対象物検出装置および方法
【課題】対象物検出装置の投光するレーザ光の投光方向のずれを補正できるようにする。
【解決手段】左から右に向かって走行する自車１に、所定の高さｈで取り付けられた対象物検出装置２のレーザレーダ３から投光されたレーザ光は、頭上標識４１により反射され、レーザレーダ３に受光され、対象物検出装置２は、頭上標識４１までの距離を算出し続ける。頭上標識４１がレーザ光の投光範囲外に出る瞬間、すなわちレーザ光上端３１が、頭上標識４１の下端ｂを通過する瞬間、対象物検出装置２は、頭上標識４１までの距離Ｌ１を特定し、頭上標識４１の設置高Ｈ、および対象物検出装置２の設置高ｈを基に、レーザ光上端３１の平行線５１に対する角度θを算出する。対象物検出装置２は、算出したθから角度Θ/２を引き、平行線５１に対する光軸３３の角度を求めることにより、光軸のずれを求め、これを補正する。
【解決手段】左から右に向かって走行する自車１に、所定の高さｈで取り付けられた対象物検出装置２のレーザレーダ３から投光されたレーザ光は、頭上標識４１により反射され、レーザレーダ３に受光され、対象物検出装置２は、頭上標識４１までの距離を算出し続ける。頭上標識４１がレーザ光の投光範囲外に出る瞬間、すなわちレーザ光上端３１が、頭上標識４１の下端ｂを通過する瞬間、対象物検出装置２は、頭上標識４１までの距離Ｌ１を特定し、頭上標識４１の設置高Ｈ、および対象物検出装置２の設置高ｈを基に、レーザ光上端３１の平行線５１に対する角度θを算出する。対象物検出装置２は、算出したθから角度Θ/２を引き、平行線５１に対する光軸３３の角度を求めることにより、光軸のずれを求め、これを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物検出装置および方法に関し、特に、光軸を最適な角度に調節することができるようにした対象物検出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車に設置したレーザレーダを用いて、前を走る自動車との車間距離を測定し、この距離が、安全な距離以下になると、運転手に、もっと車間距離をとるよう警告を発したり、自動的に自車の速度を制御し、先行車との距離をあけさせたりする対象物検出装置がある。この装置の概要について、図１を参照して説明する。
【０００３】
図１において、対象物検出装置２を車両前方に設置した自車１は、図中、左から右方向に走行している。自車１の前方には、先行車５が、自車１と同様の方向に走行している。対象物検出装置２のレーザレーダ３は、レーザ光４を自車の前方に向けて発射（投光）する。このレーザ光４は、先行車５の後部で反射され、その反射光は、レーザレーダ３により受光される。対象物検出装置２は、レーザレーダ３によりレーザ光４が投光されてから、先行車５に反射して、レーザレーダ３に受光されるまでの時間を測定し、その時間より、自車１と先行車５の車間距離を算出する。
【０００４】
そして、対象物検出装置２は、このようにして算出した自車１と先行車５の車間距離が、予め設定されている安全な距離（先行車５が事故をおこしたり急停止したときに、自車１が危険を回避できると考えられる距離）以下であると判断した場合、自車１の運転手に、車間距離をもっととるよう警告を発したり、自動的に自車１の速度を制御して、安全な車間距離を確保させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような対象物検出装置２は、レーザレーダ３が投光するレーザ光４の光軸がずれると、図２に示すように先行車５との距離を正確に測定できないという課題があった。
【０００６】
図２において、レーザレーダ３が投光するレーザ光４は、例えば、自車１の軽衝突による歪みや、レーザレーダ３を固定する固定機構の経年変化による緩みなどが原因で、図１に示したレーザ光４の正常な投光方向と比較して、投光角度が、上方に傾いてしまっている。
【０００７】
このような場合、レーザレーダ３は、先行車５が、破線で示した先行車５の位置に近づくまで、レーザ光４の反射光を受光することができない。このため、対象物検出装置２は、自車１と先行車５との車間距離が、破線で示した先行車５の位置より長い場合、車間距離はおろか、先行車５の存在すら検知できない。
【０００８】
そのため、異常に接近するまで先行車５を検出することができず、緊急事態に対処できないという課題があった。
【０００９】
また、仮に、自車１への対象物検出装置２の設置角度が正常な場合（レーザ光４が、望ましい角度で投光された場合）においても、路面が図４に示すように、傾斜していた場合、従来の対象物検出装置２は、先行車５を検知することができないことがある。
【００１０】
図３において、自車１のレーザレーダ３が投光するレーザ光４は、前方の傾斜する路面に反射され、先行車５には届いていない。すなわち、この場合、対象物検出装置２は、先行車５を検知することができない。
【００１１】
このように、路面が傾斜している場合にも、異常に接近するまで先行車５を検出することができず、緊急事態に対処できないことがあった。
【００１２】
この課題を解決するために、例えば特開平１１−１９４１６９号公報には、路面に対する装置自体の傾きを検出する傾き検出手段、および複数の検知ビームを備え、検出された傾きに最適な検知ビームを選択する選択手段を備えた車両用物体検知装置が開示されている。
【００１３】
同公報の車両用物体検知装置は、先行車との車間距離を計測するために、路面と水平な方向にレーザ光を投光する第１のレーザレーダとは別に、車両用物体検知装置自体の路面に対する傾きを測定するために、路面に向かって所定の角度でレーザ光を投光させる第２および第３のレーザレーダを備えている。
【００１４】
この車両用物体検知装置においては、第２および第３のレーザレーダによる路面との距離の計測結果を基に、車両用物体検知装置自体の、路面に対する角度を算出し、ひいては、第１のレーザレーダから投光されるレーザ光の光軸の角度を演算し、演算結果に基づいて、複数ある検知ビームの中から最適な検知ビームを選択するようになされている。
【００１５】
しかしながら、上記公報の発明では、車両用物体検出装置に対するレーザ光の光軸の角度は規定値として扱われ、車両用物体検知装置の路面に対する角度から、間接的に、路面に対する第１のレーザ光の光軸の角度を算出している。よって、車両用物体検出装置に対するレーザ光の光軸の角度が、例えば、装置製造時の組み立て誤差により、設計時に設定した所定の値と異なっていた場合、路面に対する光軸の角度を、正確に算出することができないという課題があった。
【００１６】
また、上記公報の発明では、車両用物体検出装置の直下の路面の変化を検知することはできるが、車両の前方の路面の傾斜変化を検出することはできないという課題があった。
【００１７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、レーザ光４自体を用いて、レーザ光４の光軸のずれを検知し、補正することができるようにし、また、路面の傾斜に合わせて、レーザ光４の投光角度を適応させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の対象物検出装置は、ビームを出射する出射手段と、出射手段により出射されたビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信手段と、受信手段により受信した反射ビームを反射した物体が路面であるか否かを判別する判別手段と、受信手段により受信した反射ビームを基に、路面の反射位置までの距離を測定する測定手段と、測定手段により測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度を算出する算出手段と、算出手段により算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
出射手段および受信手段は、例えば、図１４のレーザレーダ３であり、ビームを出射し、路面、および路面上の対象物に反射された反射ビームを受信する。判別手段とは、例えば、図１４の対象物認識/距離測定部１３であり、受信手段により受信された反射ビームが路面からの反射ビームであるか否かを判断する。測定手段とは、例えば、図１４の対象物認識/距離測定部１３であり、受信手段により受信された反射ビームに基づいて、路面の反射位置までの距離を算出する。
【００２０】
算出手段とは、例えば、図１４の路面傾斜検出部７１であり、測定手段により測定された路面の反射位置までの距離をもとに、路面の傾斜角度を算出する。制御手段とは、例えば、図１４の投光角度計算部１５、および投光角度制御部１６であり、投光角度計算部１５において、算出手段により算出された路面の傾斜角度を基に、路面の傾斜角度に適応したレーザ光の出射角度が算出され、投光角度制御部１６において、投光角度計算部１５により算出された出射角度に基づいて、レーザ光の投光角度が調節される。
【００２１】
本発明の対象物検出方法は、ビームを出射する出射ステップと、出射ステップの処理により出射されたビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信ステップと、受信ステップの処理により受信した反射ビームを反射した物体が路面であるか否かを判別する判別ステップと、受信ステップの処理により受信した反射ビームを基に、路面の反射位置までの距離を測定する測定ステップと、測定ステップの処理により測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度を算出する算出ステップと、算出ステップの処理により算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
出射ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４１であり、受信ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４２であり、判別ステップおよび測定ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４３であり、算出ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４４であり、制御ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４５、ステップＳ４６、およびステップＳ４７である。
【００２３】
本発明の第４の対象物検出装置および方法においては、ビームが出射され、出射されたビームが、物体に当り反射された反射ビームが受信され、受信した反射ビームを反射した物体が路面であるか否かが判別され、受信した反射ビームを基に、路面の反射位置までの距離が測定され、測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度が算出され、算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度が制御される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の対象物検出装置および方法によれば、受信した反射ビームを基に、路面までの距離を測定し、測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度を算出し、算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度を制御するようにしたので、路面の傾斜に関わらず、先行車の検知を正確の行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の対象物検出装置２の構成例について、図４のブロック図を参照して説明する。
