JPH10115518A

JPH10115518A - 距離測定装置およびその装置が用いられた車両

Info

Publication number: JPH10115518A
Application number: JP28757896A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishida; 毅石田; 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: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】対象物までの距離が近距離であっても、また
遠距離であっても、確実に距離の測定を行えるようにす
る。【解決手段】距離測定装置は、２組の観測部１０Ｐ，
１０Ｑを有する観測系１０と、観測部毎に設けられた演
算処理部１１Ｐ，１１Ｑと、各演算処理部を切り換える
切換制御部９とから成る。各観測部１０Ｐ，１０Ｑは、
一対の受光レンズと一対の受光器とを含むと共に、視野
角度変更手段１５として、観測部１０Ｐ，１０Ｑの視野
を広げるための曲率が異なるシリンドリカルレンズ１６
Ｐ，１６Ｑが設けてある。これらシリンドリカルレンズ
１６Ｐ，１６Ｑにより、各観測部１０Ｐ，１０Ｑの垂直
視野角が大小設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、対象物までの距離を
測定するのに用いられる距離測定装置と、その距離測定
装置が搭載される自動車などの車両（以下、単に「車
両」という）とに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両の走行安全性を高めるため
に、車両の室内または室外に、前方車，後方車，周辺の
障害物までの距離を測定するための距離測定装置を搭載
し、その距離測定装置による測定結果に基づき、周囲の
車両や障害物との距離を一定に保ちながら車両の走行を
制御することが提案されている。

【０００３】図２５は、従来の距離測定装置の構成を示
すもので、左右一対の受光レンズ１ａ，１ｂと、各受光
レンズ１ａ，１ｂに対応する左右一対の受光器２ａ，２
ｂとで観測系３が構成される。各受光レンズ１ａ，１ｂ
は、光軸が平行となるよう所定の距離Ｄだけ隔てて配置
される。各受光器２ａ，２ｂにはＰＤアレイが用いら
れ、複数個の画素４が横一列に配置されて成る。図中、
Ａ，Ｂは左右の各光学系の水平方向の視野を示してお
り、各視野Ａ，Ｂが重なる視野範囲Ｃに対象物が入った
とき、その対象物までの距離を測定することができる。

【０００４】前記視野範囲Ｃ内に対象物が存在すると
き、各受光レンズ１ａ，１ｂは受光器２ａ，２ｂ上に対
象物の像をそれぞれ結像させる。各受光器２ａ，２ｂ
は、それぞれの像の光強度分布を検出する。この距離測
定装置は、距離を算出するための演算処理部（図示せ
ず）を有し、演算処理部は、前記２つの像の光強度分布
のずれ量から位相差相関法を用いて対象物までの距離を
算出する。

【０００５】図２６は、距離測定の原理説明図である。
いま各受光器２ａ，２ｂで検出された各像の光強度分布
のずれ量をｘ₁，ｘ₂、受光レンズ１ａ，１ｂと受光器
２ａ，２ｂとの距離をＦ、受光レンズ１ａ，１ｂ間の距
離をＤとすると、対象物５までの距離Ｌは、次式により
求められる。

【０００６】

【数１】

【０００７】また各受光器２ａ，２ｂの有効画素数を
ｎ、画素ピッチをｐとすると、各受光器２ａ，２ｂの有
効長さＳおよび前記視野範囲Ｃを規定する視野角θ（以
下「水平視野角」という）はそれぞれ次式で与えられる
もので、視野範囲Ｃに対象物５が存在する場合、各受光
器２ａ，２ｂ上にコントラストのある像を結像させるこ
とにより、その対象物５までの距離Ｌを測定できる。

【０００８】

【数２】

【０００９】

【数３】

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一方、受光器２ａ，２
ｂが並ぶ方向に対して垂直な方向の視野角（以下「垂直
視野角」という）は、各受光器２ａ，２ｂの大きさと、
各受光レンズ１ａ，１ｂとの関係とで決まるが、この垂
直視野角は、通常広くとることができない。例えば、受
光器２ａ，２ｂの垂直方向の大きさが２００μｍ、各受
光器２ａ，２ｂと各受光レンズ１ａ，１ｂとの距離Ｆを
２０ｍｍとすると、垂直視野角は約０．６度である。

【００１１】垂直視野角が小さいと、各受光器２ａ，２
ｂ上にコントラストのある像を結像できなかったり、た
とえ結像できても、自車両のピッチングなどによりコン
トラストのある像が受光器２ａ，２ｂより外れてしまう
おそれがあるため、垂直視野角を広げる必要がある。

【００１２】近距離の物体までの距離を測定する場合、
垂直視野角が狭いと、物体の検出範囲が狭くなるため、
コントラストのある像が得られず、距離が測定できない
場合が生じる。特に前方車との車間距離を測定する場
合、車両のトランク部分が大きな車種については、小さ
な垂直視野角では、コントラストのある像が得られない
ため、近距離では垂直視野角は広い方が望ましい。全て
の車両に存在するナンバープレートを対象物として前方
車との車間距離を測定する場合、ナンパープレートの設
置高さは車両によって変動するため、１〜２ｍの近距離
では、１０度以上の垂直視野角が必要である。

【００１３】一方、前方車との距離が遠距離の場合、垂
直視野角が広いと、前方車の像以外の物体像、具体的に
は道路，空，前方の背景などの像が占める割合が大きく
なるため、コントラストの小さな像となり、前方車を特
定して認識するのが困難となる。従って遠距離の物体ま
での距離を測定する場合、垂直視野角を狭くする必要が
ある。高精度の距離測定を行うために、高さ方向の視野
範囲の１／２以上を対象物体が占めるのが望ましいとす
ると、３０ｍ先を走行する前方車の高さが１．４ｍであ
る場合、その前方車までの車間距離を測定するには、垂
直視野角度は５度以下が望ましい。以上のことから明ら
かなように、対象物までの距離が近距離であっても、ま
た遠距離であっても、そのいずれにも最適な垂直視野角
は存在しない。

