JPH09287915A

JPH09287915A - 距離測定装置及び安全走行システム

Info

Publication number: JPH09287915A
Application number: JP8122150A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishida; 毅石田; Junichi Takagi; 潤一高木; Yuichi Niimoto; 祐一新本; Hideki Touei; 英樹東影
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】相関演算により対象物体までの距離を求める
距離測定装置において、コントラストの低い対象物体の
距離を確実に求めるようにする。【解決手段】第１の検出手段２６は、受光光学系２
２、相関演算部２３及び距離演算部２４等を備え、画像
のずれ量Ｄに基づいて対象物体の距離Ｌを求める。第２
の検出手段２９は、超音波センサ３０と、超音波センサ
３０を駆動するための発振回路３１、反射超音波を受信
する受信回路３２と、超音波センサ３０が超音波を出射
してから受信するまでの時間に基づいて対象物体の距離
Ｌを求める距離演算部３３とからなる。しかして、コン
トラスト判断部３６が対象物体にコントラストが存在す
ると判断した場合には、第１の検出手段２６により求め
た距離Ｌを出力し、コントラストが無いと判断した場合
には、第２の検出手段２９により求めた距離Ｌを出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は距離測定装置及び安
全走行システムに関する。特に、本発明は、少なくとも
２つの異なる距離測定手段を備えた距離測定装置と、当
該距離測定装置を搭載した安全走行システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年特に高まってきた車の先進安全性を
高めるためのセンサとして、前方車、後方車あるいは周
辺の障害物までの距離を測定する距離測定装置が各種提
案されている。そのなかでも、２つの光検出器と２つの
結像系を用いて対象物体のコントラスト（明暗差）を検
出し、その２つの出力画像の位相差から光学的に対象物
体までの距離を測定する位相差相関法を用いた距離測定
装置が、安価で小型なセンサとして有望視されている。

【０００３】位相差相関法を用いて視野内にある対象物
体までの距離を計測する従来の距離測定装置１の概略構
成を図１に示し、その光学的な構成を図２に示す。この
距離測定装置１はフォトダイオード（ＰＤ）アレイ等の
光検出器４ａ，４ｂを用いたものであって、図２に示す
ように、等しい焦点距離ｆを有する第１の受光レンズ２
ａと第２の受光レンズ２ｂとが一定の基線長Ｑ（第１及
び第２の受光レンズ２ａ，２ｂの光軸３ａ，３ｂ間の間
隔）だけ隔てて配置されており、第１及び第２の受光レ
ンズ２ａ，２ｂから焦点距離ｆだけ離れた位置にはそれ
ぞれ第１及び第２の光検出器４ａ，４ｂが配置されてい
る。

【０００４】しかして、この位相差相関法による距離測
定装置１にあっては、自然光が対象物体ＯＢＪの表面で
反射拡散されると、その反射光ｒは、第１の受光レンズ
２ａを通過する第１の光路を通って第１の光検出器４ａ
に入射し、同時に第２の受光レンズ２ｂを通過する第２
の光路を通って第２の光検出器４ｂに入射する。第１及
び第２の光検出器４ａ，４ｂからマイクロプロセッサ
（ＣＰＵ）６へは、受光した光の光強度分布が画像情報
として出力される。そして、マイクロプロセッサ６にお
いては、第１の光検出器４ａから供給される画像５ａと
第２の光検出器４ｂから供給される画像５ｂの重心位置
のずれ量Ｄが計算される。このずれ量Ｄは図２のＸ₁＋
Ｘ₂に相当する。そして、対象物体ＯＢＪまでの距離Ｌ
は、画像５ａ，５ｂどうしの重心位置のずれ量の値Ｄ＝
Ｘ₁＋Ｘ₂を用い、三角法に基づいて次の式のように求
められる。Ｌ＝Ｑ・ｆ／Ｄ … これらの演算がマイクロプロセッサ６によって実行され
ると、図１に示すように、その結果は出力回路７を介し
て距離データとして出力される。

【０００５】上記のような距離測定装置１において検出
距離Ｌを長くするためには、前記式に用いられている
Ｑ・ｆの値を大きくすればよい。つまり、Ｑ又はｆの値
を大きくすると、同じずれ量Ｄに対する測定距離Ｌの値
が大きくなる。しかし、基線長Ｑや焦点距離ｆの値を大
きくすると、距離測定装置１が大型化する。

【０００６】そこで、距離測定装置をできるだけ小型か
つ安価にしながら、Ｑ・ｆの値を大きくするため、図３
に示すように、３つのミラー８，９，１０を用いて見か
けの基線長（式の計算に用いる基線長）Ｑを実際の基
線長Ｑpよりも長くする方法がしばしば用いられてい
る。これは反射面１１，１２を光入射側及び内側に向け
て配置された第１及び第２のミラー８，９間に第３のミ
ラー１０を配置し、第３のミラー１０の反射面１３，１
４で反射された光を第３のミラー１０の後方に配置され
た受光レンズ２ａ，２ｂに透過させて光検出器４ａ，４
ｂへ入射させるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３のようにミラー
８，９，１０を用いて実際の基線長Ｑpを短くした光学
系を有する距離測定装置では、視野角θは、図４に示す
ように、光検出器４ａ，４ｂの寸法と受光レンズ２ａ，
２ｂの仕様（焦点距離ｆなど）によって決まる。しか
し、光検出器４ａ，４ｂの大きさにも限度があるし、受
光レンズ２ａ，２ｂの焦点距離ｆが短くなると軸外収差
が大きくなるので、小型で安価な距離測定装置において
視野角θを大きくすることは困難であった。

