JPH0783661A - 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と
共に、検出確度或いは検出精度の向上も同時に実現す
る。 【構成】 位置検出対象物Ｑ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、そ
の受光面１０ａが、対象物Ｑが有する特定エッジ成分と
直交した平面並びにレンズ９の光軸ＯＡに対して所定角
度θだけ傾斜させた状態で配置される。これにより、Ｃ
ＣＤイメージセンサ１０の受光面１０ａには、対象物Ｑ
の特定エッジ成分上の各部Ａ、Ｂ、Ｃとの間の３段階の
検出距離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上での結像位置は対象物Ｑ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 での結像の有無に基づいて対象物Ｑ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、しかも検出確度或
いは検出精度の向上も同時に実現できるようになる光学
式位置検出装置を提供することにある。

【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、位置検出対象物を結像させるための単一
の光学系を設けた上で、上記光学系に対応された二次元
状受光部を有し、その受光部を、前記対象物が有する水
平方向エッジ成分及び垂直方向エッジ成分のうち成分量
が多い特定エッジ成分と直交した平面並びに前記光学系
の光軸の各々に対して一定角度だけ傾斜させることによ
り、上記光学系と対象物との間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
けると共に、この撮像手段の受光部上における前記特定
エッジ成分の結像を抽出して当該結像の位置を判断する
と共にその判断結果に基づいて対象物との間の距離を検
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（請求項１）。

【０００９】また、上記同様の光学系を設けた上で、二
次元状受光部を、前記対象物が有する水平方向エッジ成
分及び垂直方向エッジ成分のうち成分量が多い特定エッ
ジ成分と平行した平面並びに前記光学系の光軸の各々に
対して一定角度だけ傾斜させることにより、上記光学系
と対象物との間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ると共に、こ
の撮像手段の受光部上における前記特定エッジ成分の結
像を抽出して当該結像の位置を判断すると共にその判断
結果に基づいて対象物との間の距離を検出する画像デー
タ解析手段を設け、前記撮像手段を、その受光部が、前
記特定エッジ成分と平行する平面と直交した仮想軸の回
りに９０°以内の所定角度だけ回転された状態となるよ
うに配置する構成としても良い（請求項２）。

【００１０】

【作用】請求項１記載の光学式位置検出装置では、対象
物を結像させるための光学系に対応された二次元状配置
の受光部を有した撮像手段は、その受光部を、対象物が
有する水平方向エッジ成分及び垂直方向エッジ成分のう
ち成分量が多い特定エッジ成分と直交した平面並びに前
記光学系の光軸の各々に対して一定角度だけ傾斜させる
ことにより、光学系と対象物との間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、光学系と対象物との間の距離が変化するのに応じ
て、その光学系による上記特定エッジ成分が結像する結
像エリアも変化するようになる。

【００１１】従って、その結像位置は対象物との間の距
離に対応したものとなり、上記のような撮像手段の受光
部上における前記特定エッジ成分の結像を抽出して当該
結像の位置を判断するデータ解析手段は、その判断結果
に基づいて対象物との間の距離を検出できることにな
る。この場合、撮像手段の受光部は、上述したように特
定エッジ成分と直交した平面並びに前記光学系の光軸の
各々に対して一定角度だけ傾斜されているから、当該特
定エッジ成分が、受光部上の複数の結像エリアにわたる
帯状の投影画像として受光されることになって、何れか
の結像エリアに結像する度合いが高くなり、結果的に距
離検出の確度（検出率）が高くなる。

【００１２】請求項２記載の光学式位置検出装置では、
二次元状配置の受光部を有した撮像手段は、その受光部
を、対象物が有する水平方向エッジ成分及び垂直方向エ
ッジ成分のうち成分量が多い特定エッジ成分と平行した
平面並びに前記光学系の光軸の各々に対して一定角度だ
け傾斜させることにより、上記光学系と対象物との間の
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、この場合にも、光学系と対象物との
間の距離が変化するのに応じて、その光学系による上記
特定エッジ成分が結像する結像エリアも変化するように
なる。

