JPH0618260A - 物体観測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】送波器と受波器との組を必要最小限の数に抑え
た物体観測装置を提供する。 【構成】自動車１の四隅に投光器Ａ１，Ａ２と受光器Ｐ
１，Ｐ２とが交互に配備される。これら投光器Ａ１，Ａ
２のいずれかと受光器Ｐ１，Ｐ２のいずれかとを適宜組
み合わせることにより全方位の観測系が構成される。第
１の投光器Ａ１と第１の受光器Ｐ１との組み合わせで前
方を観測領域Ｓ１とする観測系が、第１の投光器Ａ１と
第２の受光器Ｐ２との組み合わせで右側方を観測領域Ｓ
２とする観測系が、第２の投光器Ａ２と第２の受光器Ｐ
２との組み合わせで後方を観測領域Ｓ３とする観測系
が、第２の投光器Ａ２と第１の受光器Ｐ１との組み合わ
せで左側方を観測領域Ｓ４とする観測系が、それぞれ構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光、電波、超音波な
どを送出する送波器と、物体からの反射波を受ける受波
器とを組み合わせて三角測量に基づく観測系が構成され
る物体観測装置に関連し、殊にこの発明は、自動車の全
方位を観測して、観測領域内に位置する物体の方位や距
離を測定するのに好適な物体観測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、無人搬送車、移動ロボッ
トのような走行体に、衝突防止のための物体観測装置を
搭載することが提案されている。この種の物体観測装置
は、決められた観測領域に他の走行体や障害物などが存
在するか否か、もし存在するとすれば、どの方向でどの
くらい離れた位置に存在するかを自動的に検出もしくは
測定して、走行体の走行を自動制御するためのものであ
る。

【０００３】また建物などには防犯のための物体観測装
置を設置することも提案されている。この種の物体観測
装置は、夜間などにおいて、決められた観測領域内を人
が通過したか否かなどを検出して、人の出入りを自動監
視するためのものである。

【０００４】例えば自動車に搭載される物体観測装置
は、光、電波、超音波などを送出する送波器と、物体か
らの反射波を受け付ける受波器とを組み合わせて三角測
量に基づく観測系が構成されており、自動車について
は、全方位を観測する必要性から、送波器と受波器との
組み合わせが合計４組、車体の適所に設けて観測系を構
成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの種の
物体観測装置では、送波器と受波器とがそれぞれ４個づ
つ必要であるため、装置の製作コストが著しく高くつ
く。また自動車では、他の自動車の他に、カードレール
やリフレクタなど、種類の異なる対象物を観測する必要
があるが、対象物毎に光学的な特性が相違するため、対
象物によっては観測不可能な場合があり、見落としが生
ずるという問題がある。

【０００６】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、送波器と受波器との組を必要最小限の数に抑え
ることができ、しかも光学的な特性が相違する対象物で
あっても、見落とすことなく観測することが可能な物体
観測装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、送波器と受
波器とを組み合わせて三角測量に基づく観測系が構成さ
れる物体観測装置であって、少なくともいずれか一方が
複数である送波器と受波器とが交互に配置された観測系
と、異なる観測領域に対して送波器と受波器との組み合
わせを切り換える制御系とを備えて成るものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載された
物体観測装置であって、前記観測系は送波器と受波器と
を２個づつ有し、各送波器および各受波器を観測系の四
隅位置に配置したものである。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載された物体観測装置であって、前記送波器として観測
領域内をスキャン可能な可動式のものを、また前記受波
器として周方向からの受波が可能な固定式のものを、そ
れぞれ用いている。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１または２に記
載された物体観測装置であって、前記送波器として観測
領域内をスキャン可能な可動式のものを、また前記受波
器として送波器の送波軸上をスキャン可能な可動式のも
のを、それぞれ用いている。

【００１１】請求項５の発明は、送波器と受波器とを組
み合わせて三角測量に基づく観測系が構成される物体観
測装置であって、送波器と受波器との組より成る送受波
器が複数組配置された観測系と、２組の送受波器を用い
た複数種の観測方法のうち観測対象の種類に応じた観測
方法を選択すると共に、異なる観測領域に対して２組の
送受波器の組み合わせを切り換える制御系とを備えたも
のである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項５に記載された
物体観測装置であって、前記制御系は、観測対象の種類
に応じて、いずれか送受波器の送波器と他の送受波器の
受波器とを組み合わせて用いる第１の観測方法と、いず
れか送受波器の受波器と他の送受波器の受波器とを組み
合わせて用いる第２の観測方法と、いずれか送受波器の
送波器および受波器と他の送受波器の送波器および受波
器とを組み合わせて用いる第３の観測方法とのいずれか
を選択すると共に、第１の観測方法が選択されたとき、
異なる観測領域に対して２組の送受波器の組み合わせを
切り換えるようにしている。

【００１３】

【作用】ある観測領域に対して、ある所定の送波器と、
ある所定の受波器とを組み合わせて観測を行い、他の観
測領域に対しては、例えば同じ送波器と他の所定の受波
器とを組み合わせて観測を行う。