【０００８】この結果、特に近距離での視野範囲が小さ
くなってしまい、物体が存在するにも拘らず、その視野
範囲の中に明暗の差が存在しない場合が生じ、距離を測
定できなくなるという問題があった。特に、前方車を測
距する場合に、車種によってはトランクの部分などコン
トラストの存在しない部分が大きいものもあり、近距離
で測距できなくなってしまう問題があった。

【０００９】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、コントラス
トの無い部分が大きな対象物体に対して視野範囲が狭く
なる近距離でも確実に対象物体までの距離を測定できる
距離測定装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の距離測
定装置は、２つの結像系によるコントラストを比較して
物体までの距離を測定する方式の第１の検出手段と、第
１の検出手段とは別の方式により物体までの距離を測定
する第２の検出手段と、前記第１の検出手段におけるコ
ントラストが存在するか否かを判断する判断手段とを備
え、前記コントラストが存在しない場合には、前記第２
の検出手段により測定した値を物体までの距離として出
力することを特徴としている。

【００１１】請求項２に記載の実施態様は、請求項１に
記載の距離測定装置において、前記第２の検出手段は、
超音波方式により物体までの距離を測定するものである
ことを特徴としている。

【００１２】請求項１に記載の距離測定装置にあって
は、第１の検出手段により２つの結像系によるコントラ
ストを比較して物体までの距離を測定するが、判断手段
が視野内にコントラストが存在しない（コントラストが
弱い場合を含む）と判断した場合には、第２の検出手段
の出力を距離として出力する。

【００１３】従って、視野内にコントラストがない場合
にも、異なる検出手段により物体までの距離を測定で
き、コントラストを比較して物体までの距離を測定する
距離測定装置の信頼性を向上させることができる。特
に、第２の検出手段として超音波センサを用いれば、コ
ントラストのない対象にも強いのでコントラストの無い
物体も確実に検出でき、逆に超音波センサの検出距離範
囲を近距離に限定できるため、風等による誤動作も起こ
りにくい。

【００１４】請求項３に記載の実施態様は、請求項１に
記載の距離測定装置において、前記第２の検出手段は、
光照射手段及び受光手段を備えて三角測距方式により物
体までの距離を測定するものであることを特徴としてい
る。

【００１５】また、第２の検出手段として発光素子を点
灯させて物体に照射して強制的にコントラストを作り、
受光手段にその画像を結像させ、その画像から三角測距
方式によって距離を求めることにより、物体のコントラ
ストが無い場合や弱い場合にも測距を可能にすることが
できる。

【００１６】請求項４に記載の距離測定装置は、２つの
結像系によるコントラストを比較して物体までの距離を
測定する方式の第１の検出手段と、光照射手段と、前記
第１の検出手段におけるコントラストが存在するか否か
を判断する判断手段とを備え、前記コントラストが存在
しない場合には、物体にコントラストを生じさせるべく
前記光照射手段を動作させることを特徴としている。

【００１７】請求項４に記載の距離測定装置にあって
は、第１の検出手段により２つの結像系によるコントラ
ストを比較して物体までの距離を測定するが、判断手段
が視野内にコントラストが存在しないと判断した場合に
は、光照射手段を点灯して対象物体を照射して対象物体
にコントラストを生じさせる。

【００１８】従って、視野内の物体にコントラストがな
い場合には、光を照射して物体のコントラストを強く
し、第１の検出手段によって物体の距離を確実に検出す
ることができる。

【００１９】請求項５に記載の距離測定装置は、請求項
４に記載の距離測定装置において、前記光照射手段は、
光源と、該光源からの光に明暗のコントラストを作り出
すコントラスト発生手段とを備えていることを特徴とし
ている。

【００２０】この実施態様によれば、コントラスト無し
と判断された場合には、光源を点灯することにより、対
象物体の表面にコントラストを発生させることができ、
確実に距離の測定を行える。このコントラスト発生手段
としては、例えばスリットやグレーティングなどを用い
ることができる。

【００２１】請求項６に記載の安全走行システムは、請
求項１〜５に記載の距離測定装置を備え、周囲に存在す
る物体までの距離を測定すべく車室内もしくは車室外に
前記距離測定装置が取り付けられたことを特徴としてい
る。

【００２２】この安全走行システムは前記距離測定装置
を備えているので、背景や他の対象物体に妨げられるこ
となく、目的とする対象物体（特に、最も近くの前方車
両や後方車両）までの距離を高い確度で検出することが
できる。

【００２３】請求項７に記載の実施態様は、請求項６に
記載の安全走行システムにおいて、車速表示メータの付
近に前記距離測定装置の出力に基づいた前記物体までの
距離に関する表示を行なう表示部が取り付けられたこと
を特徴としている。

【００２４】車速表示メーターの付近に前記距離測定装
置の出力に基づいた前記物体までの距離に関する表示を
行なう表示部を設ければ、前方車両との車間距離等を表
示部に表示することができる。

【００２５】請求項８に記載の実施態様は、請求項６に
記載の安全走行システムにおいて、少なくとも前記距離
測定装置の出力に基づいて、自車両が周囲に存在する物
体に衝突する可能性のある危険な状態であるか否かを判
断する判断装置を備えたことを特徴としている。

