JPH08320992A - 片側の道路領域用の光学式走査装置付き車両 - Google Patents

片側の道路領域用の光学式走査装置付き車両

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 居眠り警告、自動的車線維持、および障害物
認識等の機能を持つ、片側の道路領域の無接触走査のた
めの光学式走査装置を取り付けた車両を得る。 【解決手段】 光学式走査装置が並列した複数の赤外線
送信要素と１つの所属ＣＣＤアレーとを含み、また経過
時間測定のための接続評価ユニットがコントラスト測定
と輪郭認識とのために装備されるような車両が提案され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、接続評価ユニットによ
る片側の道路領域の無接触走査のための片側に取り付け
た光学式走査装置付き車両に関する。無接触の車両片側
領域に配設された走査システムは、多種の形態で既知で
あり、障害物認識、距離警告、後方監視および／または
道路マーク認識に利用されている。最後の機能は、例え
ば車両の自動的車線維持のためにまたは居眠り警告シス
テム内で利用され、車両が車線から離れようとするとき
に居眠り警告システムは光学的、音響的および／または
触覚的警告を発生する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４，９７０，６５３では光学
式走査システム付き車両が記述され、この光学式走査シ
ステムは車両前方の車両領域、すなわち片側の道路マー
クを含む現在の車線を認識する従来のＣＣＤカメラを備
えている。画像処理コンピュータを含む接続評価ユニッ
トは、片側の車線マークの位置ならびに車線内の車両前
方近くにあるかもしれない障害物に関する画像を処理
し、また障害物が認識されるかまたは車線マークを踏み
越えそうになると対応する警告を発生する。さらに車線
マーク認識機能は、障害物認識を走行車線のマーク間の
領域に限定するかまたは車両を自動的に現在の車線に維
持するのに利用することができる。公開特許ＤＥ３３０
００８６Ａ１から、前部片側領域内の車両に光学式走査
装置を装備することが既知である。この装置では、感光
性のセンサによってセンサ直下に位置する道路領域が走
査され、場合によっては車両に取り付けられた下方に照
射する光源によってこの道路領域を照明することができ
る。制御されていない走行方法の場合の運転者警告の目
的で、車両が走行車線の片側の境界マークを通過し、こ
のため光学式走査装置がこのような境界マークを検出す
る際に、この既知の装置によって警告信号が発生され
る。
【０００３】公開特許ＤＥ３８２７７２９Ａ１では、車
両の走行領域内の対象物に関する無接触の距離および位
置認識のために距離測定装置を含み、また衝突の危険を
認識した場合には音響的および／または光学的警告信号
を発生するような車両用の衝突警告装置が開示されてい
る。衝突警告装置は例えば前部右側と後部左側の車両コ
ーナにそれぞれ走査装置を含み、また各走査装置はそれ
ぞれ超音波センサユニットと赤外線センサユニットとを
備えている。超音波センサユニットはそれぞれ２７０°
の角度範囲を有し、パルスエコー方法を用いて距離決定
に使用される。それぞれの赤外線センサユニットから細
い赤外線が発生され、この赤外線は対応する２７０°範
囲上で段階的に旋回され、障害物認識に使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】冒頭に述べた種類の車
両の提供が本発明の技術的課題であり、この車両では光
学式走査装置の設計によって、居眠り警告および自動的
車線維持のような種々の機能のための片側の道路領域の
確実な走査、ならびに例えば警告表示形態の当該の車線
マークおよび／または車線境界の種類に合わせたシステ
ム作動が可能となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題は、請求項１
の特徴を有する車両によって解決される。この車両は光
学式走査装置として隣接して配設された複数の赤外線送
信要素と１つの所属ＣＣＤアレーと、ならびに経過時間