【００１４】請求項２ないし４にかかる物体観測装置で
は、２組の送波器と受波器との組をもって全方位の観測
が可能であり、しかも三角測量の基線長を大きくとれる
ので、精度の良い方位および位置計測が可能である。

【００１５】特に請求項４にかかる物体観測装置では、
観測領域内に物体が観測されなかったとき、それ以後
は、観測領域内の最も遠い領域のみを観測すればよく、
無駄な処理が省ける。

【００１６】請求項５にかかる物体観測装置では、送波
器と受波器との組より成る送受波器を複数組配置して、
２組の送受波器を用いた複数種の観測方法のうち、観測
対象の種類に応じた観測方法を選択し、また異なる観測
領域に対して２組の送受波器の組み合わせを切り換える
ので、光学的な特性が相違する種類の異なる対象物であ
っても、観測が可能であり、見落としが生じない。

【００１７】特に請求項６の発明にかかる物体観測装置
では、観測対象の種類に応じて、送波器と受波器、受波
器と受波器、送受波器と送受波器のいずれか組み合わせ
で観測を行い、しかも送波器と受波器とを組み合わせる
場合は、異なる観測領域に対して組み合わせを切り換え
るので、自動車については、昼間の通常の観測のみなら
ず、夜間の観測、とりわけヘッドライトやリフレクタを
観測対象とする場合であっても観測が可能である。

【００１８】

【実施例】図１は、この発明の一実施例にかかる物体観
測装置を実施状況を示す。図示例は、この発明の物体観
測装置を自動車のエリアモニタとして実施した例である
が、この発明はこれに限らず 無人搬送車や移動ロボッ
トのような他の走行体のエリアモニタ、さらには固定式
の無人監視装置におけるエリアモニタにも実施できる。

【００１９】図１は、自動車１を平面的に見た図であ
り、この自動車１の四隅に投光器Ａ１，Ａ２および受光
器Ｐ１，Ｐ２が配備してある。２個の投光器Ａ１，Ａ２
と２個の受光器Ｐ１，Ｐ２とは交互に配置してあり、第
１の投光器Ａ１が自動車１の前部の右隅位置に、第２の
投光器Ａ２が後部の左隅位置に、それぞれ配備され、ま
た第１の受光器Ｐ１が自動車１の前部の左隅位置に、第
２の受光器Ｐ２が後部の右隅位置に、それぞれ配備され
ている。

【００２０】これら投光器Ａ１，Ａ２のいずれかと受光
器Ｐ１，Ｐ２のいずれかとを適宜組み合わせて図２に示
すような全方位（３６０度）の観測系が構成されてお
り、第１の投光器Ａ１と第１の受光器Ｐ１との組み合わ
せで自動車１の前方を観測領域Ｓ１とする第１の観測系
が、第１の投光器Ａ１と第２の受光器Ｐ２との組み合わ
せで自動車１の右側方を観測領域Ｓ２とする第２の観測
系が、第２の投光器Ａ２と第２の受光器Ｐ２との組み合
わせで自動車１の後方を観測領域Ｓ３とする第３の観測
系が、第２の投光器Ａ２と第１の受光器Ｐ１との組み合
わせで自動車１の左側方を観測領域Ｓ４とする第４の観
測系が、それぞれ構成される。

【００２１】同図は、説明を簡単にするため、自動車１
を正方形の物体としており、従って各観測領域Ｓ１〜Ｓ
４の方位角度は９０度の範囲となる。なお図中、矢印ａ
は自動車１の進行方向を、破線ｂは半径がＲの各観測領
域Ｓ１〜Ｓ４についての観測可能範囲を、それぞれ示
す。

【００２２】各観測系は三角測量に基づき対象物までの
距離を計測するもので、図３に三角測量の原理が示して
ある。同図中、２は投光器であり、ＬＥＤやＬＤなどの
光源３と、光源３からの光を平行光とする光学系４とを
含む。また５は受光器であり、対象物８での反射光を集
光する光学系６と、この光学系６の焦点位置に配置され
たポジョンセンサのような位置検出器７とを含む。

【００２３】いま投光器２の光学系４から対象物８まで
の距離をＬ、基線長（投光器２の光学系４と受光器５の
光学系６とのレンズ中心間距離）をＢ、前記光学系６の
焦点距離をｆ、前記位置検出器７上の原点Ｏから像点Ｑ
までの距離をｘとすると、前記距離Ｌはつぎの（１）式
で与えられる。

【００２４】

【数１】

【００２５】このように投光器と受光器との組により対
象物８までの距離計測が可能であるが、この実施例のよ
うに、投光器Ａ１，Ａ２と受光器Ｐ１，Ｐ２とを自動車
１の四隅位置に配置すると、前記の基線長Ｂを大きくと
ることができ、三角測量の精度が向上する。

【００２６】つぎの（２）式は前記（１）式の距離Ｌを
距離ｘで微分したものである。同式において、Δｘは位
置検出器７の分解能を、ΔＬは測定精度を、それぞれ意
味する。同式によると、基線長Ｂが長いほど、また焦点
距離ｆが長いほど、さらに位置検出器７の分解能Δｘが
小さいほど、測定精度ΔＬが向上することがわかる。