【００１３】従って、その結像位置は対象物との間の距
離に対応したものとなり、上記のような撮像手段の受光
部上における前記特定エッジ成分の結像の位置を判断す
るデータ解析手段は、その判断結果に基づいて対象物と
の間の距離を検出できることになる。この場合、前記撮
像手段は、その受光部が前記特定エッジ成分と平行する
平面と直交した仮想軸の回りに９０°以内の所定角度だ
け回転された状態で配置されているから、その特定エッ
ジ成分の結像が上記受光部における有効画像解析幅の全
域に渡った状態を呈する場合が多くなり、結果的に前記
画像解析手段による距離検出精度が向上するようにな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を車載用の対物距離検出装置に
適用した第１実施例について図１〜図１１を参照しなが
ら説明する。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、後方に存す
る距離検出対象物である例えば後続車両を光学的に検出
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１
ａには、信号処理部４により動作制御される警報装置６
が設けられている。

【００１５】この警報装置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、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により検出された後続車両が設定距離（例えば
７ｍ）以内にあるか否かを報知するために設けられたも
ので、例えば発光ダイオードを利用して構成されてい
る。尚、このような警報装置６に対し、後続車両との距
離を複数段階にわたって報知する機能、或いは音声によ
る警報機能を付加する構成としても良いものである。

【００１６】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。

【００１７】図１、図２において、センサ部２は、自動
車１の後方に存する位置検出対象物Ｑ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。

【００１８】ＣＣＤイメージセンサ１０は、その受光面
１０ａ（図２参照、本発明でいう二次元状受光部に相
当）を、位置検出対象物Ｑが有する水平方向エッジ成分
及び垂直方向エッジ成分のうち成分量が多い特定エッジ
成分と直交した平面並びにレンズ９の光軸ＯＡの各々に
対して一定角度θだけ傾斜させた状態で配置される。

【００１９】ここで、本実施例のように位置検出対象物
Ｑが後続車両である場合において、例えば図５（ａ）に
示すような後続の自動車１１の前面投影画像のエッジ成
分は、同図５（ｂ）、（ｃ）中に太線で示すように、バ
ンパ１１ａ、ウインドガラス１１ｂ、ナンバープレート
１１ｃなどの各周縁部分において、水平方向エッジ成分
量の方が垂直エッジ成分量より多くなるものであり、こ
のような場合には、上記受光面１０ａは、水平方向エッ
ジ成分と直交した平面（垂直な平面）並びにレンズ９の
光軸ＯＡの各々に対して一定角度θだけ傾斜させた状態
で配置されることになる。尚、ＣＣＤイメージセンサ１
０における走査線の方向は、上記特定エッジ成分及び光
軸ＯＡの各々に対し直交した方向である垂直方向へ指向
した状態となっている。

【００２０】ＣＣＤイメージセンサ１０は、上記のよう
な配置とされることにより、その受光面１０ａに位置検
出対象物Ｑ（この場合、後続の自動車１１）の水平方向
エッジ成分のとの間の検出距離Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 （Ｓ1
＞Ｓ2 ＞Ｓ3 ）に対応した各結像エリアＰ1 、Ｐ2 、Ｐ
3 を有するように構成されている（図２参照）。尚、図
２では、説明の便宜上３箇所の結像エリアＰ1 、Ｐ2 、
Ｐ3 を示したが、実際には、結像エリアは対象物Ｑとの
間の検出距離に応じたあらゆる位置をとり得るものであ
る。

【００２１】つまり、レンズ９に最も近い結像エリアＰ
1 には、自動車１１の水平エッジ成分のうち最も遠い検
出距離Ｓ1 に存する部分Ａが結像し（結像位置をａで示
す）、中間位置にある結像エリアＰ2 には、上記水平エ
ッジ成分のうち中間的な検出距離Ｓ2 に存する部分Ｂが
結像し（結像位置をｂで示す）、レンズ９から最も遠い
結像エリアＰ3 には、上記水平エッジ成分のうち最も近
い検出距離Ｓ3 に存する対象物Ｑが結像するものであり
（結像位置をｃで示す）、結果的にＣＣＤイメージセン
サ１０上において水平エッジ成分の各部分Ａ、Ｂ、Ｃが
最も鮮明に結像する位置は一義的に決まる。