【００１４】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たもので、対象物までの距離が近距離であっても、また
遠距離であっても、確実に距離の測定を行い得る距離測
定装置を提供することを目的とする。またこの発明が他
に目的とするところは、上記の距離測定装置を用いるこ
とにより、安全走行性が大幅に高められた車両を提供す
る点にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の距離測定装置
は、一対の結像手段と、各結像手段により得られる像の
光強度分布をそれぞれ検出する一対の受光手段とを含む
観測系と、この観測系の各受光手段で検出される前記光
強度分布のずれ量から対象物までの距離を算出する演算
処理部とから成るもので、前記観測系には、受光手段が
並ぶ方向に対して垂直な方向の視野角を変更するための
視野角変更手段が設けられて成る。

【００１６】請求項２の発明にかかる距離測定装置で
は、前記観測系は、一対の結像手段と、各結像手段によ
り得られる像の光強度分布をそれぞれ検出する一対の受
光手段とから成る観測部を２組含んでおり、前記視野角
変更手段は、各観測部の光路上に種類の異なるシリンド
リカルレンズをそれぞれ配置して、いずれかの観測部を
有効とすることにより、視野角を変更するよう構成され
て成る。

【００１７】請求項３の発明にかかる距離測定装置で
は、前記観測系は、一対の結像手段と、各結像手段によ
り得られる像の光強度分布をそれぞれ検出する一対の受
光手段とから成り、前記視野角変更手段は、前記観測系
の光路上に種類の異なるシリンドリカルレンズを選択的
に配置することにより、視野角を変更するよう構成され
ている。

【００１８】請求項４の発明にかかる距離測定装置で
は、前記視野角変更手段は、視野内の対象物までの距離
に応じて前記視野角を変更するようにしている。

【００１９】請求項５の発明にかかる距離測定装置で
は、前記視野角変更手段は、視野内の対象物までの距離
が近距離であれば、視野角を広く設定し、遠距離であれ
ば、視野角を狭く設定するようにしている。

【００２０】請求項６の発明にかかる距離測定装置で
は、前記演算処理部は、前記視野角変更手段により視野
角が広く設定されているときの距離の測定値が設定値以
上であるとき、前記測定値を採用しないように処理して
いる。

【００２１】請求項７の発明にかかる車両は、請求項１
〜６のいずれかに記載された距離測定装置が室内または
室外に取り付けられて成るものである。

【００２２】

【作用】視野角変更手段により垂直方向の視野角を設定
した上で、観測系の一対の結像手段により対象物の像を
一対の受光手段に結像させると、各受光手段により各像
の光強度分布がそれぞれ検出され、演算処理部は、各像
の光強度分布のずれ量から対象物までの距離を算出す
る。

【００２３】請求項２の距離測定装置では、種類の異な
るシリンドリカルレンズを含む２組の観測部のうち、有
効とされた一方の観測部により距離の測定が行われる。

【００２４】請求項３の距離測定装置では、種類の異な
るシリンドリカルレンズのうち、選択された一方のシリ
ンドリカルレンズを観測系に適用して距離の測定が行わ
れる。

【００２５】請求項４の距離測定装置では、視野内の対
象物までの距離に応じて視野角を設定するので、対象物
までの距離が近距離であっても、また遠距離であって
も、確実な距離の測定が行われる。

【００２６】請求項５の距離測定装置では、対象物まで
の距離が近距離のときは、視野角を広く設定するので、
コントラストのある像が得られる。また対象物までの距
離が遠距離のときは、視野角を狭く設定するので、対象
物以外の物体像が占める割合が小さくなって、コントラ
ストの大きな像が得られる。

【００２７】請求項６の距離測定装置では、広い視野角
を設定することにより、対象物より遠い距離にある対象
物以外の物体を観測して距離測定を行っても、その測定
値は設定値以上になって不採用となるので、その測定値
を対象物までの距離として誤認することはない。

【００２８】請求項７の車両では、請求項１〜６のいず
れかに記載された距離測定装置が室内または室外に取り
付けられているので、その距離測定装置による測定結果
に基づき、周囲の車両や障害物との距離を一定に保ちな
がら車両の走行が制御され、安全走行性が高められる。

【００２９】

【実施例】図１および図２は、この発明の一実施例であ
る距離測定装置の構成を示す。なお、図１は、距離測定
装置を側方より見た図であり、図２は、距離測定装置を
上方より見た図である。図示例の距離測定装置は、対象
物５を観測するための上下に２組の観測部１０Ｐ，１０
Ｑを有する観測系１０と、対象物５までの距離Ｌを算出
するための観測部１０Ｐ，１０Ｑ毎に設けられた演算処
理部１１Ｐ，１１Ｑと、各演算処理部１１Ｐ，１１Ｑを
切り換える切換制御部９とで構成される。

【００３０】前記観測系１０の各観測部１０Ｐ，１０Ｑ
は、結像手段として、左右一対の受光レンズ１３ａ，１
３ｂを、また受光手段として、ＰＤアレイより成る左右
一対の受光器１４ａ，１４ｂを、それぞれ含むと共に、
各観測部１０Ｐ，１０Ｑの受光レンズ１３ａ，１３ｂの
前方位置に、測定可能な距離を長くするための３個のミ
ラー６，７，８を配置して、レンズ間距離を広げてい
る。

【００３１】前記の３個のミラー６，７，８のうち、左
右位置のミラー６，７は、対象物５からの光を反射して
中央位置のミラー８へ導き、また中央位置のミラー８
は、左右位置のミラー６，７からの光をそれぞれ反射し
て、各観測部１０Ｐ，１０Ｑの左右の各受光レンズ１３
ａ，１３ｂへ導く。

【００３２】各観測部１０Ｐ，１０Ｑにおける各受光レ
ンズ１３ａ，１３ｂは、光軸が平行となるよう所定の距
離だけ隔てて同一のフレーム２０にそれぞれ一体に固定
されており、各受光レンズ１３ａ，１３ｂの後方には、
それぞれ受光器１４ａ，１４ｂを位置させて、対象物５
の像を結像させる。各受光器１４ａ，１４ｂは、それぞ
れの像の光強度分布を検出するためのもので、複数個の
画素１６が横一列に配置されて成る。

