JPH06194164A

JPH06194164A - 物体位置検出装置

Info

Publication number: JPH06194164A
Application number: JP7774691A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kato; 加藤正彦
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】短いイメージセンサを用いても、長い基線長
を持つ位置検出装置と同等の検出精度で、演算時間が短
く、応答性がよく、小型の物体位置検出装置。【構成】結像レンズＯ₁とその対象物Ｐの像を受ける
イメージセンサＣ₁とからなるセンサユニットを基線長
Ｌ₁を隔てて２個配置して構成した像位置検出手段を２
つ用意し、その間を基線長Ｌ₁より充分長い距離Ｌ₂を
隔てて配置し、４このイメージセンサＣ₁〜Ｃ₄上に形
成された対象物Ｐの像の位置を表す信号に基づいて対象
物Ｐまでの距離Ｒ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、物体位置検出装置に関
し、例えば自動車衝突予知センサに適した光電的な物体
位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】衝突予知センサとしては、従来、光ビー
ム、超音波、電波を用いるものが知られている。これら
は、交通渋滞時の追突防止や車を後退させた時のバック
センサが主な対象となっている。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、衝突の対象物と
の相対速度、対象物の質量、衝突の仕方に依存するが、
これらの量を衝突以前に知ることは一般に困難である。
従来の方法としては、慣性力を利用したメカニカルセン
サにより衝突の際の衝撃を検知し、これがあるしきい値
を越えた時に、シートベルトの固定あるいはエアバッグ
の起動を行い、衝突の際の衝撃を緩和する手段としてい
る。

【０００３】ところで、移動する対象物との距離を連続
的に測定する従来の１例として、特開平２−２３２５１
１号のものを図１１に示す。基線長Ｌだけ離れてレンズ
１、２が配置され、これらのレンズ１、２の焦点位置に
２次元のイメージセンサ３、４が配置されている。上記
レンズ１、２からＲの距離にある対象物５の像は、各々
のレンズ１、２によりイメージセンサ３、４上に結像さ
れる。イメージセンサ３、４で光電変換された一対の画
像信号を相対的にずらしながら所定の相関演算を行い、
横ずらし量から対象物５までの距離Ｒが、Ｒ＝ｆ・Ｌ／
ｎｐにより求められる。ここで、ｆはレンズ１、２の焦
点距離、ｐはイメージセンサ３、４の画素ピッチ、ｎは
ずれを画素単位で計った量を表わし、ずれの値はｎｐで
表わされる。図１２（ａ）、（ｂ）は、イメージセンサ
３、４から得られた画像を表示する左右のディスプレイ
６、７を表わす。領域９は相関演算の対象となる領域を
表わし、運転者は一方のディスプレイ６を見ながらウィ
ンドウ８をかけることができる。このウィンドウ８は、
相関演算に関与する画素の数を制限する働きがあり、処
理時間の短縮、サンプリング時間の短縮を可能にし、対
象物５の方向に装置を向けてその動きに応じて装置を移
動することなしに、対象物５との距離、移動方向、移動
量等を求めることができる。

【０００４】また、一眼レフ型のカメラでは、動体予測
フォーカス制御が可能となっており、移動する複写体に
対しても追随性よくピントの合った撮影が可能となって
いる。これを衝突予知センサに転用し、対象物までの距
離、移動速度、方向を知ることが考えられる。この測距
の原理は、図１１の三角測量と基本的に同じであり、説
明は省略するが、時間の異なる複数回の測距から、対象
物までの距離、方向を含めた移動速度の情報が極めてコ
ンパクトで安価なＡＦセンサにより得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記メ
ニカルセンサによる衝突予知方式では、衝突以前にそれ
を予知することは不可能であり、特開平２−２３２５１
１号の場合は、ウィンドウをかけるのに運動者の判断と
処理を必要とし、また、装置の移動なしに対象物を追尾
するために、イメージセンサとして大きなエリアセンサ
を必要とし、ウィンドウをかけた場合でも、なお処理時
間が長く、高速に移動する車両の衝突の予知及び衝突の
危険性の判断を瞬時に求められる衝突予知センサとして
は不適当である。