【００２６】距離測定装置の出力に基づいて、周囲に存
在する物体に衝突する可能性のある危険な状態であるか
否かを判断する判断装置を備えていれば、未然に例えば
警報を発したり、衝突の危険があることを表示したり、
ブレーキを作動させたりすることにより、衝突事故を防
止することができる。

【００２７】請求項９に記載の実施態様は、請求項６に
記載の安全走行システムにおいて、少なくとも前記距離
測定装置の出力に基づいて、アクセル開度もしくはブレ
ーキを制御する制御手段を備えたことを特徴としてい
る。

【００２８】距離測定装置の出力に基づいて、アクセル
開度もしくはブレーキを制御する制御手段を備えていれ
ば、車両の状態に応じて車両の速度を安全な範囲にコン
トロールすることができる。

【００２９】請求項１０に記載の実施態様は、請求項６
に記載の安全走行システムにおいて、少なくとも前記距
離測定装置の出力に基づいて、前方の車両が発進したこ
とを運転者に報知する報知手段を備えたことを特徴とし
ている。

【００３０】距離測定装置の出力に基づいて、前方の車
両が発進したことを運転者に告知する手段を備えていれ
ば、例えば交通渋滞の場合などに前方車両の発進を知ら
せることができ、交通渋滞での運転を楽にすることがで
きる。

【００３１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図５は本発明の一実施形態による距
離測定装置２１の構成を示すブロック図である。受光光
学系２２、相関演算部２３、距離演算部２４及び出力回
路２５は第１の検出手段２６を構成する。受光光学系２
２における２７ａ，２７ｂは、対象物体で反射散乱され
た光を光検出器２８ａ，２８ｂの受光面に結像させるた
めの受光レンズである。２８ａ，２８ｂはフォトダイオ
ードアレイやＣＣＤ等の光検出器であって、多数の画素
を有しており、各画素毎に光強度を示す信号（画像信
号）を出力している。相関演算部２３は、一方の光検出
器２８ａ上に生成した画像と他方の光検出器２８ｂ上に
生成した画像のずれ量Ｄを求め、距離演算部２４は、該
ずれ量Ｄに基づいて対象物体までの距離を演算する。ま
た、出力回路２５は相関演算部２３及び距離演算部２４
で求められた対象物体までの距離を距離データとして出
力する。

【００３２】第２の検出手段２９は、超音波センサ３
０、発振回路３１、受信回路３２、距離演算部３３によ
って構成される。超音波センサ３０は超音波発振子３４
と超音波受信子３５を備え、発振回路３１から発振信号
を印加されると超音波発振子３４が発振して超音波ＵＳ
を放射する。超音波センサ３０は超音波放射後、一定の
時間の間受信モードとなり、受信回路３２は対象物体で
反射して超音波受信子３５へ戻ってくる超音波ＵＳを監
視する。距離演算部３３は、超音波放射後、受信回路３
２で反射超音波を受信するまでの時間から対象物体まで
の距離Ｌを演算し、出力回路２５から外部へ出力する。
なお、超音波発振子３４と超音波受信子３５とは別々の
素子であっても同一の素子で兼用していてもよい。

【００３３】３６はコントラスト判断部であって、光検
出器２８ａ，２８ｂから出力されている信号がコントラ
スト判断部３６へ入力され、コントラスト判断部３６は
受光光学系２２で受光している画像のコントラストの有
無を判別する。例えば、光検出器２８ａ，２８ｂ上に結
像された対象物体の画像を微分し、その変極点を認識す
ることによりコントラストの有無を判断する。すなわ
ち、図６（ａ）に示すようにコントラストのある物体の
画像３７を微分すると、図６（ｂ）の微分画像３８のよ
うに変極点が発生するが、図７（ａ）や図８（ａ）のよ
うにコントラストのない物体やコントラストの弱い物体
の画像３７を微分しても、図７（ｂ）や図８（ｂ）の微
分画像３８のように変極点は存在しないからである。

【００３４】第２の検出手段２９は通常は作動していな
いが、コントラスト判断部３６が画像にコントラストが
存在しない（コントラストが弱い場合を含む。以下同
じ）と判断した場合には、第２の検出手段２９が作動さ
れて距離を計測する。

【００３５】コントラストの有無を示す判断情報は、コ
ントラスト判断部３６から出力回路２５へも送られてお
り、コントラストが有ると判断された場合には、出力回
路２５は第１の検出手段２６の出力をそのまま用いて距
離を出力するが、コントラストが無いと判断された場合
には、出力回路２５は第２の検出手段２９の出力を用い
て距離を出力する。なお、第２の検出手段２９でも距離
を測定できない場合には、対象物体が存在していないと
判断される。

【００３６】図９は上記距離測定装置２１が対象物体ま
での距離を計測する手順を示すフロー図である。第１の
検出手段２６は、所定の視野から入射する光を受光して
いる（Ｓ４１）。コントラスト判断部３６は、第１の検
出手段２６が受光している画像情報に基づいて画像のコ
ントラストの有無を判断する（Ｓ４２）。コントラスト
有りと判断されると、相関演算部２３によって相関演算
することによってずれ量Ｄを求め（Ｓ４３）、距離演算
部２４においてずれ量Ｄから対象物体までの距離Ｌを求
めて（Ｓ４４）出力回路２５から出力する（Ｓ４５）。