【００２７】

【数２】

【００２８】また投光器と受光器との組み合わせを９０
度の方位角度をなす観測領域Ｓ１〜Ｓ４毎に切り換える
ことにより、図４に示すように、進行方向ａに対して斜
め方向を観測するとき、実質的な基線長Ｂ′を長くした
状態で全方位を観測でき、測定精度が向上する。

【００２９】図４において、投光器２を発した光は対象
物８で反射し、その反射光は受光器５の光学系６で集光
されて位置検出器７上に結像する。いま投光器２から対
象物８までの距離をＬ、基線長（投光器２と受光器５と
の間隔）をＢ、前記光学系６の焦点距離をｆ、前記位置
検出器７上の原点Ｏから像点Ｑまでの距離をｘとする
と、前記距離Ｌはつぎの（３）式で与えられる。また実
際の基線長Ｂ´は、投光器２と受光器５とを結ぶ軸（図
ではＸ軸）に対する対象物８の方向（角度）をγとする
と、つぎの（４）式で与えられる。

【００３０】

【数３】

【００３１】

【数４】

【００３２】上記（４）式から明らかなように、前記角
度γが９０度に近いほど実際の基線長Ｂ′を大きくとる
ことができ、測定精度が向上する。

【００３３】図５は、図１の実施例に用いられる投光器
２の具体例を示す。この投光器２は、ＬＥＤやＬＤなど
の光源３と、光源３からの光を平行光とする光学系４
と、光学系４からの平行光を図７に示す方位方向ｄにス
キャンするスキャナ９とで構成される。なお図７は、自
動車１を平面的に見た図である。

【００３４】前記スキャナ９は、図６に示すように、前
記光学系４からの平行光が照射される斜め４５度の反射
面１０をもつ。このスキャナ９を回転軸ｃのまわりに軸
回転させることにより、前記反射面１０での反射光を前
記方位方向ｄへスキャンさせることができる。

【００３５】図８は、投光器２の他の具体例を示す。こ
の投光器２は、図５の実施例と同様の構成、すなわち光
源３、光学系４、スキャナ９を有する他に、光学系４と
スキャナ９との間の光路上に、光学系４からの平行光を
図９に示す鉛直方向ｅにスキャンする第２のスキャナ１
１を設けたものである。なお図９は、自動車１を側面か
ら見た図である。

【００３６】この第２のスキャナ１１はフラットな反射
面１２を備えた反射鏡であり、この第２のスキャナ１１
を図８の矢印ｇの方向に傾動させることにより、前記反
射面１２での反射光を前記鉛直方向ｅへスキャンさせる
ことができる。また前記スキャナ９を回転軸ｃのまわり
に軸回転させれば、反射面１０での反射光を前記方位方
向ｄへスキャンさせることもできる。

【００３７】図１０および図１１は、図１の実施例に用
いられる受光器５の具体例を示す。この受光器５は、対
象物での反射光を横方向から入射して下方向へ反射させ
る反射体１４と、この反射体１４での反射光を集光する
光学系６と、この光学系６を経た光を結像させる角度検
出器１３とで構成される。

【００３８】前記反射体１４は、透明ガラスまたは合成
樹脂製の円筒体であって、一方の端面を内側へ窪ませて
適当な曲率をなす半球状の反射面１５を形成したもので
ある。この反射体１４は外周面より光を入射し、反射面
１５と反対側の端面より光を出射させるが、いずれの方
位からの入射であっても、入射光は前記反射面１５で反
射して下方位置の光学系５へ導かれる。

【００３９】前記角度検出器１３は、円周方向に検出分
解能を有するリング形状の光電変換素子であり、この角
度検出器１３上に結像したとき、基準となるＸ軸に対す
る像点Ｑの角度θに応じた電気信号が出力される。この
角度θをつぎの（５）式に代入して演算することにより
対象物までの距離Ｌが求まる。

【００４０】

【数５】

【００４１】図１２は、前記受光器５の他の具体例を示
す。この受光器５は、図５の実施例が固定式であるのに
対し、受光方向をスキャンできる可動式であって、スキ
ャナ１６と光学系６と座標検出器１８とで構成される。

【００４２】前記スキャナ１６はフラットな反射面１７
をもつ反射鏡であって、このスキャナ１６を斜め４５度
に傾けた姿勢に保持し、横方向からの入射光を下方の光
学系６の方向へ反射させる。このスキャナ１６を回転軸
ｃのまわりに軸回転させることにより受光方向を全方位
にスキャンできる。

【００４３】前記座標検出器１８は、Ｘ軸およびＹ軸方
向に検出分解能を有する光電変換素子であり、この座標
検出器１３上に結像したとき、その像点ＱのＸ座標値お
よＹ座標値（ｘ，ｙ）が電気信号として出力される。こ
の像点ＱのＸ座標軸に対する角度をθとすると、この角
度θはつぎの（６）式で与えられ、また前記（５）式を
用いて対象物までの距離Ｌが求められる。