【０００６】さらに、一眼レフ型カメラのＡＦセンサは
一般に基線長が短かく、その精度はコンピュータによる
内挿に依存する所が大きい。また、得られたデフォーカ
ス信号によりレンズを駆動し、最適なフォーカス位置の
近傍でＡＦ信号をとる必要がある。このため、対象物の
コントラストや表面構造あるいは電気的ノイズ等の外部
擾乱に弱く、レンズ駆動による応答性の劣化がある。ま
た、ＡＦセンサを働かせるためには、撮影者がファイン
ダ内の所定の場所、通常は中心部付近のセンサ部に対象
物の像を合致させる必要がある。一方、自動車は電気的
ノイズが多く、−４０℃〜＋１００℃といった過酷な環
境条件での使用が想定されており、可動部を有すること
は故障の原因となりやすい。また、上記の瞬時の判断が
求められるセンサとしては、人間の操作が介在したり、
応答性を劣化させる駆動部が介在するのは好ましくな
い。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、短いイメージセンサを用いて
いるにもかかわらず、長い基線長を持つ位置検出装置と
同等の検出精度が得られ、かつ、イメージセンサが短い
分だけ演算時間が短く応答性がよく、小型の物体位置検
出装置を提供することである。この物体位置検出装置
は、特に自動車衝突予知センサに適したものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の物体位置検出装
置の概念図を図１、図２に示す。図１（ａ）は車１１の
前部あるいは車体の一部に基線長Ｌ₂の間隔で設けられ
たセンサ１２、１３を表わし、対象物１０までの距離を
三角測量で測定する。図１（ｃ）はセンサ１２あるいは
１３の構成を示すもので、センサケース１８にパッシブ
センサユニット１９、２０、アクティブユニット２１、
２２が配置されている。図１（ｂ）はパッシブセンサユ
ニット１９あるいは２０の構成を表わし、それぞれ固定
焦点レンズ１４あるいは１５及び各々の焦点距離ｆの近
傍に配置された撮像素子１６あるいは１７からなってお
り、このパッシブセンサユニット１９と２０は基線長Ｌ
₁の間隔で設置されている。基線長Ｌ₁とＬ₂との関係
は、Ｌ₂がＬ₁に比べて充分長いものとする。

【０００９】図２はパッシブセンサユニットによる測距
の配置を表わす。簡単のため、対象物は点Ｐで表わし、
センサ中心線２５からＳの距離、センサ面２３からＲの
距離にあるものとする。センサ面２３上には固定焦点レ
ンズが並べられており、それぞれの中心をＯ₁、Ｏ₂、
Ｏ₃、Ｏ₄とする。距離Ｏ₁Ｏ₂及びＯ₃Ｏ₄は基線長
Ｌ₁に等しく、センサ中心線２５に対して対称に配置さ
れ、その間隔はＬ₂となっている。撮像面２４は、セン
サ面２３から固定焦点レンズの焦点距離ｆの近傍に配置
されている。点Ｐの固定焦点レンズＯ₁〜Ｏ₄による像
はＱ₁〜Ｑ₄の位置に形成される。点Ｐが無限遠にある
時、言い換えるとＲ＝∞の時の固定焦点レンズＯ₁〜Ｏ
₄による像をそれぞれＣ₁〜Ｃ₄とする。Ｃ_iＱ_i（ｉ
＝１〜４）は、点Ｐが無限遠にある時の像の位置Ｃ
_i（ｉ＝１〜４）を基準として計った像の横ずれ量を表
わし、これをｘ_i（ｉ＝１〜４）として、図２の上方を
ｘ_iの正の方向とする。

