測距装置
【課題】物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える測距装置を提供する。
【解決手段】測距装置１は、物体までの距離が長いときには、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａが反射光を受光するまでの経過時間を計測し、この経過時間に基づいてＬＤ３ａが発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する。一方、物体までの距離が短いときには、画像処理部８から入力された、撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係から、物体までの距離を算出する。
【解決手段】測距装置１は、物体までの距離が長いときには、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａが反射光を受光するまでの経過時間を計測し、この経過時間に基づいてＬＤ３ａが発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する。一方、物体までの距離が短いときには、画像処理部８から入力された、撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係から、物体までの距離を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両等の移動体に搭載され、当該移動体の前方に存在する物体までの距離を計測する測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者が車両を安全に走行させるのを援助する車載装置として、レーザ光を利用して車両の前方に存在する物体を検知する光学式のレーダ装置（以下、単にレーダ装置と言う。）があった。このレーダ装置は、車両前方の検知領域でレーザ光を水平方向（車両の幅方向）に走査し、この検知領域に存在する物体を検知する。レーダ装置は、レーザ光を発信してから、その反射光を受信するまでの経過時間に基づいて、発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する。また、このときのレーザ光の発信方向から、このレーザ光を反射した物体が存在する方向を得る。レーダ装置は、レーザ光を検知領域で走査しながら、この物体までの距離および方向を得る処理を繰り返し行い、検知領域内に存在する物体毎に、車両に対する相対位置や、大きさを得る。また、レーダ装置は、検出した物体毎に、時間経過にともなう距離および方向の変化を検出し、さらに車両の走行速度や走行方向を用い、停止している物体であるか、移動している物体であるかの判別や、移動している物体であれば、その物体の移動速度や移動方向の算出等も行う。レーダ装置は、検知結果を車両側の制御ユニット（以下、車両側制御ユニットと言う。）に通知する。車両側制御ユニットは、レーダ装置から通知された車両前方に存在する物体の検知結果に基づいて、車両の走行速度や走行方向等を制御する。
【０００３】
また、特許文献１には、カメラのオートフォーカス制御（以下、ＡＦ制御と言う。）に用いる、被写体までの距離を計測する測距装置が記載されている。この測距装置は、距離計測用の光源と、被写体からの反射光を受ける受光素子と、を備え、受光素子において反射光が受光された位置と、光源と受光素子との相対的な位置関係と、に基づいて被写体までの距離を計測する構成である。
【特許文献１】特開昭６１−２４６６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したレーダ装置では、物体との距離が短くなるにつれて量子化誤差が相対的に大きくなり、物体までの距離の計測精度が低下する。これは、レーダ装置の距離分解能に応じて計測結果が不連続なディジタル値として出力されることに起因する。距離分解能が１ｍの場合、１００ｍ先の物体を検出しているときは、その距離が９９ｍとなったとしても、この切り替わりによる変化は１％に過ぎない。しかし、１０ｍ先の物体を検出しているときに、その距離が短くなり９ｍとなると１０％近い変化となる。レーダ装置は、物体との間隔と経過時間に基づいて物体との相対的な速度を算出しているため、近距離においては物体との距離が変化すると、これにともなってに相対速度が大きく変化することとなる。すなわち、物体との距離が短くなるにつれて、レーダ装置で検知している物体の移動速度（自車両との相対速度）が不連続に変化する。このため、物体との距離が短い場合、車両側制御ユニットにおける自車両の走行制御が円滑に行えないことがある。
【０００５】
また、特許文献１に記載されている測距装置の構成では、物体である被写体との距離が長くなるにつれて距離分解能が低下し、その結果、物体までの距離の計測精度が低下する。したがって、上述のレーダ装置に換えて、特許文献１に記載されている構成の測距装置を利用すると、物体との距離が長い場合、車両側制御ユニットにおける自車両の走行制御が円滑に行えない。
【０００６】
この発明の目的は、物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える測距装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の測距装置は、上述した問題を解決するために、以下のように構成している。
【０００８】
この測距装置は、車両等の移動体に搭載されるものである。発信手段がレーザ光を発信し、受信手段がその反射光を受信する。第１の距離計測手段は、前記発信手段がレーザ光を発信してから、前記受信手段がレーザ光を受信するまでの経過時間に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測する。また、第２の計測手段が、撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置、および予め記憶した前記発信手段と前記撮像手段との相対的な位置関係に基づいてレーザ光が照射された物体までの距離を計測する。画像処理手段が、撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置を、この撮像画像の輝度分布に基づいて求める。
【０００９】
第１の距離計測手段では、物体との距離が長いと、距離に対する量子化誤差が相対的に小さいので、物体までの距離計測の精度が高い。一方、第２の計測手段は、撮像画像に対する画像処理により物体までの距離を計測することから、物体との距離が短いほど、物体までの距離計測の分解能が高くなる。すなわち、物体との距離が短いほど、物体までの距離計測の精度が高くなる。
【００１０】
そして、切換手段が、計測されている物体までの距離が予め定めた切換距離よりも短い場合に、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行う。すなわち、物体までの距離が短いときには、当該物体までの距離を、量子化誤差が大きい第１の計測手段で計測するのではなく、第２の計測手段で計測する。これにより、物体までの距離が短い場合であっても、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。また、切換手段は、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長い場合に、前記第１の距離計測手段で物体までの距離計測を行う構成とすればよい。これにより、物体までの距離が長い場合であっても、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。したがって、物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。
【００１１】