【００３３】各観測部１０Ｐ，１０Ｑにおける各演算処
理部１１Ｐ，１１Ｑは、各受光器１４ａ，１４ｂで検出
された像の光強度分布のずれ量から位相差相関法を用い
て対象物５までの距離Ｌを算出する。上記した観測系１
０には、受光レンズ１３ａ，１３ｂが並ぶ方向に対して
垂直な方向の視野角、すなわち垂直視野角を変更するた
めの視野角変更手段１５が設けられている。

【００３４】この実施例の視野角変更手段１５は、前記
切換制御部９と、各観測部１０Ｐ，１０Ｑについて設け
られたシリンドリカルレンズ１６Ｐ，１６Ｑとで構成さ
れる。各シリンドリカルレンズ１６Ｐ，１６Ｑは、垂直
方向の視野Ｐ，Ｑを広げるために各観測部１０Ｐ，１０
Ｑの光路上に配置されるのもので、曲率が異なるシリン
ドリカルレンズ１６Ｐ，１６Ｑを用いることにより、一
方の観測部１０Ｐ（以下「第１の観測部１０Ｐ」とい
う）の垂直視野角をθ_P（例えばθ_P＝４度），他方の
観測部１０Ｑ（以下「第２の観測部１０Ｑ」という）の
垂直視野角をθ_Q（例えばθ_Q＝１０度）に、それぞれ
設定する。なお、図示例では、各シリンドリカルレンズ
１６Ｐ，１６Ｑを前記ミラー６，７，８の前方位置に配
置しているが、これに限らず、例えば受光レンズ１３
ａ，１３ｂと受光器１４ａ，１４ｂとの間に配置するこ
ともできる。

【００３５】第１，第２の各観測部１０Ｐ，１０Ｑの視
野Ｐ，Ｑの向きは、受光レンズ１３ａ，１３ｂと受光器
１４ａ，１４ｂとの位置関係を個々に設定することよ
り、異なった向きに設定することが可能である。図３お
よび図４は、車両の比較的高い位置、例えばルームミラ
ーの裏側などに距離測定装置を設置した場合の各観測部
１０Ｐ，１０Ｑの視野Ｐ，Ｑの向きを示す。距離測定装
置の設置位置が高い場合、前方車３０のトランク部３１
までの距離を測定するには、遠距離測定用の第１の観測
部１０Ｐは、水平方向に対してやや下向きの角度α（例
えばα＝２度）に視野Ｐの向きを設定し、近距離測定用
の第２の観測部１０Ｑは、さらに下向きの角度β（例え
ばβ＝８度）に視野Ｑの向きを設定する。なお、距離測
定装置を車両の低い位置、例えばフロントグリルなどに
設置する場合は、各観測部１０Ｐ，１０Ｑの視野Ｐ，Ｑ
の向きはほぼ水平方向に設定すればよい。

【００３６】前記切換制御部９は、視野内の対象物５ま
での距離Ｌに応じて各観測部１０Ｐ，１０Ｑの演算処理
部１１Ｐ，１１Ｑを切り換えるもので、対象物５までの
距離が遠距離であれば、第１の観測部１０Ｐを有効化し
て狭い垂直視野角θ_Pに設定し、対象物までの距離が近
距離であれば、第２の観測部１０Ｑを有効化して広い垂
直視野角θ_Qに設定する。

【００３７】いま水平視野角が１５度の場合、普通乗用
車の横幅が１．８ｍ程度とすると、普通乗用車の横幅全
体が視野内に入るのは、前方車との距離が７ｍ程度のと
きである。車幅全体が常に視野内に入れば、たとえ垂直
視野角が狭くても、常にコントラストのある像を得るこ
とができる。一方、距離測定装置をルームミラーの裏側
などに取り付け、視野の向きを８度下方へ傾けた場合を
考えると、前方車が存在しないとき、視野内に入る地面
までの距離は約９ｍである。

【００３８】以上の場合には、例えば前方車との距離が
８ｍを境目として、遠距離用の観測部１０Ｐと、近距離
用の観測部１０Ｑとを切り換えるようにすればよい。す
なわち近距離用の第２の観測部１０Ｑによる距離の測定
値が８ｍ以上であれば、その測定出力を採用せず、遠距
離用の第１の観測部１０Ｐに切り換えるのである。この
ようにすれば、道路上の白線や文字までの距離を誤って
出力するのを避けることができる。同様に、遠距離用の
第１の観測部１０Ｐによる距離の測定値が８ｍより小さ
ければ、その測定出力を採用せず、近距離用の第２の観
測部１０Ｑに切り換えるもので、これにより確実に対象
物を捉えらることが可能である。

【００３９】図５は、上記した原理に基づく切換制御部
９による切換制御の手順をステップ１〜９（図中、ステ
ップを「ＳＴ」で示す）で示す。図５のＳＴ１におい
て、切換制御部９は近距離用の第２の観測部１０Ｑの演
算処理部１１Ｑの出力をチェックする。もし演算処理部
１１Ｑが距離の測定値を出力していれば、ＳＴ２の判定
が「ＹＥＳ」となり、切換制御部９は、つぎのＳＴ３で
その出力が８ｍより小さいかどうかを判断する。もし８
ｍより小さければ、ＳＴ３の判定が「ＹＥＳ」となり、
第２の観測部１０Ｑの演算処理部１１Ｑの出力を距離の
測定値として採用する（ＳＴ４）。

【００４０】もしＳＴ３の判定が「ＮＯ」であるか、ま
たはＳＴ２の判定が「ＮＯ」であるとき、切換制御部９
は、ＳＴ５で遠距離用の第１の観測部１０Ｐの演算処理
部１１Ｐの出力をチェックする。もし演算処理部１１Ｐ
が距離の測定値を出力していれば、ＳＴ６の判定が「Ｙ
ＥＳ」となり、切換制御部９は、つぎのＳＴ７でそのり
出力が８ｍ以上かどうかを判断するが、もしＳＴ６の判
定が「ＮＯ」であれば、切換制御部９はエラーである旨
を出力する（ＳＴ８）。