【００１０】このような前提の下に、本発明の測定の原
理を次に説明する。点Ｐまでの距離Ｒを基線長Ｌ₁の固
定焦点レンズの対Ｏ₁、Ｏ₂（パッシブセンサユニット
Ｏ₁、Ｏ₂と呼ぶ。）により測定するために、撮像面２
４で得られた一対の画像信号を相対的にずらして所定の
相関演算を行って横ずれ量ｘ₁、ｘ₂の差に相当する横
ずらし量ｘ₁−ｘ₂を求める時に、注目する対象物Ｐに
対応する画像信号の抽出を行い、横ずれ量ｘ₁、ｘ₂を
求める。図３にこの概念図を示す。パッシブセンサユニ
ットＯ₁、Ｏ₂により得られた画像信号から点Ｐに対応
する画像信号２６、２７を抽出し、これから横ずらし量
ｘ₁−ｘ₂と共に横ずれ量ｘ₁、ｘ₂の値も求める。同
様に、パッシブセンサユニットＯ₃、Ｏ₄についても、
画像信号２８、２９を抽出して、横ずらし量ｘ₃−ｘ₄
と横ずれ量ｘ₃、ｘ₄の値も求める。図２に示した点Ｐ
の位置では、ｘ₁、ｘ₂の符号とｘ₃、ｘ₄の符号は相
互に反対となっている。点Ｐまでの距離Ｒは、Ｒ＝ｆ・Ｌ₁／（ｘ₁−ｘ₂）・・・（１）Ｒ＝ｆ・Ｌ₁／（ｘ₃−ｘ₄）・・・（２）Ｒ＝ｆ・Ｌ₂／｛（ｘ₁＋ｘ₂）／２−（ｘ₃＋ｘ₄）／２｝・・・（３）から求められる。測距の精度は、例えば（１）式から、｜ΔＲ／Ｒ｜＝｜δ（ｘ₁−ｘ₂）｜・Ｒ／（ｆ・
Ｌ₁）となり、基線長Ｌ₁及び固定焦点レンズの焦点距離ｆに
反比例する。精度を上げるためには、基線長Ｌ₁が大き
いことが望ましいが、（１）式から、ｘ₁−ｘ₂＝ｆ・
Ｌ₁／Ｒとなり、横ずらし量ｘ₁−ｘ₂が増大し、相関
演算の処理時間が長くなり、制限を受ける。カメラのＡ
Ｆでは、Ｌ₁を短く選んで応答時間の短縮を優先し、測
距精度の低下はコンピュータの内挿力の強化で補ってい
る。

【００１１】本発明においては、図２において、センサ
中心２５に対して対称にＬ₂の間隔で配置された基線長
Ｌ₁（Ｌ₁≪Ｌ₂）の２つのパッシブセンサユニットの
対（Ｏ₁、Ｏ₂）、（Ｏ₃、Ｏ₄）から得られる画像信
号出力に基づき、一対の像の相対変位あるいは横ずらし
量ｘ₁−ｘ₂、ｘ₃−ｘ₄を求めると共に、対応する画
素の横ずれ量ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄も算出して、基線
長Ｌ₁による短い演算時間で（３）式に基づいて長い基
線長Ｌ₂による精度の高い測距を可能とする点に特徴が
ある。

【００１２】本発明の他の特徴は、Ｓ＝−Ｒ・（ｘ₁＋ｘ₂＋ｘ₃＋ｘ₄）／（４ｆ）・・・（４）により、対象物点Ｐのセンタ中心線２５からの距離Ｓを
算出できることにある。図４に、同図（ａ）に示すよう
に、対象物点Ｐがセンサ面２３あるいはセンサ中心線２
５に対してどのような位置にあるかによって、同図
（ｂ）に示すように、横ずれ量ｘ₁〜ｘ₄の符号が定ま
り、対象物点Ｐの存在領域が５つの領域Ｉ〜Ｖに分けら
れることを示す。バッシブセンサユニットＯ₁、Ｏ₂間
及びＯ₃、Ｏ_４間の領域ＩＶ、Ｖは、例えば５０ｍｍ程
度であり、Ｏ₂、Ｏ₃間の例えば１ｍ程度と比べて通常
充分狭いので、領域は主にＩ〜III の３つの領域に分け
られると考えてよい。何れにしろ、横ずれ量ｘ₁〜ｘ₄
の符号を参照するだけでも、対象物点Ｐがどの領域に存
在するかが明らかとなり、（３）式により与えられる距
離情報、及び、複数の異なる時刻におけるサンプリング
を通して得られる速度、移動方向の情報により、図５
（ａ）に示すように、領域の細分化、及び、図５（ｂ）
に示すような危険度の分類ができる。なお、図５におい
て、簡単のため、図４の領域IV、Ｖは省略した。