【００４４】

【数６】

【００４５】図１３は、図１の実施例による物体観測方
法を示す。なお図示例では、２個の投光器Ａ１，Ａ２と
して図５の投光器２を、また２個の受光器Ａ１，Ａ２と
して図１０および図１１の受光器５を、それぞれ用いて
あり、観測領域Ｓ１，Ｓ３を同時に、残りの観測領域Ｓ
２，Ｓ４を時間的に遅れて同時に、それぞれ観測する。

【００４６】まず第１の投光器Ａ１を同図のＡ₁₁，
Ａ₁₂，Ａ₁₃，……，Ａ_1nという順で矢印ｈの方向へスキ
ャンしつつ投光する。もしこの間に観測領域Ｓ１に物体
が存在していれば、物体からの反射光は第１の受光器Ｐ
１で受光される。そのときの第１の投光器Ａ１のスキャ
ン角度から物体の方位がわかり、また第１の受光器Ｐ１
の角度検出器１３の出力から前記した（５）式の演算に
より物体までの距離Ｌを算出できる。

【００４７】この第１の投光器Ａ１のスキャン動作と同
期させて第２の投光器Ａ２を同図のＡ₂₁，Ａ₂₂，Ａ₂₃，
……，Ａ_2nという順で矢印ｋの方向へスキャンしつつ投
光する。もしこの間に観測領域Ｓ３に物体が存在してい
れば、物体からの反射光は第２の受光器Ｐ２で受光され
る。そのときの第２の投光器Ａ２のスキャン角度から物
体の方位がわかり、また第２の受光器Ｐ２の角度検出器
１３の出力から（５）式の演算により物体までの距離Ｌ
を算出できる。

【００４８】第１，第２の各投光器Ａ１，Ａ２の投光方
向が観測領域Ｓ１，Ｓ３の終端角度位置に達したとき、
すなわち投光器Ａ１，Ａ２のスキャン角度でいえば、１
３５度に達したとき、投光器と受光器とを（Ａ１，Ｐ
１）（Ａ２，Ｐ２）の組み合わせから（Ａ１，Ｐ２）
（Ａ２，Ｐ１）の組み合わせに切り換え、引続き観測領
域Ｓ２，Ｓ４についての観測処理へと移行する。

【００４９】図１４（１）は第１の投光器Ａ１のスキャ
ン動作を、図１４（２）は第２の投光器Ａ２のスキャン
動作を、それぞれ示す。同図において、横軸には時間の
経過が、縦軸には自動車１の中心から見た方位（図１５
に示す）が、それぞれとってある。なお図１４における
Ｔは、各投光器Ａ１，Ａ２が１８０度スキャンするのに
要する時間である。

【００５０】第１の投光器Ａ１は、３／４πの方位から
観測を開始するために、最初、第１の受光器Ｐ１の方向
に向けて位置決めされる。第１の投光器Ａ１は第１の受
光器Ｐ１と組になっており、第１の投光器Ａ１がこの初
期位置から１３５度スキャンして１／４πの方位を向い
たとき、組み合わせ対象が第１の受光器Ｐ１から第２の
受光器Ｐ２へと切り換わる。この位置から引続き第１の
投光器Ａ１が１３５度スキャンして７／４πの方位を観
測し終えたとき、スキャンを終了させる。このスキャン
終了時、第１の投光器Ａ１は第２の受光器Ｐ２の方向を
向いている。

【００５１】一方、第２の投光器Ａ２は、７／４πの方
位から観測を開始するために、最初、第２の受光器Ｐ２
の方向に向けて位置決めされる。第２の投光器Ａ２は第
２の受光器Ｐ２と組になっており、第２の投光器Ａ２が
この初期位置から１３５度スキャンして５／４πの方位
を向いたとき、組み合わせ対象が第２の受光器Ｐ２から
第１の受光器Ｐ１へと切り換わる。この位置から引続き
第２の投光器Ａ２が１３５度スキャンして３／４πの方
位を観測し終えたとき、スキャンを終了させる。このス
キャン終了時、第２の投光器Ａ２は第１の受光器Ｐ１の
方向を向いている。

【００５２】なお、第１の投光器Ａ１が１／４πの方位
の近傍をスキャンしているとき、物体からの反射光が組
み合わせ対象でない受光器にも入射する虞があるが、各
受光器Ｐ１，Ｐ２の受光有効範囲を第１の投光器Ａ１の
スキャン角度に応じて決めることができるから、受光有
効範囲外の他の投光器からの光は電気的または幾何構造
的に除外することが可能である。このことは第２の投光
器Ａ２が５／４πの方位の近傍をスキャンしているとき
も同様である。

【００５３】図１６は、図１３の物体観測方法を実施す
るための制御系２０の回路構成例を示しており、第１，
第２の各スキャン制御部２１，２２と、第１，第２の各
受光点判定部２３，２４と、演算制御部２５とを含む。
なおこの制御系２０の構成は、後述する第２実施例につ
いても適用できる。

【００５４】第１，第２の各スキャン制御部２１，２２
は、第１，第２の各投光器Ａ１，Ａ２におけるスキャナ
９を駆動するステッピングモータなどの駆動源や各駆動
源を駆動する駆動信号を生成する駆動回路などを含む。