測定用およびコントラスト決定と輪郭認識用に装備され
た接続評価ユニットとを含む。このシステムによって、
その時点の道路境界を確認できるように道路表面が走査
される。経過時間決定とコントラスト決定によって、片
側の車線マークの位置認識とその時点の前記車線マーク
からの車両距離の決定が可能となる。このシステム形態
によって、片側の車線マークを踏み越えそうになる前に
警告する居眠り警告機能の履行が可能となり、さらに自
動的車線維持のためのシステムの基礎が形成され、この
システムによって車両を一定の車線上に自動的に維持す
ることができる。
【０００６】光学式走査システムの大きな特徴は、例え
ば赤外線発光ダイオードのような隣接して配設された個
々の赤外線送信要素を用いて輪郭認識も可能となること
である。このことは、前記システムが片側の車線境界の
種類を認識し、これによってこの場合それが例えば単に
隣接車線または路肩への線マークであるのか、または縁
石縁部であるのか、または固定道路縁部がない場合にそ
れが隣接した草地、等々であるのかどうかを判断できる
ことを意味する。この輪郭認識機能によって、この車線
縁部を踏み越えようとする際に、車線からの車両離脱の
際に車両を安全に道路に戻すのに十分な時間と余裕を運
転者にそのつど与えるために、認識された車線境界の種
類に関係して警告時点を選択することができる。場合に
よっては外側に接続する道路終了の種類を認識するた
め、車線マークの高さを越える片側道路帯がさらに監視
されるように、走査装置を特別に配列することができ
る。経過時間測定とコントラスト測定ならびに輪郭認識
の結果によって、車両周囲領域内の固定または可動障害
物の障害認識も行うことが可能であり、これは運転者に
とって車両の近接領域内の見通しが一般的にかなりの悪
い商用車の場合には特に有効である。
【０００７】請求項２に基づく本発明の他の形態では、
前記車両横方向速度と車両縦方向速度とに関係してまた
認識された車線境界の種類にも選択的に関係して、車両
が車線を離れようとする前に警告信号を発生する方法に
より車両速度を追加認識することによって、特に好適な
居眠り警告システムが提供される。これによって、車線
マークに対する検出距離のみに依存して行う場合より
も、それぞれの状態によりよく適合させて警告作動を行
うことができる。
【０００８】非常に効果的な居眠り警告機能は、請求項
３に基づく本発明のさらに別の形態によって、両側で片
側の車線マークを越えそうになる状態を監視し、また車
両が車線から逸脱しそうな当該車両サイドに音響的警告
をそのつど発生させることによって実現される。例えば
音響的警告はいわゆる鋲打ち道路帯ガタガタ音の騒音か
らなることが可能であり、これによって鋲または溝付き
の車線マークを通過しているような音響感覚を運転者に
起させる。
【０００９】請求項４に基づくさらに別の形態の車両
は、運転者の要求によってそれぞれの車線上に自動的に
維持することが可能であり、このために片側の車線マー
クを認識する光学式走査システムはその評価ユニットと
共に調整装置に結合され、この調整装置では、片方また
は両方の片側車線マークに対する車両距離は対応する自
動式ステアリング操作によって所定値に設定される。こ
の自動的車線維持機能では、例えば自動式車両速度調整
に関する従来のクルーズコントロール装置から既知のよ
うな類似の方法で、運転者が作動かつ作動停止すること
ができる。請求項５に基づく好適な形態によって、適切
な走行状態が存在する場合にのみ、例えば十分に確実に
認識可能な車線マークが存在する場合にのみ、自動的車
線維持機能が作動可能であるという点が保証される。請
求項６に基づくさらなる形態では、運転者のステアリン
グ操作の認識、追越し行程の認識またはブレーキ操作の
認識の際に、距離調整装置を作動停止することが好都合
であり、これによって自動的に前記の運転者操作に優先
性が与えられる。
【００１０】請求項７に基づく本発明のさらなる形態で
は、場合によっては車両に取り付けた別の走査ユニット
に接続した並列赤外線送信要素付きの両側に取り付けた
光学式走査装置によって、後方空間監視機能および／ま
たは周辺領域監視機能の追加達成が可能となる。
【００１１】