【００４１】もし前記ＳＴ７において、切換制御部９が
演算処理部１１Ｐの出力が８ｍ以上であると判断したと
き、ＳＴ７の判定は「ＹＥＳ」であり、第１の観測部１
０Ｐの演算処理部１１Ｐの出力を距離の測定値として採
用し（ＳＴ９）、ＳＴ７の判定が「ＮＯ」であれば、Ｓ
Ｔ１に戻り、切換制御部９は近距離用の第２の観測部１
０Ｑの演算処理部１１Ｑの出力をチェックする。

【００４２】なお、切換制御部９による切換時のチャタ
リングなどを防止するために、ＳＴ３の判断距離に１ｍ
程度の余裕をもたせ、例えば７ｍより小さければ、第２
の観測部１０Ｑから第１の観測部１０Ｐへ切り換えるよ
うにしても、なんら問題はない。また遠距離用の第１の
観測部１０Ｐによる観測の結果、コントラストのある画
像が得られさえすれば、距離の測定が可能であるから、
もし第１の観測部１０Ｐの演算処理部１１Ｐが距離の測
定値を出力していれば、その出力を採用するようにし、
もし出力しなくなったとき、あるいはコントラストのあ
る画像が得られないと判断したとき、近距離用の第２の
観測部１０Ｑへ切り換えるようにしてもよい。

【００４３】図６は、上記した原理に基づく切換制御部
９による切換制御の手順を示す。図６のＳＴ１におい
て、遠距離用の第１の観測部１０Ｐにおける受光器１４
ａ，１４ｂの少なくとも一方について演算処理部１１Ｐ
は画像信号をチェックし、コントラストのある画像が得
られているかどうかを判断する（ＳＴ２）。もしコント
ラストのある画像が得られているとき、ＳＴ２の判定は
「ＹＥＳ」であり、この場合は、第１の観測部１０Ｐの
演算処理部１１Ｐは距離の測定値を出力できるのである
から、切換制御部９は、第１の観測部１０Ｐの演算処理
部１１Ｐの出力を距離の測定値として採用する（ＳＴ
３）。

【００４４】もしＳＴ２の判定が「ＮＯ」のとき、ＳＴ
３で近距離用の第２の観測部１０Ｑにおける受光器１４
ａ，１４ｂの少なくとも一方について演算処理部１１Ｑ
は画像信号をチェックし、コントラストのある画像が得
られているかどうかを判断する（ＳＴ５）。もしコント
ラストのある画像が得られているとき、ＳＴ５の判定は
「ＹＥＳ」であり、この場合は、第２の観測部１０Ｑの
演算処理部１１Ｑは距離の測定値を出力できるのである
から、その出力が８ｍより小さいかどうかを判断する
（ＳＴ７）。もし８ｍより小さければ、ＳＴ７の判定は
「ＹＥＳ」であり、第２の観測部１０Ｑの演算処理部１
１Ｑの出力を距離の測定値として採用する（ＳＴ８）。
なお、ＳＴ５でコントラストのある画像が得られていな
いと判断したときは、切換制御部９はＳＴ６でエラーで
ある旨を出力し、またＳＴ７で８ｍ以上であると判断し
たときは、ＳＴ７の判定は「ＮＯ」であり、ＳＴ１に戻
り、切換制御部９は遠距離用の第１の観測部１０Ｐにつ
いて少なくとも一方の受光器１４ａ，１４ｂの画像信号
をチェックする。

【００４５】図７は、前記受光器１４ａ，１４ｂにより
得られる物体像の光強度分布を示すもので、図７（１）
は、コントラストのある像の光強度分布を、また図７
（２）（３）は、コントラストのない像の光強度分布
を、それぞれ示す。図７（１）のコントラストのある像
について、微分処理を行うと、図７（１）′に示すよう
に、変極点のある微分波形となるが、図７（２）（３）
のコントラストのない像について、微分処理を行うと、
図７（２）′（３）′に示すように、変極点のない微分
波形となる。これを利用して、一方または両方の受光器
１４ａ，１４ｂ上の像について、前記演算処理部１１
Ｐ，１１Ｑで微分処理を行い、もし変極点が存在してい
れば、コントラストのある画像が得られていると判断
し、またもし変極点が存在していなければ、コントラス
トのある像が得られていないと判断する。

【００４６】なお、図６の実施例では、第２の観測部１
０Ｑの演算処理部１１Ｑの出力が８ｍより小さいと判断
されたとき、第２の観測部１０Ｑの演算処理部１１Ｑの
出力を距離の測定値として採用しているが（ＳＴ８）、
第１，第２の各観測部１０Ｐ，１０Ｑの演算処理部１１
Ｐ，１１Ｑの出力のうち、小さい方の出力を採用するよ
うにしてもよく、また両者の平均値を算出してその算出
値を採用するようにしてもよい。

【００４７】図８は、この発明の他の実施例である距離
測定装置の構成を示すもので、同図は、距離測定装置を
側方より見た図である。図示例の距離測定装置は、対象
物を観測するための観測系１０と、対象物までの距離Ｌ
を算出するための演算処理部１１と、観測系１０の垂直
視野角を変更するための視野角変更手段１５とで構成さ
れる。

【００４８】前記観測系１０は、結像手段として一対の
受光レンズ１３ａ，１３ｂと、受光手段としてＰＤアレ
イより成る一対の受光器１４ａ，１４ｂとを含むと共
に、受光レンズ１３ａ，１３ｂの前方位置に、図１の実
施例と同様、３個のミラーより成る反射光学系４０が配
置されている。

【００４９】各受光レンズ１３ａ，１３ｂは、光軸が平
行となるよう所定の距離だけ隔てて配置されると共に、
各受光レンズ１３ａ，１３ｂの後方に、それぞれ受光器
１４ａ，１４ｂを位置させて、対象物５の像を結像させ
る。演算処理部１１は、各受光器１４ａ，１４ｂで検出
された像の光強度分布のずれ量から位相差相関法を用い
て対象物までの距離を算出する。