【００２２】尚、上記各結像エリアＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3
は、ＣＣＤイメージセンサ１０の走査線方向（垂直方
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。

【００２３】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 での水平エッジ
成分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６に示されている。

【００２４】この図６から明らかにように、結像エリア
Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 のうち、上記水平エッジ成分Ａ、Ｂ、
Ｃ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
に基づいて結像の位置ひいては後続車両との間の距離を
知ることができる。

【００２５】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基づいて位置検出対象物Ｑとの間の
距離を判定すると共に、その判定結果により前記警報装
置６を動作させるものであり、以下においては、その判
定のためのアルゴリズム並びに関連した作用について図
７〜図１１を参照しながら説明する。但し、センサ部
２、３からの各画像データに基づいた距離判定アルゴリ
ズムは同一であるから、以下においてはセンサ部２につ
いての距離判定アルゴリズム並びに関連作用についての
み説明する。

【００２６】今、図８に示すように、後続の自動車１１
の画像がセンサ部２内のイメージセンサ１０上に投影さ
れた状態において、当該自動車の水平エッジ成分の各部
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが当該イメージセンサ１０上に結像
している場合（各結像位置をｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈで示
す）を想定する。

【００２７】しかして、上記距離判定アルゴリズムを示
す図７において、信号処理部４は、まず、センサ部２か
らの画像データを取り込んで、その画像データをマイク
ロコンピュータ部に設けられたフレームバッファ（画像
メモリ）に例えば８ビット２５６階調の濃淡データ（輝
度信号）として格納する（ステップＳ１）。この場合、
上記フレームバッファは、例えば図９に示すように、５
１２×２５６ドット（但し、Ｙ軸方向がイメージセンサ
１０の水平方向に対応）の大きさに設定されるものであ
り、有効画像解析範囲を中央部の５１２×１２８ドット
に設定している。また、上記各ドットは、フレームバッ
ファ上におけるＸ，Ｙ座標値により特定されるものであ
り、従って、必要な画像データをランダムにアクセスで
きることになる。

【００２８】尚、図９中には、前記図８に示した各結像
位置ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを示しているが、これらの結像
位置ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈに対応した自動車１１の水平エ
ッジ成分の帯状の投影画像も破線にて示した。

【００２９】信号処理部４は、画像データの取り込み後
には、ノイズなどによる悪影響を除去するために取り込
んだ画像データに対し平滑化処理を施し（ステップＳ
２）、当該平滑化処理後の画像データからエッジ成分を
抽出して結像位置の特定を行う（ステップＳ３）。ここ
で、このように結像位置の特定をエッジ成分により行う
のは、前述のようにイメージセンサ１０上において結像
が存在するエリアには他の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
れているという事情があるのに対して、そのような立ち
上がり及び立ち下がりの大きさを表すのがエッジ成分で
あるためである。

【００３０】尚、エッジ成分の抽出には、次に述べるよ
うな空間フィルタリング処理を用いるものであり、その
空間フィルタリングの演算子としては３×３マトリクス
のラプラシアンを適用している。

【００３１】即ち、エッジ成分を抽出するに当たって、
本実施例のようなデジタル画像では、各ドットを特定す
るＸ，Ｙ座標は離散的な整数値しか持たないため、隣接
するドット間での濃淡レベルの差を用いる。この場合、
ｆ（ｉ，ｊ）を座標（ｉ，ｊ）での濃淡レベルとする
と、次式の関係が得られる。

【００３２】

【数１】 ｆｘ（ｉ，ｊ）＝ｆｘ（ｉ＋１，ｊ）−ｆ（ｉ，ｊ） ｆｙ（ｉ，ｊ）＝ｆｘ（ｉ，ｊ＋１）−ｆ（ｉ，ｊ） このように得られるｆｘ（ｉ，ｊ）、ｆｙ（ｉ，ｊ）
は、厳密には座標（ｉ，ｊ）ではなく、半ドットずれた
座標（ｉ＋０．５，ｊ＋０．５）即ち各ドット間の境目
における一次微分に対応した値となるため、信号処理部
４内のデータ配列と空間的な座標とにずれが生じ、デー
タとして扱い難くなる。そこで、一般的には、１ドット
をおいた差分を計算することが行われており、具体的に
は次式により得られる差分を利用している。

