車両用距離判別装置
【課題】 車両と障害物との距離と目標距離とのずれ量を運転者が視覚により定量的に把握することが容易な車両用の距離判別装置を提供する。
【解決手段】 障害物３に対して所定の投影パターンＰ１、Ｐ２を投影する投影装置２１、２２が車両１に搭載されている。各投影装置２１、２２の投影軸Ａ１、Ａ２は、車両１から距離Ｘ１離れたＣ点で交差するように配置されている。そして、距離Ｘ１は、投影装置２１、２２間の距離Ｙ１と略同一に設定されている。このため、障害物３の壁面３０に投影された投影パターンＰ１、Ｐ２間の距離Ｙ２は、Ｃ点と壁面３０との距離Ｘ２に略一致する。
【解決手段】 障害物３に対して所定の投影パターンＰ１、Ｐ２を投影する投影装置２１、２２が車両１に搭載されている。各投影装置２１、２２の投影軸Ａ１、Ａ２は、車両１から距離Ｘ１離れたＣ点で交差するように配置されている。そして、距離Ｘ１は、投影装置２１、２２間の距離Ｙ１と略同一に設定されている。このため、障害物３の壁面３０に投影された投影パターンＰ１、Ｐ２間の距離Ｙ２は、Ｃ点と壁面３０との距離Ｘ２に略一致する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の距離判別装置に関し、特に、駐車操作時等において障害物との距離を視覚的に判別することが可能な車両用距離判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駐車時や方向転換時等において、壁や塀等の構造物やその他の障害物との車間距離を的確に認識するためにこれらの障害物に車両から光像を投影し、投影像を基にして運転者に視覚的に障害物と車両との距離を認識させる技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１の技術は、車両の斜め後方外側に向けて平行に集光された光線を照射するものである。この技術では、障害物が車両に接近するほど障害物の表面上における光線の衝突位置は横方向で見て車両側に接近する。そして、運転者がサイドミラーを通して見た場合に、障害物と車両の距離とがある距離以下になると、この光線の衝突位置が車両自体の陰に隠れてしまうことから、車両と後方の障害物との距離が距離以下であるか否かの判定が容易に認識できる旨記載されている。
【０００４】
特許文献２の技術は、２つのビーム照射手段をその光軸が交差するように配置している。このとき、この交差点を障害物との目標距離位置とした場合に、ビームが１点に集光するように車両を移動させることで、障害物との目標距離位置への移動を容易にすることができるとともに、このビーム照射手段の交差位置を変更することで、目標距離の変更が容易に行える構成である、と記載されている。
【特許文献１】特開平５−２５４３７８号公報
【特許文献２】特開２０００−３２９５４９号公報
【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、特許文献１の技術では、運転者の視線位置とサイドミラー・照射装置との位置関係によって実際にサイドミラーで見えなくなる位置が変わりうるため、障害物との距離が目標距離へ到達したことを正確に判定することが難しい。また、近づきすぎた場合には、光線の衝突位置はサイドミラーからは見えなくなるため、位置修正が困難である。
【０００６】
特許文献２の技術では、目標距離位置でビームが１点に集光するため、精度良く到達を判定できるが、この技術においても特許文献１の技術と同様に、現在の障害物との距離が目標距離位置に対してどのくらいずれているのかを定量的に把握することが困難である。特に、目標距離位置の変更を交差角度を変更することで行っているため、定量的なずれ量の把握をいっそう困難なものとしている。
【０００７】
そこで本発明は、車両と障害物との距離と目標距離とのずれ量を運転者が視覚により定量的に把握することが容易な車両用の距離判別装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両用距離判別装置は、車両から車外の所定のパターンを投影する第１および第２の投影装置を備え、これら第１および第２の投影装置の投影軸を交差させて配置した車両用距離判別装置において、第１および第２の投影装置は、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とが略同一になるよう配置されていることを特徴とする。
【０００９】
例えば、車両の後方に向けてパターンを投影する場合を考えると、障害物上の投影面が車両の前後軸に直交している場合（投影面が車両の後端と平行な場合）に、このように第１および第２の投影装置の投影軸を交差させて投影を行うと、交差点と２つの投影装置で形成される３角形と、交差点と障害物上の投影面におけるパターンの投影点２点で形成される３角形とは相似形になる。したがって、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とを略同一に設定しておくと、この相似関係から交差点から障害物までの距離と投影点２点間の距離とが略同一に維持される。