【実施例】本発明の好適な実施例について図面を参考に
して以下に記述する。図１の乗用車（１）は光学式走査
装置（２）を装備し、この装置は右側のドアミラー
（３）に組み込まれ、複数の赤外線発光ダイオードの均
一な走査線ならびに所属のＣＣＤアレーを含んでいる。
これは斜線付き三角状の、右側のドアミラー（３）から
発する放射領域または走査領域によって象徴的に示され
ている。同一の走査装置が左側の車両ドアミラー内に格
納されてい。
【００１２】赤外線発光ダイオードによって、片側の道
路帯（４）は約０．７５ｍの幅で照射される。ＣＣＤア
レーは、赤外線光によって照射される道路帯を含む約１
ｍの片側の幅の把握領域を有している。光学式走査装置
（２）は図１に図示していない評価ユニットによって赤
外線走査システムとして完成され、このシステムは複数
光線の赤外線走査に基づき経過時間測定とコントラスト
測定を可能にし、また三角測量原理に従って道路縁部輪
郭の認識を可能にする。例えば図１の場合では、表示し
た白色の車線マーク（５）が前記走査システムによって
検出され、このマークは車両（１）が位置する車線（１
５）の右側の境界を設定する。コントラスト測定によっ
て、白色と黄色の道路マークを互いに区別することが可
能となる。
【００１３】さらに走査システムによって、走査信号か
ら三角測量原理を利用して走査対象の道路領域（４）の
幾何学的輪郭を認識することができる。例えば図１で
は、高くなった縁石縁部（６）は、場合によっては複数
車線道路の右側の車線（１５）の連続する白色の境界線
マーク（５）に隣接している。センサのデータから前記
システムは（５）までの距離と縁石縁部（６）までの距
離を連続的に算出する。さらに、前記システムは車両の
横方向速度を算出し、また車両（１）がその現在の走行
方法を維持している場合に片側の道路マーク（５）を越
えるかまたはこのマークに最低距離までに接近する時点
をその速度から算出する。この状態が起きるとシステム
は音響的警告信号を発し、この警告信号によって図示し
ていない警告発生装置が制御される。この警告発生装置
は、対応するラウドスピーカを介して鋲打ち道路帯ガタ
ガタ音の形態の警告騒音を発生するために、それぞれ車
両内室内の片側に取り付けられた２つのユニットを含ん
でいる。前記警告騒音は、車両が所属の車線マークを通
過しそうな側からそのつど発せられ、このため運転者に
はこの情報が感覚的に伝達される。鋲打ち道路帯ガタガ
タ音は、鋲または溝付きの道路マークを通過しているよ
うな感覚を運転者に起こさせる。
【００１４】このような居眠り警告システムとして機能
する走査システムおよび警告発生システムによって、車
線（１５）から車両（１）が逸脱する前に運転者に警告
される警告時点を選択するために、車両縦方向速度およ
び特に検出された道路縁部輪郭の種類について車両電子
装置内にすでに存在してシステムに供給される情報が入
力される。というのは、走査システムはその輪郭認識機
能に基づき、センサデータを適切に活用することによっ
て片側の車線マークの外部に隣接する領域の種類を推論
し、これによって特にその走行可能性を推論することが
可能になるからである。これは、さらに別の車線または
路肩、あるいは図１のように縁石縁部（６）によって固
定された道路縁部が、あるいは芝土付きの固定していな
い道路縁部が隣接しているかどうかを、前記システムが
認識できることを意味する。次に、車両（１）を確実に
車線（１５）上に維持するかまたは車線上に戻すことが
できるように、それぞれの状態に合わせて運転者に十分
な時間と余裕が残されるように、この外部の監視された
道路領域の検出性質に主に依存して、このシステムによ
って警告時点が選択される。高速道路（アウトバーン）
および路肩付きの国道では、例えば警告は路肩なしの道
路よりもはるかにゆっくりと行うことができる。
【００１５】さらに別の適用例では、図２と図３のよう
に上述の赤外線走査システムは自動式車線維持装置用の
センサシステムとして利用される。この場合、車両
（１）は両方の概略的に図示した赤外線走査装置（２
ａ、２ｂ）を有し、この装置はそれぞれ一連の赤外線発
光ダイオード（２ｃ）と所属のＣＣＤアレーを含み、車