【００３３】

【数２】 ｆｘ（ｉ，ｊ）＝ｆｘ（ｉ＋１，ｊ）−ｆ（ｉ−１，ｊ） ｆｙ（ｉ，ｊ）＝ｆｘ（ｉ，ｊ＋１）−ｆ（ｉ，ｊ−１） これらの差分は、重み係数行列と画像データの積和演算
とによって計算される。つまり、上記ｆｘについては、
係数［−１ ０ １］とデジタル画像中の全てのＸ軸方
向３ドットの濃淡レベルの配列との間で積和演算を行え
ば良い。即ち、

【数３】ｆｘ（ｉ，ｊ）＝（−１）・ｆｘ（ｉ−１，
ｊ）＋０・ｆ（ｉ，ｊ）＋１・ｆ（ｉ＋１，ｊ） この数式を、ｆｘ：［−１ ０ １］ と記述する場合、Ｙ方向の一次微分である

【数４】ｆｙ（ｉ，ｊ）＝（−１）・ｆ（ｉ，ｊ−１） ０・ｆ（ｉ，ｊ） １・ｆ（ｉ，ｊ＋１） は、

【数５】 と表現することができるものであり、それぞれを３×３
マトリクスの近傍に拡張すると、

【数６】 という一次微分のための局所積和演算重み係数行列を演
算子として得ることができるものであり、このような処
理、つまり空間フイルタリング処理によってエッジ成分
の抽出を行っている。尚、このような空間フィルタリン
グに用いるラプラシアンの演算子としては、例えば、

【数７】 などがある。

【００３４】一方、上述のようなエッジ成分抽出処理に
より得られるエッジ成分情報は正負の大きさを持つた
め、絶対値に変換して後のデータ処理を容易にすると共
に、結像座標を特定し易くするため、信号処理部４は、
図１１に示すように、小さなエッジ成分（輝度信号が小
さい）はより小さく、且つ大きなエッジ成分（輝度信号
が大きい）はより大きくなるように濃度変換を行う（ス
テップＳ４）。

【００３５】次いで、複数個のエッジ成分を識別するた
めに、信号処理部４は、各エッジ成分のＸ座標並びにＹ
座標の特定を行う（ステップＳ５、Ｓ６）。この場合、
ステップＳ５では、図１０に示すように、抽出したエッ
ジ成分データをＸ座標にプロジェクションして輝度信号
（濃淡データ）の分布曲線を求め、そのプロジェクショ
ン値がスレッショルド値以上となるＸ座標にエッジ成分
が存在するものと判断する。尚、このようなＸ座標値
は、ある程度の幅を持つことになるが、ノイズ成分（時
間幅が非常に狭い状態を呈する）を除去するために、一
定幅以下のものは距離情報として採用せずに排除する。

【００３６】また、ステップＳ６では、同じく図１０に
示すように、上述のように求めたエッジ成分毎のＸ座標
値について、Ｙ座標へのプロジェクションを行い、その
プロジェクション値の分布波形のピーク座標が、対象物
との距離情報を表すエッジ成分の中心値と見なすもので
あり、このようなピーク座標をステップＳ５で特定され
たＸ座標の各々について求める。

【００３７】このように得られるＹ軸上におけるピーク
座標の値は、前述したようにレンズ９による光学系にお
いて、対象物との距離に応じて一義的に決まっているも
のであり、信号処理部４は、そのピーク座標値を、上記
光学系の設計時に予め求めて記憶しておいたＹ座標値−
実距離変換マップと照合することにより、実距離データ
に変換する（ステップＳ７）。尚、図８のように、同一
検出距離に対応した結像エリア上に複数のエッジ成分の
結像ｆ、ｇ、ｈが存する場合には、最も近距離に存する
と判断した結像に対応した座標値データを選択し、その
データを実距離データに変換する。