【００３７】また、コントラスト判断部３６がコントラ
スト無しと判断すると、第２の検出手段２９が駆動され
て超音波センサ３０から超音波が放射され（Ｓ４６）、
対象物体で反射した超音波が受信回路３２で受信される
（Ｓ４７）。ついで、第２の検出手段２９の距離演算部
３３により対象物体の距離が演算される（Ｓ４８）。

【００３８】出力回路２５は画像のコントラスト有りの
場合には、第１の検出手段２６で計測した距離を出力す
る（Ｓ４５）が、コントラスト無しで第２の検出手段２
９からの出力を受信した（Ｓ４９でYESの）場合には、
第２の検出手段２９で計測した距離を出力する（Ｓ５
０）。また、コントラスト無しで第２の検出手段２９か
らも信号を受信していない（Ｓ４９でNOの）場合には、
物体無しと判断して当該情報を出力する（Ｓ５１）。

【００３９】超音波センサ３０を用いた第２の検出手段
２９では、５ｍ、１０ｍといった長距離になると誤動作
が多くなったり、測定できなくなったりするが、第１の
検出手段２６は長距離になるほど視野エリアが広くなる
ため、コントラストを確実に検出できる。したがって、
本発明の距離測定装置２１によれば、通常は長距離にも
強い第１の検出手段２６で測距を行いながら、コントラ
ストが無くて第１の検出手段２６によって測距困難な場
合には、第２の検出手段２９によって確実に測距するこ
とができる。

【００４０】（第２の実施形態）図１０は本発明の別な
実施形態による距離測定装置６１の構成を示すブロック
図である。この距離測定装置６１においては、第２の検
出手段２９は三角測距ユニット６２、発光回路６３、受
光回路６４、距離演算部３３から構成されている。三角
測距ユニット６２は、図１１に示すように発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）のような発光素子６５、投光レンズ６６、
受光レンズ６７およびＰＳＤ（Position Sensitive Dev
ice）やＣＣＤ、フォドダイオードアレイのような受光
素子６８からなっており、発光素子６５は投光レンズ６
６の光軸上に配置され、受光レンズ６７は対象物体ＯＢ
Ｊで反射した光ｒを受光素子６８上に結像させるように
配置されている。

【００４１】しかして、コントラスト判断部３６により
対象物体ＯＢＪのコントラストが無いと判断された場合
には、コントラスト判断部３６からの信号によって発光
回路６３が駆動され、発光素子６５を点灯する。発光素
子６５から出射された光ｒは対象物体ＯＢＪに投射さ
れ、対象物体ＯＢＪの像を受光レンズ６７を通して受光
素子６８上に結像させ、強制的にコントラストを作る。
こうして強制的にコントラストを付けられた画像の重心
位置の変位Ｘが受光回路６４によって検出され、距離演
算部３３は三角測距の原理により当該重心位置に基づい
て対象物体ＯＢＪまでの距離を演算し、出力回路２５へ
送る。なお、第２の検出手段２９によっても物体の距離
を検出できない場合には、物体が存在しないと判断す
る。

【００４２】発光素子６５を用いた第２の検出手段２９
でも、５ｍ、１０ｍといった長距離になると誤動作が多
くなったり、測定できなくなったりするので、通常は長
距離にも強い第１の検出手段２６で測距を行っている
が、コントラストが無くて第１の検出手段２６によって
測距困難な場合には、第２の検出手段２９によって確実
に測距することができる。

【００４３】（第３の実施形態）図１２は本発明のさら
に別な実施形態による距離測定装置６９の構成を示すブ
ロック図である。この距離測定装置６９にあっては、第
１の検出手段２６と共に発光回路７０によって（パル
ス、連続）発光させられる光照射部７１を有している。
光照射部７１は発光ダイオードのような発光素子７２と
投光レンズ７３とから構成されている。この光照射部７
１は、図１３に示すように、第１の検出手段２６の受光
光学系２２の近傍に配置されている。

【００４４】しかして、コントラスト判断部３６がコン
トラスト有りと判断した場合には、発光回路７０は駆動
されず、光照射部７１を発光させることなく第１の検出
手段２６によって対象物体ＯＢＪまでの距離Ｌを求め、
出力回路２５から出力している。

【００４５】これに対し、コントラスト判断部３６がコ
ントラスト無しと判断した場合には、発光回路７０が駆
動され、光照射部７１の発光素子７２が点灯される。発
光素子７２が点灯されると、発光素子７２から出射され
た光ｒは投光レンズ７３によってコリメートないし集光
され、視野方向に向けて出射される。ここで再びコント
ラストの有無がコントラスト判断部３６により判定さ
れ、コントラスト有りと判定された場合には、第１の検
出手段２６によって対象物体ＯＢＪの距離Ｌが求めら
れ、出力回路２５から出力される。このとき、対象物体
ＯＢＪには光ｒが照射されるので、受光光学系２２の光
検出器２８ａ，２８ｂ上にはコントラストの大きな画像
が生成し、第１の検出手段２６によって画像のずれ量Ｄ
から対象物体ＯＢＪまでの距離Ｌが求められる。また、
光照射部７１を点灯させてもコントラスト判断部３６が
コントラスト無しと判断した場合には、対象物体ＯＢＪ
が無いと判断する。