両のドアミラー内に組み込まれ、この他に車両は走査警
告システム（７）を有するが、この装置は図２ではその
認識範囲が象徴的にのみ示され、また従来の構造であ
る。車両（１）は図２では車線（１５ａ）上にあり、こ
の車線は右側で道路を閉じる連続する車線マーク（５
ａ）によって境界が設けられ、また間隔の空いた（５
ｂ）によって左方との境界が設けられ、前記間隔の空い
た車線マークによって走行車線（１５ａ）と左側の隣接
する別の車線（１５ｂ）とが分離される。自動式車線維
持システムは、電子式レール案内システムと呼ぶことも
可能なサイド距離調整として設計される。
【００１６】このサイド距離調整は、片側の車線マーク
（５ｂ）に対する車両（１）の距離を、図２の場合では
左側の（５ｂ）に対するその距離を運転者がプリセット
自在な値（ａ）に調整する。このサイド距離調整は、ど
のように、またどの程度の距離で車両が右側の車線マー
ク（５ａ）に対して動き、または左側の車線マーク（５
ｂ）に対して動くかを運転者に伝え、また運転者が求め
る作動に応じてそれぞれのマーク（５ｂ）からの所望の
規定距離（ａ）に車両（１）を自動的に導く。サイド距
離調整のこの調整形態は所望の車両速度を維持するため
の従来のクルーズコントロールの調整形態に合致し、こ
の従来のクルーズコントロールでは、利用者のみが調整
操作を行うことができるが、利用者の注意義務を解放し
ないようにしている。サイド距離調整の応用範囲も従来
のクルーズコントロールの応用範囲に類似している。す
なわち、主として高速道路であり、また認識良好な車線
マーク付きの設備の優れた他の道路が対象である。
【００１７】サイド距離調整と、前部側距離警告または
距離調整を含む高知能クルーズコントロールとの間の組
み合せが有効であるので、車両（１）は、本発明ではこ
れ以上説明しないクルーズコントロールの一部として前
部側距離警告システム（７）を利用することができる。
サイド距離調整は、それが、したがって自動的車線維持
が車両（１）の自動式ステアリングによって状況に応じ
ていつ作動可能であるかを運転者に伝える。この場合、
図示していない適切な調整用の解除ユニットが設けられ
ている。例えばこの解除ユニットは、車両速度が５０ｋ
ｍ／ｈ以下である限り、または十分に確実に検出可能な
車線マークが存在しない限りサイド距離調整作動を解除
しない。前記速度値以下における距離調整の遮断によっ
て、密集した市街地外においてのみ距離調整が作動可能
となる。次に距離調整の作動の際に、調整が右側または
左側の車線マークに向けられるべきかどうか、またどの
程度の規定距離に調整すべきかどうかを運転者は決定す
ることができる。距離調整が遮断維持されている際に
も、居眠り防止機能は作動し続け、またシステムは運転
者の操作とシステム作動との間の完全なまた運転者が感
知し得ないような移行を保証する。高知能のクルーズコ
ントロールの場合のように、運転者は常に距離調整機能
を中断することができる。次に運転者によってステアリ
ング行程が引き受けられるかまたは操作が行われ、追越
しが始められるかまたはブレーキ操作が行われるとき
に、距離調整機能は常に即座に作動停止される。
【００１８】図３は、若干より正確に自動式車線維持シ
ステムのシフト技術上の構造を示している。車両ドアミ
ラー内に組み込まれた両方の赤外線走査装置（２ａ、２
ｂ）には、コンピュータ（８）が光学式走査システムの
評価ユニットとして接続されている。このコンピュータ
は、特に片側車線マークからのそれぞれの距離に関する
データを接続機能表示ユニットに伝送し、この接続機能
ユニットは車線マークに対する相対的な車両の位置に関
する情報を運転者に伝え、また自動的車線維持のための
距離調整の作動が現在の状態によって許容されるかどう
かについての情報を運転者に伝える。機能表示ユニット
（９）には調整装置（１０）が接続され、この調整装置
によって、選択された車線マークに関する車両の現在距
離と規定距離との間の差異に関係して、前記調整装置の
右側に象徴的に図示された車両ステアリング装置内への
距離調整作動が行われる。この場合規定距離は運転者に
よって設定され、また現在距離は走査システム（２ａ、
２ｂ、８）によって把握され、機能表示ユニット（９）