また、前記画像処理手段は、前記発信手段からレーザ光が発信されていないときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、前記発信手段からレーザ光が発信されているときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、の差分画像から、前記撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置を求める構成とするのが好ましい。このようにすれば、前記撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置検知が、外乱光による影響を受けることなく行える。これにより、前記第２の距離計測手段における物体までの距離の計測が、外乱光の影響を受けることなく行える。
【００１２】
また、前記切換手段が、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長い場合であっても、前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも低速であれば、例外的に、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行うようにしてもよい。このようにすれば、物体が検知領域外から移動体の近くに割り込んできた場合にも、速やかに対応できる。
【００１３】
なお、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長く、且つ前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも高速である場合には、物体が検知領域外から移動体の近くに割り込んでくる可能性が低いので、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行っても、特に問題が生じることはない。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態である測距装置について説明する。
【００１６】
図１は、この発明の実施形態である測距装置の主要部の構成を示す図である。この測距装置１は、移動体である車両に搭載される。この測距装置１は、制御部２と、発信部３と、受信部４と、走査部５と、水平走査位置検出部６と、撮像部７と、画像処理部８と、外部インタフェース９（以下、外部Ｉ／Ｆ９と言う。）と、を備えている。制御部２は、本体各部の動作を制御する。制御部２は、後述する動作を実行するための実行プログラムや、動作時に用いるパラメータ等を記憶するメモリ２ａを有している。発信部３は、発光素子であるレーザダイオード３ａ（以下、ＬＤ３ａと言う。）、ＬＤ３ａの発光を制御する発光制御部３ｂ、およびＬＤ３ａ発光面に対向して配置した投光レンズ３ｃを備えている。また、受信部４は、受光素子であるフォトダイオード４ａ（以下、ＰＤ４ａと言う。）、ＰＤ４ａの出力信号を処理する受信回路４ｂ、およびＰＤ４ａの受光面に対向して配置した受光レンズ４ｃを備えている。
【００１７】
図２に示すように、投光レンズ３ｃと受光レンズ４ｃとは連結されている。走査部５は、ＬＤ３ａの発光面に対して、投光レンズ３ｃを図２における走査方向（水平方向）に移動する。ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の発信方向は、投光レンズ３ｃの移動にともなって水平方向に変化する。すなわち、走査部５が投光レンズ３ｃを移動することにより、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光が水平方向に走査される。また、上述したように、受光レンズ４ｃは、投光レンズ３ｃに連結されているので、走査部５による投光レンズ３ｃの移動に同期して、ＰＤ４ａの受光面に対して左右方向に移動する。これにより、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の反射光をＰＤ４ａの受光面に集光することができる。
【００１８】
図２において、投光レンズ３ｃを右方向に移動するにつれて、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射方向が右側に傾き、反対に投光レンズ３ｃを左方向に移動するにつれて、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射方向が左側に傾く。図２（Ａ）は、レーザ光の発信方向が略正面になる状態を示しており、図２（Ｂ）は、レーザ光の発信方向が正面より右側に傾いた状態を示している。
【００１９】
なお、図２では、曲率を内周側から外周側に段階的に変化させた、いわゆるフレスネルレンズを用いた投光レンズ３ｃ、および受光レンズ４ｃを示しているが、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の走査範囲を確保することができれば、曲率が単一のレンズを用いてもよい。
【００２０】
水平走査位置検出部６は、走査部５からＬＤ３ａに対する投光レンズ３ｃの位置を取得し、これを制御部２に入力する。制御部２は、水平走査位置検出部６から入力されたＬＤ３ａに対する投光レンズ３ｃの位置から、ＬＤ３ａが発信したレーザ光の照射方向を検出する。撮像部７は、ＣＣＤ等の撮像素子や、この撮像素子上に撮像領域の画像を投影する撮像レンズを有する。撮像部７は、撮像素子上に投影されている画像を撮像画像として取り込む。撮像部７の撮像領域は、ＬＤ３ａから発信されるレーザ光の走査領域を含んでいる。画像処理部８は、撮像部７で撮像された撮像画像を処理し、当該撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係を取得し、制御部２に入力する。
【００２１】
制御部２は、以下に示す（Ａ）、（Ｂ）２つの手法で、検知した物体までの距離を計測する。
（Ａ）制御部２は、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａが反射光を受光するまでの経過時間を計測し、この経過時間に基づいてＬＤ３ａが発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する。
（Ｂ）制御部２は、画像処理部８から入力された、撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係から、物体までの距離を算出する。
【００２２】
外部Ｉ／Ｆ９は、搭載されている車両側の制御ユニット（以下、車両側制御ユニットと言う。）との入出力を制御する。測距装置１は、計測した物体までの距離等を、外部Ｉ／Ｆ９を介して車両側制御ユニットに通知する。また、測距装置１は、外部Ｉ／Ｆ９を介して車両側制御ユニットから車両の走行速度等の情報を取得する。車両側制御ユニットには、車速センサや、ヨーレートセンサ等が設けられている。
【００２３】
図３は、測距装置を移動体である車両に取り付けた状態を示す図である。ＬＤ３ａ、投光レンズ３ｃ、ＰＤ４ａ、受光レンズ４ｃ、および走査部５を組み込んだ検知ヘッド２１は、車両２０の前面のラジエータグリルに取り付けられる。検知ヘッド２１は、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を車両２０の前方に照射する。この検知ヘッド２１は、組み込まれている走査部５が投光レンズ３ｃを車両２０の幅方向（水平方向）に移動し、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を水平方向に走査する。また、撮像部７は、車内のルームミラー近傍に取り付けられる。撮像部７は、車両２０の前方を撮像する向きに取り付けられる。撮像部７の撮像レンズの光軸は、車両２０の正面に合わせている。検知ヘッド２０と、撮像部７とは、図３に示すように、車両２０の幅方向に平行に取り付けられており、その間隔である基線長はＡである。また、車両２０の前後方向における、検知ヘッド２０と、撮像部７との間隔であるオフセットはｄである。
【００２４】
なお、図３に示す３０は、車両２０の前方を走行している前方車両である。
【００２５】