【００２６】
対象物検出装置２の制御部１１は、予め設定された所定の制御プログラムに基づいて、対象物検出装置２の各部を制御し、先行する車両の有無を判断したり、先行車５が検出された場合、先行車５との車間距離を測定し、車間距離が安全な距離か否かを判断し、安全な距離ではない場合、運転手に警告を発したりする一連の処理を実行させる。また、制御部１１は、対象物認識/距離測定部１３より、頭上標識（または路面）の存在を確認した旨の情報が入力されると、車両速度測定装置２１から供給された自車１の走行速度に関する情報を参照して、自車１が安定した速度で走行しているか否か（加速度運動をしていないか否か）を判断し、安定している(一定の速度で走行している)と判断した場合、後述する光軸ずれを検知し、補正する所定の処理を実行する。
【００２７】
レーザレーダ３は、制御部１１の制御に基づいて、レーザ光４を出力し、頭上標識や先行車５などの対象物や道路などの反射体からの反射光を受光し、光電変換して信号処理部１２に入力する。また、レーザレーダ３は、投光角度制御部１６による制御を受け、レーザ光４の、路面に対して鉛直方向の投光角度を調節する。
【００２８】
信号処理部１２は、レーザレーダ３から出力されるレーザ光４およびその反射光に対応する信号に対して、所定の信号処理を施し、それを対象物認識／距離測定部１３に供給する。
【００２９】
対象物認識／距離測定部１３は、信号処理部１２より供給された信号に基づいて、頭上標識、先行車５、道路などの反射体を識別すると共に、反射体までの距離を測定し、制御部１１、光軸ズレ検出部１４、および安全距離判断部１７に、それぞれ供給する。
【００３０】
光軸ズレ検出部１４は、対象物認識/距離測定部１３から入力された反射体までの距離を基に、所定の演算を実行し、レーザ光４の光軸の基準方向からのずれを算出し、光軸のずれが、予め、補正可能範囲として設定された所定のずれ角度より小さいと判断した場合、投光角度計算部１５に、光軸のずれ角度に関する情報を供給する。算出した光軸のずれが、補正可能範囲より大きいと判断した場合、警報提示部１８に、警報を発するよう指示する。ここで、レーザ光４の光軸について、図５を参照して説明する。
【００３１】
図５において、レーザレーダ３から投光されたレーザ光４は、上下に所定の幅の広がりを有しており、その端(利用可能な強度を有する範囲の境界)を、それぞれレーザ光上端３１、およびレーザ光下端３２とする。レーザ光上端３１とレーザ光下端３２が成す角度をΘとしたとき、その２等分線を、光軸３３とする。なお、角度Θは、予め所定の値に設定されている。
【００３２】
図４に戻って、投光角度計算部１５は、光軸ズレ検出部１４から、光軸のずれ角度に関する情報を入力されると、光軸のずれを補正することができるレーザ光４の投光角度を計算し、算出した値を投光角度制御部１６に供給する。
【００３３】
投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５から、投光角度に関する情報を入力されると、対応する投光角度にするよう、レーザレーダ３を制御する。
【００３４】
安全距離判断部１７は、対象物認識/距離測定部１３から入力された反射体までの距離を基に、先行車５との間の車間距離が安全な距離であるか否かを判断し、安全な距離ではないと判断した場合、警報提示部１８に、警報を発するよう指示する。
【００３５】
警報提示部１８は、光軸ズレ検出部１４、または、安全距離判断部１７からの指示が入力されると、対応した警報を発する。
【００３６】
車両速度測定装置２１は、走行中の自車１の速度を常時計測し、対象物検出装置２の制御部１１に供給する。
【００３７】
ところで、対象物検出装置２の制御部１１は、前回に光軸ずれの検出処理を行ってから、所定の時間（例えば、１日間）が経過したと判断すると、光軸ずれを検知する一連の処理を開始する。
【００３８】
次に、頭上標識を利用した光軸ズレ補正処理について、図５のフローチャートを参照して、説明する。
【００３９】
ステップＳ１において、レーザレーダ３は、レーザ光４を投光する。
【００４０】
ステップＳ２において、レーザレーダ３は、ステップＳ１で投光したレーザ光４が路面上にある各種の物体(反射体)に反射してきた反射光を受光する。
【００４１】
ステップＳ３において、レーザレーダ３は、ステップＳ２で受光した反射光に対応する信号(反射信号)を信号処理部１２に入力する。対象物認識/距離測定部１３は、信号処理部１２において所定の信号処理が施された反射信号を基に、対象物(反射体)の有無、および対象物までの距離を算出する。
【００４２】
ステップＳ４において、対象物認識/距離測定部１３は、認識した対象物(反射体)が頭上標識４１であるか否かを判断する。制御部１１は、対象物認識/距離測定部１３から、頭上標識４１を確認した旨の情報が入力されるまで待機する。
【００４３】
図７Ａは、図中、左から右方向に走行する自車１と、頭上標識４１の関係を示している。自車１に設置された対象物検出装置２のレーザレーダ３は、自車１の前方にレーザ光４を投光している。自車１の走行に伴って、遠方から頭上標識４１(図中、実線)が接近し、レーザレーダ３の測定範囲内にまで接近すると、レーザ光４は、頭上標識４１により反射され、レーザレーダ３は、この反射光を受光する。この信号は信号処理部１２で処理された後、対象物認識/距離測定部１３に入力される。対象物認識/距離測定部１３は、入力された信号を基準の信号と比較することで、頭上標識４１であることを認識する。基準の信号は、実験等により予め測定され、記憶されている。対象物認識/距離測定部１３から、頭上標識４１を認識した旨の情報が制御部１１に入力されると、処理はステップＳ５に進む。
【００４４】
ステップＳ５において、制御部１１は、車両速度測定装置２１から、自車１の走行速度を取得し、それを基に、自車１が、安定した速度(一定の速度)で走行しているか否かを判定し、安定した速度で走行していない場合、処理はステップＳ４に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００４５】
ステップＳ５において、制御部１１が、自車１は安定した速度で走行していると判断した場合、ステップＳ６に進み、制御部１１からの指令により、対象物認識/距離測定部１３は、レーザレーダ３が頭上標識４１を検出できなくなる瞬間(直前)の、レーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離を算出する。すなわち、図７Ａにおいて、自車１が右方向に走行する間、対象物認識/距離測定部１３は、頭上標識４１を認識し続けるが、自車１と頭上標識４１との距離が頭上標識ロスト距離になると(頭上標識４１が、図中、破線で示される位置（▲で示す地点）になると)、頭上標識４１は、レーザ光４の投光範囲より上方の外に出てしまい、対象物認識/距離測定部１３は、以後、頭上標識４１を認識することができなくなる(これをロストと称する)。対象物認識/距離測定部１３は、頭上標識４１を認識することができなくなる直前の、レーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離（図７ＡのＬ１で示された距離）を算出し、光軸ズレ検出部１４に供給する。
【００４６】
ステップＳ７において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ６で、対象物認識/距離測定部１３が算出したレーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離Ｌ１を基に、光軸の鉛直面内における角度を算出する。この処理の詳細は、後述する。
【００４７】
ステップＳ８において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ７において算出した光軸の角度に基づいて、光軸がずれているか否かを判定し、光軸がずれてはいなかった場合、処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ８において、光軸ズレ検出部１４が、光軸がずれていたと判定した場合、ステップＳ９に進む。
【００４９】
ステップＳ９において、光軸ズレ検出部１４は、光軸のずれが、補正可能範囲として予め設定された所定の範囲内であるか否かを判定し、所定の範囲内であると判定した場合、ステップＳ１０に進む。
【００５０】
ステップＳ１０において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ７で算出した光軸の角度に関する情報を投光角度計算部１５に入力し、投光角度計算部１５は、これを基に、光軸のずれを補正するためのレーザ光４の投光角度を計算し、算出した投光角度に関する情報を、投光角度制御部１６に供給する。投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５から入力された投光角度に関する情報に基づいて、レーザレーダ３を制御し、レーザ光４の投光角度を補正させる。
【００５１】
ステップＳ９において、光軸ズレ検出部１４が、光軸のずれは所定の範囲より大きいと判定した場合、ステップＳ１１に進み、光軸ズレ検出部１４は、警報提示部１８に、運転手に対して警報を提示するよう指令する。警報提示部１８は、この指令に従って、例えば、光軸がずれていることを示すインジケータを表示させたり、光軸がずれていることを案内する音声を出力させたりして、運転手に、光軸がずれていることを知らせる。
【００５２】
以上のようにして、本願発明の対象物検出装置２は、光軸のずれを補正する一連の処理を行う。
【００５３】
なお、例えば、カーナビゲーションシステムの記録媒体に、頭上標識４１の設置位置を予め記録させておき、カーナビゲーションシステムと連動して、対象物検出装置２の光軸ズレ検知処理を行うようにしてもよい。すなわち、カーナビゲーションシステムが、自車１が走行する道路の前方に頭上標識４１があると判断したとき、その情報を対象物検出装置２に供給し、対象物検出装置２に、光軸のずれを検知する一連の処理を行わせるようにしてもよい。また、頭上標識４１の設置高に関する情報も、カーナビゲーションシステムの記録媒体に予め記録させておき、光軸ズレ検出部１４が、光軸のずれを算出する際に、この頭上標識４１の設置高に関する情報を用いるようにしてもよい。
【００５４】
さらに、道路上の特定の対象物（例えば、頭上標識４１以外の路上の看板や、トンネルの出口など）とその設置高を対応付けて、予めカーナビゲーションシステムに登録させておくことにより、頭上標識４１以外の対象物を利用して、光軸のずれを検知するようにしてもよい。
【００５５】
また、上述した例においては、検出のためのビームとしてレーザ光を用いたが、本発明の対象物検出装置２が用いるビームは、レーザ光に限定されるものではない。
【００５６】
次に、図６のステップＳ７の処理、すなわち、距離Ｌ１を利用した光軸ズレ検出処理の概要について、図８を参照して説明する。
【００５７】
図８は、レーザレーダ３が頭上標識４１をロストした瞬間の、自車１、頭上標識４１、およびレーザ光４の関係を示している。レーザレーダ３と頭上標識４１間の距離Ｌ１は、対象物認識/距離測定部１３のステップＳ６の処理によって算出されている。路面５２を基準としたレーザレーダ３の設置高ｈは、レーザレーダ３の自車１への取り付け時に、予め計測済みである。また、頭上標識４１の設置高Ｈは、日本国内の場合、路面５２を基準とした標識下端の高さが、標準５ｍ（例外として4.7ｍ乃至6.0ｍ）と定められている。平行線５１は、レーザレーダ３の設置高ｈで、路面５２と平行に引かれた便宜上の線である。
【００５８】