を介して調整装置（１０）に供給される。
【００１９】図４では、両側に取り付けられた複数光線
赤外線走査装置の応用が図示され、この走査装置は後方
監視用に車両（１ａ）のドアミラーに取り付けられてい
る。この光学式走査装置もそれぞれ複数の隣接して配設
された赤外線送信要素と１つの所属ＣＣＤアレーから構
成される。この走査装置は図４に示した監視領域（１１
ａ、１１ｂ）を含むように構成かつ配設され、この監視
領域は外部斜め後方から車両に沿って後方へ延在し、こ
の際に後方監視として隣接する車線の幅を認識する。図
示していない接続評価ユニットと赤外線走査装置とによ
って、三角測量原理を用いた輪郭の決定と、経過時間測
定を用いた距離測定と、コントラスト差異の測定が可能
となる。これによって、走査システムは監視領域内の固
定または可動種類の障害物を検出することが可能であ
る。図４に示した走行状態では、車両（１ａ）は３車線
道路の中央車線にある。左側の車線にはさらに１台の車
両（１ｂ）がすでに左側走査装置の認識領域に完全に位
置している。一方、右側の車線上にある車両（１ｃ）は
右側の走査領域（１１ｂ）にわずかに達しようとしてい
る。光学式走査システムを装備した車両の運転者は、片
側後方領域内の特にいわゆる死角内の車両、自転車およ
び歩行者のような他の交通参加者を把握し、また表示可
能であることがこの図示例によって明らかである。
【００２０】もう１つの応用例が図５に示した周囲領域
監視に示されている。周囲監視のために、当該車両（１
２ａ）の前部領域上の両側には、それぞれ複数の赤外線
送信要素と所属のＣＣＤアレー付きの上述の種類の複数
光線の赤外線走査装置が構成かつ配置され、ほぼ三角形
状に外部横方向に延在する図示した監視領域（１３ａ、
１３ｂ）を走査できるようになっている。さらに車両前
部側と車両後部側のこの周囲領域監視のために、上述の
構造のそれぞれ別の２つの赤外線走査装置が、その監視
領域（１３ｃ、１３ｄ）が車線幅までの短い範囲に届く
ように車両中央に配設されている。したがって、周辺領
域認識は直近の車両領域の監視に有効である。特に貨物
自動車の車両近接領域では、特に車両の直前および真後
ろに、また片側の近接領域特に車両の右側に、運転者が
見通すことができない広範囲の領域がある。このため、
さらに距離の離れた対象物は把握されず、例えば周辺領
域認識システムを装備した車両（１２ａ）が３車線道路
の中央車線に位置する図５の例では、隣接車線上で貨物
自動車の後ろに存在する２台の車両（１２ｂ、１２ｃ）
はその周辺監視領域内に入らない。その他の点では、周
辺領域内の障害物の認識はこの場合も輪郭決定、距離決
定およびコントラスト差異決定用の赤外線走査システム
の機能を用いて行われる。
【００２１】上述の例は、本発明に基づく車両に設けら
れた複数光線の赤外線走査システムの種々の利用手段を
具体的に示している。特に、例えばドアミラー内に組み
込まれた片側の走査装置は、居眠り警告機能と自動的車
線維持機能履行のために利用することが可能であり、さ
らに少なくとも後方監視機能および／または周辺領域監
視機能履行の支援に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドアミラー内に配設された赤外線走査装置付き
の車両の斜視図である。
【図２】自動的車線維持機能を説明するための、両側の
赤外線走査装置付き車両の概略平面図である。
【図３】図２の車両用自動的車線維持のためのシステム
のブロック図である。
【図４】両側の赤外線走査装置の後方監視機能を説明す
るための複数車線道路の概略平面図である。
【図５】両側の赤外線走査装置を用いた周辺領域監視を
説明するための複数車線道路の概略平面図である。
【符号の説明】
１ 車両 １ａ 車両 １ｂ 車両 １ｃ 車両 ２ 光学式走査装置 ２ａ、２ｂ 赤外線走査装置 ２ｃ 赤外線発光ダイオード ３ ドアミラー ４ 道路帯 ５ 車線マーク ５ａ、５ｂ 車線マーク ６ 縁石縁部 ７ 走査警告システム ８ コンピュータ ９ 機能表示ユニット １０ 調整装置 １１ａ、１１ｂ 監視領域 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ 車両 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 監視領域 １３ｃ、１３ｄ 監視領域 １５ 車線 １５ａ、１５ｂ 走行車線 ａ 規定距離