【００１３】図５（ａ）において、境界線３０、３１は
センサが検知し得る領域の境界を表わす。センサ面２３
から予め定められた距離Ｒ_rより遠い領域は監視領域
で、この領域に対象物を認めた時は、距離測定を適当な
サンプリング間隔で繰り返す第１のモードを選択する。
Ｒ_rより近い領域に対象物を認めた場合は、第２の動作
予測モードを選択する。この第２のモードでは、複数の
異なる時刻のサンプリング測定から、上記対象物の速度
ｖと方向を距離と共に算出し、速度ｖを予め定められた
値ｖ_rと比較し、これを越える場合は、上記対象物の位
置と速度ｖと方向から衝突の可能性を予測し、この可能
性が高い場合には、第１の信号を出力し、衝突の可能性
が低い場合は、第２の信号を出力する。ｖ_rを越えない
場合は、衝突の可能性を予測し、この可能性が高い場合
には、第２の信号を出力し、低い場合には、第３の信号
を出力する。上記第１及び第２の信号が出力された場合
には、図１（ｃ）に示したアクティブフォーカスによる
焦点検出手段を起動させる。図５（ａ）のＲ_aは、この
ようなアクティブフォーカスによりセンシングする領域
を示す。図５（ｂ）は上記の場合を各領域別に示したも
ので、×が第１信号で、衝突により車の運転者あるいは
同乗者に生命の危険がある場合を示す。△は衝突の可能
性があるが生命の危険については不明の場合で、要注意
を表わす。○は衝突の可能性も少なく生命の危険も少な
い安全な場合を表わす。

【００１４】アクティブフォーカスによるセンシングの
結果、衝突の危険性が高く、生命の危険がある場合、あ
るいは、衝突の危険性は高いが生命の危険は少ない場合
には、対応する衝突防護器具起動用信号を出力する。

【００１５】以上をまとめると、図６に示したフローと
なる。すなわち、アクティブフォーカスを起動した後、
衝突防護器具起動用信号を出力するまでは、いくつかの
場合が考えられるが、図６のフローでは、衝突防護器具
に２種類ある場合を示した。第１の種類は、生命の危険
がある場合のみ起動させる。このため、第１の信号の時
にフラッグを立て、この時のみ起動用信号が出力される
としている。第２の種類は、生命の危険がない場合でも
起動が可能である。

【００１６】なお、アクティブフォーカスはコンパクト
カメラのオートフォーカスに使われる技術で、良く知ら
れている。図１（ｃ）において、アクティブユニット２
１、２２の一方は指向性のビームを放射する用途に用い
られ、地方にはＰＳＤのような方向弁別可能な受光素子
が設けられている。アクティブユニット２１、２２の間
隔が基線長となり、三角測量の原理で対象物１０までの
距離が測定される。自動車衝突防護予知センサの場合に
は、高速の対象物に対する衝突の予測をする必要があ
る。

【００１７】以上、本発明の物体位置検出装置を自動車
予知センサに用いる前提で説明してきたが、これに限定
されない。要は、本発明の物体位置検出装置は、第１の
結像レンズと該結像レンズによる対象物の像を受ける第
１のイメージセンサとからなる第１のセンサユニット
と、第２の結像レンズと該結像レンズによる対象物の像
を受ける第２のイメージセンサとからなり、前記第１の
イメージセンサと基線長Ｌ₁を隔てて配置された第２の
センサユニットとを備えた第１の像位置検出手段と、第
３の結像レンズと該結像レンズによる対象物の像を受け
る第３のイメージセンサとからなる第３のセンサユニッ
トと、第４の結像レンズと該結像レンズによる対象物の
像を受ける第４のイメージセンサとからなり、前記第３
のイメージセンサと基線長Ｌ₁を隔てて配置された第４
のセンサユニットとを備え、前記第１の像位置検出手段
に対して基線長Ｌ₁より充分長い距離Ｌ₂を隔てて配置
された第２の像位置検出手段と、前記第１ないし第４の
イメージセンサ上に形成された対象物の像の位置を表す
信号に基づいて対象物までの距離Ｒを検出する手段とを
備えたことを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明は、このように、一対の結像レンズとイ
メージセンサからなる基線長の短い像位置検出手段をよ
り長い基線長をおいて２個配置したので、短いイメージ
センサを用いても、長い基線長を持つ位置検出装置と同
等の高検出精度が得られ、かつ、イメージセンサが短い
分だけ演算時間が短く応答性がよく、小型の物体位置検
出装置となる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の物体位置検出装置を自動車予
知センサに適用した場合の実施例について、図面を参照
にして説明する。本発明の１実施例の概略を図７に示
す。パッシブセンサ３２は固定焦点レンズ３２１〜３２
４及び撮像素子３２５〜３２８からなる。撮像素子とし
てはＣＣＤ１次元アレイあるいはＳＩＴ１次元アレイが
用いられる。撮像素子３２５〜３２８から得られた画像
信号は、インタフェース３３あるいはメモリ３４を介し
て演算・制御部３５に送られる。演算・制御部３５で得
られた結果に基ずき、表示部３６、アクティブセンサ駆
動部３８が駆動され、アクティブセンサ３７が動作す
る。アクティブセンサ３７は固定焦点レンズ３７１〜３
７２、アレイ光源３７３、アレイ受光素子３７４から構
成される。アレイ受光素子３７４はアバランシェホトダ
イオード、ＰＩＮ−ＦＥＴあるいはＰＩＮホトダイオー
ドのアレイからなる。アクティブセンサ３７から得られ
た信号は、インタフェース３９を介して演算・制御部３
５に送られる。演算・制御部３５はメインＣＰＵ４０と
の間で信号のやりとりを行い、図示されていない衝突防
護器具の起動を行う。