ここで、レーザレーダ３のレーザ光４の投光口をａ、頭上標識４１の下端をｂ、下端ｂから路面に下ろした垂線と平行線５１の交わる点をｃとすると、三角形abcは、∠acbが直角な直角三角形である。辺abの長さはＬ１であり、辺bcの長さはＨ-ｈで算出できる。
【００５９】
よって、∠bacをθとすると、角度θは、次の式で求めることができる。
sinθ＝(Ｈ−ｈ)/Ｌ１
【００６０】
ところで、図５に示した通り、光軸３３は、レーザ光上端３１とレーザ光下端３２が成す角度Θの２等分線である。
【００６１】
以上のことから、光軸３３が平行線５１と成す角度は、θ―Θ/２で求めることができる。
【００６２】
対象物検出装置２を自車１に設置する際の、平行線５１に対する光軸３３の適正な角度は、予め所定の範囲内に指定されており、値θ―Θ/２を、予め指定された適正な角度と比較することにより、光軸３３の上下方向のずれを求めることができる。
【００６３】
以上のように、レーザレーダ３から投光されたレーザ光４からの反射光を利用して、直接、光軸のずれを求めるため、対象物検出装置２に対するレーザ光４の投光角度が、設計時の理想値から大きくずれていたとしても、正確に、光軸のずれを求めることができる。
【００６４】
次に、図７Ｂは、光軸が、予め設定された所定の範囲より上方に傾いた場合の例について示している。図７Ｂにおいても図７Ａと同様に、自車１は、図中、左から右方向に向かって走行している。レーザレーダ３は、接近する頭上標識４１を認識し続ける。そして、頭上認識ロスト距離に達したとき(頭上標識４１が、破線で示される位置になると)、頭上標識４１は、レーザ光４の視野外に出てしまう。このときの、レーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離をＬ２とする。
【００６５】
図示したように、図７Ａの光軸が正常な場合におけるレーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離Ｌ１と比較して、図７Ｂに示した光軸が上方に傾いている場合のレーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離Ｌ２は、短くなっている。距離Ｌ２を基に、上述した原理の演算を行うことにより、光軸３３のずれが求められ、その結果、ずれの大きさが、対象物検出装置２が正常に作動できる範囲を超えていると判定され、運転手に、警告を表示するようになっている。
【００６６】
以上のような原理によって、本発明の対象物検出装置２は、光軸３３のずれを検知することができる。
【００６７】
次に、本発明の対象物検出装置２による、路面を利用した光軸ズレ補正方法について、図９のフローチャートを参照して説明する。なお、頭上標識を利用した光軸ズレ補正方法と同一の処理に関しては、適宜、省略する。
【００６８】
ステップＳ２１において、レーザレーダ３は、レーザ光４を投光する。
【００６９】
ステップＳ２２において、レーザレーダ３は、ステップＳ２１で投光したレーザ光４が路面５２、および路面上にある各種の物体(反射体)に反射してきた反射光を受光する。
【００７０】
ステップＳ２３において、レーザレーダ３は、ステップＳ２２で受光した反射光に対応する信号(反射信号)を信号処理部１２に入力する。対象物認識/距離測定部１３は、信号処理部１２において所定の信号処理が施された反射信号を基に、路面５２からの反射信号を識別し、路面５２までの距離を算出する。
【００７１】
なお、路面５２からの反射光であるか否かは、路面５２からの反射光に基づく反射信号の特徴量を実験により予め求めておき、その特徴量と比較することで判定することができる。
【００７２】
ステップＳ２４において、制御部１１は、車両速度測定装置２１から、自車１の走行速度を取得し、それを基に、自車１が、安定した速度(一定の速度)で走行しているか否かを判定し、安定した速度で走行していない場合、処理はステップＳ２１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００７３】
ステップＳ２５において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ２３で、対象物認識/距離測定部１３が算出したレーザレーダ３と路面５２の間の距離を基に、光軸の鉛直面内における角度を算出する。この処理の詳細は、後述する。
【００７４】
以後、ステップＳ２６は、図６のステップＳ８と、ステップＳ２７は、図６のステップＳ９と、ステップＳ２８は、図６のステップＳ１０と、ステップＳ２９は、図６のステップＳ１１と同様の処理である。
【００７５】
以上のようにして、路面５２を利用した光軸ズレの補正処理は行われる。
【００７６】
次に、路面５２を利用した光軸ズレ検知の原理について、図１０を参照して説明する。なお、光軸ズレ検知方法の原理は、図８に示された頭上標識４１を利用した検知方法と類似点が多いため、以下の説明においては、詳細な説明は、適宜省略する。
【００７７】
路面５２を利用した光軸ズレ検知方法においては、対象物検出装置２は、頭上標識４１からの反射光を利用する代わりに、路面５２からの反射光を利用する。図１０に示すように、レーザ光下端６２のレーザ光４は、点ｅで、路面５２に反射し、反射光はレーザレーダ３により受光される。この反射光を基に、対象物認識/距離測定部１３において、路面５２からの反射か否かが識別されると共に、レーザレーダ３の投光口ｄとレーザ光下端６２と路面５２との交点ｅの間の距離Ｌ３が算出される。対象物認識/距離測定部１３は、算出した距離Ｌ３を光軸ズレ検出部１４に供給する。
【００７８】
光軸ズレ検出部１４は、対象物認識/距離測定部１３から供給された距離Ｌ３とレーザレーダ３の設置高ｈを基に、以下の式により、θを算出する。
【００７９】
sinθ＝ｈ/Ｌ３
【００８０】
そして、光軸ズレ検出部１４は、θからΘ/２を引き算した値（θ−Θ/２）から、平行線５１を基準とした光軸６３の角度を算出する。
【００８１】
以上のようにして、対象物検出装置２は、路面５２を利用して、光軸のずれを検知することもできる。上述した、路面５２を利用した光軸ズレ検知方法は、下方への光軸のずれを検知することができるほか、所定の角度までなら、上方への光軸のずれを検知することも可能である。
【００８２】
なお、本発明の対象物検出装置２は、頭上標識４１のみを利用した光軸ズレ検知処理を行うように設定すること、および、路面５２のみを利用した光軸ズレ検知処理を行うように設定することができる。また、本発明の対象物検出装置２は、頭上標識４１を利用した光軸ズレ検知処理、および路面５２を利用した光軸ズレ検知処理を、状況に応じて、適宜、選択して用いるように設定することもできる。
【００８３】
次に、図６のステップＳ１０、および、図９のステップＳ２８の、光軸のずれを補正する処理の詳細について、図１１乃至図１３を参照して説明する。図１１乃至図１３は、光軸のずれを補正するための、異なる方法についてそれぞれ図示したものである。光軸のずれを補正する第１の方法について、図１１を参照して説明する。
【００８４】
図１１においては、レーザレーダ３が投光するレーザ光４Ａ(図中、点線)は、基準となる光軸の角度（先行車５を的確に検知することができる角度）より上方にずれていたとする。ここで、図６のステップＳ８(図９のステップＳ２６)において、光軸がずれていると判定され、図６のステップＳ９（図９のステップＳ２７）において、光軸のずれは、補正可能な程度であると判定される。
【００８５】
すると、図６のステップＳ１０（図９のステップＳ２８）において、投光角度計算部１５は、光軸ズレ検出部１４から入力された光軸の角度に関する情報を基に、光軸のずれを補正するためのレーザ光４の投光角度を計算し、投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５で算出された投光角度に関する情報に基づいて、レーザレーダ３を制御し、投光角度をレーザ光４Ａからレーザ光４Ｂの位置に補正させる。
【００８６】
投光角度を、レーザ光４Ａからレーザ光４Ｂの位置に補正する方法としては、例えば、予め、対象物検出装置２にレーザレーダ３を鉛直方向に旋回させる駆動機構を備えるようにさせておき、その駆動機構によりレーザレーダ３を旋回させ、光軸の角度を、投光角度計算部15により算出された所定の角度分だけ連続的に変化させてゆき、補正させる方法が考えられる。
【００８７】
なお、レーザ光４の投光角度を連続的に変化させる方法は、上述の方法に限定されるものではない。
【００８８】
次に、光軸のずれを補正する第２の方法について、図１２を参照して説明する。図１２において、対象物検出装置２は、レーザレーダ３の投光するレーザ光４の投光角度を、予め設定した所定の角度だけ切り替えることができるようになっており、レーザ光４Ｃ、レーザ光４Ｄ、およびレーザ光４Ｅの中から選択できるようになっている。投光角度鮮魚部１６は、投光角度計算部１５により算出された光軸の角度に関する情報に従って、例えば、レーザ光４Ｃからレーザ光４Ｄに、または、レーザ光４Ｃからレーザ光４Ｅに、投光角度を切り替えることにより、光軸のずれを補正する。
【００８９】
なお、図１２においては、レーザ光４Ｃ、レーザ光４Ｄ、およびレーザ光４Ｅの３通りの投光角度を示したが、投光角度は、この３通りに限定されるものではなく、例えば１０通りの投光角度を選べるように装置を構成することも可能である。図１１および図１２に示された光軸の補正方法の違いは、図１１に示した光軸の補正方法が、連続的に光軸の角度を変化させるのに対し、図１２に示した補正方法は、不連続的に光軸を変化させることである。
【００９０】
次に、光軸のずれを補正する第３の方法について、図１３を参照して説明する。図１３に示された光軸の補正方法は、図１１および図１２に示された方法を組み合わせたものである。すなわち、図１３において、レーザ光が、レーザ光４Ｆ(点線で図示)のように、基準となる投光角度よりも上方に角度が付きすぎていた場合、投光角度制御部１６の制御により、まず、投光されるレーザ光が、基準となる投光角度に最も近い投光角度であるレーザ光４Ｇ(破線で図示)に切り替えられる（図１２に示された補正方法と同一）。さらに、投光角度制御部１６は、レーザ光の光軸をレーザ光４Ｇからレーザ光４Ｇ´(実線で図示)に変化させる(図１１に示された補正方法と同一)。このようにして、レーザ光４の光軸を補正する。
【００９１】
なお、光軸の補正方法は、上述した方法に限定されるものではない。
【００９２】
ところで、図３を用いて、先に説明したように、レーザレーダ３が投光するレーザ光４の光軸が、基準に一致した角度であっても、路面の傾斜の影響により、先行車５を検知することができないことがある。その結果、先行車５に異常接近してしまい、運転手が危険にさらされる可能性がある。なお、図３においては、自車１の前方の路面が上り坂の場合の例について示されているが、自車１の前方の路面が、上り坂から平坦な角度になる場合、平坦な角度から下り坂になる場合、その他、路面の傾斜が変化する全ての場所で起こりうる。
【００９３】
そこで、次に、上述した問題点、すなわち、路面の傾斜による影響で、対象物検出装置２が、先行車５を検知することができなくなる問題を解消する装置、および方法について、以下に述べる。
【００９４】
図１４は、そのような対象物検出装置２の構成例を示したブロック図である。図１４においては、対象物認識/距離測定部１３と投光角度計算部１５の間に、路面傾斜検出部７１が挿入されている。
【００９５】
路面傾斜検出部７１は、対象物認識/距離測定部１３から供給された路面までの距離に関する情報を基に、所定の演算を行い、自車１の前方の路面の傾斜を検出し、投光するレーザ光４の光軸の角度を変更させる必要があるか否かを判定する。その結果、角度を変更する必要があると判断した場合、光軸の角度を変化させるタイミングを演算する。そして、路面の傾斜角度に関する情報を投光角度計算部１５に供給し、光軸の角度を変化させるタイミングに関する情報を投光角度制御部１６に供給する。