【００５５】第１受光点判定部２３は第１の受光器Ｐ１
における角度検出器１３より、また第２受光点判定部２
４は第２の受光器Ｐ２における角度検出器１３より、そ
れぞれ電気信号を入力し、物体からの反射光を受光した
か否かで物体の有無を、また像点Ｑの位置から前記の角
度θを、それぞれ判定する。

【００５６】演算制御部２５は、第１，第２の各スキャ
ン制御部２１，２２に対し始動信号や停止信号を出力し
て第１，第２の各投光器Ａ１，Ａ２のスキャン動作を一
連に同期制御する。また演算制御部２５は、第１，第２
の各スキャン制御部２１，２２より入力した駆動信号よ
り物体の方位を、また第１，第２の各受光点判定部２
３，２４より入力した判定結果より物体までの距離Ｌ
を、それぞれ算出する。

【００５７】図１７は、前記演算制御部２５による制御
手順をステップ１〜ステップ１７（図中各ステップを
「ＳＴ」で示す）で示す。同図のステップ１では、第１
の投光器Ａ１については３／４πの方位から観測を開始
するための初期角度位置に、また第２の各投光器Ａ２に
ついては７／４πの方位から観測を開始するための初期
角度位置に、それぞれのスキャナ９を位置決めする。

【００５８】この初期位置決めが済むと、つぎのステッ
プ２で演算制御部２５は第１，第２の各スキャン制御部
２１，２２へ始動信号を出力し、第１の投光器Ａ１と第
１の受光器Ｐ１との組み合わせで観測領域Ｓ１の観測
を、またこれと同時に第２の投光器Ａ２と第２の受光器
Ｐ２との組み合わせで観測領域Ｓ３の観測を、それぞれ
開始させる。これにより第１，第２の各スキャン制御部
２１，２２は各投光器Ａ１，Ａ２のスキャン動作を実行
させ、また第１，第２の各受光器Ｐ１，Ｐ２は物体から
の反射光の入射に待機する。

【００５９】つぎのステップ３，４では、演算制御部２
５は第１，第２の各投光器Ａ１，Ａ２のスキャン角度が
１３５度になったか否かを判定しており、もしステップ
３の判定が「ＹＥＳ」になると、第１のスキャン制御部
２１へ停止信号を出力して第１の投光器Ａ１と第１の受
光器Ｐ１との組による観測領域Ｓ１の観測を停止させ、
第２の投光器Ａ２のスキャン角度が１３５度になるまで
待機する（ステップ５，６）。

【００６０】もしステップ３，４の判定において、ステ
ップ４の判定が「ＹＥＳ」になると、第２のスキャン制
御部２２へ停止信号を出力して第２の投光器Ａ２と第２
の受光器Ｐ２との組による観測領域Ｓ３の観測を停止さ
せ、第１の投光器Ａ１のスキャン角度が１３５度になる
まで待機する（ステップ７，８）。

【００６１】いずれの投光器Ａ１，Ａ２もスキャン角度
が１３５度になると、つぎのステップ９で演算制御部２
５はつぎに第１の投光器Ａ１と第２の受光器Ｐ２との組
み合わせで観測領域Ｓ２の観測を、またこれと同時に第
２の投光器Ａ２と第１の受光器Ｐ１との組み合わせで観
測領域Ｓ４の観測を、それぞれ開始させる。

【００６２】つぎのステップ１０，１１では、演算制御
部２５は第１，第２の各投光器Ａ１，Ａ２のスキャン角
度が２７０度になったか否かを判定しており、もしステ
ップ１０の判定が「ＹＥＳ」になると、第１のスキャン
制御部２１へ停止信号を出力して第１の投光器Ａ１と第
２の受光器Ｐ２との組による観測領域Ｓ２の観測を停止
させ、第２の投光器Ａ２のスキャン角度が２７０度にな
るまで待機する（ステップ１２，１３）。

【００６３】もしステップ１０，１１の判定において、
ステップ１１の判定が「ＹＥＳ」になると、第２のスキ
ャン制御部２２へ停止信号を出力して第２の投光器Ａ２
と第１の受光器Ｐ１との組による観測領域Ｓ４の観測を
停止させ、第１の投光器Ａ１のスキャン角度が２７０度
になるまで待機する（ステップ１５，１６）。

【００６４】いずれの投光器Ａ１，Ａ２もスキャン角度
が２７０度になると、各投光器と各受光器との組み合わ
せによる観測を停止した後（ステップ１４，１７）、前
記のステップ１へ戻り、第１，第２の各投光器Ａ１，Ａ
２を初期角度位置に位置決めし、再び投光器と受光器と
の組み合わせを切り換えつつ上記と同様の手順が実行さ
れる。

【００６５】なお、第１，第２の各投光器Ａ１，Ａ２を
一定の角速度で完全に同期させて連続回転させ、死角と
なる９０度の間は観測を行わないよう制御してもよい。

【００６６】図１８は、第１，第２の各受光器Ｐ１，Ｐ
２として図１２の可動式の受光器５を用いたときの物体
観測方法を示す。なお図１８には、第１の投光器Ａ１と
第１の受光器Ｐ１との組についてのみ示してあるが、第
２の投光器Ａ２と第２の受光器Ｐ２との組についても同
様である。

