JPH0672927B2 - 路面状態検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は路面の凹凸を検出する路面状態検出装置に関
し、詳しくは路面の凹凸を路面の色の変化と区別して検
出し得る光学式の路面状態検出装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来より、路面の凹凸状態に応じてサスペンションのば
ね定数を自動的に変化させ、車両の走行性を向上させる
車両のサスペンション制御装置が考えられている。これ
は、凹凸のある路面ではばね定数を小さくして路面によ
る振動を吸収し、逆に平担な路面ではばね定数を大きく
してコーナ部での走行安定性を向上させるといったもの
であるが、この種の装置ではその制御の為に路面状態、
即ち路面の凹凸状態を正確に検出し得る路面状態検出装
置が必要となる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが従来の路面状態検出装置は、例えば特開昭59−
17182号公報記載のように、車両に、路面を照射する投
光器と路面からの反射光を受光する受光器とを搭載し、
受光器からの受光信号レベルが大きいか否かによって路
面の凹凸状態を検出するよう構成されていることから、
路面の凹凸だけでなく、路面の色の変化も路面の凹凸と
して検出してしまうという問題があった。即ち路面上に
は、制限速度や横断歩道等、白や黄色で描かれた表示物
が存在するが、この種の表示物に光を照射してその反射
光を受光すると、通常の路面との反射率の違いによって
受光器での受光信号レベルが大きくなり、路面の凹凸と
して検出してしまうのである。

そこで本発明は路面の凹凸と色の変化とを識別し、路面
の凹凸のみを正確に検出し得る路面状態検出装置を提供
することを目的としてなされたものであって、以下の如
き構成をとった。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記問題点を解決するための手段としての本発明の
構成は、第１図に示す如く、 車両進行方向の路面を照射する発光手段M1と、 該発光手段M1の照射により上記路面から反射される反射
光を受光して、受光信号を出力する受光手段M2と、 該受光手段M2より出力される受光信号に基づき、上記路
面の凹凸を検出する路面状態検出手段M3と、 を備えた路面状態検出装置において、 上記受光手段M2を、 上記路面からの反射光を集光する集光レンズM4と、 該集光レンズM4により集光された反射光を受光して、そ
の受光位置に応じた受光信号を出力する平面状の受光部
M5と、 により構成し、更に上記路面状態検出手段M3を、 車両の進行に伴い、車両が所定距離移動する期間内に、
上記受光部M5での反射光の受光位置が予め設定された基
準区間を横切ったとき、路面の凹凸を検出するよう構成
してなることを特徴とする路面状態検出装置を要旨とし
ている。

ここで上記受光部M5としては、集光レンズM4によって集
光された反射光を受光して、その位置に応じた受光信号
を出力できればよく、従来の撮像管や固体撮像素子を用
いることもできるが、連続的な受光位置計測が可能で、
周辺回路が簡単な半導体位置検出器、いわゆるPSD（ポ
ジシヨン・センシティブ・ディテクタ）を用いることが
望ましい。また上記発光手段M1より照射される光として
は上記受光部５により受光可能なものであれば何でもよ
いが、外光と区別し易くするために、所定周期で変調さ
れたレーザー光等を用いることが望ましい。

［作用］ 上記のように構成された本発明の路面状態検出装置にお
いては、車両の進行に伴い、車両が所定距離移動する期
間内に、受光部M5での反射光の受光位置が予め設定され
れた基準区間を横切ったときに路面の凹凸を検出する。

以下、この理由について説明する。

まず、第２図（イ）（ロ）（ハ）に示すように、車両が
凸部が存在する路面を走行する際には、車両の進行に伴
う受光部M5と凸部との相対的な位置変化によって、受光
部M5での受光位置が下方から上方へと（第２図に示すP1
からP3へと）連続的に変化するため、受光部M5により、
第３図に示す如く、略直線的に変化する受光位置特性が
得られる。