【００９６】
それ以外の構成は、図４に示された対象物検出装置２と同様であるため、説明は省略する。
【００９７】
次に、図１５のフローチャートを参照して、路面傾斜に対するレーザ光４の光軸を適応させる処理について説明する。
【００９８】
ステップＳ４１において、レーザレーダ３は、レーザ光４を投光する。図１６Ａは、自車１に取り付けられた対象物検出装置２のレーザレーダ３がレーザ光４を前方の路面５２に投光している状況を示している。図１６において、自車１は、図中、左から右方向に走行している。
【００９９】
ステップＳ４２において、レーザレーダ３は、ステップＳ４１で投光したレーザ光４が路面５２、および路面上にある各種の物体(反射体)に反射してきた反射光を受光する。図１６においては、△で示された地点でレーザ光４が反射され、反射光は、レーザレーダ３により受光される。
【０１００】
ステップＳ４３において、レーザレーダ３は、ステップＳ４２で受光した反射光に対応する信号(反射信号)を信号処理部１２に入力する。対象物認識/距離測定部１３は、信号処理部１２において所定の信号処理が施された反射信号を基に、路面５２からの反射信号を識別し、路面５２までの距離を算出する。
【０１０１】
ステップＳ４４において、路面傾斜検出部７１は、対象物認識/距離測定部１３より、ステップＳ４３で算出された路面５２までの距離を入力され、これを基に、路面５２の傾斜角度を演算し、傾斜角度が予め設定された所定の角度範囲より大きいか否かを判定する。演算方法の例の詳細は、後述する。その結果、図６Ａに示された路面５２のような場合、路面５２は傾斜していない（傾斜角度は所定の角度範囲内）と判断され、ステップＳ４１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【０１０２】
ここで、図６Ｂに示されたように、図中、左から右方向に走行する自車１の前方に点Ｔを境に上り坂になっている路面が現れたとする。図６Ｂにおいては、点Ｔより左側の路面５２ａは、平坦な路面であり、点Ｔより右側の路面５２ｂは、上り坂になっている。すると、図６Ｂに示されたように、ステップＳ４１で投光されたレーザ光４は△で示された地点で反射されステップＳ４２において受光され、ステップＳ４３において、路面５２ｂまでの距離が算出される。ここで、図６Ｂにおける路面５２ｂまでの距離は、図６Ａにおける路面５２までの距離と比較して、短くなっている。
【０１０３】
この場合、ステップＳ４４において、路面傾斜検出部７１は、路面５２ｂの傾斜角度は所定の角度範囲より大きいと判断し、処理はステップＳ４５に進む。
【０１０４】
ステップＳ４５において、路面傾斜検出部７１は、ステップＳ４４で演算した路面の傾斜角度に関する情報を投光角度計算部１５に供給する。投光角度計算部１５は、供給された情報を基に、路面状況に適切な、レーザ光４の投光角度を計算し、投光角度制御部１６に供給する。
【０１０５】
ステップＳ４６において、路面傾斜検出部７１は、ステップＳ４３で算出した路面５２ｂまでの距離、ステップＳ４４で算出した路面５２ｂの傾斜角度、および車両速度測定装置２１から制御部１１に供給される自車１の速度情報を参照して、レーザ光４の光軸を変化させるタイミングを計算し、投光角度制御部１６に供給する。
【０１０６】
ステップＳ４７において、投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５から供給されたレーザ光４の投光角度に関する情報と、路面傾斜検出部７１から供給されたレーザ光４の光軸を変化させるタイミングに関する情報に基づいて、レーザレーダ３を制御し、路面傾斜検出部７１が算出したタイミングで、光軸の投光角度を、投光角度計算部１５が算出した投光角度に変化させる。図１７は、投光角度を変化させたレーザ光を図示している。
【０１０７】
図１７においては、対象物検出装置２は、投光角度をレーザ光４Ｈ(点線で図示)からレーザ光４Ｊ(実線で図示)に変化させている。このように、レーザ光の投光角度を変化させることにより、前方に先行車５があった場合、先行車５を確実に検知することができる。
【０１０８】
なお、投光角度を変化させる方法は、図１１乃至図１３に示された方法のうち、いずれかの方法を用いることができる。ただし、投光角度を変化させる方法は、上述した方法に限るものではない。
【０１０９】
次に、路面傾斜検出部７１が路面の傾斜を演算する原理の１例について、図１８を参照して説明する。
【０１１０】
図１８においては、図中左から右方向に走行する自車１の前方に、点Ｔを境に傾斜した路面５２ｂがある。対象物検出装置２のレーザレーダ３は、レーザ光４を投光している。レーザ光４は点Ｒにおいて、レーザ光下端３２が路面５２ｂに反射されている。対象物認識/距離測定部１３は、レーザ光４の投光口Ｑから点Ｒまでの距離Ｌ４を算出する。
【０１１１】
点Ｒを通り、路面５２ａに平行な線を平行線８１とし、レーザ光４の投光口Ｑから路面５２ａに垂直に降ろした垂線が、平行線８１と交わる点をＰ、垂線が路面５２ａと交わる点をＯとする。
【０１１２】
ここで、レーザレーダ３の設置高、すなわち、点Ｏから点Ｑまでの長さＨは、対象物検出装置２の設置時に、予め計測済みである。また、∠RQP(以後、∠Ｑと称する)は、光軸の投光角度により決定されるものであり、光軸の投光角度は、投光角度制御部１６が管理している。よって、∠Ｑは、光軸の投光角度を基に算出することができる。また、三角形PQRは、∠RPQが直角な直角三角形である。
【０１１３】
よって、点Ｏを原点(０，０)とした場合の、点Ｒの座標を(ｘ，ｙ)とおくと、点Ｒ(ｘ，ｙ)は、
ｘ＝Ｌ４sin∠Ｑ
ｙ＝Ｈ−Ｌ４cos∠Ｑ
で求められる。
【０１１４】
路面傾斜検出部７１は、対象物認識/距離測定部１３から常時、供給される路面５２までの距離情報を基に、点Ｒの座標を逐一算出し続け、得られた複数の座標を基に、路面の傾斜角度を算出する。ただし、自車１は走行しているため、点Ｒを算出してから、次に点Ｒを算出するまでに、自車１は移動している。そこで、路面傾斜検出部７１は、この移動距離を含んだ計算式により、路面の傾斜角度を算出する。
【０１１５】
上述したような原理により、路面傾斜検出部７１は、路面の傾斜を算出する。
【０１１６】
ところで、上述の説明は、上り坂に対してレーザ光４の投光角度を適応的に変化させる例であるが、下り坂に対しても、レーザ光４の投光角度を適応させることができる。図１９Ａは、平坦な路面５２、図１９Ｂは、平坦な路面５２ａ、および、点Ｕを境に、下り坂になっている路面５２Ｃを表わしている。
【０１１７】
図１９Ａおよび図１９Ｂにおいて、自車１は、図中、左から右方向に走行しており、レーザレーダ３より投光されたレーザ光４は、△で示された地点で路面５２（路面５２Ｃ）に反射されている。対象物認識/距離測定部１３は、△で示された位置までの距離を算出している。図１９Ｂのように下り坂になっている場合、対象物認識/距離測定部１３が算出した路面５２Ｃまでの距離は、図１９Ａの平坦な路面５２で対象物認識/距離測定部１３が算出した距離と比較して、長くなっている。路面５２Ｃまでの距離に基づいて、先に述べた原理により下り坂においても、路面の傾斜角度を算出することができる。
【０１１８】
本発明においては、以上のような方法を用いることにより、光軸のずれを補正し、また、路面の傾斜に応じてレーザ光４の投光角度を適応させる機能を持たせた対象物検出装置を実現することができる。
【０１１９】
以上においては、レーザ光によるビームを用いるようにしたが、ミリ波等の充分鋭い指向性を確保することができる電波によるビームを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】従来の対象物検出装置による対象物検出の方法を説明する図である。
【図２】従来の対象物検出装置による光軸のずれを説明する図である。
【図３】従来の対象物検出装置の問題点を説明する図である。
【図４】本発明の対象物検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の対象物検出装置が投光するレーザ光の光軸について説明する図である。
【図６】図４の対象物検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】図４の対象物検出装置の光軸ズレ検知方法を説明する図である。
【図８】図４の対象物検出装置の光軸ズレ検知方法を説明する、別の図である。
【図９】図４の対象物検出装置の他の光軸ズレ検出方法による動作を説明するフローチャートである。
【図１０】図４の対象物検出装置の他の光軸ズレ検知方法を説明する図である。
【図１１】図４の対象物検出装置の光軸のずれを補正する方法を説明する図である。
【図１２】図４の対象物検出装置の光軸のずれを補正する他の方法を説明する図である。
【図１３】図４の対象物検出装置の光軸のずれを補正する、さらに他の方法を説明する図である。
【図１４】本発明の対象物検出装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１５】図１４の対象物検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１６】図１４の対象物検出装置の路面傾斜算出方法を説明する図である。
【図１７】図１４の対象物検出装置の光軸の路面傾斜への適応方法を説明する図である。
【図１８】図１４の対象物検出装置の光軸の路面傾斜算出方法を説明する、別の図である。
【図１９】図１４の対象物検出装置の光軸の路面傾斜算出方法を説明する、さらに別の図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 自車
２ 対象物検出装置
３ レーザレーダ
４ レーザ光
５ 先行車
１１ 制御部
１２ 信号処理部
１３ 対象物認識/距離測定部
１４ 光軸ズレ検出部
１５ 投光角度計算部
１６ 投光角度制御部
１７ 安全距離判定部
１８ 警報提示部
２１ 車両速度測定装置
３１ レーザ光上端
３２ レーザ光下端
３３ 光軸
４１ 頭上標識
５１ 平行線
５２ 路面
６１ レーザ光上端
６２ レーザ光下端
６３ 光軸
７１ 路面傾斜検出部
８１ 平行線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物検出装置および方法に関し、特に、光軸を最適な角度に調節することができるようにした対象物検出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車に設置したレーザレーダを用いて、前を走る自動車との車間距離を測定し、この距離が、安全な距離以下になると、運転手に、もっと車間距離をとるよう警告を発したり、自動的に自車の速度を制御し、先行車との距離をあけさせたりする対象物検出装置がある。この装置の概要について、図１を参照して説明する。
【０００３】
図１において、対象物検出装置２を車両前方に設置した自車１は、図中、左から右方向に走行している。自車１の前方には、先行車５が、自車１と同様の方向に走行している。対象物検出装置２のレーザレーダ３は、レーザ光４を自車の前方に向けて発射（投光）する。このレーザ光４は、先行車５の後部で反射され、その反射光は、レーザレーダ３により受光される。対象物検出装置２は、レーザレーダ３によりレーザ光４が投光されてから、先行車５に反射して、レーザレーダ３に受光されるまでの時間を測定し、その時間より、自車１と先行車５の車間距離を算出する。
【０００４】