【００６７】同図中、２６はある投光角度における第１
の投光器Ａ１の投光軸であって、第１の受光器Ｐ１によ
りこの投光軸２６上をスキャンする。第１の受光器Ｐ１
のスキャンの周期は第１の投光器Ａ１のスキャンの周期
より短く設定してあり、これにより投光軸２６上のどこ
に物体が存在していても、その物体からの反射光を第１
の受光器Ｐ１で観測できる。なお第１の受光器Ｐ１のス
キャン角度範囲は第１の投光器Ａ１のスキャン角度に応
じて幾何学的に容易に求めることができる。

【００６８】また図示例では、投光器があるスキャン角
度にある場合において、その投光軸上を受光器によりス
キャンしているが、受光器があるスキャン角度にある場
合において、その受光軸上を投光器によりスキャンする
ようにしてもよい。

【００６９】このように第１，第２の各受光器Ｐ１，Ｐ
２として可動式の受光器５を用いた場合、図１９に示す
ように、観測領域Ｓ１内に物体が存在しないと判断した
時点で、それ以後は自動車１の進行方向ａに対し、その
観測領域Ｓ１中の最も離れた遠方領域２７（図中、斜線
で示す）のみを観測対象領域として第１の受光器Ｐ１の
スキャン角度範囲を設定すればよい。これにより前記遠
方領域２７の内側を観測する必要がなくなるから、観測
時間の短縮と精密化をはかることができる。また観測領
域Ｓ１内に物体が存在する判断したときは、その物体の
近傍と前記の遠方領域２７とに観測対象領域を絞ること
になる。

【００７０】図２０は、この発明の他の実施例にかかる
物体観測装置の実施状況を示す。図２０は、自動車１を
平面的に見た図であり、この自動車１の四隅、すなわち
前部の右隅位置に投光器Ａ１と受光器Ｐ１との組より成
る第１の投受光器Ａ１Ｐ１が、前部の左隅位置に投光器
Ａ２と受光器Ｐ２との組より成る第２の投受光器Ａ２Ｐ
２が、後部の右隅位置に投光器Ａ３と受光器Ｐ３との組
より成る第３の投受光器Ａ３Ｐ３が、後部の左隅位置に
投光器Ａ４と受光器Ｐ４との組より成る第４の投受光器
Ａ４Ｐ４が、それぞれ配備してある。

【００７１】図２１は、図２０の実施例に用いられる投
受光器３０の具体例を示す。この投受光器３０は、投光
器３１と受光器３２とが一体化された構成のものであ
り、ＬＥＤ，ＬＤなどの光源３３と、光源３３からの光
を平行光とする第１の光学系３４と、光学系３４からの
平行光をスキャンしかつ対象物からの反射光を下方へ導
くスキャナ３５と、スキャナ３５からの光を集光する第
２の光学系３６と、この第２の光学系３６を経た光を結
像させる位置検出器３７とで構成される。

【００７２】前記スキャナ３５は、反対方向に斜め４５
度に傾斜しかつ同方向に向く一対の反射面３８，３９を
有しており、このスキャナ３５を回転軸ｃのまわりに軸
回転させることにより反射面３８での反射光を前記の方
位方向ｄへスキャンさせることができる。

【００７３】前記光源３３と第１の光学系３４とスキャ
ナ３５の一方の反射面３８とで投光器３１が、またスキ
ャナ３５の他方の反射面３９と第２の光学系３６と位置
検出器３７とで受光器３２が、それぞれ構成されること
になる。

【００７４】図２２は、投受光器３０の他の具体例を示
す。この投受光器３０も、投光器３１と受光器３２とを
一体化した構成のものであり、光源３３と、光源３３か
らの光を平行光とする第１の光学系３４と、第１の光学
系３４からの平行光は下方へ反射させかつ下方からの光
は透過させるハーフミラー４０と、ハーフミラー４０で
の反射光をスキャンしかつ対象物からの反射光を上方の
ハーフミラー４０へ導くスキャナ４１と、ハーフミラー
４０の透過光を集光する第２の光学系３６と、この第２
の光学系３６を経た光を結像させる位置検出器３７とで
構成される。

【００７５】前記スキャナ４１は、斜め４５度に傾斜す
るフラットな反射面４２を有する反射鏡であって、この
スキャナ４１を回転軸ｃのまわりに軸回転させることに
より、反射面４２での反射光を前記の方位方向ｄへスキ
ャンさせることができる。

【００７６】前記光源３３と第１の光学系３４とハーフ
ミラー４０とスキャナ４１とで投光器３１が、またスキ
ャナ４１とハーフミラー４０と第２の光学系３６と位置
検出器３７とで受光器３２が、それぞれ構成されること
になる。

【００７７】図２０の第２実施例は、いずれか２組の送
受波器を用いた複数種の観測方法のうち、観測対象の種
類に応じた観測方法を選択できるよう構成されたもので
ある。