ここで、検知した物体までの距離を計測する２つの手法について説明する。まず、上述した、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａが反射光を受光するまでの経過時間を計測し、この経過時間に基づいてＬＤ３ａが発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する手法について説明する。発光制御部３ｂは、ＬＤ３ａからレーザ光を間欠発信させる。また、走査部５が投光レンズ３ｃを水平方向に移動し、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を、図４に示す走査領域で走査する。制御部２は、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａで反射光を受光するまでの経過時間Ｔを計測する。制御部２は、この経過時間Ｔを用いて、レーザ光を反射した物体までの距離Ｌを、
Ｌ＝ｃ×Ｔ／２ （ｃ：レーザ光の伝搬時間）
により算出する。また、制御部２は、水平走査位置検出部６から得た投光レンズ３ｃの位置に基づいて、レーザ光の照射方向を得ることで、レーザ光を反射した物体が存在する方向を取得する。これにより、制御部２は、車両２０に対する、レーザ光を反射した物体の相対的な位置を検出する。制御部２は、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を走査領域で走査しながら、上述した距離の計測を繰り返して行うことで、走査領域内に存在する物体毎に、時間経過にともなう相対的な位置の変化を取得する。また、外部Ｉ／Ｆ９を介して、車両側制御ユニットから得た車両２０の走行速度等を用いて、検知した物体が停止している物体であるか、移動している物体であるかや、移動している物体である場合の移動速度等を得る。
【００２６】
次に、画像処理部８から入力された、撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係から、物体までの距離を算出する手法について説明する。画像処理部８は、発光制御部３ｂによりＬＤ３ａからレーザ光を発信したときに、撮像部７において撮像している撮像画像を取り込む。画像処理部８は、ここで取り込んだ画像を処理し、撮像部７の撮像レンズの光軸と、撮像されているレーザ光の輝点の中心と、の水平方向の距離ｍを得る（図５参照）。制御部２は、画像処理部８で得た距離ｍを用いて、レーザ光が照射された物体までの距離Ｌを、
Ｌ＝ｆ×Ａ／ｍ−ｄ （ｆ：撮像レンズの焦点距離
Ａ：基線長
ｄ：オフセット）
により算出する。
【００２７】
ここで、物体までの距離Ｌと、撮像部７の撮像素子上における撮像レンズの光軸位置から最大輝度となる点（ＬＤ３ａから発信されたレーザ光が対象物に当たることによって生じる輝点の中心）までの水平方向の画素数（上記ｍに相当する。）と、の関係を図６に示す。図６から明らかなように、物体までの距離が短くなるにつれて、量子化誤差が低減される。
【００２８】
また、撮像画像におけるレーザ光の輝点の検出は、太陽光等の外乱光の影響を抑えるために、ＬＤ３ａからレーザ光を発信していないときの撮像画像と、ＬＤ３ａからレーザ光を発信したときの撮像画像と、の差分画像を用いるのが好ましい。また、ＬＤ３ａから発信されるレーザ光を透過するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を撮像部７に設けてもよい。
【００２９】
なお、上述した（Ａ）にかかる手法での物体までの距離計測は、物体までの距離が短くなると、量子化誤差が大きくなる。
【００３０】
この実施形態の、測距装置１は、物体までの距離が長いときには、上述した（Ａ）にかる手法（以下、第１の距離計測手法と言う。）で物体までの距離を計測し、物体までの距離が短くなると、例えば物体までの距離が１０ｍ以下になると、上述した（Ｂ）にかる手法（以下、第２の距離計測手法と言う。）で物体までの距離を計測する。以下、この実施形態の測距装置１の具体的な動作について説明する。
【００３１】
図７は、この測距装置の動作を示すフローチャートである。測距装置１は、第１の距離計測手法による計測を開始する（ｓ１）。これにより、走査部５がＬＤ３ａから発信されたレーザ光で走査領域を走査し、制御部２が当該走査領域内に存在する物体毎に、その物体までの距離の計測を行う。測距装置１は、検知している物体が移動している物体の場合は、この物体までの距離の比較に移る。検知している物体が移動していない物体である場合は、物体が移動している物体であるかどうかの判断を繰り返して行う（ｓ２）。測距装置１は、物体との距離を継続して計測しているので、経過時間と距離の変化に基づいて、移動体と、検知している物体と、の相対速度を求めることができる。また、測距装置１は、外部Ｉ／Ｆ９を通じて車両側制御ユニットから車速センサが得た移動体の速度を取得することができるので、移動体との相対速度と、移動体自体の速度を用いることにより、物体の速度を求めることができる。したがって、物体が停止しているのか、移動しているのかについて判断することができる。
【００３２】
ｓ２にかかる判定処理を設けているので、車両２０の走行中に路側に設置されている道路標識や、看板等の停止している物体を検知し、当該物体との距離が切換距離以内になったときに、第１の距離計測手法から、第２の距離計測手法に切り換えることがない。すなわち、第１の距離計測手法から、第２の距離計測手法への無駄な切り換えが行われるのを抑えることができる。
【００３３】
測距装置１は、検知している物体が移動している物体である場合に、この物体との距離が予め定めた切換距離（例えば、１０ｍ）以下になると（ｓ３）、走査部５によるレーザ光の走査を停止し、レーザ光の照射方向を撮像部７の撮像レンズの光軸の方向に合わせる（ｓ４）。そして、第２の距離計測手法による計測を開始する（ｓ５）。測距装置１は、第２の距離計測手法で、切換距離以内に存在する物体が検知できている間、第２の距離計測手法で物体までの距離を計測する（ｓ６）。測距装置１は、切換距離以内に存在する物体が検知できない状態になると、第２の距離計測手法での物体までの距離の計測を停止し（ｓ７）、第１の距離計測手法による計測を開始する（ｓ８）。その後、一定時間（例えば、３０ｓ）経過するのを待って（ｓ９）、ｓ２に戻る。
【００３４】
ｓ９にかかる判定処理を設けているので、物体までの距離を計測する手法（第１の距離計測手法と、第２の距離計測手法）の切換が、連続的に繰り返し行われるという事態も生じない。したがって、本体の動作を安定させることができる。
【００３５】
このように、測距装置１は、切換距離以内に存在する物体が検知されていないときには、計測精度がよりよい第１の距離計測手法により物体までの距離を計測し、切換距離以内に存在する物体が検知されているときには、計測精度がよりよい第２の距離計測手法により物体までの距離を計測する。すなわち、検知している物体までの距離に応じて、計測精度がよりよい手法で、当該物体までの距離を計測する。したがって、検知している物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。
【００３６】
次に、この発明の別の実施形態である測距装置について説明する。この実施形態の測距装置１も、上述した実施形態と同じ構成である。上述した第１の距離計測手法では、車両２０の正面であっても、存在している物体を検知することができない領域（以下、不検知領域と言う。）がある。図８にハッチングで示す領域が、この不検知領域である。
【００３７】
また、車両側制御ユニットが、測距装置１による前方車両３０の検知結果に基づいて、車両２０の走行速度や走行方向等を制御する追従走行を行っているときは、この前方車両３０の位置が検知できれば問題がない。そこで、この実施形態の測距装置１では、図９に示す処理を実行する。図９では、図７と同じ処理については同じステップ番号（ｓ＊）を付している。上記実施形態と異なる点は、ｓ２で検知している物体が移動している物体でないと判定した場合、またはｓ３で検知している物体との距離が予め定めた切換距離（例えば、１０ｍ）以下でないと判定した場合に、ｓ１１以降の処理を実行する点である。
【００３８】