そして、対象物検出装置２は、このようにして算出した自車１と先行車５の車間距離が、予め設定されている安全な距離（先行車５が事故をおこしたり急停止したときに、自車１が危険を回避できると考えられる距離）以下であると判断した場合、自車１の運転手に、車間距離をもっととるよう警告を発したり、自動的に自車１の速度を制御して、安全な車間距離を確保させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような対象物検出装置２は、レーザレーダ３が投光するレーザ光４の光軸がずれると、図２に示すように先行車５との距離を正確に測定できないという課題があった。
【０００６】
図２において、レーザレーダ３が投光するレーザ光４は、例えば、自車１の軽衝突による歪みや、レーザレーダ３を固定する固定機構の経年変化による緩みなどが原因で、図１に示したレーザ光４の正常な投光方向と比較して、投光角度が、上方に傾いてしまっている。
【０００７】
このような場合、レーザレーダ３は、先行車５が、破線で示した先行車５の位置に近づくまで、レーザ光４の反射光を受光することができない。このため、対象物検出装置２は、自車１と先行車５との車間距離が、破線で示した先行車５の位置より長い場合、車間距離はおろか、先行車５の存在すら検知できない。
【０００８】
そのため、異常に接近するまで先行車５を検出することができず、緊急事態に対処できないという課題があった。
【０００９】
また、仮に、自車１への対象物検出装置２の設置角度が正常な場合（レーザ光４が、望ましい角度で投光された場合）においても、路面が図４に示すように、傾斜していた場合、従来の対象物検出装置２は、先行車５を検知することができないことがある。
【００１０】
図３において、自車１のレーザレーダ３が投光するレーザ光４は、前方の傾斜する路面に反射され、先行車５には届いていない。すなわち、この場合、対象物検出装置２は、先行車５を検知することができない。
【００１１】
このように、路面が傾斜している場合にも、異常に接近するまで先行車５を検出することができず、緊急事態に対処できないことがあった。
【００１２】
この課題を解決するために、例えば特開平１１−１９４１６９号公報には、路面に対する装置自体の傾きを検出する傾き検出手段、および複数の検知ビームを備え、検出された傾きに最適な検知ビームを選択する選択手段を備えた車両用物体検知装置が開示されている。
【００１３】
同公報の車両用物体検知装置は、先行車との車間距離を計測するために、路面と水平な方向にレーザ光を投光する第１のレーザレーダとは別に、車両用物体検知装置自体の路面に対する傾きを測定するために、路面に向かって所定の角度でレーザ光を投光させる第２および第３のレーザレーダを備えている。
【００１４】
この車両用物体検知装置においては、第２および第３のレーザレーダによる路面との距離の計測結果を基に、車両用物体検知装置自体の、路面に対する角度を算出し、ひいては、第１のレーザレーダから投光されるレーザ光の光軸の角度を演算し、演算結果に基づいて、複数ある検知ビームの中から最適な検知ビームを選択するようになされている。
【００１５】
しかしながら、上記公報の発明では、車両用物体検出装置に対するレーザ光の光軸の角度は規定値として扱われ、車両用物体検知装置の路面に対する角度から、間接的に、路面に対する第１のレーザ光の光軸の角度を算出している。よって、車両用物体検出装置に対するレーザ光の光軸の角度が、例えば、装置製造時の組み立て誤差により、設計時に設定した所定の値と異なっていた場合、路面に対する光軸の角度を、正確に算出することができないという課題があった。
【００１６】
また、上記公報の発明では、車両用物体検出装置の直下の路面の変化を検知することはできるが、車両の前方の路面の傾斜変化を検出することはできないという課題があった。
【００１７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、レーザ光４自体を用いて、レーザ光４の光軸のずれを検知し、補正することができるようにし、また、路面の傾斜に合わせて、レーザ光４の投光角度を適応させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の対象物検出装置は、ビームを出射する出射手段と、出射手段により出射されたビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信手段と、受信手段により受信した反射ビームを反射した物体が路面であるか否かを判別する判別手段と、受信手段により受信した反射ビームを基に、路面の反射位置までの距離を測定する測定手段と、測定手段により測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度を算出する算出手段と、算出手段により算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
出射手段および受信手段は、例えば、図１４のレーザレーダ３であり、ビームを出射し、路面、および路面上の対象物に反射された反射ビームを受信する。判別手段とは、例えば、図１４の対象物認識/距離測定部１３であり、受信手段により受信された反射ビームが路面からの反射ビームであるか否かを判断する。測定手段とは、例えば、図１４の対象物認識/距離測定部１３であり、受信手段により受信された反射ビームに基づいて、路面の反射位置までの距離を算出する。
【００２０】
算出手段とは、例えば、図１４の路面傾斜検出部７１であり、測定手段により測定された路面の反射位置までの距離をもとに、路面の傾斜角度を算出する。制御手段とは、例えば、図１４の投光角度計算部１５、および投光角度制御部１６であり、投光角度計算部１５において、算出手段により算出された路面の傾斜角度を基に、路面の傾斜角度に適応したレーザ光の出射角度が算出され、投光角度制御部１６において、投光角度計算部１５により算出された出射角度に基づいて、レーザ光の投光角度が調節される。
【００２１】
本発明の対象物検出方法は、ビームを出射する出射ステップと、出射ステップの処理により出射されたビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信ステップと、受信ステップの処理により受信した反射ビームを反射した物体が路面であるか否かを判別する判別ステップと、受信ステップの処理により受信した反射ビームを基に、路面の反射位置までの距離を測定する測定ステップと、測定ステップの処理により測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度を算出する算出ステップと、算出ステップの処理により算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
出射ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４１であり、受信ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４２であり、判別ステップおよび測定ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４３であり、算出ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４４であり、制御ステップとは、例えば、図１５のステップＳ４５、ステップＳ４６、およびステップＳ４７である。
【００２３】
本発明の第４の対象物検出装置および方法においては、ビームが出射され、出射されたビームが、物体に当り反射された反射ビームが受信され、受信した反射ビームを反射した物体が路面であるか否かが判別され、受信した反射ビームを基に、路面の反射位置までの距離が測定され、測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度が算出され、算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度が制御される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の対象物検出装置および方法によれば、受信した反射ビームを基に、路面までの距離を測定し、測定された路面の反射位置までの距離を基に、路面の傾斜角度を算出し、算出された路面の傾斜角度を基に、ビームの出射角度を制御するようにしたので、路面の傾斜に関わらず、先行車の検知を正確の行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の対象物検出装置２の構成例について、図４のブロック図を参照して説明する。
【００２６】
対象物検出装置２の制御部１１は、予め設定された所定の制御プログラムに基づいて、対象物検出装置２の各部を制御し、先行する車両の有無を判断したり、先行車５が検出された場合、先行車５との車間距離を測定し、車間距離が安全な距離か否かを判断し、安全な距離ではない場合、運転手に警告を発したりする一連の処理を実行させる。また、制御部１１は、対象物認識/距離測定部１３より、頭上標識（または路面）の存在を確認した旨の情報が入力されると、車両速度測定装置２１から供給された自車１の走行速度に関する情報を参照して、自車１が安定した速度で走行しているか否か（加速度運動をしていないか否か）を判断し、安定している(一定の速度で走行している)と判断した場合、後述する光軸ずれを検知し、補正する所定の処理を実行する。
【００２７】
レーザレーダ３は、制御部１１の制御に基づいて、レーザ光４を出力し、頭上標識や先行車５などの対象物や道路などの反射体からの反射光を受光し、光電変換して信号処理部１２に入力する。また、レーザレーダ３は、投光角度制御部１６による制御を受け、レーザ光４の、路面に対して鉛直方向の投光角度を調節する。
【００２８】
信号処理部１２は、レーザレーダ３から出力されるレーザ光４およびその反射光に対応する信号に対して、所定の信号処理を施し、それを対象物認識／距離測定部１３に供給する。
【００２９】
対象物認識／距離測定部１３は、信号処理部１２より供給された信号に基づいて、頭上標識、先行車５、道路などの反射体を識別すると共に、反射体までの距離を測定し、制御部１１、光軸ズレ検出部１４、および安全距離判断部１７に、それぞれ供給する。
【００３０】
光軸ズレ検出部１４は、対象物認識/距離測定部１３から入力された反射体までの距離を基に、所定の演算を実行し、レーザ光４の光軸の基準方向からのずれを算出し、光軸のずれが、予め、補正可能範囲として設定された所定のずれ角度より小さいと判断した場合、投光角度計算部１５に、光軸のずれ角度に関する情報を供給する。算出した光軸のずれが、補正可能範囲より大きいと判断した場合、警報提示部１８に、警報を発するよう指示する。ここで、レーザ光４の光軸について、図５を参照して説明する。
【００３１】
図５において、レーザレーダ３から投光されたレーザ光４は、上下に所定の幅の広がりを有しており、その端(利用可能な強度を有する範囲の境界)を、それぞれレーザ光上端３１、およびレーザ光下端３２とする。レーザ光上端３１とレーザ光下端３２が成す角度をΘとしたとき、その２等分線を、光軸３３とする。なお、角度Θは、予め所定の値に設定されている。
【００３２】
図４に戻って、投光角度計算部１５は、光軸ズレ検出部１４から、光軸のずれ角度に関する情報を入力されると、光軸のずれを補正することができるレーザ光４の投光角度を計算し、算出した値を投光角度制御部１６に供給する。
【００３３】
投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５から、投光角度に関する情報を入力されると、対応する投光角度にするよう、レーザレーダ３を制御する。
【００３４】