【００７８】昼間の時間帯に周辺の自動車や障害物を観
測するような場合は、例えば第１，第４の各投受光器Ａ
１Ｐ１，Ａ４Ｐ４における各投光器Ａ１，Ａ４と、第
２，第３の各投受光器Ａ２Ｐ２，Ａ３Ｐ３における各受
光器Ｐ２，Ｐ３とを用いて、図１の第１実施例と同様の
方法による第１の観測方法を選択する。なおこの第１の
観測方法については説明済みであり、ここでは説明を繰
り返さない。

【００７９】また夜間の時間帯に後方車のヘッドライト
を観測するような場合は、自動車１の後部の第３，第４
の各投受光器Ａ３Ｐ３，Ａ４Ｐ４における各受光器Ｐ
３，Ｐ４を用いて、図２３に示す第２の観測方法（詳細
は後述する）を選択する。

【００８０】さらに夜間の時間帯に前方車や路肩のリフ
レクタを観測するような場合は、自動車１の前部の第
１，第２の各投受光器Ａ１Ｐ１，Ａ２Ｐ２における各投
光器Ａ１，Ａ２および各受光器Ｐ１，Ｐ２を用いて、図
２４に示す第３の観測方法（詳細は後述する）を選択す
る。

【００８１】図２３において、Ｐ３は自動車１の後部の
第３の投受光器Ａ３Ｐ３における受光器、Ｐ４は自動車
１の後部の第４の投受光器Ａ４Ｐ４における受光器であ
り、３６，３７が各受光器Ｐ３，Ｐ４の第２の光学系お
よび位置検出器（図２１参照）である。４３は後方車の
ヘッドライトであり、このヘッドライト４３からの光は
各受光器Ｐ３，Ｐ４の光学系３６を経て位置検出器３７
上に結像する。

【００８２】前記ヘッドライト４３までの距離Ｌは、各
受光器Ｐ３，Ｐ４における光学系３６，３６のレンズ中
心間距離をＢ、各光学系３６の焦点距離をｆ、各位置検
出器３７の出力の相関をとって得られる位置ずれ量Δｘ
（つぎの（７）式が成立するときのΔｘ）とすると、つ
ぎの（８）式で与えられる。

【００８３】

【数７】

【００８４】

【数８】

【００８５】なお（７）式において、ｆ₁(ｘ），ｆ
₂(ｘ）は各位置検出器３７の座標ｘにおける出力値であ
る。

【００８６】つぎに図２４において、Ａ１Ｐ１，Ａ２Ｐ
２は自動車１の前部の第１，第２の各投受光器であり、
また４４は前方車または路肩のリフレクタである。第１
の投受光器Ａ１Ｐ１の投光器Ａ１を発した光はリフレク
タ４４で反射してその投光軸上を逆進した後、投受光器
Ａ１Ｐ１の受光器Ｐ１にて受光される。

【００８７】このときの第１の投光器Ａ１の投光角をα
とすると、第２の投受光器Ａ２Ｐ２の投光器Ａ２を投光
角αの投光軸上をスキャンする。投光角がβのとき、前
記投光器Ａ２を発した光がリフレクタ４４で反射して、
その投受光器Ａ２Ｐ２の受光器Ｐ２にて受光される。

【００８８】この場合、リフレクタ４４までの距離Ｌ
は、各受光器Ｐ１，Ｐ２における光学系３６，３６のレ
ンズ中心間距離をＢとすると、つぎの（９）式で与えら
れる。

【００８９】

【数９】

【００９０】上記の第１〜第３の観測方法は、運転者が
スイッチ操作で自由に選択するようにしてもよいが、こ
れらの観測方法を前記制御系２０の制御下で自動的に順
次切り換えるようにしてもよい。なお上記の各実施例で
は、観測の媒体として光を用いているが、これに限ら
ず、電波や超音波などを用いることも可能である。

【００９１】

【発明の効果】この発明は上記の如く、少なくともいず
れか一方が複数である送波器と受波器とを交互に配置し
て観測系を構成すると共に、異なる観測領域に対して送
波器と受波器との組み合わせを切り換えて、三角測量に
基づいて物体観測を行うようにしたから、送波器と受波
器とが少なくて済み、装置の製作コストを低減できる。

【００９２】また請求項２にかかる物体観測装置は、２
個ずつの送波器と受波器とで観測系を構成して、各送波
器および各受波器を観測系の四隅位置に配置し、請求項
３の発明では、送波器として観測領域内をスキャン可能
な可動式のものを、また前記受波器として周方向からの
受波が可能な固定式のものを、それぞれ用い、また請求
項４の発明では、前記送波器として観測領域内をスキャ
ン可能な可動式のものを、また前記受波器として送波器
の送波軸上をスキャン可能な可動式のものを、それぞれ
用いたから、２組の送波器と受波器との組をもって全方
位の観測が可能であり、しかも三角測量の基線長を大き
くとれるから、精度の良い方位および位置計測が可能と
なる。