【００５０】前記視野角変更手段１５は、切換制御部９
と、垂直方向の視野を広げるための一対のシリンドリカ
ルレンズ１６Ｐ，１６Ｑと、シリンドリカルレンズ１６
Ｐ，１６Ｑが一体固定されるフレーム４１を上下に移動
させていずれかのシリンドリカルレンズを観測系１０の
光路中に位置させる切換機構４２とで構成される。前記
シリンドリカルレンズ１６Ｐ，１６Ｑとして曲率の異な
るものが用いられており、一方のシリンドリカルレンズ
１６Ｐは垂直視野角を例えば４度に、他方のシリンドリ
カルレンズ１６Ｑは垂直視野角を例えば１０度に、それ
ぞれ設定する。

【００５１】前記切換機構４２は、駆動源としてのモー
タ１７と、モータ１７の正逆回転を往復直線運動に変換
して前記フレーム４１に伝達する伝動機構１８と、前記
切換制御部９による制御に基づいてモータ１７の正逆回
転を制御する駆動制御部１９とで構成される。前記伝動
機構１８は、前記モータ１７のモータ軸に装着されたピ
ニオン２１と、前記フレーム４１に装着されたラック２
２とで構成することができる。前記ピニオン２１とラッ
ク２２とは噛み合っており、モータ１７の正逆回転をピ
ニオン２１およびラック２２が往復直線運動に変換して
フレーム４１に伝達し、これにより前記反射光学系４０
の前方にいずれかのシリンドリカルレンズ１６Ｐ，１６
Ｑを位置させる。

【００５２】なお、伝動機構１８は、この実施例のよう
に、２個のシリンドリカルレンズ１６Ｐ，１６Ｑを一体
に往復動させる構成のものに限らず、２個のシリンドリ
カルレンズ１６Ｐ，１６Ｑを個別の機構により往復動さ
せる構成のものであってもよい。また、伝動機構１８
は、ラック２２とピニオン２１以外の機構で構成しても
よく、たとえばボイスコイルモータで直接フレーム４１
を駆動するようにしてもよい。さらにシリンドカルレン
ズ１６Ｐ，１６Ｑを移動させることに代えて、受光レン
ズ１３ａ，１３ｂの方を移動させる方式であってもよ
く、この場合は、視野全体の向きも変更されることにな
るので、遠距離用のシリンドカルレンズ１６Ｐを用いる
ときは水平やや下向きに、近距離用のシリンドカルレン
ズ１６Ｑを用いるときはさらに下向きになるよう、受光
レンズ１３ａ，１３ｂと受光器１４ａ，１４ｂとの相対
位置関係を調節する。

【００５３】図９は、前記切換機構４２として、ガルバ
ノミラー５０が用いられた実施例を示す。図示例では、
前記ガルバノミラー５０が遠距離用および近距離用のシ
リンドカルレンズ１６Ｐ，１６Ｑと前記光学系４０との
間に配置されており、ガルバノミラー５０の傾きを変更
することにより、前記光学系４０の光路にいずれか一方
のシリンドリカルレンズ１６Ｐ，１６Ｑを位置させる。
この実施例の構成によれば、距離測定装置の奥行きを小
さくできて薄型化が可能となるため、これをルームミラ
ーの裏側に取り付ける場合、取付けが容易となり、また
外観を損なうこともない。

【００５４】この発明の距離測定装置は、自動車などの
車両の安全走行を実現するための用途に好適であるが、
他の用途に用いることももちろん可能である。図１０に
は、この発明の距離測定装置が搭載された車両６０が示
してある。図示例の車両６０は、ルームミラーの背面に
距離測定装置が取り付けられているが、室内であれば、
これ以外にダッシュボードの上面などに取り付けてもよ
く、また室外であれば、バンパーやフロントグリルなど
に取り付けてもよい。このように距離測定装置を車両の
前部に取り付けて車両の前方を監視するが、車両の後部
や側部に取り付ければ、車両の後方や側方を監視でき
る。

【００５５】図１１は、車室内の運転席を示すもので、
運転席前面の計器パネル６１には、速度メータ６２やタ
コメータ６３の他に、前方車などの被検知物体までの距
離を表示する距離表示器６４が配置してある。この距離
表示器６４には、前方の被検知物体までの距離がリアル
タイムで表示されるため、運転者は、勘に頼ることな
く、安全な車間距離を保つことができ、錯覚や運転疲労
などに起因する車間距離の詰め過ぎによる事故の発生を
防止できる。

【００５６】この発明の距離測定装置は、図１０および
図１１の車間距離表示システムに使用できる他に、さら
に発展させて、追突防止システムに用いることも可能で
ある。図１２には、追突防止システムが搭載された車両
６５が、また図１３には、追突防止システムの構成例
が、それぞれ示してある。図１２の車両６５には、室内
のルームミラーの背面に距離測定装置６６が取り付けて
あり、車両６５の前方の地面上に視野が設定されてい
る。また運転席の適所には、図示していないが、危険を
知らせる警報ブザーなどの警報器が配備されている。

【００５７】この追突防止システムは、図１３に示すよ
うに、制御主体である追突防止用の制御部６７に、入出
力装置として、距離測定装置６６，速度センサ６８，警
報器６９，およびブレーキ７０がそれぞれ接続されてい
る。前記制御部６７には、距離測定装置６６からは前方
車との車間距離が、また速度センサ６８からは自車両６
５の走行速度が、それぞれ入力されており、制御部６７
は、前記車間距離と走行速度とに基づいて危険度を判断
し、危険であると判断すれば、警報器６９を作動させて
運転者へ報知すると共に、ブレーキ７０を強制的に動作
させて危険を回避する。

【００５８】図１４は、前記制御部６７による危険判断
方法を示す。図中、横軸は前記速度センサ６８により監
視されている自車両６５の走行速度であり、縦軸は前記
距離測定装置６６により監視されている前方車との車間
距離である。図１４において、Ｃ１は許容領域、Ｃ２は
低度危険領域、Ｃ３は高度危険領域を示し、これら領域
の境界は自車両６５の走行速度と前方車との車間距離と
の関数として定められる。許容領域Ｃ１では追突防止シ
ステムは作動しないが、低度危険領域Ｃ２に入ると、ま
ず警報器６９が作動して運転者へ危険を知らせる。さら
に高度危険領域Ｃ３に入ると、自動的にブレーキ７０が
作動し、車両６５を強制的に減速もしくは停止させる。
従って運転者の不注意や居眠りなどにより追突事故を防
止できる。