安全距離判断部１７は、対象物認識/距離測定部１３から入力された反射体までの距離を基に、先行車５との間の車間距離が安全な距離であるか否かを判断し、安全な距離ではないと判断した場合、警報提示部１８に、警報を発するよう指示する。
【００３５】
警報提示部１８は、光軸ズレ検出部１４、または、安全距離判断部１７からの指示が入力されると、対応した警報を発する。
【００３６】
車両速度測定装置２１は、走行中の自車１の速度を常時計測し、対象物検出装置２の制御部１１に供給する。
【００３７】
ところで、対象物検出装置２の制御部１１は、前回に光軸ずれの検出処理を行ってから、所定の時間（例えば、１日間）が経過したと判断すると、光軸ずれを検知する一連の処理を開始する。
【００３８】
次に、頭上標識を利用した光軸ズレ補正処理について、図５のフローチャートを参照して、説明する。
【００３９】
ステップＳ１において、レーザレーダ３は、レーザ光４を投光する。
【００４０】
ステップＳ２において、レーザレーダ３は、ステップＳ１で投光したレーザ光４が路面上にある各種の物体(反射体)に反射してきた反射光を受光する。
【００４１】
ステップＳ３において、レーザレーダ３は、ステップＳ２で受光した反射光に対応する信号(反射信号)を信号処理部１２に入力する。対象物認識/距離測定部１３は、信号処理部１２において所定の信号処理が施された反射信号を基に、対象物(反射体)の有無、および対象物までの距離を算出する。
【００４２】
ステップＳ４において、対象物認識/距離測定部１３は、認識した対象物(反射体)が頭上標識４１であるか否かを判断する。制御部１１は、対象物認識/距離測定部１３から、頭上標識４１を確認した旨の情報が入力されるまで待機する。
【００４３】
図７Ａは、図中、左から右方向に走行する自車１と、頭上標識４１の関係を示している。自車１に設置された対象物検出装置２のレーザレーダ３は、自車１の前方にレーザ光４を投光している。自車１の走行に伴って、遠方から頭上標識４１(図中、実線)が接近し、レーザレーダ３の測定範囲内にまで接近すると、レーザ光４は、頭上標識４１により反射され、レーザレーダ３は、この反射光を受光する。この信号は信号処理部１２で処理された後、対象物認識/距離測定部１３に入力される。対象物認識/距離測定部１３は、入力された信号を基準の信号と比較することで、頭上標識４１であることを認識する。基準の信号は、実験等により予め測定され、記憶されている。対象物認識/距離測定部１３から、頭上標識４１を認識した旨の情報が制御部１１に入力されると、処理はステップＳ５に進む。
【００４４】
ステップＳ５において、制御部１１は、車両速度測定装置２１から、自車１の走行速度を取得し、それを基に、自車１が、安定した速度(一定の速度)で走行しているか否かを判定し、安定した速度で走行していない場合、処理はステップＳ４に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００４５】
ステップＳ５において、制御部１１が、自車１は安定した速度で走行していると判断した場合、ステップＳ６に進み、制御部１１からの指令により、対象物認識/距離測定部１３は、レーザレーダ３が頭上標識４１を検出できなくなる瞬間(直前)の、レーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離を算出する。すなわち、図７Ａにおいて、自車１が右方向に走行する間、対象物認識/距離測定部１３は、頭上標識４１を認識し続けるが、自車１と頭上標識４１との距離が頭上標識ロスト距離になると(頭上標識４１が、図中、破線で示される位置（▲で示す地点）になると)、頭上標識４１は、レーザ光４の投光範囲より上方の外に出てしまい、対象物認識/距離測定部１３は、以後、頭上標識４１を認識することができなくなる(これをロストと称する)。対象物認識/距離測定部１３は、頭上標識４１を認識することができなくなる直前の、レーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離（図７ＡのＬ１で示された距離）を算出し、光軸ズレ検出部１４に供給する。
【００４６】
ステップＳ７において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ６で、対象物認識/距離測定部１３が算出したレーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離Ｌ１を基に、光軸の鉛直面内における角度を算出する。この処理の詳細は、後述する。
【００４７】
ステップＳ８において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ７において算出した光軸の角度に基づいて、光軸がずれているか否かを判定し、光軸がずれてはいなかった場合、処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ８において、光軸ズレ検出部１４が、光軸がずれていたと判定した場合、ステップＳ９に進む。
【００４９】
ステップＳ９において、光軸ズレ検出部１４は、光軸のずれが、補正可能範囲として予め設定された所定の範囲内であるか否かを判定し、所定の範囲内であると判定した場合、ステップＳ１０に進む。
【００５０】
ステップＳ１０において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ７で算出した光軸の角度に関する情報を投光角度計算部１５に入力し、投光角度計算部１５は、これを基に、光軸のずれを補正するためのレーザ光４の投光角度を計算し、算出した投光角度に関する情報を、投光角度制御部１６に供給する。投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５から入力された投光角度に関する情報に基づいて、レーザレーダ３を制御し、レーザ光４の投光角度を補正させる。
【００５１】
ステップＳ９において、光軸ズレ検出部１４が、光軸のずれは所定の範囲より大きいと判定した場合、ステップＳ１１に進み、光軸ズレ検出部１４は、警報提示部１８に、運転手に対して警報を提示するよう指令する。警報提示部１８は、この指令に従って、例えば、光軸がずれていることを示すインジケータを表示させたり、光軸がずれていることを案内する音声を出力させたりして、運転手に、光軸がずれていることを知らせる。
【００５２】
以上のようにして、本願発明の対象物検出装置２は、光軸のずれを補正する一連の処理を行う。
【００５３】
なお、例えば、カーナビゲーションシステムの記録媒体に、頭上標識４１の設置位置を予め記録させておき、カーナビゲーションシステムと連動して、対象物検出装置２の光軸ズレ検知処理を行うようにしてもよい。すなわち、カーナビゲーションシステムが、自車１が走行する道路の前方に頭上標識４１があると判断したとき、その情報を対象物検出装置２に供給し、対象物検出装置２に、光軸のずれを検知する一連の処理を行わせるようにしてもよい。また、頭上標識４１の設置高に関する情報も、カーナビゲーションシステムの記録媒体に予め記録させておき、光軸ズレ検出部１４が、光軸のずれを算出する際に、この頭上標識４１の設置高に関する情報を用いるようにしてもよい。
【００５４】
さらに、道路上の特定の対象物（例えば、頭上標識４１以外の路上の看板や、トンネルの出口など）とその設置高を対応付けて、予めカーナビゲーションシステムに登録させておくことにより、頭上標識４１以外の対象物を利用して、光軸のずれを検知するようにしてもよい。
【００５５】
また、上述した例においては、検出のためのビームとしてレーザ光を用いたが、本発明の対象物検出装置２が用いるビームは、レーザ光に限定されるものではない。
【００５６】
次に、図６のステップＳ７の処理、すなわち、距離Ｌ１を利用した光軸ズレ検出処理の概要について、図８を参照して説明する。
【００５７】
図８は、レーザレーダ３が頭上標識４１をロストした瞬間の、自車１、頭上標識４１、およびレーザ光４の関係を示している。レーザレーダ３と頭上標識４１間の距離Ｌ１は、対象物認識/距離測定部１３のステップＳ６の処理によって算出されている。路面５２を基準としたレーザレーダ３の設置高ｈは、レーザレーダ３の自車１への取り付け時に、予め計測済みである。また、頭上標識４１の設置高Ｈは、日本国内の場合、路面５２を基準とした標識下端の高さが、標準５ｍ（例外として4.7ｍ乃至6.0ｍ）と定められている。平行線５１は、レーザレーダ３の設置高ｈで、路面５２と平行に引かれた便宜上の線である。
【００５８】
ここで、レーザレーダ３のレーザ光４の投光口をａ、頭上標識４１の下端をｂ、下端ｂから路面に下ろした垂線と平行線５１の交わる点をｃとすると、三角形abcは、∠acbが直角な直角三角形である。辺abの長さはＬ１であり、辺bcの長さはＨ-ｈで算出できる。
【００５９】
よって、∠bacをθとすると、角度θは、次の式で求めることができる。
sinθ＝(Ｈ−ｈ)/Ｌ１
【００６０】
ところで、図５に示した通り、光軸３３は、レーザ光上端３１とレーザ光下端３２が成す角度Θの２等分線である。
【００６１】
以上のことから、光軸３３が平行線５１と成す角度は、θ―Θ/２で求めることができる。
【００６２】
対象物検出装置２を自車１に設置する際の、平行線５１に対する光軸３３の適正な角度は、予め所定の範囲内に指定されており、値θ―Θ/２を、予め指定された適正な角度と比較することにより、光軸３３の上下方向のずれを求めることができる。
【００６３】
以上のように、レーザレーダ３から投光されたレーザ光４からの反射光を利用して、直接、光軸のずれを求めるため、対象物検出装置２に対するレーザ光４の投光角度が、設計時の理想値から大きくずれていたとしても、正確に、光軸のずれを求めることができる。
【００６４】
次に、図７Ｂは、光軸が、予め設定された所定の範囲より上方に傾いた場合の例について示している。図７Ｂにおいても図７Ａと同様に、自車１は、図中、左から右方向に向かって走行している。レーザレーダ３は、接近する頭上標識４１を認識し続ける。そして、頭上認識ロスト距離に達したとき(頭上標識４１が、破線で示される位置になると)、頭上標識４１は、レーザ光４の視野外に出てしまう。このときの、レーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離をＬ２とする。
【００６５】
図示したように、図７Ａの光軸が正常な場合におけるレーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離Ｌ１と比較して、図７Ｂに示した光軸が上方に傾いている場合のレーザレーダ３と頭上標識４１の間の距離Ｌ２は、短くなっている。距離Ｌ２を基に、上述した原理の演算を行うことにより、光軸３３のずれが求められ、その結果、ずれの大きさが、対象物検出装置２が正常に作動できる範囲を超えていると判定され、運転手に、警告を表示するようになっている。
【００６６】
以上のような原理によって、本発明の対象物検出装置２は、光軸３３のずれを検知することができる。
【００６７】
次に、本発明の対象物検出装置２による、路面を利用した光軸ズレ補正方法について、図９のフローチャートを参照して説明する。なお、頭上標識を利用した光軸ズレ補正方法と同一の処理に関しては、適宜、省略する。
【００６８】
ステップＳ２１において、レーザレーダ３は、レーザ光４を投光する。
【００６９】
ステップＳ２２において、レーザレーダ３は、ステップＳ２１で投光したレーザ光４が路面５２、および路面上にある各種の物体(反射体)に反射してきた反射光を受光する。
【００７０】
ステップＳ２３において、レーザレーダ３は、ステップＳ２２で受光した反射光に対応する信号(反射信号)を信号処理部１２に入力する。対象物認識/距離測定部１３は、信号処理部１２において所定の信号処理が施された反射信号を基に、路面５２からの反射信号を識別し、路面５２までの距離を算出する。