【００２０】次に、各部の説明を行う。パッシブセンサ
３２は、車の前方（あるいは、後方、側方）２０ｍ〜３
ｍ位を主にセンシングする。固定焦点レンズ３２１〜３
２４の焦点距離はこの区間で常に良好なピントが得られ
るように選択される。例えば、ｆ＝１５ｍｍが選ばれ
る。撮像素子３２５〜３２８は、例えば車の前方の上記
区間につき、車の両側の一定の開き角、例えば１０度位
の視野を常に監視する必要があるため、カメラのＡＦセ
ンサに用いられる画素数と比較して１桁程度数の多い撮
像素子が用いられる。例えば、５２０素子位を必要とす
る。したがって、撮像素子３２５〜３２８上には、単一
の対象物だけでなく複数の遠近の対象物が撮像され、こ
のまま測距のための相関演算を行うと、意味のない信号
が得られる。このため、撮像素子３２５〜３２８の画素
を複数の領域に分割して、各領域につき相関演算を行
う。分割の仕方を図８に示す。画像信号の例を符号４１
で示す。衝突予知センサとしては、危険な対象物として
視野内の最近接のものを選択する必要がある。通常、こ
のような対象物は意味のあるコイトラストの変化を示す
ので、例えば隣接する画像間の差分をとり、この変化の
ゆるやかな部分、例えばＡ、Ｂの領域を分割の境界とす
る。コントラストが全体的にはっきりしない場合には、
予め定められた分割に従って分割し、演算処理を行う。
図８の画像信号の場合は、大きく３つに分けられる。ま
た、分割の仕方は記憶され、次のサンプリングの時の分
割の仕方の参考とされるが、対象物が移動するに従って
随時更新される必要がある。

【００２１】固定焦点レンズ３２１〜３２４は、３２１
と３２２及び３２３と３２４が一対となり間隔Ｌ₁で設
置され、２つの対の間隔はＬ₁に比べて充分長いＬ₂の
間隔で設置される。撮像素子３２５〜３２８は固定焦点
レンズ３２１〜３２４のほぼ焦点距離の位置に配置され
るが、例えば上記の２０ｍ〜３ｍの範囲を監視する場合
は、この範囲で最もピント状態がよい位置に設置され
る。具体的には、例えばｆ＝１５ｍｍの時には、１５．
０４ｍｍの位置に設置されるのが望ましい。撮像素子の
画素のピッチは、監視する対象物の大きさに依存する
が、相関演算の時の横ずらし量を何画素以内にするかに
も関係する。ｆ＝１５ｍｍの時には、ｐ＝２４μｍ位が
適当である。撮像素子３２５〜３２８により得られた画
像信号は、インタフェース３３を介してメモリ３４に記
憶され、演算・制御部３５で図８に示したような領域の
分割、相関演算が行われ、最近接の対象物までの距離が
求められる。この演算処理の過程で、相関が最も強くな
る横ずらし量を求めるだけでなく、画像信号の特徴量に
対応する画素の位置も求めておく。例えば、図８の領域
２では矢印で示した画像信号のピークに対応する画素の
番号も求めておく。