【００１０】
これら第１および第２の投影装置の車両上における配置間隔を、両投影装置の投影角度を維持しつつ、調整可能に配置されているとよい。
【００１１】
両投影装置の投影角度を維持しつつ、配置間隔を調整可能にすることで、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とが略同一であるという条件を満たしつつ、配置間隔を変更することで、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離が調整される。
【００１２】
これら第１および第２の投影装置の間に、第１および第２の投影装置の投影軸と同じ交点で交差する投影軸を有する第３の投影装置をさらに備えていてもよい。
【００１３】
このようにすると、前述した第１の投影装置、第２の投影装置間で成立する相似関係が第１の投影装置と第３の投影装置間および第２の投影装置と第３の投影装置間でも成立する。
【００１４】
これら各投影装置の投影パターンの色または形状は、障害物上へのそれぞれの投影像が識別可能に設定されているとよい。例えば、後方に向けて照射する場合に、車両上で右側に配置される投影装置の投影パターンを右に頂点を向けた三角、車両上で左側に配置される投影装置の投影パターンを左に頂点を向けた三角となるよう設定しておく。この場合、投影軸の交差点より車両から遠くに投影面が存在している場合には、二つの三角形は投影面上で互いに頂点が向かい合うように投影される。一方、投影軸の交差点より車両に近い位置に投影面が存在している場合には、二つの三角形は投影面上で互いの頂点が外側を向くように投影されることになり、交差点位置と投影面との位置関係により投影パターンの配置を異ならせる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、投影面と車両が正対している場合に、投影面の目標位置との距離と第１、第２の投影装置による投影パターンとの間隔とが略同一になるので、運転者が目標位置との距離を視覚的に容易に把握することができる。このため、目標位置への到達時における車両の調整が容易になる。したがって、駐車や方向転換時の操作性が向上する。
【００１６】
投影装置の間隔調整を投影角度を維持したまま行うことで、目標位置の車両からの距離を調整することが可能となる。この場合でも、投影面の目標位置との距離と第１、第２の投影装置による投影パターンとの間隔とが略同一になるという関係は維持されるため、上述の効果が保たれる。また、投影軸の交点自体の車両からの距離を調整するのに、これと略同一な投影装置の車両上での間隔を調整すれば足りるため、精度良くかつ容易に調整を行うことができる。
【００１７】
第３の投影装置を設けると、特に、投影面が車両の前後軸に対して傾いている場合に、投影面上の投影パターンの配置状況から傾きの状態を確認することが可能となる。また、この場合も距離を視覚的に認識することが可能となり、目標位置への到達時における車両の調整が容易になって、駐車や方向転換時の操作性が向上する。
【００１８】
投影パターンの形状や色を異ならせると、車両が目標位置より離れた位置にいるのか、目標位置より近づきすぎているのかを一目で把握することができる。このため、操作性がよりいっそう向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、本発明に係る車両用距離判別装置（第１の実施形態）を搭載した車両を示す概略図である。ここでは、車両１の後部に車両用距離判別装置２を配置した例を示している。この第１の実施形態の車両用距離判別装置２は、２つの投影装置２１、２２を備えており、第１の投影装置２１が車両１の後部左側に、第２の投影装置２２が車両１の後部右側に配置され、それぞれ車両１の後方内側へ向けてそれぞれ所定の投影パターンを水平方向に投影する。両投影装置２１、２２の投影軸（投影光の光軸）Ａ１、Ａ２は、点Ｃで交差する。
【００２１】
図２は、本実施形態の車両用距離判別装置２を用いた距離判定原理を説明する図である。車両１後方に、壁、塀等の障害物３の壁面３０が車両の前後軸と直交するよう位置しており、この壁面３０に向かって車両１を後退させる場合を考える。
【００２２】
車両１上の投影装置２１と投影装置２２間の距離（ここでは、光軸Ａ１と光軸Ａ２上それぞれと車両１の後端との交点Ｂ１、Ｂ２間の距離として表す。）をＹ１とする。上述したように光軸Ａ１と光軸Ａ２とは点Ｃで交差するが、この交点Ｃと車両１の後端との距離をＸ１とする。一方、第１の投影装置２１から壁面３０上に投影された投影パターンをＰ１、第２の投影装置２２から壁面３０上に投影された投影パターンをＰ２とする（以下、符号Ｐ１、Ｐ２は、各投影パターンの位置としても用いる）。そして、交点Ｃと壁面３０の距離をＸ２とし、Ｐ１、Ｐ２間の距離をＹ２とする。
【００２３】