一方、第４図（イ）（ロ）（ハ）に示すように、車両が
横断歩道等の白線表示のある路面を走行する際には、路
面に凸部が存在する場合と同様、車両の進行に伴う受光
部M5と白線との相対的な位置変化によって、受光部M5で
の受光位置が下方から上方へと（第４図に示すP4からP6
へと）変化する。しかし、この場合、白線は車両の進行
方向に沿って幅を有するものであるため、第４図（ロ）
に示すように、この白線の幅に応じて、一定期間、発光
手段M1からの光が全て白線に照射されて受光部M5に白線
からの反射光のみが入射されることとなる。そして、こ
の期間中は、受光部M5における受光位置が、集光レンズ
M4の焦点に対応した受光部の略中心位置となる。従っ
て、この期間中、受光部M5により得られる受光位置特性
は、第５図にＬで示す如く一定となり、凸部が存在する
路面のように、略直線的に変化する受光位置特性は得ら
れない。

そこで、本発明では、車両の進行に伴い、受光部M5での
反射光の受光位置が予め設定された基準区間（第３図，
第５図における中心位置）を横切る際の期間（第３図，
第５図におけるＬ）が、車両が所定距離移動する期間内
であるか否かを判断し、この期間Ｌが車両が所定距離移
動する期間内である場合にのみ、路面の凹凸を検出する
ようにしているのである。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

第６図は本実施例の路面状態検出装置全体の構成を表わ
すブロック図である。

図において10は車両の前方に設けられ、信号光の投・受
光を行なう投受光ユニットを表わし、所定の信号光を発
光する発光素子12と、発光素子12で発光された信号光を
車両前方の路面上に照射するためその信号光を集光する
照射レンズ14と、路面からの反射光を集光する受光レン
ズ16と、受光レンズ16を介して入射される光のうち上記
発光素子12で発光された信号光のみを入光し、太陽光等
他の外光を除去するための光フィルタ18と、光フィルタ
18を介して入射された信号光を受光して、その受光位置
に対応する受光信号を出力するPSD20とから構成されて
いる。次に22は車両の走行速度（車速）を検出するため
の車速センサ、24は当該車両のサスペンションのばね定
数及び減衰力を変更するアクチュエータを表わし、上記
投受光ユニット10と共に制御回路30に接続されている。
ここで、上記PSD20は、高抵抗半導体の表面に均一な抵
抗層をPN接合し、その抵抗層の両端に信号取り出し用の
一対の電極を設けて、光電効果により各電極に生じる光
電流に対応した検出信号V1,V2を発生する周知のもので
あり、本実施例では、反射光の受光位置としてPSD20表
面の上下方向のみを検出できればよいことから、このPS
D20にはいわゆる１次元PSDが用いられている。

制御回路30は、上記発光素子12を発振回路32より出力さ
れるパルス信号に応じて駆動する駆動回路34と、PSD20
の上・下両端に設けられた電極からの検出信号を増幅す
る増幅回路36及び38と、この増幅回路36及び38で増幅さ
れたPSD20の受光位置を表わす検出信号v1及びv2を選択
して入力するマルチプレクサ40と、マルチプレクサ40で
入力された検出信号v1又はv2をデジタル信号に変換する
A/D変換器42と、これらマルチプレクサ40及びA/D変換器
42を介して入力される検出信号v1及びv2や上記発振回路
32から発振されるパルス信号、あるいは車速センサ22に
て検出された車速を表わす車速信号Ｖを受け、車両前方
の路面の凹凸を検出する路面状態検出処理を実行する、
CPUを中心に構成されたマイクロコンピュータ44と、か
ら構成され、路面の凹凸を検出した際、アクチュエータ
24を駆動してサスペンションのばね定数及び減衰力を変
更するようにされている。

以下、上記マイクロコンピュータ44にて実行される路面
状態検出処理を、第７図に示すフローチャートに沿って
詳しく説明する。

図に示す如く、処理が開始されるとまずステップ100を
実行し、後述のフラグF1、F2、及び走行距離Ｌの値をク
リアする、初期化の処理を実行する。初期化の処理が終
了すると、続くステップ101にて発振回路32からの信号
を基に、発光素子12が発光されたか否かを判断する。そ
して発光素子12が発光されるまでの間はこの処理をくり
返し実行し、発光素子12が発光されると次ステップ102
に移行する。

