被写体との間に設定された複数段階の検出
   距離に対応した複数の結像エリアを有するように構成さ
   れた撮像手段と、 この撮像手段上における前記各結像エリアでの結像の有
   無をその解像度に基づいて判断すると共にその判断結果
   に基づいて当該被写体との間の距離を検出する画像デー
   タ解析手段とを備えたことを特徴とする光学式位置検出
   装置。