【００５９】図１５は、前記制御部６７による制御の流
れを示す。なお、同図では、各ステップをＳＴで示して
ある。同図のＳＴ１において、距離測定装置６６により
前方車との車間距離が測定されると、制御部６７は、測
定された車間距離と、速度センサ６８により検出された
自車両６５の走行速度とを取り込んで危険度を判断し、
自車両６５が図１４のどの領域にあるかを判定する（Ｓ
Ｔ２）。まずＳＴ３では、車両６５が許容領域Ｃ１内に
あるかどうかにより危険か否かを判定しており、もし許
容領域Ｃ１内にあれば、ＳＴ３の「危険であるか」の判
定は「ＮＯ」であり、制御部６７は引き続き危険度を監
視し続ける。もし車両６５が許容領域Ｃ１内になけれ
ば、ＳＴ３の「危険であるか」の判定は「ＹＥＳ」であ
り、つぎのＳＴ４で低度危険領域Ｃ２内にあるか、高度
危険領域Ｃ３内にあるかを判断する。もし低度危険領域
Ｃ２内にあれば、ＳＴ４の判定は「ＹＥＳ」であり、制
御部６７は警報器６９を作動させる（ＳＴ５）。もし高
度危険領域Ｃ３内にあれば、ＳＴ４の判定は「ＮＯ」で
あり、制御部６７はブレーキ７０を作動させる（ＳＴ
６）。

【００６０】なお、上記の追突防止システムでは、危険
領域を警報器６９を作動させるための低度危険領域Ｃ２
と、ブレーキ７０を作動させるための高度危険領域７０
とに分けているが、高度危険領域７０をさらに２つに分
け、危険度が低い方の領域では、ブレーキ７０を弱く作
動させて車両６５を減速させ、危険度が高い方の領域で
は、ブレーキ７０を強く作動させて車両６５を急停止さ
せてもよい。

【００６１】この発明の距離測定装置は、上記の追突防
止システムの他に、図１６〜図１９に示す車両の視界補
助システムに用いこともできる。この視界補助システム
は、車線変更時やバック駐車時の視界を補助するための
もので、図１６には、視界補助システムが搭載された車
両７１が、図１７には、視界補助システムの構成が、そ
れぞれ示してある。図１６の車両７１には、左右両側の
サイドミラー７２，７２および車両後部のバンパー７３
の左右両側部に距離測定装置６６をそれぞれ取り付け
て、車両７１の後方および両側部後方に視野を設定して
いる。

【００６２】この視界補助システムは、図１７に示すよ
うに、制御主体である視界補助用の制御部７４に、入出
力装置として、複数個の距離測定装置６６，速度センサ
６８，および警報器６９がそれぞれ接続されている。前
記制御部７４には、各距離測定装置６６からは後方の被
検知物体までの距離が、また速度センサ６８からは自車
両７１の走行速度が、それぞれ入力されると共に、バッ
クランプ制御信号やウィンカー制御信号が入力されてい
る。制御部７４は、これら入力に基づいて車線変更時や
バック駐車時の危険度を判断し、危険と判断すれば、警
報器６９を作動させて運転者へ報知する。

【００６３】図１８は、車線変更時における前記制御部
７４による制御の流れを示す。同図のＳＴ１において、
制御部７４は、ウィンカー制御信号の発信に待機してお
り、もし運転者が車線変更のために左右いずれかのウィ
ンカーを点滅させたとき、ウィンカー制御信号が制御部
７４に取り込まれて、ＳＴ１の判定が「ＹＥＳ」とな
り、制御部７４は移動しようとする側の距離測定装置６
６と速度センサ６８とを作動させる（ＳＴ２）。距離測
定装置６６により後方車までの距離が測定されると、制
御部７４は、測定された距離と速度センサ６８により検
出された自車両の走行速度とを取り込んで車線変更の危
険度を判断する（ＳＴ３）。なお、車線変更の危険度
は、被検知物体との距離と自車両の走行速度との関数で
ある。その結果、制御部７４が危険でないと判断したと
き、ＳＴ４の判定は「ＮＯ」であり、制御部７４は引き
続き危険度を監視し続ける。もし制御部７４が危険であ
ると判断すれば、ＳＴ４の判定は「ＹＥＳ」であり、制
御部７４は警報器６９を作動させて運転者に危険を報知
する（ＳＴ５）。運転者は警報が止まるまで、車線変更
せずに待機するもので、これにより車線変更による事故
を未然に防止できる。なお、警報器６９に代えて、表示
器を設けて、車線変更の危険を視覚に訴えるようにして
もよい。

【００６４】図１９は、バック駐車時における前記制御
部７４による制御の流れを示す。同図のＳＴ１におい
て、制御部７４は、バックランプ制御信号の発信に待機
しており、もし運転者が車両を後進するための運転操作
を行ってバックランプが点滅したとき、バックランプ制
御信号が制御部７４に取り込まれて、ＳＴ１の判定が
「ＹＥＳ」となり、制御部７４は車両後部の距離測定装
置６６と速度センサ６８とを作動させる（ＳＴ２）。距
離測定装置６６により後方の被検知物体（たとえば駐車
中の車両，壁，人など）までの距離が測定されると、制
御部７４は、測定された距離と速度センサ６８により検
出された自車両の走行速度とを取り込んでバック駐車の
危険度を判断する（ＳＴ３）。なお、バック駐車の危険
度は、被検知物体との距離と自車両の走行速度との関数
である。その結果、制御部７４が危険でないと判断した
とき、ＳＴ４の判定は「ＮＯ」であり、制御部７４は引
き続き危険度を監視し続ける。もし制御部７４が危険で
あると判断すれば、ＳＴ４の判定は「ＹＥＳ」であり、
制御部７４は警報器６９を作動させて運転者に危険を報
知する（ＳＴ５）。これにより運転者は直ちにブレーキ
操作を行って車両の後進を停止でき、障害物や人との追
突事故を防止できる。なお警報の発生は、車両の室内の
みならず、車両外部に対して行ってもよい。