測距装置１は、車両側制御ユニットが車両２０を前方車両３０の追従走行を行っており（ｓ１１）、且つ車両２０の走行速度が予め定められた切換速度（例えば２０Ｋｍ／Ｈ）以下であれば（ｓ１２）、走査部５によるレーザ光の走査を停止し、レーザ光の照射方向を撮像部７の撮像レンズの光軸に合わせる（ｓ１３）。そして、第２の距離計測手法による計測を開始する（ｓ１４）。ｓ１３、ｓ１４にかかる処理は、それぞれ上述したｓ４、ｓ５にかかる処理と同じである。測距装置は、上記２つの条件が満足しないときには、ｓ２に戻る。
【００３９】
すなわち、測距装置１は、前方車両３０の追従走行が切換速度以下で行われているとき、第２の距離計測手法による計測を開始する。
【００４０】
なお、このとき、前方車両３０までの距離が切換距離よりも長いと、前方車両３０との距離の計測精度が低下するが、車両２０の走行速度が比較的低速であるので、特に問題が生じることはない。
【００４１】
また、このときに、自車両２０と、前方車両３０との間に、不検知領域から別の車両が割り込んできた場合であっても、この割り込んできた車両までの距離が精度良く計測できるので、割り込まれた車両に対する危険回避等の走行制御を車両側制御ユニットに迅速に行わせることができる。
【００４２】
測距装置１は、ｓ１４で第２の距離計測手法による計測を開始すると、追従走行している前方車両３０までの距離が検出できなくなるか（ｓ１５）、または車両２０の走行速度が切換速度よりも高速になると（ｓ１６）、ｓ７以降の処理を実行する。ｓ１５における、「前方車両３０までの距離が検出できなくなる」とは、撮像部７の撮像画像から発信したレーザ光の輝点が検出できないという意味であり、前方車両３０までの距離が切換距離よりも長くなったという意味ではない。
【００４３】
このように、この測距装置１は、車両側制御ユニットにおける車両２０の走行制御の状態に応じて、第１の距離計測手法と、第２の距離計測手法との切換を行う。したがって、車両側制御ユニットにおける車両２０の走行制御が一層適正に行える。
【００４４】
なお、ＬＤ３ａから発信するレーザ光の形状が細い円断面の光束である場合、前方の対象物に光束が当たらないことがある。図１０に示すように、例えば、車両２０と前方車両３０との高さの差異が大きい場合、ＬＤ３ａから発信するレーザ光が前方車両３０に当たらない場合がある。また、前方車両３０が大型車で、レーザ光が前方車両３０のデファレンシャルなどの奥まった部分に当たった場合、車間距離を長めに測定してしまうこととなる。この誤計測による車間距離に応じて前方車両３０の直後に車間距離を詰めて車両２０を停止させる制御を行った場合、荷台等の突出部に接触する虞がある。このため、ＬＤ３ａから発信するレーザ光は、縦長断面形状であることが望ましい。また、ＬＤ３ａから発信するレーザ光を、上下方向に順次走査するように構成してもよい。
【００４５】
また、第２の距離計測手法においては、図６に示したように対象物までの距離が長くなるにつれ、光軸と輝点との距離(画素数)が減少する。このため、量子化誤差が増大する問題がある。そこで、撮像部７で用いる撮像レンズの焦点距離を切り換える構成を設け、対象物との距離に応じて、使用する撮像レンズを切り換えるようにしてもよい。例えば、
対象部が極めて近い距離に存在する場合は、焦点距離が短い広角レンズを用い、
少し離れた場合は、中程度の焦点距離の標準レンズを用い、
ある程度はなれた場合は、焦点距離が長い望遠レンズを用いる、
ように構成してもよい。撮像レンズの切り換えは、第１の距離計測手法により計測した物体との距離に基づいて切り替えても良いし、第２の距離計測手法で計測した物体との距離に基づいて切り替えても良い。
【００４６】
さらに、撮像部７を複数用いてもよい。例えば、ＬＤ３ａとの水平方向の基線長を保ちながら、一つの撮像部７をラジエータグリル近辺に設置し、別の撮像部７をルームミラーの前方に設置する。そして、２つの撮像部７で撮像した撮像画像毎に、物体までの距離を計測し、計測結果を比較して、何れかの撮像部７の光軸がずれているかどうかを判断するようにしてもよい。また、何れかの撮像部７において撮影した画像から、ＬＤ３ａから照射されたレーザ光によって生じるはずの輝点が検出できない場合は、検出出来た側の計測結果を採用することにし、何れの撮像部７において撮影した画像からも輝点が検出できない場合に、第１の距離計測手法に切り換える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施形態である測距装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】レーザ光を走査する機構部を説明する図である。
【図３】測距装置を移動体である車両に取り付けた状態を示す図である。
【図４】ＬＤから発信されたレーザ光の走査領域を示す図である。
【図５】撮像画像における、撮像レンズの光軸と、撮像画像における最大輝度となる点を示す図である。
【図６】物体までの距離Ｌと、撮像画像における最大輝度となる点までの水平方向の画素数と、の関係を示す図である。
【図７】測距装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】不検知領域を示す図である。
【図９】別の実施形態の測距装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】レーザ光の形状が細い円断面の光束である場合に、前方の対象物に光束が当たらない例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１−測距装置
２−制御部
２ａ−メモリ
３−発信部
３ａ−レーザダイオード（ＬＤ）
３ｂ−発光制御部
３ｃ−投光レンズ
４−受信部
４ａ−フォトダイオード
４ｂ−受信回路
４ｃ−受光レンズ
５−走査部
６−水平走査位置検出部
７−撮像部
８−画像処理部
９−外部Ｉ／Ｆ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両等の移動体に搭載され、当該移動体の前方に存在する物体までの距離を計測する測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者が車両を安全に走行させるのを援助する車載装置として、レーザ光を利用して車両の前方に存在する物体を検知する光学式のレーダ装置（以下、単にレーダ装置と言う。）があった。このレーダ装置は、車両前方の検知領域でレーザ光を水平方向（車両の幅方向）に走査し、この検知領域に存在する物体を検知する。レーダ装置は、レーザ光を発信してから、その反射光を受信するまでの経過時間に基づいて、発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する。また、このときのレーザ光の発信方向から、このレーザ光を反射した物体が存在する方向を得る。レーダ装置は、レーザ光を検知領域で走査しながら、この物体までの距離および方向を得る処理を繰り返し行い、検知領域内に存在する物体毎に、車両に対する相対位置や、大きさを得る。また、レーダ装置は、検出した物体毎に、時間経過にともなう距離および方向の変化を検出し、さらに車両の走行速度や走行方向を用い、停止している物体であるか、移動している物体であるかの判別や、移動している物体であれば、その物体の移動速度や移動方向の算出等も行う。レーダ装置は、検知結果を車両側の制御ユニット（以下、車両側制御ユニットと言う。）に通知する。車両側制御ユニットは、レーダ装置から通知された車両前方に存在する物体の検知結果に基づいて、車両の走行速度や走行方向等を制御する。
【０００３】
また、特許文献１には、カメラのオートフォーカス制御（以下、ＡＦ制御と言う。）に用いる、被写体までの距離を計測する測距装置が記載されている。この測距装置は、距離計測用の光源と、被写体からの反射光を受ける受光素子と、を備え、受光素子において反射光が受光された位置と、光源と受光素子との相対的な位置関係と、に基づいて被写体までの距離を計測する構成である。
