JPS61139715A - 車間距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自ｒＪｈ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＃Ｘ物３の映像はレン
ズを含む二つの光学系ＩＲ，ＩＬによって撮像素子２Ｒ
，２Ｌの上に結ばれる。

ここで、対象物３を近づけろと、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ｇｌＲは次の（１１式にて表わさ
れる。

Ｒ＝ｆ　−Ｌ／　（Ａ＋Ｂｌ　　・・・・・・・・・・
・・ｆｉｌしたがって、このずれのｆｉ　（Ａ＋Ｂｌ　
を求めることにより距ＱＲ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ｌｓ測定装置を示すブロック図である
。この第４図において、ＩＬ、ＩＲはレンズを含む左右
１対の光学系、２Ｌ、２Ｒはこの光学系ＩＬ、ＩＲ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Ｗ１＠４１からシフ
トパルスを送出するようになっている。このシフトパル
スはイメージセンサ４１，４２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４晋４２からイメージセンサ４
１と可変遅延口１８４３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っ
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Ｐ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
えろようになっている。

二つのイメージセンサ２Ｌ、２Ｒの出力波形バー数構出
回１８５で比較して、−ｆｉの有無を検出するようにな
っている。

次に動作について説明する。光学系ＩＬ、ＩＲにより結
ばれた測定対象物３のイメージセンサ２Ｌ、。

ｚＲ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って現われる。

したがって、前述した距＋１ＥＩＲ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１１ｉ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Ｐ
２により開始される。　　　　□ したがって、この可変遅延口ｌ８４３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、２
Ｒの出力信号を一致検出回路５によって比較すれば、こ
の−数構出回路５にて一致が検出されたときの可変遅延
口ｓ４３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間層点〕

以上説明した従来の車間距離計測装置例において（才、
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
が姓綿状に配列された１次元のイメージセンサ２Ｌ、２
Ｒ９！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
って、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
った。

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った。

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（と、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変換器にてディ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、このディジタル化し、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って捕え、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変換の処理を行って
、イメージセンサより得られるビデオ信号をディジタル
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
すブロック図である。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ＩＬ。

ＩＲに対応して２次元のイメージセンサ２Ｌ、２Ｒ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ＩＬ、ＩＲ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１１１６Ｌ、ＳＲで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器７
Ｌ、７Ｒに入力されるようになっている。

゛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、ディジタル信号に
変換し、ディジタル信号はそれぞれ左右１対のメモリ８
Ｌ、８Ｒにて記憶されるようになっている。

メモリ８Ｌ、８Ｒにて記憶されたビデオ信号は演算Ｎ９
に送出するようにしている。演算晋９ばこのビデオ信号
を右と左とで比較することによって対象物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、■は垂直方向を示している。

ｍＸｎ個からなる複数の画素感光部２１、〜２−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２
ＩＩ〜２、が水平方向（Ｈ方向）に左から右へ１画素毎
、すなわち、２１１→２，２→・・・・・２３、の順で
行なわれ、次に２行目の画素感光部２゜１〜２□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．、、〜２　ａｎまで行なわれ、以降、この一
連の走査を所定の周期で機外返す。

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ＩＬ。

ＩＲ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ろ。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、ＳＲにより増幅されｔ二後、Ａ／Ｄ変換＠７
Ｌ、７Ｒにてディジタル値に変換され、メモリ８Ｌ、８
Ｒに記憶される。

このメモ’Ｊ８Ｌ、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。このディ
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って、左右のｍｔｌｌｌ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（一致するときの前記ｉｉ１＠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＃Ｒを求める算
出式（（１）式）によ咋、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
行なっている。

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

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
生じろ。したがって、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遠なの
であるが、前記Ａ／Ｄ変換器７し。

７Ｒのサンプリングについて、乙の水平方向の画素情報
を密に、すなオ）ら、全画素についてサンプリングしよ
うとすると、Ａ／Ｄ変換１１７Ｌ、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っくり
しているので、Ａ／Ｄｌ良診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
力Ｉうのｍ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
ィ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
実現できろとともに計測精度を高くできるという効果が
ある。

【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
ブロック図、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ック図である。 ＩＬ、ＩＲ・光学系、２Ｌ、２Ｒ・・イメージセフサ＋
３１定対象物、７　Ｌ、７　Ｒ−Ａ／Ｄ変換晋、８Ｌ、
８Ｒ・・メモリ、９・・・演算晋。 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. 自動車の前部に設けられ、その前方の像を結像する左右
   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左右１対のビデオ信号をデ
   ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このディジタ
   ル信号を記憶するメモリと、このディジタル化されメモ
   リに記憶された左右１対のビデオ信号を処理することに
   より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。