【００６５】図２０は、この発明の距離測定装置が用い
られた車両の自動追従制御システムの構成例を示す。こ
の自動追従制御システムは、前方車とほぼ一定の車間距
離を保ちながら自車両を前方車に半自動で追従するため
のものであり、制御主体である自動追従用の制御部７５
に、入出力装置として、距離測定装置６６，速度センサ
６８，アクセル制御部７６，およびブレーキ制御部７７
が接続されている。前記距離測定装置６６は、たとえば
ルームミラーの背面に取り付けられており、前方に視野
が設定される。前記制御部７５には、距離測定装置６６
からは前方車との車間距離が、また速度センサ６８から
は自車両の走行速度が、それぞれ入力されており、制御
部７５は、前記車間距離と走行速度とに応じてアクセル
制御部７６およびブレーキ制御部７７の動作を制御す
る。

【００６６】図２１は、前記制御部７５による自動追従
のための判断方法を示す。図中、横軸は前記速度センサ
６８により監視されている自車両の走行速度であり、縦
軸は前記距離測定装置６６により監視されている前方車
との車間距離である。図２１において、Ｘは自動追従を
行う場合の前方車との車間距離と自車両の走行速度との
関係を示す理想曲線であり、この理想曲線Ｘに沿って理
想領域Ｅ１が設定されている。この理想領域Ｅ１は、車
間距離が理想とする車間距離より開いていたり、詰まっ
ていたりしても、許容される領域であり、この理想領域
Ｅ１では、車両の走行は運転者に委ねられる。理想領域
Ｅ１の内外の領域のうち、Ｅ２は前方車との車間距離が
開き過ぎていて、その開き過ぎの調整を必要とする領域
である。一方、Ｅ３は前方車との車間距離が詰まり過ぎ
ていて、その詰まり過ぎの調整を必要とする領域であ
る。前記制御部７５は、距離測定装置６６からは前方車
との車間距離を、速度センサ６８からは自車両の走行速
度を、それぞれ取り込み、自車両が図２１のどの領域に
あるかを判断し、もし理想領域Ｅ１から外れていれば、
アクセル制御部７６やブレーキ制御部７７の動作を制御
して、安全かつ最適な車間距離を保って追従走行させ
る。

【００６７】図２２は、前記制御部７５による自動追従
のための制御の流れを示す。同図のＳＴ１において、距
離測定装置６６により前方車との車間距離が測定される
と、制御部７５は、測定された車間距離と速度センサ６
８により検出された自車両の走行速度とを取り込み、前
方車に対する自車両の状態を理想状態と比較して判断す
る（ＳＴ２，３）。制御部７５により自車両が理想状
態、すなわち理想領域Ｅ１内にあると判断されたとき、
ＳＴ３の判定は「ＹＥＳ」であり、制御部７５はアクセ
ル制御部７６やブレーキ制御部７７へ制御信号を出力す
ることなく、車両の走行を運転者に委ね、引き続き前方
車に対する自車両の状態を監視し続ける。制御部７５に
より自車両が理想状態にないと判断されたとき、ＳＴ３
の判定は「ＮＯ」であり、つぎに制御部７５は、自車両
の状態が図２１の領域Ｅ２，Ｅ３のいずれに含まれてい
るかを判断する（ＳＴ４）。もし自車両の状態が領域Ｅ
２に含まれいれば、前方車との車間距離が開き過ぎてい
て、その開き過ぎの調整が必要であるから、制御部７５
はアクセル制御部７６へ制御信号を出力し、アクセル開
度を増大して前方車との車間距離を詰める（ＳＴ５）。
もし自車両の状態が領域Ｅ３に含まれていれば、前方車
との車間距離が詰まり過ぎていて、その詰まり過ぎの調
整が必要であるから、制御部７５はアクセル制御部７６
へ制御信号を出力して、アクセル開度を減少したり、ブ
レーキ制御部７７へ制御信号を出力して、ブレーキ動作
したりして、前方車との車間距離を開ける（ＳＴ６）。

【００６８】図２３は、この発明の距離測定装置が用い
られた交通渋滞時における車両の運転サポートシステム
の構成例を示す。交通渋滞時には、運転者は前方車がい
つ発進するかを予測できないため、絶えず前方車に注意
を傾け、前方車が発進すると直ちに自車両を発進させて
車間を詰める必要がある。このため、交通渋滞時は運転
者の神経を著しく疲れさせ、いらいらの原因となる。こ
の運転サポートシステムは、交通渋滞時、運転者の神経
を楽にするためのものであり、制御主体である運転サポ
ート用の制御部７８に、入出力装置として距離測定装置
６６，速度センサ６８，および警報器６９が接続されて
いる。前記距離測定装置６６は、たとえばルームミラー
の背面に取り付けられ、前方に視野が設定される。前記
制御部７８には、距離測定装置６６からは前方車との車
間距離が、また速度センサ６８からは自車両の走行速度
が、それぞれ入力されており、制御部７８は、自車両の
走行速度がゼロのときに車間距離が一定以上離れると、
警報器６９を作動させて運転者に報知する。

【００６９】図２４は、前記制御部７８による運転サポ
ートのための制御の流れを示す。同図のＳＴ１におい
て、制御部７８は速度センサ６８により検出された自車
両の走行速度を取り込み、それがゼロであるかどうか、
すなわち自車両は停止中かどうかを判断する。もし自車
両の走行速度がゼロでないときは、ＳＴ１の判定は「Ｎ
Ｏ」であり、この運転サポートシステムは起動しない。
もし自車両の走行速度がゼロであるときは、制御部７８
は交通渋滞による停止中であると判断し、制御部７８
は、距離測定装置６６により測定された前方車との車間
距離を取り込み、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所定値以上かどうかを判断する
（ＳＴ２，３）。もし車間距離が所定値より小さけれ
ば、ＳＴ３の判定は「ＮＯ」となり、引き続き走行速度
および前方車との車間距離を監視し続ける。もし車間距
離が所定値以上であれば、ＳＴ３の判定は「ＹＥＳ」と
なり、制御部７８は警報器６９を作動させて、運転者に
車間距離を詰めるよう促す。これにより運転者は前方車
の発進に絶えず注意する必要がなくなり、交通渋滞時の
運転者のいらいらを防止できる。