ステップ102ではPSD20で検出され、増幅回路36及び38で
増幅された、反射光の受光位置に応じた検出信号v1、v2
及び車速センサ22より出力される車速信号Ｖを夫々入力
する。そしてステップ103に移行して上記入力された検
出信号v1、及びv2を基にPSD20における反射光の受光位
置、つまりPSD20の中心に対する受光点のずれ量Ｘを次
式 より算出し、続くステップ104に移行する。すなわち、P
SD20から出力される検出信号V1,V2は、夫々、受光点の
各電極からの変位量に比例するものであり、その和（V1
＋V2）はPSD20の上下方向の長さに対応し、その差（V1
−V2）は受光点のPSD20の中心からのずれに対応するた
め、本実施例では、上記演算式を用いて、これら和と差
の比をとることにより、受光点のPSD20の中心からのず
れの割合を求め、これをPSD20の中心に対する受光点の
ずれ量Ｘとして設定するのである。

ステップ104では上記検出された受光位置がPSD20の中心
より所定量Ｓより大きくずれたか否か、即ち上記求めら
れたＸの値がＳの値を越えているか否かを判断する。そ
してこのステップ104でＸ＞Ｓである旨判断すると次ス
テップ105に移行して、路面に白線等の表示物、あるい
は凹凸が存在する旨を表わすフラグF1をセットする。

上記ステップ104にてＸ≦Ｓである旨判断された場合、
あるいは上記ステップ105にてフラグF1がセットされた
場合には、続くステップ106に移行して、フラグF1がセ
ットされているか否かを判断する。そしてこのステップ
106にてフラグF1がリセット状態であると判断されると
再度ステップ101に移行して上記の処理をくり返し実行
する。

一方路面上に凹凸又は白線等が存在し、上記ステップ10
5にてフラグF1がセットされたものとすると、本ステッ
プ106では「YES」と判断され、続くステップ107に移行
する。そして今度は上記ステップ103にて求められた受
光位置を表わすＸの値がΔＳより小さいか否か、つまり
PSD20の中心に対する受光位置のずれ量Ｘが充分小さ
く、ほぼPSD20の中心位置にあるか否かを判断する。

ここで現在Ｘ＞Ｓとなった直後であり、Ｘ≧ΔＳである
とするとこのステップ107においては「NO」と判断さ
れ、続くステップ108に移行して、フラグF2がセットさ
れているか否かを判断する。この時点ではフラグF2は前
記ステップ100にてリセットされた後、未だセットされ
ていないことから本ステップ108では「NO」と判断され
ステップ101に移行する。

次に路面に凹凸又は白線等が存在すると判断された後、
車両がその凹凸又は白線等に近づいてきて、Ｘ＜ΔＳと
なると、ステップ107にて初めて「YES」と判断され、次
ステップ109が実行される。ステップ109では上記ステッ
プ102にて入力された車速信号Ｖ、即ち車両の走行速度
Ｖと、発振回路32による発光素子12の駆動周期Ｔと、を
用いて受光位置がPSD20の中心近くに存在するようにな
ってから車両の走行した走行距離Ｌを算出する。その後
ステップ110に移行して、フラグF2をセットし再度ステ
ップ101に移行する。

次に車両の走行に伴い再びＸ≧ΔＳとなるとステップ10
7にて「NO」と判断され、ステップ108が実行される。ス
テップ108では前回ステップ110にてフラグF2がセットさ
れたことから「YES」と判定され、ステップ111の処理が
実行されることとなる。

ステップ111では前回の処理の際にステップ109で求めら
れた車両の走行距離Ｌ、即ちPSD20の受光位置がその中
心近傍に存在する間車両が走行した走行距離Ｌが、所定
値Lsより小さいか否かを判断する。そしてステップ111
にてＬ＜Lsである旨判断すると、次のステップ112にて
路面が凹凸であることを検出し、本ルーチンの処理を終
了し、逆にステップ111にてＬ≧Lsである旨判断すると
そのまま本ルーチンの処理を終了する。

以上説明したように、本実施例では、PSD20における反
射光の受光位置が、値ΔＳで決定されるPSD20の中心位
置近傍の基準区間（第３図，第５図において一点鎖線で
示す領域）を横切る際に、受光位置がその基準区間内に
存在する期間Ｌを車両の走行距離により求め、その値Ｌ
が所定値Lsより小さい場合、換言すれば車両が所定距離
移動する期間内に受光位置が基準区間を横切った場合
に、路面の凹凸を検出するようにされている。