【００３８】上記ステップＳ７の実行後には、最も近い
距離を示す距離データのばらつきを低減するために、信
号処理部４は、その移動平均をとってフィルタリング処
理を施す（ステップＳ８）。具体的には、例えば１００
ｍ秒ごとに距離データを演算した結果を４回分平均する
ことにより移動平均をとっている。

【００３９】次いで、信号処理部４は、上記のようにフ
ィルタリング処理が施された距離データが設定距離であ
る例えば７ｍ以下となった場合には、上記検出結果に基
づいて前記警報装置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自動車１１が７ｍ以内に近づいた
旨を存在を知らせて注意喚起する。

【００４０】上記した本実施例による光学式位置検出装
置５は、対象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。

【００４１】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。

【００４２】特に、本実施例によれば、ＣＣＤイメージ
センサ１０の受光面１０ａが、位置検出対象物である自
動車１１の水平方向エッジ成分と直交した平面並びに画
像投影用のレンズ９の光軸ＯＡの各々に対して一定角度
だけ傾斜されているから、当該エッジ成分の画像が、受
光面１０ａ上の複数の結像エリアにわたる帯状の投影画
像として受光されることになって、何れかの結像エリア
に結像する度合いが高くなるものであり、結果的に距離
検出の確度（検出率）が高くなるという利点がある。

【００４３】尚、上記第１実施例では、位置検出対象物
として水平方向エッジ成分が多い自動車１１を例に挙げ
たが、垂直方向エッジ成分が多い対象物の検出を行う場
合にも適用できるものであり、この場合には、ＣＣＤイ
メージセンサ１０を、その受光面１０ａが、位置検出対
象物の垂直方向エッジ成分と直交した平面（水平な平
面）並びにレンズ９の光軸ＯＡの各々に対して一定角度
θだけ傾斜させた状態で配置する構成とすれば良い。

【００４４】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１２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１２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１３を撮像手段として設け、これにより各イ
メージセンサ１２の受光部が全体として二次元状配置に
なると共に、対象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。

【００４５】図１３には本発明の第３実施例が示されて
おり、以下これについて前記第１実施例と異なる部分の
み説明する。即ち、この第３実施例は、ＣＣＤイメージ
センサ１０の配置状態を第１実施例と異ならせた点に特
徴を有するものであり、図１３に示すように、ＣＣＤイ
メージセンサ１０は、その受光面（図に現れていない）
が、位置検出対象物Ｑが有する水平方向エッジ成分及び
垂直方向エッジ成分のうち成分量が多い特定エッジ成分
（この例では水平方向エッジ成分）と平行した平面（水
平な面）並びにレンズ９の光軸ＯＡの各々に対して一定
角度θだけ傾斜され、且つこの状態において前記特定エ
ッジ成分（水平方向成分）と平行する平面と直交した仮
想軸Ｚの回りに９０°以内の所定角度φだけ回転された
状態となるように配置する構成としている。

【００４６】このような構成とした場合にも、ＣＣＤイ
メージセンサ１０は、その受光面１０ａに位置検出対象
物Ｑの水平方向エッジ成分との間の検出距離に対応した
複数の結像エリア（図１３中の矢印Ｈ方向に分布してい
る）を有した状態となるものであり、従って第１実施例
と同様の効果を奏し得るようになる。特に本実施例で
は、ＣＣＤイメージセンサ１０が、その受光面１０ａを
対象物Ｑの水平エッジ成分と平行する平面と直交した仮
想軸Ｚの回りに所定角度φだけ回転された状態で配置さ
れているから、その水平エッジ成分の結像が上記受光面
１０ａにおける有効画像解析幅の全域に渡った状態を呈
する場合が多くなり、結果的に信号処理部４による距離
検出精度が向上するようになる。

【００４７】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、例えば車載用の対象物検出装置に
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。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように請求
項１及び２記載の光学式位置検出装置によれば、単一の
結像用光学系と位置検出対象物の特定エッジ成分（水平
方向エッジ成分及び垂直方向エッジ成分のうち成分量が
多いもの）との間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ると共に、この撮像手段上に
おける各結像エリアでの上記特定エッジ成分の結像状態
に基づいて対象物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ものである。