【００７０】

【発明の効果】この発明は上記の如く、観測系に垂直方
向の視野角を変更するための視野角変更手段を設けたか
ら、対象物までの距離が近距離であっても、遠距離であ
っても、距離測定に最適な視野角を設定でき、対象物ま
での距離を確実に測定できる。

【００７１】請求項２の発明によれば、２組の観測部の
うち、いずれか一方の観測部を有効とするだけで、視野
角を容易に変更できるので、部品の種類を増すことな
く、視野角の切換が簡単に行える。しかも視野角の変更
にシリンドリカルレンズのような簡単な部品を用いたか
ら、距離測定装置の構成を簡易化し得る。

【００７２】請求項３の発明によれば、観測系に対して
種類の異なるシリンドリカルレンズを選択的に用いるだ
けで、視野角が容易に変更できるので、小型の距離測定
装置を実現できる。

【００７３】請求項４，５の発明によれば、対象物まで
の距離が近距離か遠距離かにより視野角を変更するか
ら、目的とする対象物について確実にコントラストのあ
る像が得られ、距離の測定が可能である。

【００７４】請求項６の発明によれば、近距離測定のた
めに視野角を広げることにより、たとえ対象物以外の物
体が視野内に入っても、設定値以上の距離の測定値を採
用しないので、誤認識を防止できる。

【００７５】請求項７の発明によれば、請求項１〜６の
いずれかの距離測定装置を車両の室内または室外に取り
付けたから、周囲の車両や障害物との距離を一定に保ち
ながら車両の走行を制御でき、安全走行性を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の距離測定装置の実施例の構成を側面
より見て表した説明図である。

【図２】図１の実施例の構成を平面より見て表した説明
図である。

【図３】距離測定装置の視野の向きを示す説明図であ
る。

【図４】視野測定装置の視野の向きを示す説明図であ
る。

【図５】切換制御部による切換制御の手順を示すフロー
チャートである。

【図６】切換制御の他の方法の手順を示すフローチャー
トである。

【図７】物体像の光強度分布を示す説明図である。

【図８】距離測定装置の他の実施例の構成を側面より見
て表した説明図である。

【図９】他の切換機構が用いられた実施例の構成を側面
より見て表した説明図である。

【図１０】距離測定装置が搭載された車両を示す側面図
である。

【図１１】運転席の計器パネルの正面図である。

【図１２】追突防止システムが搭載された車両を示す側
面図である。

【図１３】追突防止システムの構成例を示すブロック図
である。

【図１４】危険判断方法を示す説明図である。

【図１５】制御部による制御の流れを示すフローチャー
トである。

【図１６】視界補助システムが搭載された車両の平面図
である。

【図１７】視界補助システムの構成例を示すブロック図
である。

【図１８】車線変更時における制御部による制御の流れ
を示すフローチャートである。

【図１９】バック駐車時における制御部による制御の流
れを示すフローチャートである。

【図２０】距離測定装置が用いられた車両の自動追従制
御システムの構成例を示すブロック図である。

【図２１】制御部による自動追従のための判断方法を示
す説明図である。

【図２２】制御部による自動追従のための制御の流れを
示すフローチャートである。

【図２３】距離測定装置が用いられた車両の運転サポー
トシステムの構成例を示すブロック図である。

【図２４】制御部による運転サポートのための制御の流
れを示すフローチャートである。

【図２５】従来の距離測定装置の構成を示す説明図であ
る。

【図２６】距離測定の原理を示す説明図である。

【符号の説明】

１０観測系１１演算処理部１３ａ，１３ｂ受光レンズ１４ａ，１４ｂ受光器１５視野角変更手段１６ａ，１６ｂシリンドリカルレンズ６６距離測定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の結像手段と、各結像手段により得
られる像の光強度分布をそれぞれ検出する一対の受光手
段とを含む観測系と、この観測系の各受光手段で検出さ
れる前記光強度分布のずれ量から対象物までの距離を算
出する演算処理部とから成る距離測定装置において、前記観測系には、受光手段が並ぶ方向に対して垂直な方
向の視野角を変更するための視野角変更手段が設けられ
て成る距離測定装置。
【請求項２】前記観測系は、一対の結像手段と、各結
像手段により得られる像の光強度分布をそれぞれ検出す
る一対の受光手段とから成る観測部を２組含んでおり、前記視野角変更手段は、各観測部の光路上に種類の異な
るシリンドリカルレンズをそれぞれ配置して、いずれか
の観測部を有効とすることにより、視野角を変更するよ
う構成されて成る請求項１に記載された距離測定装置。
【請求項３】前記観測系は、一対の結像手段と、各結
像手段により得られる像の光強度分布をそれぞれ検出す
る一対の受光手段とから成り、前記視野角変更手段は、前記観測系の光路上に種類の異
なるシリンドリカルレンズを選択的に配置することによ
り、視野角を変更するよう構成されている請求１に記載
された距離測定装置。
【請求項４】前記視野角変更手段は、視野内の対象物
までの距離に応じて前記視野角を変更する請求項１〜３
のいずれかに記載された距離測定装置。
【請求項５】前記視野角変更手段は、視野内の対象物
までの距離が近距離であれば、視野角を広く設定し、遠
距離であれば、視野角を狭く設定する請求項１〜４に記
載された距離測定装置。
【請求項６】前記演算処理部は、前記視野角変更手段
により視野角が広く設定されているときの距離の測定値
が設定値以上であるとき、前記測定値を採用しないよう
に処理している請求項１に記載された距離測定装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載された距
離測定装置が室内または室外に取り付けられて成る車
両。