【００２２】測定された最近接の対象物までの距離が予
め定められた距離Ｒ_rよりも短かい場合は、動体予測モ
ード入る。自動車の場合、例えば時速４０ｋｍの速度で
も秒速１０ｍを越える速度のため、通常のサンプリング
間隔も３０ｍｓ程度に選ぶ必要があるが、動体予測モー
ドではさらに１０ｍｓ以下に選ぶ必要がある。これを達
成する方法の１つは、撮像素子を並列に並べてこれらを
一定の遅れをもって次々に走査して行く方法を採用す
る。例えば、図９に示した配列をとる。固定焦点レンズ
３２１に対し、例えば４連の撮像素子３２５１〜３２５
４とする。相関計算は、撮像素子３２６が図示していな
い３２６１〜３２６４の４連の撮像素子からなっている
とすれば、３２５１と３２６１、３２５２と３２６２と
いう具合に処理をして行くものとする。

【００２３】動体予測モードによる４連の測距結果が測
定誤差内で一致すれば、これをその時刻での対象物の距
離とし、異なる時刻における測距結果と併せて対象物の
速度と移動方向とを求め、図６のｖ≧ｖ_r及び衝突の可
能性の予測を行う。ただし、対象物との相対速度が一定
の危険速度ｖ_rを越えた時に、４連の測定結果がセンサ
の測定誤差を越えて一定のシフトを示すように測定精度
をコントロールできれば、４連の測定結果のみでも、図
６の第１の信号を出力する判断材料となる。

【００２４】演算・制御部３５により図６の第１〜３の
信号が出力されると、図７の表示部３６が表示され、さ
らに、第１、第２の信号の場合には、アクティブセンサ
駆動部３８に信号が送られると共に、メインＣＰＵ４０
にも信号が送られ、衝突防止の措置あるいは他のセンサ
（例えば、メニカルセンサ）との論理和に利用される。

【００２５】アクティブセンサ３７は、応答性を上げる
ために、図１０に示す三角測量を基本とする。指向性を
有する光源Ｓと光検知器Ｄの間のＳＤを基線長として形
成される三角形の頂点を測定ポイントＰとして、対象物
１０がこの測定ポイントＰを通過した時のみ、光検知器
Ｄに信号が得られる。この方式は、演算を必要としない
ため、高速の応答が期待できる。光源Ｓとしては、図７
に示したように固定焦点レンズ３７１とその焦平面に配
置されたアレイ光源３７３を用い、光検知器Ｄとして
は、固定焦点レンズ３７２とその焦平面に配置されたア
レイ受光素子３７４とから構成され、複数の測定ポイン
トを形成して光のバリアとする。アレイ光源は、時系列
的に順次高速発光させて行く方法と、異なる周波数の変
調をかけて同時に発光させる方法とが知られている。こ
のような光バリアを対象物１０がどのように通過したか
で、パッシブセンサによる衝突予測と併せて、対象物と
の衝突の仕方が判断される。アレイ受光素子３７４から
得られた電気信号は、インタフェース３９を経て演算・
制御部３５に送られ、上記の判断がなされた後、メイン
ＣＰＵ４０に送られる。

【００２６】なお、高速化あるいは光バリアの多層化の
ために、アレイ光源、アレイ受光素子共に図９に示すよ
うな並列化を図ることも可能である。また、レンズは全
て固定焦点レンズとしたが、ほぼこれに近い僅かの可動
部を有する光学系も含むことはもちろんである。

【００２７】以上、本発明の物体位置検出装置を自動車
予知センサに適用した場合の実施例について説明してき
たが、これに限定されず種々の分野に適用可能である。
また、その他種々の変形も可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の物体位置
検出装置によると、一対の結像レンズとイメージセンサ
からなる基線長の短い像位置検出手段をより長い基線長
をおいて２個配置したので、短いイメージセンサを用い
ても、長い基線長を持つ位置検出装置と同等の高検出精
度が得られ、かつ、イメージセンサが短い分だけ演算時
間が短く応答性がよく、小型の物体位置検出装置とな
る。

【００２９】なお、この物体位置検出装置は、例えば自
動車衝突予知センサに適したものである。その場合は、
対象物の距離、速さ、移動方向を同様に高精度で測定で
きる。また、動体予測モードにより、衝突の可能性、危
険性についてより信頼性の高い情報が得られる。さら
に、このようなパッシブセンサにアクティブセンサを併
用することで、パッシブセンサが苦手とする至近距離で
の監視の維持が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の物体位置検出装置の概念図であり、セ
ンサの配置、構成を説明するための図である。