【特許文献１】特開昭６１−２４６６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したレーダ装置では、物体との距離が短くなるにつれて量子化誤差が相対的に大きくなり、物体までの距離の計測精度が低下する。これは、レーダ装置の距離分解能に応じて計測結果が不連続なディジタル値として出力されることに起因する。距離分解能が１ｍの場合、１００ｍ先の物体を検出しているときは、その距離が９９ｍとなったとしても、この切り替わりによる変化は１％に過ぎない。しかし、１０ｍ先の物体を検出しているときに、その距離が短くなり９ｍとなると１０％近い変化となる。レーダ装置は、物体との間隔と経過時間に基づいて物体との相対的な速度を算出しているため、近距離においては物体との距離が変化すると、これにともなってに相対速度が大きく変化することとなる。すなわち、物体との距離が短くなるにつれて、レーダ装置で検知している物体の移動速度（自車両との相対速度）が不連続に変化する。このため、物体との距離が短い場合、車両側制御ユニットにおける自車両の走行制御が円滑に行えないことがある。
【０００５】
また、特許文献１に記載されている測距装置の構成では、物体である被写体との距離が長くなるにつれて距離分解能が低下し、その結果、物体までの距離の計測精度が低下する。したがって、上述のレーダ装置に換えて、特許文献１に記載されている構成の測距装置を利用すると、物体との距離が長い場合、車両側制御ユニットにおける自車両の走行制御が円滑に行えない。
【０００６】
この発明の目的は、物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える測距装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の測距装置は、上述した問題を解決するために、以下のように構成している。
【０００８】
この測距装置は、車両等の移動体に搭載されるものである。発信手段がレーザ光を発信し、受信手段がその反射光を受信する。第１の距離計測手段は、前記発信手段がレーザ光を発信してから、前記受信手段がレーザ光を受信するまでの経過時間に基づいて、レーザ光を反射した物体までの距離を計測する。また、第２の計測手段が、撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置、および予め記憶した前記発信手段と前記撮像手段との相対的な位置関係に基づいてレーザ光が照射された物体までの距離を計測する。画像処理手段が、撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置を、この撮像画像の輝度分布に基づいて求める。
【０００９】
第１の距離計測手段では、物体との距離が長いと、距離に対する量子化誤差が相対的に小さいので、物体までの距離計測の精度が高い。一方、第２の計測手段は、撮像画像に対する画像処理により物体までの距離を計測することから、物体との距離が短いほど、物体までの距離計測の分解能が高くなる。すなわち、物体との距離が短いほど、物体までの距離計測の精度が高くなる。
【００１０】
そして、切換手段が、計測されている物体までの距離が予め定めた切換距離よりも短い場合に、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行う。すなわち、物体までの距離が短いときには、当該物体までの距離を、量子化誤差が大きい第１の計測手段で計測するのではなく、第２の計測手段で計測する。これにより、物体までの距離が短い場合であっても、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。また、切換手段は、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長い場合に、前記第１の距離計測手段で物体までの距離計測を行う構成とすればよい。これにより、物体までの距離が長い場合であっても、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。したがって、物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。
【００１１】
また、前記画像処理手段は、前記発信手段からレーザ光が発信されていないときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、前記発信手段からレーザ光が発信されているときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、の差分画像から、前記撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置を求める構成とするのが好ましい。このようにすれば、前記撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置検知が、外乱光による影響を受けることなく行える。これにより、前記第２の距離計測手段における物体までの距離の計測が、外乱光の影響を受けることなく行える。
【００１２】
また、前記切換手段が、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長い場合であっても、前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも低速であれば、例外的に、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行うようにしてもよい。このようにすれば、物体が検知領域外から移動体の近くに割り込んできた場合にも、速やかに対応できる。
【００１３】
なお、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長く、且つ前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも高速である場合には、物体が検知領域外から移動体の近くに割り込んでくる可能性が低いので、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行っても、特に問題が生じることはない。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態である測距装置について説明する。
【００１６】
図１は、この発明の実施形態である測距装置の主要部の構成を示す図である。この測距装置１は、移動体である車両に搭載される。この測距装置１は、制御部２と、発信部３と、受信部４と、走査部５と、水平走査位置検出部６と、撮像部７と、画像処理部８と、外部インタフェース９（以下、外部Ｉ／Ｆ９と言う。）と、を備えている。制御部２は、本体各部の動作を制御する。制御部２は、後述する動作を実行するための実行プログラムや、動作時に用いるパラメータ等を記憶するメモリ２ａを有している。発信部３は、発光素子であるレーザダイオード３ａ（以下、ＬＤ３ａと言う。）、ＬＤ３ａの発光を制御する発光制御部３ｂ、およびＬＤ３ａ発光面に対向して配置した投光レンズ３ｃを備えている。また、受信部４は、受光素子であるフォトダイオード４ａ（以下、ＰＤ４ａと言う。）、ＰＤ４ａの出力信号を処理する受信回路４ｂ、およびＰＤ４ａの受光面に対向して配置した受光レンズ４ｃを備えている。
【００１７】
図２に示すように、投光レンズ３ｃと受光レンズ４ｃとは連結されている。走査部５は、ＬＤ３ａの発光面に対して、投光レンズ３ｃを図２における走査方向（水平方向）に移動する。ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の発信方向は、投光レンズ３ｃの移動にともなって水平方向に変化する。すなわち、走査部５が投光レンズ３ｃを移動することにより、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光が水平方向に走査される。また、上述したように、受光レンズ４ｃは、投光レンズ３ｃに連結されているので、走査部５による投光レンズ３ｃの移動に同期して、ＰＤ４ａの受光面に対して左右方向に移動する。これにより、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の反射光をＰＤ４ａの受光面に集光することができる。
【００１８】