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 6/00 Ｂ６２Ｄ 6/00 Ｇ０１Ｃ 15/00 Ｇ０１Ｃ 15/00 Ｂ Ｇ０１Ｓ 17/02 Ｇ０５Ｄ 1/03 17/93 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ Ｇ０５Ｄ 1/03 9108−2Ｆ Ｇ０１Ｓ 17/02 Ｚ Ｇ０８Ｇ 1/16 9108−2Ｆ 17/88 Ａ // Ｂ６２Ｄ 137:00 (72)発明者 ジークフリート ローテ ドイツ連邦共和国 73770 デンケンドル フ ホーエンハイマー シユトラーセ 56 (72)発明者 ペーター ベツイツア ドイツ連邦共和国 71063 ジンデルフイ ンゲンフオルデレ ハルデ ５ (72)発明者 マルクス ハルトリープ ドイツ連邦共和国 72141 ワルドルフヘ スラツハ グリユーナー ウエーク ８

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】−片側の道路領域の無接触走査のための片
    側に取り付けた光学式走査装置と、 −前記走査装置に接続した評価ユニットと、を有する車
    両において、 −光学式走査装置（２）が、隣接して配設された複数の
    赤外線送信要素（２ｃ）と、車線境界認識のための道路
    面走査用の１つの所属ＣＣＤアレーとを含み、 −前記走査装置によって供給されるデータから経過時間
    算出と、コントラスト決定と、輪郭認識とを行うための
    評価ユニット（８）が装備されることを特徴とする車
    両。
  2. 【請求項２】 片側の車線境界に対する車両距離（ａ）
    と、車両速度と、車線境界の種類とを決定するために前
    記評価ユニット（８）が装備され、また車両（１）が車
    線を越えそうになる場合に、前記これらの値と車両縦方
    向速度とに関係して、前記評価ユニットが警告信号を発
    生することを特徴とする、請求項１に記載の車両。
  3. 【請求項３】−隣接して配設された赤外線送信要素と所
    属のＣＣＤアレー付きの光学式走査装置（２ａ、２ｂ）
    がそれぞれ両側に配設され、 −音響的警告を発生するためのユニットが両方の車両室
    内のサイド領域に設けられ、 −前記評価ユニット（８）の警告信号が、前記評価ユニ
    ットの警告発生ユニットの片側特定の作動のために発生
    され、前記警告発生ユニット上で前記評価ユニットが車
    両（１）による車線の差し迫った通過を認識していたこ
    とを特徴とする、請求項２に記載の車両。
  4. 【請求項４】−片側の車線境界からの車両距離（ａ）を
    決定するために評価ユニットが設けられ、 −前記評価ユニットに接続された調整装置（１０）が片
    側の車線境界からの車両距離を調整するために設けら
    れ、また前記調整装置が利用者の要求に応じて作動自在
    であり、また作動停止自在であることを特徴とする、請
    求項１から３に記載の車両。
  5. 【請求項５】 所定の走行状態が存在する場合にのみ距
    離調整装置の作動を解除する距離調整解除ユニットを特
    徴とする、請求項４に記載の車両。
  6. 【請求項６】 運転者ステアリング操作の認識、追越し
    行程開始の認識またはブレーキ操作の認識の際に、前記
    距離調整装置が作動停止されることを特徴とする、請求
    項４または５に記載の車両。
  7. 【請求項７】 隣接して配設された赤外線送信要素と所
    属のＣＣＤアレー付きの光学式走査装置が、片側の後方
    空間および／または車両（１）の片側の周囲領域をも走
    査するように両側に配設されることを特徴とする、請求
    項１から６に記載の車両。
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