【００４６】なお、図１２の実施形態では、光照射部７
１が点灯した場合にも第１の検出手段２６によって測距
するようにしている。すなわち、第１の検出手段２６が
光照射部７１を備えた第２の検出手段２９を兼ねている
ということができる。しかし、この場合も第１の検出手
段２６と第２の検出手段２９を分けることもでき、第１
の検出手段２６と同じ構成に光照射部７１を付加したも
のを第２の検出手段２９として第１の検出手段２６と別
に設けてもよい（図示せず）。

【００４７】（第４の実施形態）図１４は本発明のさら
に別な実施形態による距離測定装置７４の光学系の構成
を示す斜視図である。この距離測定装置７４にあって
は、光照射部７１において投光レンズ７３の前面に特定
のパターンを有するスリット７５を設けている。したが
って、コントラスト無しと判断された場合に、光照射部
７１を点灯すると、対象物体ＯＢＪの表面にはスリット
７５による明暗のパターン（コントラスト）７６が生成
され、距離の測定を確実に行える。あるいは、スリット
７５の代わりに、特定パターンを発生するグレーティン
グを用いてもよい。

【００４８】（第５の実施形態）超音波センサ３０や発
光素子７２を用いた第２の検出手段２９は、上記のよう
に５ｍ、１０ｍといった長距離になると誤動作が多くな
ったり、測定不能になったりする。逆に、第１の検出手
段２６は、長距離になるほど視野エリアが広くなるため
コントラストを確実に検出できる。よって、第２の検出
手段２９は近距離専用とし、第２の検出手段２９の出力
が所定距離以上の出力（例えば、５ｍ以上）を出した場
合には、エラーとするようにすれば、誤動作を少なくで
きる。

【００４９】図１５に示すものは、そのためのフロー図
である。図１５中のステップＳ４１〜Ｓ４９及びＳ５１
は図９のステップＳ４１〜Ｓ４９及びＳ５１と同じであ
るから、説明を省略し、異なるステップのみを説明す
る。コントラスト判断部３６によってコントラスト無し
と判断された後、第２の検出手段２９で測距し、第２の
検出手段２９から距離が出力された（Ｓ４９でYESの）
場合には、第２の検出手段２９から出力された距離が所
定の設定距離以上であるか否か判断し（Ｓ５２）、設定
距離以下であった場合には、当該距離を出力回路２５か
ら出力する（Ｓ５３）。これに対し、設定距離以上であ
った場合には、エラーとする（Ｓ５４）。

【００５０】なお、上記各実施形態では、長距離化する
ためのミラーを用いていないが、図３の従来例のように
受光光学系２２にミラーを用いて見かけの基線長Ｑを長
くするようにしてもよい。

【００５１】（安全走行システム）つぎに、本発明の距
離測定装置を搭載した車両について説明する。車両用に
用いる距離測定装置では、最も接近している被検知物体
（直前の前方車両や障害物等）を検出する必要があるの
で、視野範囲内に複数の被検知物体が存在する場合に
は、最も近い被検知物体までの距離を検出して出力する
ように設定している。距離測定装置の取付場所は特に限
定されるものでなく、用途に応じて任意の場所に取り付
けることができる。例えば、ルームミラー背面やダッシ
ュボード上など車室内に取り付けてもよく、車両前面の
バンパーやフロントグリル部など車室外に取り付けても
よい。また、車両後方や車両側方などを監視するように
取り付けてもなんら問題はない。

【００５２】図１６及び図１７はこのような車両８１の
一実施例を示す側面図及び車室内を示す図であって、ル
ームミラー８２の背面に距離測定装置８３を取り付け、
車速表示メーター８４の付近に距離表示装置８５を取り
付けている。しかして、距離測定装置８３によって車両
８１の前方の視野内の被検知物体（例えば前方車両８６
など）までの距離を測定し、前方の被検知物体までの距
離を距離表示装置８５にリアルタイムで表示することに
より、運転者に被検知物体までの距離を報知する。従っ
て、運転者は感に頼ることなく、確実に安全な車間距離
を保って運転することができ、錯覚や運転疲労等で車間
距離を詰め過ぎることによる事故を防止できる。

【００５３】従来の位相差相関法による距離測定装置を
用いた場合には、遠方の被検知物体（例えば、１台おい
て前方の車両）や背景までの距離を算出する危険性があ
ったが、本発明による距離測定装置では、最も近い被検
知物体までの距離を確実に算出することができるので、
前方車両との車間距離を検出する車間距離表示システム
として使用できるだけでなく、以下に説明するような追
突防止システムや視界補助システム等にも安全に利用す
ることができる。

【００５４】図１８は本発明による距離測定装置８３を
用いた追突防止システム８７を搭載した車両８１を示す
側面図である。本発明の距離測定装置８３は、例えば車
室内のルームミラー８２の裏側に取り付けられており、
車両８１前方の地面上方に視野を設定されている。ま
た、運転席には、ブザーやアラーム等の警報装置９０が
設けられている。当該追突防止システム８７は図１９に
示すように構成されており、距離測定装置８３によって
検出されている前方車両８６までの車間距離を示す情報
と、速度センサ８８によって検出されている運転中の車
両の速度（自車速度）を示す情報とが追突防止用制御部
８９に入力されており、追突防止用制御部８９は前方車
両８６までの車間距離と自車速度とに基づいて危険度を
判断し、警報装置９０をオンにし、あるいはブレーキ装
置９１を作動させて車両８１に制動を掛ける。