【００７１】
なお、路面５２からの反射光であるか否かは、路面５２からの反射光に基づく反射信号の特徴量を実験により予め求めておき、その特徴量と比較することで判定することができる。
【００７２】
ステップＳ２４において、制御部１１は、車両速度測定装置２１から、自車１の走行速度を取得し、それを基に、自車１が、安定した速度(一定の速度)で走行しているか否かを判定し、安定した速度で走行していない場合、処理はステップＳ２１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００７３】
ステップＳ２５において、光軸ズレ検出部１４は、ステップＳ２３で、対象物認識/距離測定部１３が算出したレーザレーダ３と路面５２の間の距離を基に、光軸の鉛直面内における角度を算出する。この処理の詳細は、後述する。
【００７４】
以後、ステップＳ２６は、図６のステップＳ８と、ステップＳ２７は、図６のステップＳ９と、ステップＳ２８は、図６のステップＳ１０と、ステップＳ２９は、図６のステップＳ１１と同様の処理である。
【００７５】
以上のようにして、路面５２を利用した光軸ズレの補正処理は行われる。
【００７６】
次に、路面５２を利用した光軸ズレ検知の原理について、図１０を参照して説明する。なお、光軸ズレ検知方法の原理は、図８に示された頭上標識４１を利用した検知方法と類似点が多いため、以下の説明においては、詳細な説明は、適宜省略する。
【００７７】
路面５２を利用した光軸ズレ検知方法においては、対象物検出装置２は、頭上標識４１からの反射光を利用する代わりに、路面５２からの反射光を利用する。図１０に示すように、レーザ光下端６２のレーザ光４は、点ｅで、路面５２に反射し、反射光はレーザレーダ３により受光される。この反射光を基に、対象物認識/距離測定部１３において、路面５２からの反射か否かが識別されると共に、レーザレーダ３の投光口ｄとレーザ光下端６２と路面５２との交点ｅの間の距離Ｌ３が算出される。対象物認識/距離測定部１３は、算出した距離Ｌ３を光軸ズレ検出部１４に供給する。
【００７８】
光軸ズレ検出部１４は、対象物認識/距離測定部１３から供給された距離Ｌ３とレーザレーダ３の設置高ｈを基に、以下の式により、θを算出する。
【００７９】
sinθ＝ｈ/Ｌ３
【００８０】
そして、光軸ズレ検出部１４は、θからΘ/２を引き算した値（θ−Θ/２）から、平行線５１を基準とした光軸６３の角度を算出する。
【００８１】
以上のようにして、対象物検出装置２は、路面５２を利用して、光軸のずれを検知することもできる。上述した、路面５２を利用した光軸ズレ検知方法は、下方への光軸のずれを検知することができるほか、所定の角度までなら、上方への光軸のずれを検知することも可能である。
【００８２】
なお、本発明の対象物検出装置２は、頭上標識４１のみを利用した光軸ズレ検知処理を行うように設定すること、および、路面５２のみを利用した光軸ズレ検知処理を行うように設定することができる。また、本発明の対象物検出装置２は、頭上標識４１を利用した光軸ズレ検知処理、および路面５２を利用した光軸ズレ検知処理を、状況に応じて、適宜、選択して用いるように設定することもできる。
【００８３】
次に、図６のステップＳ１０、および、図９のステップＳ２８の、光軸のずれを補正する処理の詳細について、図１１乃至図１３を参照して説明する。図１１乃至図１３は、光軸のずれを補正するための、異なる方法についてそれぞれ図示したものである。光軸のずれを補正する第１の方法について、図１１を参照して説明する。
【００８４】
図１１においては、レーザレーダ３が投光するレーザ光４Ａ(図中、点線)は、基準となる光軸の角度（先行車５を的確に検知することができる角度）より上方にずれていたとする。ここで、図６のステップＳ８(図９のステップＳ２６)において、光軸がずれていると判定され、図６のステップＳ９（図９のステップＳ２７）において、光軸のずれは、補正可能な程度であると判定される。
【００８５】
すると、図６のステップＳ１０（図９のステップＳ２８）において、投光角度計算部１５は、光軸ズレ検出部１４から入力された光軸の角度に関する情報を基に、光軸のずれを補正するためのレーザ光４の投光角度を計算し、投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５で算出された投光角度に関する情報に基づいて、レーザレーダ３を制御し、投光角度をレーザ光４Ａからレーザ光４Ｂの位置に補正させる。
【００８６】
投光角度を、レーザ光４Ａからレーザ光４Ｂの位置に補正する方法としては、例えば、予め、対象物検出装置２にレーザレーダ３を鉛直方向に旋回させる駆動機構を備えるようにさせておき、その駆動機構によりレーザレーダ３を旋回させ、光軸の角度を、投光角度計算部15により算出された所定の角度分だけ連続的に変化させてゆき、補正させる方法が考えられる。
【００８７】
なお、レーザ光４の投光角度を連続的に変化させる方法は、上述の方法に限定されるものではない。
【００８８】
次に、光軸のずれを補正する第２の方法について、図１２を参照して説明する。図１２において、対象物検出装置２は、レーザレーダ３の投光するレーザ光４の投光角度を、予め設定した所定の角度だけ切り替えることができるようになっており、レーザ光４Ｃ、レーザ光４Ｄ、およびレーザ光４Ｅの中から選択できるようになっている。投光角度鮮魚部１６は、投光角度計算部１５により算出された光軸の角度に関する情報に従って、例えば、レーザ光４Ｃからレーザ光４Ｄに、または、レーザ光４Ｃからレーザ光４Ｅに、投光角度を切り替えることにより、光軸のずれを補正する。
【００８９】
なお、図１２においては、レーザ光４Ｃ、レーザ光４Ｄ、およびレーザ光４Ｅの３通りの投光角度を示したが、投光角度は、この３通りに限定されるものではなく、例えば１０通りの投光角度を選べるように装置を構成することも可能である。図１１および図１２に示された光軸の補正方法の違いは、図１１に示した光軸の補正方法が、連続的に光軸の角度を変化させるのに対し、図１２に示した補正方法は、不連続的に光軸を変化させることである。
【００９０】
次に、光軸のずれを補正する第３の方法について、図１３を参照して説明する。図１３に示された光軸の補正方法は、図１１および図１２に示された方法を組み合わせたものである。すなわち、図１３において、レーザ光が、レーザ光４Ｆ(点線で図示)のように、基準となる投光角度よりも上方に角度が付きすぎていた場合、投光角度制御部１６の制御により、まず、投光されるレーザ光が、基準となる投光角度に最も近い投光角度であるレーザ光４Ｇ(破線で図示)に切り替えられる（図１２に示された補正方法と同一）。さらに、投光角度制御部１６は、レーザ光の光軸をレーザ光４Ｇからレーザ光４Ｇ´(実線で図示)に変化させる(図１１に示された補正方法と同一)。このようにして、レーザ光４の光軸を補正する。
【００９１】
なお、光軸の補正方法は、上述した方法に限定されるものではない。
【００９２】
ところで、図３を用いて、先に説明したように、レーザレーダ３が投光するレーザ光４の光軸が、基準に一致した角度であっても、路面の傾斜の影響により、先行車５を検知することができないことがある。その結果、先行車５に異常接近してしまい、運転手が危険にさらされる可能性がある。なお、図３においては、自車１の前方の路面が上り坂の場合の例について示されているが、自車１の前方の路面が、上り坂から平坦な角度になる場合、平坦な角度から下り坂になる場合、その他、路面の傾斜が変化する全ての場所で起こりうる。
【００９３】
そこで、次に、上述した問題点、すなわち、路面の傾斜による影響で、対象物検出装置２が、先行車５を検知することができなくなる問題を解消する装置、および方法について、以下に述べる。
【００９４】
図１４は、そのような対象物検出装置２の構成例を示したブロック図である。図１４においては、対象物認識/距離測定部１３と投光角度計算部１５の間に、路面傾斜検出部７１が挿入されている。
【００９５】
路面傾斜検出部７１は、対象物認識/距離測定部１３から供給された路面までの距離に関する情報を基に、所定の演算を行い、自車１の前方の路面の傾斜を検出し、投光するレーザ光４の光軸の角度を変更させる必要があるか否かを判定する。その結果、角度を変更する必要があると判断した場合、光軸の角度を変化させるタイミングを演算する。そして、路面の傾斜角度に関する情報を投光角度計算部１５に供給し、光軸の角度を変化させるタイミングに関する情報を投光角度制御部１６に供給する。
【００９６】
それ以外の構成は、図４に示された対象物検出装置２と同様であるため、説明は省略する。
【００９７】
次に、図１５のフローチャートを参照して、路面傾斜に対するレーザ光４の光軸を適応させる処理について説明する。
【００９８】
ステップＳ４１において、レーザレーダ３は、レーザ光４を投光する。図１６Ａは、自車１に取り付けられた対象物検出装置２のレーザレーダ３がレーザ光４を前方の路面５２に投光している状況を示している。図１６において、自車１は、図中、左から右方向に走行している。
【００９９】
ステップＳ４２において、レーザレーダ３は、ステップＳ４１で投光したレーザ光４が路面５２、および路面上にある各種の物体(反射体)に反射してきた反射光を受光する。図１６においては、△で示された地点でレーザ光４が反射され、反射光は、レーザレーダ３により受光される。
【０１００】
ステップＳ４３において、レーザレーダ３は、ステップＳ４２で受光した反射光に対応する信号(反射信号)を信号処理部１２に入力する。対象物認識/距離測定部１３は、信号処理部１２において所定の信号処理が施された反射信号を基に、路面５２からの反射信号を識別し、路面５２までの距離を算出する。
【０１０１】
ステップＳ４４において、路面傾斜検出部７１は、対象物認識/距離測定部１３より、ステップＳ４３で算出された路面５２までの距離を入力され、これを基に、路面５２の傾斜角度を演算し、傾斜角度が予め設定された所定の角度範囲より大きいか否かを判定する。演算方法の例の詳細は、後述する。その結果、図６Ａに示された路面５２のような場合、路面５２は傾斜していない（傾斜角度は所定の角度範囲内）と判断され、ステップＳ４１に戻り、上述した処理を繰り返す。
【０１０２】
ここで、図６Ｂに示されたように、図中、左から右方向に走行する自車１の前方に点Ｔを境に上り坂になっている路面が現れたとする。図６Ｂにおいては、点Ｔより左側の路面５２ａは、平坦な路面であり、点Ｔより右側の路面５２ｂは、上り坂になっている。すると、図６Ｂに示されたように、ステップＳ４１で投光されたレーザ光４は△で示された地点で反射されステップＳ４２において受光され、ステップＳ４３において、路面５２ｂまでの距離が算出される。ここで、図６Ｂにおける路面５２ｂまでの距離は、図６Ａにおける路面５２までの距離と比較して、短くなっている。
【０１０３】
この場合、ステップＳ４４において、路面傾斜検出部７１は、路面５２ｂの傾斜角度は所定の角度範囲より大きいと判断し、処理はステップＳ４５に進む。
【０１０４】
ステップＳ４５において、路面傾斜検出部７１は、ステップＳ４４で演算した路面の傾斜角度に関する情報を投光角度計算部１５に供給する。投光角度計算部１５は、供給された情報を基に、路面状況に適切な、レーザ光４の投光角度を計算し、投光角度制御部１６に供給する。
【０１０５】
ステップＳ４６において、路面傾斜検出部７１は、ステップＳ４３で算出した路面５２ｂまでの距離、ステップＳ４４で算出した路面５２ｂの傾斜角度、および車両速度測定装置２１から制御部１１に供給される自車１の速度情報を参照して、レーザ光４の光軸を変化させるタイミングを計算し、投光角度制御部１６に供給する。