このため、本実施例によれば、車両の進行に伴い路面の
凹凸により変化する第３図に示した受光位置特性と、車
両の進行に伴い路面上の表示物により変化する第５図に
示した受光位置特性とを識別することができ、たとえ路
面上に白線等の表示物が存在し、その表示物から反射さ
れる反射光が強くなったとしても、こうした表示物を路
面の凹凸として誤検出することなく、路面の凹凸のみを
正確に検出することができるようになる。

なお、本実施例では、PSD20における反射光の受光位置
が、PSD20の中心位置から値Ｓで決定される所定量以上
大きくずれたとき（第３図，第５図において二点鎖線で
示す領域から外れたとき）に、ステップ107〜ステップ1
12による路面の凹凸判定を行なうようにしたが、これは
PSD20が車体から受ける振動等によって受光位置が上記
基準区間を横切った際に路面の凹凸を誤判定するのを防
止するためであり、こうした問題がなければ、こうした
判定条件を設定する必要はない。

また、本実施例では、PSD20での受光位置が上記基準区
間内に存在する期間として車両の走行距離を検出し、そ
の検出距離が所定値より小さい場合に路面の凹凸を検出
するようにしたが、路面の凹凸は、車両が所定距離移動
する期間内にPSD20での受光位置が基準区間を横切った
ときに検出できればよいため、本実施例のように必ずし
も車両の走行距離を直接検出する必要はなく、例えばPS
D20での受光位置が上記基準区間内に存在した時間を計
時し、その時間が車速に応じて設定した所定時間より小
さいときに、路面の凹凸を検出するようにしてもよい。

つまり、周知のように、車両の移動距離は、車速に移動
時間を乗じたものであり、車速を知ることができれば、
時間によって計測することができるため、車速から車両
が所定距離移動するのに要する時間を設定すると共に、
PSD20での受光位置が上記基準区間を横切るのに要した
時間を計測し、この計測した時間が車速に応じて設定し
た設定時間より短い場合に、路面の凹凸を検出するよう
にしても、本発明を実現することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の路面状態検出装置におい
ては、集光レンズにより集光された反射光を受光部によ
り受光して、その受光位置が予め設定された基準区間
を、車両が所定距離移動する期間内に横切ったときに、
路面の凹凸を検出するようにされている。

従って、本発明の路面状態検出装置によれば、路面上に
白や黄色で描かれた横断歩道や制限速度等の表示物を路
面の凹凸として誤検出することはなく、路面の凹凸のみ
を正確に検出することができるようになる。

よってこの装置を用いればサスペンション制御等も精度
よく良好に実行することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表わす構成図、第２図ないし第
５図は本発明の動作を表わす説明図であって、第２図は
車両の凹凸路面走行時の反射光及びその受光位置の変化
を表わす説明図、第３図はその時得られる受光位置特性
を表わすグラフ、第４図は白線等表示物のある路面走行
時の反射光及びその受光位置の変化を表わす説明図、第
５図はその時の受光位置特性を表わすグラフ、第６図及
び第７図は本発明の一実施例を示し、第６図は実施例の
全体構成を表わす構成図、第７図は路面状態検出処理を
表わすフローチャートである。 10……投受光ユニット 12……発光素子 14……照射レンズ 16……受光レンズ 20……PSD 30……制御回路 44……マイクロコンピュータ

フロントページの続き (72)発明者 上里 良英 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 小林 洋志 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両進行方向前方の路面を照射する発光手
   段と、 該発光手段の照射により上記路面から反射される反射光
   を受光して、受光信号を出力する受光手段と、 該受光手段より出力される受光信号に基づき、上記路面
   の凹凸を検出する路面状態検出手段と、 を備えた路面状態検出装置において、 上記受光手段を、 上記路面からの反射光を集光する集光レンズと、 該集光レンズにより集光された反射光を受光して、該反
   射光の受光位置に応じた受光信号を出力する平面状の受
   光部と、 により構成し、更に上記路面状態検出手段を、 車両の進行に伴い、車両が所定距離移動する期間内に、
   上記受光部での反射光の受光位置が予め設定された基準
   区間を横切ったとき、路面の凹凸を検出するよう構成し
   てなることを特徴とする路面状態検出装置。