【００５５】図２０は追突防止用制御部８９による危険
度判断方法を図示したものであって、横軸は速度センサ
８８によって監視されている自車速度、縦軸は距離測定
装置８３によって検出されている前方車両との車間距離
である。図２０において、Ｃ₁は許容領域、Ｃ₂は低度危
険領域、Ｃ₃は高度危険領域であって、これら領域の境
界は自車速度と車間距離との関数として定められる。許
容領域Ｃ₁では追突防止システム８７は作動しないが、
低度危険領域Ｃ₂に侵入するとまず警報装置９０がオン
となって運転者にブザーやアラーム等による警報が発せ
られ、さらに高度危険領域Ｃ₃に侵入すると、自動的に
ブレーキ装置９１が作動し、車両８１を強制的に減速も
しくは急停止させる。従って、運転者の不注意や居眠り
等による追突事故を防止できる。

【００５６】図２１上記追突防止システム８７の動作フ
ローを示す図であって、距離測定装置８３によって前方
車両８６との車間距離が算出される（Ｓ１０１）と、追
突防止用制御部８９は当該車間距離と速度センサ８８に
よって監視されている自車速度とから危険度を判断し
（Ｓ１０２）、車両が図２０中のどの領域にあるか判定
する。そして、許容領域Ｃ₁内であるか否か判断し（Ｓ
１０３）、許容領域Ｃ₁内に止まっていれば、引続き危
険度を監視し続ける（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）。許容領域
Ｃ₁内にない場合には、低度危険領域Ｃ₂か高度危険領域
Ｃ₃か判断し（Ｓ１０４）、低度危険領域Ｃ₂であれば警
報装置９０を作動させ（Ｓ１０５）、高度危険領域Ｃ₃
であればブレーキ装置９１を作動させる（Ｓ１０６）。

【００５７】なお、上記追突防止システム８７では、危
険領域を警報作動領域とブレーキ作動領域との２つに分
けたが、ブレーキ作動領域をさらに２つに分け、まず低
度のブレーキ作動領域では車両を強制的に減速させ、さ
らに高度のブレーキ作動領域になると急ブレーキを掛け
て車両を急停止させるようにしてもよい。

【００５８】図２２は本発明による距離測定装置８３を
用いた視界補助システム９２を搭載した車両８１を示す
平面図である。本発明に係る距離測定装置８３は、例え
ば左右のサイドミラー９３及び車両背面のバンパー９４
の左右両側部に取り付けられており、車両後方と車両側
部後方とに視野を設定されている。当該視野補助システ
ム９２は、車線変更時の視界補助とバック駐車時の視界
補助を行なうようになっている。また、運転席には警報
装置９５（または表示装置）が設けられている。図２３
に示すように、距離測定装置８３によって検出されてい
る後方の被検知物体までの距離を示す情報と、速度セン
サ８８によって検出されている自車速度を示す情報と、
バックランプ制御信号９７と、ウインカー制御信号９８
とが視界補助用制御部９６に入力されており、視界補助
用制御部９６は車線変更時やバック駐車時の危険度を判
断し、危険であると判断すると警報装置９５をオンに
し、運転者に警告する。

【００５９】図２４は上記視界補助システム９２の車線
変更時の動作フローを示す図である。車線変更する場合
には、車線変更のために曲がる側のウインカーが点滅す
るが、この右又は左のウインカーの制御信号が発信され
ると（Ｓ１０７）、視界補助用制御部９６はウインカー
制御信号９８を検知し、移動しようとする側の距離測定
装置８３と速度センサ８８を作動させ（Ｓ１０８）、距
離測定装置８３からは後側方の後続車両までの距離を示
す信号が視界補助用制御部９６へ出力され、速度センサ
８８からは自車速度を示す信号が視界補助用制御部９６
へ出力される。視界補助用制御部９６は、これらの信号
から車両８１の状態を判断し、車線変更の危険度を判断
する（危険度は被検知物体との距離と自車速度との関数
となる）（Ｓ１０９，Ｓ１１０）。この結果、危険であ
ると判断した場合には、警報装置９５を鳴らして（ある
いは表示装置に表示して）警告する（Ｓ１１１）。よっ
て、警告された場合には、運転者は警告が解除されるま
で車線変更せず待機し、車線変更による事故を未然に防
止することができる。

【００６０】また、図２５は上記視界補助システム９２
のバック駐車時の動作フローを示す図である。バックす
る場合には、バックランプが点滅するが、このバックラ
ンプ制御信号が発信されると（Ｓ１１２）、視界補助用
制御部９６はバックランプ制御信号９７を検知し、背面
の距離測定装置８３と速度センサ８８を作動させ（Ｓ１
１３）、距離測定装置８３からは後方の被検知物体（駐
車車両や壁、あるいは子供など）までの距離を示す信号
が視界補助用制御部９６へ出力され、速度センサ８８か
らは車両速度を示す信号が視界補助用制御部９６へ出力
される。視界補助用制御部９６は、これらの信号から車
両８１の状態を判断し、バック駐車の危険度を判断する
（Ｓ１１４，Ｓ１１５）。この結果、危険であると判断
した場合には、警報装置９５を鳴らして（あるいは表示
装置に表示して）警告する（Ｓ１１６）。よって、警告
された場合には、運転者は直ちにブレーキを掛けて停止
することができ、障害物や子供等との衝突事故や接触事
故を防止することができる。なお、この場合には、車外
でも警報を鳴らして車両の後方にいる子供などにも警告
するようにしてもよい。