【００４９】特に、請求項１記載の光学式位置検出装置
では、撮像手段の二次元状受光部を、位置検出対象物が
有する前記特定エッジ成分と直交した平面並びに前記光
学系の光軸の各々に対して一定角度だけ傾斜させること
により、上記光学系と対象物の特定エッジ成分との間の
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
成したので、当該特定エッジ成分が、受光部上の複数の
結像エリアにわたる帯状の投影画像として受光されるこ
とになって、何れかの結像エリアに結像する度合いが高
くなり、結果的に距離検出の確度（検出率）が高くなる
という効果が得られる。

【００５０】また、請求項２記載の光学式位置検出装置
では、撮像手段の二次元状受光部を、位置検出対象物が
有する前記特定エッジ成分と平行した平面並びに前記光
学系の光軸の各々に対して一定角度だけ傾斜させること
により、上記光学系と対象物の特定エッジ成分との間の
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
成すると共に、その受光部を、上記特定エッジ成分と平
行する平面と直交した仮想軸の回りに９０°以内の所定
角度だけ回転させた状態で配置する構成としたから、そ
の特定エッジ成分の結像が上記受光部における有効画像
解析幅の全域に渡った状態を呈する場合が多くなり、こ
れにより前記画像解析手段による距離検出精度が向上す
るという効果が得られるようになる。

【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を
概略的に示す斜視図

【図２】同要部の配置構造及び検出原理を示す側面図及
び平面図

【図３】自動車を摸式的に示す平面図

【図４】警報装置の正面図

【図５】自動車の前面投影画像を概略的に示す図

【図６】ＣＣＤイメージセンサの出力波形の一例を示す
図

【図７】位置検出対象物との間の距離判定のためのアル
ゴリズムを示すフローチャート

【図８】距離判定アルゴリズムを説明するための要部の
概略的斜視図

【図９】画像データを記憶するためのフレームバッファ
の摸式図

【図１０】前記距離判定アルゴリズムにおけるエッジ成
分画像の識別手順を説明するための摸式図

【図１１】前記距離判定アルゴリズムにおけるエッジ成
分画像の濃度変換状態を説明するための特性図

【図１２】本発明の第２実施例を示す要部の斜視図

【図１３】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【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は警報装置、９はレンズ（光学系）、１０はＣＣＤイ
メージセンサ（撮像手段）、１０ａは受光面（二次元状
受光部）、Ｑは位置検出対象物、１１は自動車（位置検
出対象物）、１２は一次元ＣＣＤイメージセンサ、１３
はセンサユニット（撮像手段）を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置検出対象物を結像させるための単一
   の光学系と、 この光学系に対応された二次元状受光部を有し、その受
   光部を、前記対象物が有する水平方向エッジ成分及び垂
   直方向エッジ成分のうち成分量が多い特定エッジ成分と
   直交した平面並びに前記光学系の光軸の各々に対して一
   定角度だけ傾斜させることにより、上記光学系と対象物
   との間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、 この撮像手段の受光部上における前記特定エッジ成分の
   結像を抽出して当該結像の位置を判断すると共にその判
   断結果に基づいて対象物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。
2. 【請求項２】 位置検出対象物を結像させるための単一
   の光学系と、 この光学系に対応された二次元状受光部を有し、その受
   光部を、前記対象物が有する水平方向エッジ成分及び垂
   直方向エッジ成分のうち成分量が多い特定エッジ成分と
   平行した平面並びに前記光学系の光軸の各々に対して一
   定角度だけ傾斜させることにより、上記光学系と対象物
   との間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、 この撮像手段の受光部上における前記特定エッジ成分の
   結像を抽出して当該結像の位置を判断すると共にその判
   断結果に基づいて対象物との間の距離を検出する画像デ
   ータ解析手段とを備え、 前記撮像手段は、その受光部を、前記特定エッジ成分と
   平行する平面と直交した仮想軸の回りに９０°以内の所
   定角度だけ回転させた状態で配置されることを特徴とす
   る光学式位置検出装置。