【図２】パッシブセンサユニットによる測距の配置を示
す図である。

【図３】パッシブセンサユニットから得られる画像信号
の概念図である。

【図４】対象物点の存在領域と横ずれ量の符号の関係を
説明するための図である。

【図５】対象物点の存在領域と衝突危険度の関係を説明
するための図である。

【図６】本発明の物体位置検出装置を自動車衝突予知セ
ンサに適用した場合の処理フローを示す図である。

【図７】本発明の物体位置検出装置の１実施例の概略の
構成を示す図である。

【図８】撮像素子の画素の分割の仕方の１例を示す図で
ある。

【図９】動体予測モードの場合の撮像素子の配列を示す
図である。

【図１０】アクティブセンサの三角測量のための配置を
説明するための図である。

【図１１】従来の１例の距離測定システムの配置を示す
図である。

【図１２】図１１の場合の左右のディスプレイの表示を
示すための図である。

【符号の説明】

Ｐ、１０…対象物１１…車１２、１３…センサ１４、１５…固定焦点レンズ１６、１７…撮像素子１８…センサケース１９、２０…パッシブセンサユニット２１、２２…アクティブユニット２３…センサ面２４…撮像面２５…センサ中心線３２…パッシブセンサ３２１〜３２４…固定焦点レンズ３２５〜３２８…撮像素子３３…インタフェース３４…メモリ３５…演算・制御部３６…表示部３７…アクティブセンサ３７１〜３７２…固定焦点レンズ３７３…アレイ光源３７４…アレイ受光素子３８…アクティブセンサ駆動部３９…インタフェース４０…メインＣＰＵ