【０１０６】
ステップＳ４７において、投光角度制御部１６は、投光角度計算部１５から供給されたレーザ光４の投光角度に関する情報と、路面傾斜検出部７１から供給されたレーザ光４の光軸を変化させるタイミングに関する情報に基づいて、レーザレーダ３を制御し、路面傾斜検出部７１が算出したタイミングで、光軸の投光角度を、投光角度計算部１５が算出した投光角度に変化させる。図１７は、投光角度を変化させたレーザ光を図示している。
【０１０７】
図１７においては、対象物検出装置２は、投光角度をレーザ光４Ｈ(点線で図示)からレーザ光４Ｊ(実線で図示)に変化させている。このように、レーザ光の投光角度を変化させることにより、前方に先行車５があった場合、先行車５を確実に検知することができる。
【０１０８】
なお、投光角度を変化させる方法は、図１１乃至図１３に示された方法のうち、いずれかの方法を用いることができる。ただし、投光角度を変化させる方法は、上述した方法に限るものではない。
【０１０９】
次に、路面傾斜検出部７１が路面の傾斜を演算する原理の１例について、図１８を参照して説明する。
【０１１０】
図１８においては、図中左から右方向に走行する自車１の前方に、点Ｔを境に傾斜した路面５２ｂがある。対象物検出装置２のレーザレーダ３は、レーザ光４を投光している。レーザ光４は点Ｒにおいて、レーザ光下端３２が路面５２ｂに反射されている。対象物認識/距離測定部１３は、レーザ光４の投光口Ｑから点Ｒまでの距離Ｌ４を算出する。
【０１１１】
点Ｒを通り、路面５２ａに平行な線を平行線８１とし、レーザ光４の投光口Ｑから路面５２ａに垂直に降ろした垂線が、平行線８１と交わる点をＰ、垂線が路面５２ａと交わる点をＯとする。
【０１１２】
ここで、レーザレーダ３の設置高、すなわち、点Ｏから点Ｑまでの長さＨは、対象物検出装置２の設置時に、予め計測済みである。また、∠RQP(以後、∠Ｑと称する)は、光軸の投光角度により決定されるものであり、光軸の投光角度は、投光角度制御部１６が管理している。よって、∠Ｑは、光軸の投光角度を基に算出することができる。また、三角形PQRは、∠RPQが直角な直角三角形である。
【０１１３】
よって、点Ｏを原点(０，０)とした場合の、点Ｒの座標を(ｘ，ｙ)とおくと、点Ｒ(ｘ，ｙ)は、
ｘ＝Ｌ４sin∠Ｑ
ｙ＝Ｈ−Ｌ４cos∠Ｑ
で求められる。
【０１１４】
路面傾斜検出部７１は、対象物認識/距離測定部１３から常時、供給される路面５２までの距離情報を基に、点Ｒの座標を逐一算出し続け、得られた複数の座標を基に、路面の傾斜角度を算出する。ただし、自車１は走行しているため、点Ｒを算出してから、次に点Ｒを算出するまでに、自車１は移動している。そこで、路面傾斜検出部７１は、この移動距離を含んだ計算式により、路面の傾斜角度を算出する。
【０１１５】
上述したような原理により、路面傾斜検出部７１は、路面の傾斜を算出する。
【０１１６】
ところで、上述の説明は、上り坂に対してレーザ光４の投光角度を適応的に変化させる例であるが、下り坂に対しても、レーザ光４の投光角度を適応させることができる。図１９Ａは、平坦な路面５２、図１９Ｂは、平坦な路面５２ａ、および、点Ｕを境に、下り坂になっている路面５２Ｃを表わしている。
【０１１７】
図１９Ａおよび図１９Ｂにおいて、自車１は、図中、左から右方向に走行しており、レーザレーダ３より投光されたレーザ光４は、△で示された地点で路面５２（路面５２Ｃ）に反射されている。対象物認識/距離測定部１３は、△で示された位置までの距離を算出している。図１９Ｂのように下り坂になっている場合、対象物認識/距離測定部１３が算出した路面５２Ｃまでの距離は、図１９Ａの平坦な路面５２で対象物認識/距離測定部１３が算出した距離と比較して、長くなっている。路面５２Ｃまでの距離に基づいて、先に述べた原理により下り坂においても、路面の傾斜角度を算出することができる。
【０１１８】
本発明においては、以上のような方法を用いることにより、光軸のずれを補正し、また、路面の傾斜に応じてレーザ光４の投光角度を適応させる機能を持たせた対象物検出装置を実現することができる。
【０１１９】
以上においては、レーザ光によるビームを用いるようにしたが、ミリ波等の充分鋭い指向性を確保することができる電波によるビームを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】従来の対象物検出装置による対象物検出の方法を説明する図である。
【図２】従来の対象物検出装置による光軸のずれを説明する図である。
【図３】従来の対象物検出装置の問題点を説明する図である。
【図４】本発明の対象物検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の対象物検出装置が投光するレーザ光の光軸について説明する図である。
【図６】図４の対象物検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】図４の対象物検出装置の光軸ズレ検知方法を説明する図である。
【図８】図４の対象物検出装置の光軸ズレ検知方法を説明する、別の図である。
【図９】図４の対象物検出装置の他の光軸ズレ検出方法による動作を説明するフローチャートである。
【図１０】図４の対象物検出装置の他の光軸ズレ検知方法を説明する図である。
【図１１】図４の対象物検出装置の光軸のずれを補正する方法を説明する図である。
【図１２】図４の対象物検出装置の光軸のずれを補正する他の方法を説明する図である。
【図１３】図４の対象物検出装置の光軸のずれを補正する、さらに他の方法を説明する図である。
【図１４】本発明の対象物検出装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１５】図１４の対象物検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１６】図１４の対象物検出装置の路面傾斜算出方法を説明する図である。
【図１７】図１４の対象物検出装置の光軸の路面傾斜への適応方法を説明する図である。
【図１８】図１４の対象物検出装置の光軸の路面傾斜算出方法を説明する、別の図である。
【図１９】図１４の対象物検出装置の光軸の路面傾斜算出方法を説明する、さらに別の図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 自車
２ 対象物検出装置
３ レーザレーダ
４ レーザ光
５ 先行車
１１ 制御部
１２ 信号処理部
１３ 対象物認識/距離測定部
１４ 光軸ズレ検出部
１５ 投光角度計算部
１６ 投光角度制御部
１７ 安全距離判定部
１８ 警報提示部
２１ 車両速度測定装置
３１ レーザ光上端
３２ レーザ光下端
３３ 光軸
４１ 頭上標識
５１ 平行線
５２ 路面
６１ レーザ光上端
６２ レーザ光下端
６３ 光軸
７１ 路面傾斜検出部
８１ 平行線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面上の対象物を検出する対象物検出装置において、
ビームを出射する出射手段と、
前記出射手段により出射された前記ビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した前記反射ビームを反射した前記物体が前記路面であるか否かを判別する判別手段と、
前記受信手段により受信した前記反射ビームを基に、前記路面の反射位置までの距離を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記路面の反射位置までの距離を基に、前記路面の傾斜角度を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記路面の前記傾斜角度を基に、前記ビームの出射角度を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする対象物検出装置。
【請求項２】
路面上の対象物を検出する対象物検出装置において、
ビームを出射する出射ステップと、
前記出射ステップの処理により出射された前記ビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信ステップと、
前記受信ステップの処理により受信した前記反射ビームを反射した前記物体が前記路面であるか否かを判別する判別ステップと、
前記受信ステップの処理により受信した前記反射ビームを基に、前記路面の反射位置までの距離を測定する測定ステップと、
前記測定ステップの処理により測定された前記路面の反射位置までの距離を基に、前記路面の傾斜角度を算出する算出ステップと、
前記算出ステップの処理により算出された前記路面の前記傾斜角度を基に、前記ビームの出射角度を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とする対象物検出方法。
【請求項１】
路面上の対象物を検出する対象物検出装置において、
ビームを出射する出射手段と、
前記出射手段により出射された前記ビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した前記反射ビームを反射した前記物体が前記路面であるか否かを判別する判別手段と、
前記受信手段により受信した前記反射ビームを基に、前記路面の反射位置までの距離を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記路面の反射位置までの距離を基に、前記路面の傾斜角度を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記路面の前記傾斜角度を基に、前記ビームの出射角度を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする対象物検出装置。
【請求項２】
路面上の対象物を検出する対象物検出装置において、
ビームを出射する出射ステップと、
前記出射ステップの処理により出射された前記ビームが、物体に当り反射された反射ビームを受信する受信ステップと、
前記受信ステップの処理により受信した前記反射ビームを反射した前記物体が前記路面であるか否かを判別する判別ステップと、
前記受信ステップの処理により受信した前記反射ビームを基に、前記路面の反射位置までの距離を測定する測定ステップと、
前記測定ステップの処理により測定された前記路面の反射位置までの距離を基に、前記路面の傾斜角度を算出する算出ステップと、
前記算出ステップの処理により算出された前記路面の前記傾斜角度を基に、前記ビームの出射角度を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とする対象物検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−２７６０２３（Ｐ２００６−２７６０２３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０４２２７（Ｐ２００６−１０４２２７）
【出願日】平成１８年４月５日（２００６．４．５）
【分割の表示】特願２００１−２５２２９０（Ｐ２００１−２５２２９０）の分割
【原出願日】平成１３年８月２３日（２００１．８．２３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月５日（２００６．４．５）
【分割の表示】特願２００１−２５２２９０（Ｐ２００１−２５２２９０）の分割
【原出願日】平成１３年８月２３日（２００１．８．２３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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