図２において、投光レンズ３ｃを右方向に移動するにつれて、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射方向が右側に傾き、反対に投光レンズ３ｃを左方向に移動するにつれて、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射方向が左側に傾く。図２（Ａ）は、レーザ光の発信方向が略正面になる状態を示しており、図２（Ｂ）は、レーザ光の発信方向が正面より右側に傾いた状態を示している。
【００１９】
なお、図２では、曲率を内周側から外周側に段階的に変化させた、いわゆるフレスネルレンズを用いた投光レンズ３ｃ、および受光レンズ４ｃを示しているが、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の走査範囲を確保することができれば、曲率が単一のレンズを用いてもよい。
【００２０】
水平走査位置検出部６は、走査部５からＬＤ３ａに対する投光レンズ３ｃの位置を取得し、これを制御部２に入力する。制御部２は、水平走査位置検出部６から入力されたＬＤ３ａに対する投光レンズ３ｃの位置から、ＬＤ３ａが発信したレーザ光の照射方向を検出する。撮像部７は、ＣＣＤ等の撮像素子や、この撮像素子上に撮像領域の画像を投影する撮像レンズを有する。撮像部７は、撮像素子上に投影されている画像を撮像画像として取り込む。撮像部７の撮像領域は、ＬＤ３ａから発信されるレーザ光の走査領域を含んでいる。画像処理部８は、撮像部７で撮像された撮像画像を処理し、当該撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係を取得し、制御部２に入力する。
【００２１】
制御部２は、以下に示す（Ａ）、（Ｂ）２つの手法で、検知した物体までの距離を計測する。
（Ａ）制御部２は、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａが反射光を受光するまでの経過時間を計測し、この経過時間に基づいてＬＤ３ａが発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する。
（Ｂ）制御部２は、画像処理部８から入力された、撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係から、物体までの距離を算出する。
【００２２】
外部Ｉ／Ｆ９は、搭載されている車両側の制御ユニット（以下、車両側制御ユニットと言う。）との入出力を制御する。測距装置１は、計測した物体までの距離等を、外部Ｉ／Ｆ９を介して車両側制御ユニットに通知する。また、測距装置１は、外部Ｉ／Ｆ９を介して車両側制御ユニットから車両の走行速度等の情報を取得する。車両側制御ユニットには、車速センサや、ヨーレートセンサ等が設けられている。
【００２３】
図３は、測距装置を移動体である車両に取り付けた状態を示す図である。ＬＤ３ａ、投光レンズ３ｃ、ＰＤ４ａ、受光レンズ４ｃ、および走査部５を組み込んだ検知ヘッド２１は、車両２０の前面のラジエータグリルに取り付けられる。検知ヘッド２１は、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を車両２０の前方に照射する。この検知ヘッド２１は、組み込まれている走査部５が投光レンズ３ｃを車両２０の幅方向（水平方向）に移動し、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を水平方向に走査する。また、撮像部７は、車内のルームミラー近傍に取り付けられる。撮像部７は、車両２０の前方を撮像する向きに取り付けられる。撮像部７の撮像レンズの光軸は、車両２０の正面に合わせている。検知ヘッド２０と、撮像部７とは、図３に示すように、車両２０の幅方向に平行に取り付けられており、その間隔である基線長はＡである。また、車両２０の前後方向における、検知ヘッド２０と、撮像部７との間隔であるオフセットはｄである。
【００２４】
なお、図３に示す３０は、車両２０の前方を走行している前方車両である。
【００２５】
ここで、検知した物体までの距離を計測する２つの手法について説明する。まず、上述した、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａが反射光を受光するまでの経過時間を計測し、この経過時間に基づいてＬＤ３ａが発信したレーザ光を反射した物体までの距離を計測する手法について説明する。発光制御部３ｂは、ＬＤ３ａからレーザ光を間欠発信させる。また、走査部５が投光レンズ３ｃを水平方向に移動し、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を、図４に示す走査領域で走査する。制御部２は、ＬＤ３ａがレーザ光を発信してから、ＰＤ４ａで反射光を受光するまでの経過時間Ｔを計測する。制御部２は、この経過時間Ｔを用いて、レーザ光を反射した物体までの距離Ｌを、
Ｌ＝ｃ×Ｔ／２ （ｃ：レーザ光の伝搬時間）
により算出する。また、制御部２は、水平走査位置検出部６から得た投光レンズ３ｃの位置に基づいて、レーザ光の照射方向を得ることで、レーザ光を反射した物体が存在する方向を取得する。これにより、制御部２は、車両２０に対する、レーザ光を反射した物体の相対的な位置を検出する。制御部２は、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光を走査領域で走査しながら、上述した距離の計測を繰り返して行うことで、走査領域内に存在する物体毎に、時間経過にともなう相対的な位置の変化を取得する。また、外部Ｉ／Ｆ９を介して、車両側制御ユニットから得た車両２０の走行速度等を用いて、検知した物体が停止している物体であるか、移動している物体であるかや、移動している物体である場合の移動速度等を得る。
【００２６】
次に、画像処理部８から入力された、撮像画像における、撮像レンズの光軸位置と、ＬＤ３ａから発信されたレーザ光の照射位置と、の相対的な位置関係から、物体までの距離を算出する手法について説明する。画像処理部８は、発光制御部３ｂによりＬＤ３ａからレーザ光を発信したときに、撮像部７において撮像している撮像画像を取り込む。画像処理部８は、ここで取り込んだ画像を処理し、撮像部７の撮像レンズの光軸と、撮像されているレーザ光の輝点の中心と、の水平方向の距離ｍを得る（図５参照）。制御部２は、画像処理部８で得た距離ｍを用いて、レーザ光が照射された物体までの距離Ｌを、
Ｌ＝ｆ×Ａ／ｍ−ｄ （ｆ：撮像レンズの焦点距離
Ａ：基線長
ｄ：オフセット）
により算出する。
【００２７】
ここで、物体までの距離Ｌと、撮像部７の撮像素子上における撮像レンズの光軸位置から最大輝度となる点（ＬＤ３ａから発信されたレーザ光が対象物に当たることによって生じる輝点の中心）までの水平方向の画素数（上記ｍに相当する。）と、の関係を図６に示す。図６から明らかなように、物体までの距離が短くなるにつれて、量子化誤差が低減される。
【００２８】
また、撮像画像におけるレーザ光の輝点の検出は、太陽光等の外乱光の影響を抑えるために、ＬＤ３ａからレーザ光を発信していないときの撮像画像と、ＬＤ３ａからレーザ光を発信したときの撮像画像と、の差分画像を用いるのが好ましい。また、ＬＤ３ａから発信されるレーザ光を透過するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を撮像部７に設けてもよい。
【００２９】
なお、上述した（Ａ）にかかる手法での物体までの距離計測は、物体までの距離が短くなると、量子化誤差が大きくなる。
【００３０】
この実施形態の、測距装置１は、物体までの距離が長いときには、上述した（Ａ）にかる手法（以下、第１の距離計測手法と言う。）で物体までの距離を計測し、物体までの距離が短くなると、例えば物体までの距離が１０ｍ以下になると、上述した（Ｂ）にかる手法（以下、第２の距離計測手法と言う。）で物体までの距離を計測する。以下、この実施形態の測距装置１の具体的な動作について説明する。
【００３１】