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【手続補正書】

【提出日】平成３年１１月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】追加

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記メ
カニカルセンサによる衝突予知方式では、衝突以前にそ
れを予知することは不可能であり、特開平２−２３２５
１１号の場合は、ウィンドウをかけるのに運転者の判断
と処理を必要とし、また、装置の移動なしに対象物を追
尾するために、イメージセンサとして大きなエリアセン
サを必要とし、ウィンドウをかけた場合でも、なお処理
時間が長く、高速に移動する車両の衝突の予知及び衝突
の危険性の判断を瞬時に求められる衝突予知センサとし
ては不適当である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】なお、アクティブフォーカスはコンパクト
カメラのオートフォーカスに使われる技術で、良く知ら
れている。図１（ｃ）において、アクティブユニット２
１、２２の一方は指向性のビームを放射する用途に用い
られ、他方にはＰＳＤのような方向弁別可能な受光素子
が設けられている。アクティブユニット２１、２２の間
隔が基線長となり、三角測量の原理で対象物１０までの
距離が測定される。自動車衝突防護予知センサの場合に
は、高速の対象物に対する衝突の予測をする必要があ
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】以上、本発明の物体位置検出装置を自動車
予知センサに用いる前提で説明してきたが、これに限定
されない。要は、本発明の物体位置検出装置は、第１の
結像レンズと該結像レンズによる対象物の像を受ける第
１のイメージセンサとからなる第１のセンサユニット
と、第２の結像レンズと該結像レンズによる対象物の像
を受ける第２のイメージセンサとからなり、前記第１の
イメージセンサと基線長Ｌ₁を隔てて配置された第２の
センサユニットとを備えた第１の像位置検出手段と、第
３の結像レンズと該結像レンズによる対象物の像を受け
る第３のイメージセンサとからなる第３のセンサユニッ
トと、第４の結像レンズと該結像レンズによる対象物の
像を受ける第４のイメージセンサとからなり、前記第３
のイメージセンサと基線長Ｌ₁を隔てて配置された第４
のセンサユニットとを備え、前記第１の像位置検出手段
に対して基線長Ｌ₁より充分長い距離Ｌ₂を隔てて配置
された第２の像位置検出手段と、前記第１ないし第４の
イメージセンサ上に形成された対象物の像の位置を表す
信号に基づいて対象物までの距離Ｒを検出する手段とを
備えたことを特徴とするものである。また、本発明の他
の物体位置検出装置は、結像レンズと該結像レンズによ
る対象物の像を受けるイメージセンサとからなるセンサ
ユニットを複数組有してなるパッシブセンサユニット
と、指向性ビームを放射する投光素子と方向弁別可能な
受光素子とからなるアクティブセンサユニットと、前記
パッシブセンサユニットから衝突の可能性の高低に応じ
て複数段階に分けられた信号を出力する手段と、対象物
までの距離が所定の距離より短く、かつ、前記パッシブ
センサユニットから出力される信号の中衝突の可能性が
所定レベル以上高いと判断された信号が出力された場合
に、前記アクティブセンサユニットから衝突に関連した
信号を出力する手段とを具備してなることを特徴とする
ものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】次に、各部の説明を行う。パッシブセンサ
３２は、車の前方（あるいは、後方、側方）２０ｍ〜３
ｍ位を主にセンシングする。固定焦点レンズ３２１〜３
２４の焦点距離はこの区間で常に良好なピントが得られ
るように選択される。例えば、ｆ＝１５ｍｍが選ばれ
る。撮像素子３２５〜３２８は、例えば車の前方の上記
区間につき、車の両側の一定の開き角、例えば１０度位
の視野を常に監視する必要があるため、カメラのＡＦセ
ンサに用いられる画素数と比較して１桁程度数の多い撮
像素子が用いられる。例えば、５２０素子位を必要とす
る。したがって、撮像素子３２５〜３２８上には、単一
の対象物だけでなく複数の遠近の対象物が撮像され、こ
のまま測距のための相関演算を行うと、意味のない信号
が得られる。このため、撮像素子３２５〜３２８の画素
を複数の領域に分割して、各領域につき相関演算を行
う。分割の仕方を図８に示す。画像信号の例を符号４１
で示す。衝突予知センサとしては、危険な対象物として
視野内の最近接のものを選択する必要がある。通常、こ
のような対象物は意味のあるコントラストの変化を示す
ので、例えば隣接する画像間の差分をとり、この変化の
ゆるやかな部分、例えばＡ、Ｂの領域を分割の境界とす
る。コントラストが全体的にはっきりしない場合には、
予め定められた分割に従って分割し、演算処理を行う。
図８の画像信号の場合は、大きく３つに分けられる。ま
た、分割の仕方は記憶され、次のサンプリングの時の分
割の仕方の参考とされるが、対象物が移動するに従って
随時更新される必要がある。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】測定された最近接の対象物までの距離が予
め定められた距離Ｒ_rよりも短かい場合は、動体予測モ
ードに入る。自動車の場合、例えば時速４０ｋｍの速度
でも秒速１０ｍを越える速度のため、通常のサンプリン
グ間隔も３０ｍｓ程度以下に選ぶ必要があるが、動体予
測モードではさらに１０ｍｓ以下に選ぶ必要がある。こ
れを達成する方法の１つは、撮像素子を並列に並べてこ
れらを一定の遅れをもって次々に走査して行く方法を採
用する。例えば、図９に示した配列をとる。固定焦点レ
ンズ３２１に対し、例えば４連の撮像素子３２５１〜３
２５４とする。相関計算は、撮像素子３２６が図示して
いない３２６１〜３２６４の４連の撮像素子からなって
いるとすれば、３２５１と３２６１、３２５２と３２６
２という具合に処理をして行くものとする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】演算・制御部３５により図６の第１〜３の
信号が出力されると、図７の表示部３６が表示され、さ
らに、第１、第２の信号の場合には、アクティブセンサ
駆動部３８に信号が送られると共に、メインＣＰＵ４０
にも信号が送られ、衝突防止の措置あるいは他のセンサ
（例えば、メカニカルセンサ）との論理和に利用され
る。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年３月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の結像レンズと該結像レンズによる
対象物の像を受ける第１のイメージセンサとからなる第
１のセンサユニットと、第２の結像レンズと該結像レン
ズによる対象物の像を受ける第２のイメージセンサとか
らなり、前記第１のイメージセンサと基線長Ｌ₁を隔て
て配置された第２のセンサユニットとを備えた第１の像
位置検出手段と、第３の結像レンズと該結像レンズによ
る対象物の像を受ける第３のイメージセンサとからなる
第３のセンサユニットと、第４の結像レンズと該結像レ
ンズによる対象物の像を受ける第４のイメージセンサと
からなり、前記第３のイメージセンサと基線長Ｌ₁を隔
てて配置された第４のセンサユニットとを備え、前記第
１の像位置検出手段に対して基線長Ｌ₁より充分長い距
離Ｌ₂を隔てて配置された第２の像位置検出手段と、前
記第１ないし第４のイメージセンサ上に形成された対象
物の像の位置を表す信号に基づいて対象物までの距離Ｒ
を検出する手段とを備えたことを特徴とする物体位置検
出装置。