【００６１】図２６は本発明による距離測定装置８３を
用いた自動追従制御システム１２１を示すブロック図で
あって、前方車両８６とほぼ一定の車間距離を保ちなが
ら前方車両８６に半自動追従するための装置である。こ
の場合にも、本発明の距離測定装置８３は、例えばルー
ムミラー８２の背後に取り付けられており、前方に視野
を設定されている（図１６）。この距離測定装置８３に
よって検出されている前方車両８６までの車間距離を示
す情報と、速度センサ８８によって検出されている自車
速度を示す情報とは、自動追従制御部１２２に入力され
ており、自動追従制御部１２２は車間距離や自車速度に
応じてアクセル制御装置１２３やブレーキ制御装置１２
４をコントロールしている。

【００６２】図２７は自動追従制御部１２２による判断
方法を示す図である。曲線Ｅは半自動走行する場合の前
方車両８６との車間距離と自車速度との理想曲線であっ
て、曲線Ｅを含む領域Ｆ₁は、車間距離が理想車間距離
より開いていたり、理想車間距離より詰まり過ぎていて
も許容される理想領域である。また、この理想領域Ｆ₁
の外側にある領域のうち、Ｆ₂は車間距離が開き過ぎて
いて調整を必要とする領域、Ｆ₃は車間距離Ｌが詰まり
過ぎていて調整を必要とする領域である。自動追従制御
部１２２は、距離測定装置８３と速度センサ８８の出力
信号から、車両の状態が図２７中のどの領域にあるか判
断し、理想領域Ｆ₁にある場合には、車両８１の運転を
運転者の自由に委ねているが、車両８１の状態が理想領
域Ｆ₁から外れると、図２８のフロー図に従ってアクセ
ル制御装置１２３やブレーキ制御装置１２４を制御し、
安全かつ最適な車間距離を保って追従走行させる。

【００６３】図２８のフロー図に従って自動追従制御シ
ステム１２１の制御動作を説明する。前方車両８６まで
の車間距離は距離測定装置８３によって算出されており
（Ｓ１３１）、自動追従制御部１２２は車間距離と自車
速度とから車両８１の状態を判断し、車両８１の状態と
理想状態とを比較する（Ｓ１３２）。この結果、車両８
１の状態が理想領域Ｆ₁にあると判断した場合には（Ｓ
１３３）、ブレーキ制御装置１２４やアクセル制御装置
１２３に制御信号を出力することなく、運転を運転者に
任せておき、車両状態と理想状態との比較を繰り返し行
なう（Ｓ１３１〜Ｓ１３３）。これに対し、理想領域Ｆ
₁外にあると判断した場合には、さらに領域Ｆ₂にあるの
か、領域Ｆ₃にあるのかを判別し（Ｓ１３４）、車間距
離が離れ過ぎの領域Ｆ₂にあると判断した場合には、ア
クセル制御装置１２３へ制御信号を出力し、アクセル開
度を増やして前方車両８６との距離Ｌを詰める（Ｓ１３
５）。逆に、車間距離が詰まり過ぎの領域Ｆ₃にあると
判断した場合には、アクセル制御装置１２３やブレーキ
制御装置１２４へ制御信号を出力し、アクセル開度を減
らしたり、ブレーキを作動させたりして、十分な車間距
離を保つようにする（Ｓ１３６）。

【００６４】図２９は交通渋滞時における車両の運転を
サポートするためのシステム１２５を示すブロック図で
ある。交通渋滞時には、前方車両８６がいつ前方へ移動
するか予測がつかないので、運転者は前方車両８６に絶
えず注意し、前方車両８６が移動したら直ちに車両８１
を前方へ動かして車間を詰めなければならない。このた
め、交通渋滞時の運転は神経が疲れ、いらいらを起こし
易いものであった。このシステムは、このような交通渋
滞時の運転を楽にしようとするものである。この車両８
１でも、本発明の距離測定装置８３は、例えばルームミ
ラー８２の背後に取り付けられており、前方に視野を設
定されている（図１６）。この距離測定装置８３によっ
て検出されている前方車両８６までの車間距離を示す情
報と、速度センサ８８によって検出されている自車速度
を示す情報とは、前方車両発進検出制御部１２６に入力
されており、前方車両発進検出制御部１２６は車間距離
が一定値以上離れた場合には、警報装置１２７（又は表
示装置）を作動させて運転者に知らせる。すなわち、図
３０に示すように、前方車両発進検出制御部１２６は速
度センサ８８からの信号によって自車速度が０かどうか
判定し（Ｓ１４１）、自車速度が０の場合には交通渋滞
による停車中であると判断し、交通渋滞のための以下の
処理を実行する。前方車両発進検出制御部１２６は、距
離測定装置８３で算出された前方車両８６との車間距離
を監視し（Ｓ１４２）、車間距離が交通渋滞時の適当な
車間距離を考慮して決められた一定値以上かどうか判断
している（Ｓ１４３）。そして、前方車両８６が前方へ
移動して車間距離が一定値以上離れると、警報装置１２
７を作動させ（Ｓ１４４）、運転者に車間距離を詰める
ように促す。このようなシステム１２５を用いれば、運
転者は常に前方車両８６の移動に絶えず注意する負担か
ら解放され、例えば渋滞時の運転者の緊張（いらいら）
を和らげ、ゆとりを持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】位相差相関法により測距する従来の距離測定装
置を示す概略構成図である。