図７は、この測距装置の動作を示すフローチャートである。測距装置１は、第１の距離計測手法による計測を開始する（ｓ１）。これにより、走査部５がＬＤ３ａから発信されたレーザ光で走査領域を走査し、制御部２が当該走査領域内に存在する物体毎に、その物体までの距離の計測を行う。測距装置１は、検知している物体が移動している物体の場合は、この物体までの距離の比較に移る。検知している物体が移動していない物体である場合は、物体が移動している物体であるかどうかの判断を繰り返して行う（ｓ２）。測距装置１は、物体との距離を継続して計測しているので、経過時間と距離の変化に基づいて、移動体と、検知している物体と、の相対速度を求めることができる。また、測距装置１は、外部Ｉ／Ｆ９を通じて車両側制御ユニットから車速センサが得た移動体の速度を取得することができるので、移動体との相対速度と、移動体自体の速度を用いることにより、物体の速度を求めることができる。したがって、物体が停止しているのか、移動しているのかについて判断することができる。
【００３２】
ｓ２にかかる判定処理を設けているので、車両２０の走行中に路側に設置されている道路標識や、看板等の停止している物体を検知し、当該物体との距離が切換距離以内になったときに、第１の距離計測手法から、第２の距離計測手法に切り換えることがない。すなわち、第１の距離計測手法から、第２の距離計測手法への無駄な切り換えが行われるのを抑えることができる。
【００３３】
測距装置１は、検知している物体が移動している物体である場合に、この物体との距離が予め定めた切換距離（例えば、１０ｍ）以下になると（ｓ３）、走査部５によるレーザ光の走査を停止し、レーザ光の照射方向を撮像部７の撮像レンズの光軸の方向に合わせる（ｓ４）。そして、第２の距離計測手法による計測を開始する（ｓ５）。測距装置１は、第２の距離計測手法で、切換距離以内に存在する物体が検知できている間、第２の距離計測手法で物体までの距離を計測する（ｓ６）。測距装置１は、切換距離以内に存在する物体が検知できない状態になると、第２の距離計測手法での物体までの距離の計測を停止し（ｓ７）、第１の距離計測手法による計測を開始する（ｓ８）。その後、一定時間（例えば、３０ｓ）経過するのを待って（ｓ９）、ｓ２に戻る。
【００３４】
ｓ９にかかる判定処理を設けているので、物体までの距離を計測する手法（第１の距離計測手法と、第２の距離計測手法）の切換が、連続的に繰り返し行われるという事態も生じない。したがって、本体の動作を安定させることができる。
【００３５】
このように、測距装置１は、切換距離以内に存在する物体が検知されていないときには、計測精度がよりよい第１の距離計測手法により物体までの距離を計測し、切換距離以内に存在する物体が検知されているときには、計測精度がよりよい第２の距離計測手法により物体までの距離を計測する。すなわち、検知している物体までの距離に応じて、計測精度がよりよい手法で、当該物体までの距離を計測する。したがって、検知している物体までの距離が短いか、長いかにかかわらず、当該物体までの距離の計測が精度よく行える。
【００３６】
次に、この発明の別の実施形態である測距装置について説明する。この実施形態の測距装置１も、上述した実施形態と同じ構成である。上述した第１の距離計測手法では、車両２０の正面であっても、存在している物体を検知することができない領域（以下、不検知領域と言う。）がある。図８にハッチングで示す領域が、この不検知領域である。
【００３７】
また、車両側制御ユニットが、測距装置１による前方車両３０の検知結果に基づいて、車両２０の走行速度や走行方向等を制御する追従走行を行っているときは、この前方車両３０の位置が検知できれば問題がない。そこで、この実施形態の測距装置１では、図９に示す処理を実行する。図９では、図７と同じ処理については同じステップ番号（ｓ＊）を付している。上記実施形態と異なる点は、ｓ２で検知している物体が移動している物体でないと判定した場合、またはｓ３で検知している物体との距離が予め定めた切換距離（例えば、１０ｍ）以下でないと判定した場合に、ｓ１１以降の処理を実行する点である。
【００３８】
測距装置１は、車両側制御ユニットが車両２０を前方車両３０の追従走行を行っており（ｓ１１）、且つ車両２０の走行速度が予め定められた切換速度（例えば２０Ｋｍ／Ｈ）以下であれば（ｓ１２）、走査部５によるレーザ光の走査を停止し、レーザ光の照射方向を撮像部７の撮像レンズの光軸に合わせる（ｓ１３）。そして、第２の距離計測手法による計測を開始する（ｓ１４）。ｓ１３、ｓ１４にかかる処理は、それぞれ上述したｓ４、ｓ５にかかる処理と同じである。測距装置は、上記２つの条件が満足しないときには、ｓ２に戻る。
【００３９】
すなわち、測距装置１は、前方車両３０の追従走行が切換速度以下で行われているとき、第２の距離計測手法による計測を開始する。
【００４０】
なお、このとき、前方車両３０までの距離が切換距離よりも長いと、前方車両３０との距離の計測精度が低下するが、車両２０の走行速度が比較的低速であるので、特に問題が生じることはない。
【００４１】
また、このときに、自車両２０と、前方車両３０との間に、不検知領域から別の車両が割り込んできた場合であっても、この割り込んできた車両までの距離が精度良く計測できるので、割り込まれた車両に対する危険回避等の走行制御を車両側制御ユニットに迅速に行わせることができる。
【００４２】
測距装置１は、ｓ１４で第２の距離計測手法による計測を開始すると、追従走行している前方車両３０までの距離が検出できなくなるか（ｓ１５）、または車両２０の走行速度が切換速度よりも高速になると（ｓ１６）、ｓ７以降の処理を実行する。ｓ１５における、「前方車両３０までの距離が検出できなくなる」とは、撮像部７の撮像画像から発信したレーザ光の輝点が検出できないという意味であり、前方車両３０までの距離が切換距離よりも長くなったという意味ではない。
【００４３】
このように、この測距装置１は、車両側制御ユニットにおける車両２０の走行制御の状態に応じて、第１の距離計測手法と、第２の距離計測手法との切換を行う。したがって、車両側制御ユニットにおける車両２０の走行制御が一層適正に行える。
【００４４】
なお、ＬＤ３ａから発信するレーザ光の形状が細い円断面の光束である場合、前方の対象物に光束が当たらないことがある。図１０に示すように、例えば、車両２０と前方車両３０との高さの差異が大きい場合、ＬＤ３ａから発信するレーザ光が前方車両３０に当たらない場合がある。また、前方車両３０が大型車で、レーザ光が前方車両３０のデファレンシャルなどの奥まった部分に当たった場合、車間距離を長めに測定してしまうこととなる。この誤計測による車間距離に応じて前方車両３０の直後に車間距離を詰めて車両２０を停止させる制御を行った場合、荷台等の突出部に接触する虞がある。このため、ＬＤ３ａから発信するレーザ光は、縦長断面形状であることが望ましい。また、ＬＤ３ａから発信するレーザ光を、上下方向に順次走査するように構成してもよい。
【００４５】
また、第２の距離計測手法においては、図６に示したように対象物までの距離が長くなるにつれ、光軸と輝点との距離(画素数)が減少する。このため、量子化誤差が増大する問題がある。そこで、撮像部７で用いる撮像レンズの焦点距離を切り換える構成を設け、対象物との距離に応じて、使用する撮像レンズを切り換えるようにしてもよい。例えば、
対象部が極めて近い距離に存在する場合は、焦点距離が短い広角レンズを用い、
少し離れた場合は、中程度の焦点距離の標準レンズを用い、
ある程度はなれた場合は、焦点距離が長い望遠レンズを用いる、
ように構成してもよい。撮像レンズの切り換えは、第１の距離計測手法により計測した物体との距離に基づいて切り替えても良いし、第２の距離計測手法で計測した物体との距離に基づいて切り替えても良い。
【００４６】
さらに、撮像部７を複数用いてもよい。例えば、ＬＤ３ａとの水平方向の基線長を保ちながら、一つの撮像部７をラジエータグリル近辺に設置し、別の撮像部７をルームミラーの前方に設置する。そして、２つの撮像部７で撮像した撮像画像毎に、物体までの距離を計測し、計測結果を比較して、何れかの撮像部７の光軸がずれているかどうかを判断するようにしてもよい。また、何れかの撮像部７において撮影した画像から、ＬＤ３ａから照射されたレーザ光によって生じるはずの輝点が検出できない場合は、検出出来た側の計測結果を採用することにし、何れの撮像部７において撮影した画像からも輝点が検出できない場合に、第１の距離計測手法に切り換える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施形態である測距装置の主要部の構成を示す図である。