【００９３】特に請求項４にかかる物体観測装置では、
観測領域内に物体が観測されなかったとき、それ以後
は、観測領域内の最も遠い領域のみを観測すればよく、
無駄な処理を省くことができる。

【００９４】請求項５の発明は、送波器と受波器との組
より成る送受波器を複数組配置して観測系を構成し、２
組の送受波器を用いた複数種の観測方法のうち観測対象
の種類に応じた観測方法を選択すると共に、異なる観測
領域に対して２組の送受波器の組み合わせを切り換える
ようにしたから、光学的な特性が相違する種類の異なる
対象物であっても、観測が可能であり、見落としが生じ
る虞はない。

【００９５】請求項６の発明は、観測対象の種類に応じ
て、送波器と受波器、受波器と受波器、送受波器と送受
波器のいずれか組み合わせで観測を行い、しかも送波器
と受波器とを組み合わせる場合は、異なる観測領域に対
して組み合わせを切り換えるようにしたから、自動車に
ついては、昼間の通常の観測のみならず、夜間の観測、
とりわけヘッドライトやリフレクタを観測対象とする場
合であっても観測が可能であるなど、幾多の顕著を効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる物体観測装置の実
施状況を示す説明図である。

【図２】図１の実施例における各観測領域を示す説明図
である。

【図３】三角測量の原理を示す説明図である。

【図４】三角測量の原理を示す説明図である。

【図５】投光器の具体例を示す説明図である。

【図６】図５の投光器におけるスキャナの構造を示す縦
断面図である。

【図７】スキャンにおける方位方向を示す平面図であ
る。

【図８】投光器の他の具体例を示す説明図である。

【図９】スキャンにおける鉛直方向を示す側面図であ
る。

【図１０】受光器の具体例を示す説明図である。

【図１１】図１０の受光器の構成を示す斜面図である。

【図１２】受光器の他の具体例を示す斜面図である。

【図１３】図１の実施例による物体観測方法を示す説明
図である。

【図１４】第１，第２の各投光器のスキャン動作を示す
説明図である。

【図１５】自動車から見た方位を示す説明図である。

【図１６】制御系の回路構成例を示すブロック図であ
る。

【図１７】演算制御部による制御手順を示すフローチャ
ートである。

【図１８】可動式の受光器を用いたときの物体観測方法
を示す説明図である。

【図１９】可動式の受光器を用いたときの物体観測方法
を示す説明図である。

【図２０】この発明の他の実施例にかかる物体観測装置
の実施状況を示す説明図である。

【図２１】図２０の実施例に用いられる投受光器の具体
例を示す説明図である。

【図２２】投受光器の他の実施例を示す説明図である。

【図２３】図２０の実施例における第２の観測方法を示
す説明図である。

【図２４】図２０の実施例における第３の観測方法を示
す説明図である。

【符号の説明】

Ａ１，Ａ２，２ 投光器 Ｐ１，Ｐ２，５ 受光器 ２０ 制御系 Ａ１Ｐ１，Ａ２Ｐ２，Ａ３Ｐ３，Ａ４Ｐ４ 投受光器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送波器と受波器とを組み合わせて三角測
   量に基づく観測系が構成される物体観測装置であって、 少なくともいずれか一方が複数である送波器と受波器と
   が交互に配置された観測系と、 異なる観測領域に対して送波器と受波器との組み合わせ
   を切り換える制御系とを備えて成る物体観測装置。
2. 【請求項２】 前記観測系は送波器と受波器とを２個づ
   つ有し、各送波器および各受波器は観測系の四隅位置に
   配置されている請求項１に記載された物体観測装置。
3. 【請求項３】 前記送波器は観測領域内をスキャン可能
   な可動式であり、前記受波器は周方向からの受波が可能
   な固定式である請求項１または請求項２に記載された物
   体観測装置。
4. 【請求項４】 前記送波器は観測領域内をスキャン可能
   な可動式であり、前記受波器は送波器の送波軸上をスキ
   ャン可能な可動式である請求項１または２に記載された
   物体観測装置。
5. 【請求項５】 送波器と受波器とを組み合わせて三角測
   量に基づく観測系が構成される物体位置観測装置であっ
   て、送波器と受波器との組より成る送受波器が複数組配
   置された観測系と、 ２組の送受波器を用いた複数種の観測方法のうち観測対
   象の種類に応じた観測方法を選択すると共に、異なる観
   測領域に対して２組の送受波器の組み合わせを切り換え
   る制御系とを備えて成る物体観測装置。
6. 【請求項６】前記制御系は、観測対象の種類に応じて、
   いずれか送受波器の送波器と他の送受波器の受波器とを
   組み合わせて用いる第１の観測方法と、いずれか送受波
   器の受波器と他の送受波器の受波器とを組み合わせて用
   いる第２の観測方法と、いずれか送受波器の送波器およ
   び受波器と他の送受波器の送波器および受波器とを組み
   合わせて用いる第３の観測方法とのいずれかを選択する
   と共に、第１の観測方法が選択されたとき、異なる観測
   領域に対して２組の送受波器の組み合わせを切り換える
   ようにした請求項５に記載された物体観測装置。