【図２】同上の光学的構成を示す図である。

【図３】測距範囲を長くするための光学系の構成を示す
図である。

【図４】距離測定装置の視野角と光検出器や受光レンズ
の仕様との関係を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態による距離測定装置の構成
を示すブロック図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は同上のコントラスト判断部の判
断原理を示す図であって、（ａ）は画像（光強度）を示
す図、（ｂ）はその微分したもの（微分画像）を示す図
である。

【図７】（ａ）はコントラストの無い画像を示す図、
（ｂ）はその微分画像を示す図である。

【図８】（ａ）はコントラストの弱い画像を示す図、
（ｂ）はその微分画像を示す図である。

【図９】同上の距離測定装置により距離を出力するまで
の手順を示すフロー図である。

【図１０】本発明の別な実施形態による距離測定装置の
光学系の構成を示すブロック図である。

【図１１】同上の実施形態の第２の検出手段における受
光光学系の構成を示す平面図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施形態による距離測定
装置の光学系の構成を示すブロック図である。

【図１３】同上の実施形態における受光光学系の構成を
示す斜視図である。

【図１４】本発明のさらに別な実施形態による距離測定
装置を説明するための斜視図である。

【図１５】本発明のさらに別な実施形態を説明するフロ
ー図である。

【図１６】本発明にかかる車両を示す側面図である。

【図１７】同上の車両の車内を示す一部破断した概略図
である。

【図１８】本発明の衝突防止システムを搭載した車両を
示す側面図である。

【図１９】同上の衝突防止システムを示すブロック図で
ある。

【図２０】同上衝突防止用制御部における危険度の判断
方法を説明するための図である。

【図２１】同上の衝突防止システムにおける処理手順を
示すフロー図である。

【図２２】本発明の視界補助システムを搭載した車両を
示す平面図である。

【図２３】同上の視界補助システムを示すブロック図で
ある。

【図２４】同上の視界補助システムにおける車線変更の
際の処理手順を示すフロー図である。

【図２５】同上の視界補助システムにおけるバック駐車
の際の処理手順を示すフロー図である。

【図２６】本発明の自動追従システムを示すブロック図
である。

【図２７】同上の自動追従における車両状態の理想領域
を示す図である。

【図２８】同上の自動追従システムにおける処理手順を
示すフロー図である。

【図２９】本発明の交通渋滞時の運転を容易にするため
のシステムを示すブロック図である。

【図３０】同上のシステムにおける処理手順を示すフロ
ー図である。

【符号の説明】

２２受光光学系２３相関演算部２４第１の検出手段の距離演算部２５出力回路２６第１の検出手段２９第２の検出手段３０超音波センサ３３第２の検出手段の距離演算部３６コントラスト判断部６２三角測距ユニット７１光照射部７５スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東影英樹京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの結像系によるコントラストを比較
して物体までの距離を測定する方式の第１の検出手段
と、第１の検出手段とは別の方式により物体までの距離を測
定する第２の検出手段と、前記第１の検出手段におけるコントラストが存在するか
否かを判断する判断手段とを備え、前記コントラストが存在しない場合には、前記第２の検
出手段により測定した値を物体までの距離として出力す
ることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】請求項１に記載の距離測定装置におい
て、前記第２の検出手段は、超音波方式により物体まで
の距離を測定するものであることを特徴とする距離測定
装置。
【請求項３】請求項１に記載の距離測定装置におい
て、前記第２の検出手段は、光照射手段及び受光手段を
備えて三角測距方式により物体までの距離を測定するも
のであることを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】２つの結像系によるコントラストを比較
して物体までの距離を測定する方式の第１の検出手段
と、光照射手段と、前記第１の検出手段におけるコントラストが存在するか
否かを判断する判断手段とを備え、前記コントラストが存在しない場合には、物体にコント
ラストを生じさせるべく前記光照射手段を動作させるこ
とを特徴とする距離測定装置。
【請求項５】請求項４に記載の距離測定装置におい
て、前記光照射手段は、光源と、該光源からの光に明暗
のコントラストを作り出すコントラスト発生手段とを備
えていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項６】請求項１〜５に記載の距離測定装置を備
え、周囲に存在する物体までの距離を測定すべく車室内
もしくは車室外に前記距離測定装置が取り付けられたこ
とを特徴とする安全走行システム。
【請求項７】請求項６に記載の安全走行システムにお
いて、車速表示メータの付近に前記距離測定装置の出力
に基づいた前記物体までの距離に関する表示を行なう表
示部が取り付けられたことを特徴とする安全走行システ
ム。
【請求項８】請求項６に記載の安全走行システムにお
いて、少なくとも前記距離測定装置の出力に基づいて、
自車両が周囲に存在する物体に衝突する可能性のある危
険な状態であるか否かを判断する判断装置を備えたこと
を特徴とする安全走行システム。
【請求項９】請求項６に記載の安全走行システムにお
いて、少なくとも前記距離測定装置の出力に基づいて、
アクセル開度もしくはブレーキを制御する制御手段を備
えたことを特徴とする安全走行システム。
【請求項１０】請求項６に記載の安全走行システムに
おいて、少なくとも前記距離測定装置の出力に基づい
て、前方の車両が発進したことを運転者に報知する報知
手段を備えたことを特徴とする安全走行システム。