【図２】レーザ光を走査する機構部を説明する図である。
【図３】測距装置を移動体である車両に取り付けた状態を示す図である。
【図４】ＬＤから発信されたレーザ光の走査領域を示す図である。
【図５】撮像画像における、撮像レンズの光軸と、撮像画像における最大輝度となる点を示す図である。
【図６】物体までの距離Ｌと、撮像画像における最大輝度となる点までの水平方向の画素数と、の関係を示す図である。
【図７】測距装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】不検知領域を示す図である。
【図９】別の実施形態の測距装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】レーザ光の形状が細い円断面の光束である場合に、前方の対象物に光束が当たらない例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１−測距装置
２−制御部
２ａ−メモリ
３−発信部
３ａ−レーザダイオード（ＬＤ）
３ｂ−発光制御部
３ｃ−投光レンズ
４−受信部
４ａ−フォトダイオード
４ｂ−受信回路
４ｃ−受光レンズ
５−走査部
６−水平走査位置検出部
７−撮像部
８−画像処理部
９−外部Ｉ／Ｆ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される測距装置において、
レーザ光を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信されたレーザ光について、物体からの反射光を受信する受信手段と、
前記発信手段がレーザ光を発信してから、前記受信手段が反射光を受信するまでの経過時間に基づいてレーザ光を反射した物体までの距離を計測する第１の距離計測手段と、
前記発信手段から発信されるレーザ光の照射領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した撮像画像の輝度分布に基づきレーザ光の位置を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段が求めたレーザ光の位置、および予め記憶した前記発信手段と前記撮像手段との相対的な位置関係に基づいてレーザ光が照射された物体までの距離を計測する第２の距離計測手段と、
計測されている物体までの距離と予め定めた切換距離に基づき、物体までの距離の計測を、前記第１の距離計測手段と、前記第２の距離計測手段のどちらで行うかを切り換える切換手段と、を備えた測距装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記発信手段からレーザ光が発信されていないときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、前記発信手段からレーザ光が発信されているときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、の差分画像から、前記撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置を求める手段である、請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記移動体の移動速度を取得する移動速度取得手段を備え、
前記切換手段は、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長い場合であっても、前記移動速度取得手段が取得した前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも低速であれば、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行う手段である、請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記切換手段は、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長く、且つ前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも高速であれば、前記第１の距離計測手段で物体までの距離計測を行う手段である、請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項１】
移動体に搭載される測距装置において、
レーザ光を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信されたレーザ光について、物体からの反射光を受信する受信手段と、
前記発信手段がレーザ光を発信してから、前記受信手段が反射光を受信するまでの経過時間に基づいてレーザ光を反射した物体までの距離を計測する第１の距離計測手段と、
前記発信手段から発信されるレーザ光の照射領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した撮像画像の輝度分布に基づきレーザ光の位置を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段が求めたレーザ光の位置、および予め記憶した前記発信手段と前記撮像手段との相対的な位置関係に基づいてレーザ光が照射された物体までの距離を計測する第２の距離計測手段と、
計測されている物体までの距離と予め定めた切換距離に基づき、物体までの距離の計測を、前記第１の距離計測手段と、前記第２の距離計測手段のどちらで行うかを切り換える切換手段と、を備えた測距装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記発信手段からレーザ光が発信されていないときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、前記発信手段からレーザ光が発信されているときに前記撮像手段が撮像した撮像画像と、の差分画像から、前記撮像手段が撮像した撮像画像におけるレーザ光の位置を求める手段である、請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記移動体の移動速度を取得する移動速度取得手段を備え、
前記切換手段は、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長い場合であっても、前記移動速度取得手段が取得した前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも低速であれば、前記第２の距離計測手段で物体までの距離計測を行う手段である、請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記切換手段は、計測されている物体までの距離が前記切換距離よりも長く、且つ前記移動体の速度が予め定めた切換速度よりも高速であれば、前記第１の距離計測手段で物体までの距離計測を行う手段である、請求項１または２に記載の測距装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２２４６２０（Ｐ２００８−２２４６２０Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６７３５５（Ｐ２００７−６７３５５）
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【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２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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