このとき、Ｂ１、Ｂ２を結ぶ線とＰ１、Ｐ２を結ぶ線は平行になるから、Ｂ１、Ｂ２、Ｃを頂点とする三角形とＰ１、Ｐ２、Ｃを頂点とする三角形とは相似関係が成立する。このため、Ｘ１≒Ｙ１となるよう各投影装置２１、２２の投影角度θ１、θ２（この投影角度とはＢ１、Ｂ２、Ｃを頂点とする三角形の頂点Ｂ１、Ｂ２における頂角に対応する。）を設定すると、前述した相似関係からθ１＝θ３、θ２＝θ４が成立し、Ｘ２≒Ｙ２が成り立つ。つまり、Ｘ１≒Ｙ１となるよう各投影装置２１、２２の投影角度θ１、θ２を設定し、かつ、交点Ｃを目標とする車両１と障害物３との距離位置に設定しておくと、壁面に投影されたパターンＰ１、Ｐ２間の距離Ｙ２は、目標位置であるＣ点と障害物３の距離に略一致する。したがって、運転者は障害物３の壁面３０上に投影された投影パターンＰ１、Ｐ２から視覚的に目標位置であるＣ点と障害物３との距離を認識することができる。このため、障害物３までの後退余裕を適切に把握できるので、目標位置へと向けた車両１の後退操作が容易になる。特に、障害物３まで距離があるときは比較的速い速度で後退し、距離が近づいたら十分に減速してＣ点に確実に到達させるという操作が容易になる。
【００２４】
ここで、θ１＝θ２に設定した場合は、θ１＝θ２＝tan-1（Ｘ１／（Ｙ１／２））＝tan-1（２）≒６３．４°となる。もちろん、θ１≠θ２に設定してもよい。θ１＝θ２に設定すると、図２に示されるような障害物３の場合に、車両の前後軸の中心から等距離に離れた位置に各投影パターンＰ１、Ｐ２が配置されるため、運転者の視認性がよく好ましい。
【００２５】
図３は、本装置における投影パターンの後退時の変化状態を具体的に説明する図である。ここでは、第１の投影装置２１で投影される投影パターンＰ１を車両１側から見て右側へとがった三角形になるように設定し、第２の投影装置２２で投影される投影パターンＰ２を車両１側から見て左側へとがった三角形になるように設定している。両投影パターンＰ１、Ｐ２は色を異ならせており、例えば、投影パターンＰ１を赤色、投影パターンＰ２をオレンジ色としている。車両１を後退させて、障害物３の位置が図中３Ａ→３Ｂ→３Ｃ→３Ｄの位置へ順次移動していくと、壁面３０上の両投影パターンＰ１、Ｐ２の位置も（Ｐ１Ａ、Ｐ２Ａ）→（Ｐ１Ｂ、Ｐ２Ｂ）→（Ｐ１Ｃ、Ｐ２Ｃ）→（Ｐ１Ｄ、Ｐ２Ｄ）と移動する。ここで、障害物３がＣ点より遠い３Ａ、３Ｂ位置においては、投影パターンＰ１Ａ（Ｂ）が投影パターンＰ２Ａ（Ｂ）より左側に位置するが、障害物３がＣ点に一致する３Ｃ位置においては、投影パターンＰ１Ｃと投影パターンＰ２Ｃとは重なり合い、障害物３がＣ点より近づいた３Ｄ位置においては、投影パターンＰ１Ｄが投影パターンＰ２より右側に位置することになる。このため、投影パターンＰ１、Ｐ２の配置順序によって障害物３が目標位置Ｃ点より近くに位置するのか遠くに位置するのかを判別することができ、特に、目標位置Ｃ点付近における微調整が容易になる。ここでは、投影パターンの色と形状の両方を異ならせる例を説明したが、色のみ、または、形状のみを異ならせてもよい。また、ここでは、後端に配置する例を説明したが、車両の前方や側方に配置してもよい。
【００２６】
次に、本発明に係る車両用距離判別装置の他の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態である車両用距離判別装置２ａによる距離判定原理を説明する図である。本車両用距離判別装置２ａは、第１の投影装置２３と第２の投影装置２４からなり、第１の投影装置２３は、車両１の後部略中央に配置されて、左後方に向けて投影パターンを投影し、第２の投影装置２４は、車両１の後部左端に配置されて、車両１の前後軸と略平行な後方に向けて投影パターンを投射するものである。
【００２７】
第１の投影装置２３の光軸Ａ３と、第２の投影装置２４の光軸Ａ４とは交点Ｃで交差する。ここで、第１の実施形態の説明の場合と同様に、車両１後方に、壁、塀等の障害物４の壁面４０が車両の前後軸と直交するよう位置しており、この壁面４０に向かって車両１を後退させる場合を考える。
【００２８】
車両１上の投影装置２３と投影装置２４間の距離（ここでは、光軸Ａ３と光軸Ａ４上それぞれと車両１の後端との交点Ｂ３、Ｂ４間の距離として表す。）をＹ３とする。上述したように光軸Ａ３と光軸Ａ４とは点Ｃで交差するが、この交点Ｃと車両１の後端との距離をＸ３とする。一方、第１の投影装置２３から壁面４０上に投影された投影パターンをＰ３、第２の投影装置２４から壁面４０上に投影された投影パターンをＰ４とする（以下、符号Ｐ３、Ｐ４は、各投影パターンの位置としても用いる）。そして、交点Ｃと壁面４０の距離をＸ４とし、Ｐ３、Ｐ４間の距離をＹ４とする。また、Ａ４は、直線Ｂ３Ｂ４および壁面４０と直交している。
【００２９】
このとき、Ｂ３、Ｂ４を結ぶ線とＰ３、Ｐ４を結ぶ線は平行になるから、Ｂ３、Ｂ４、Ｃを頂点とする三角形とＰ３、Ｐ４、Ｃを頂点とする三角形とは相似関係が成立する。このため、Ｘ３≒Ｙ３となるよう投影装置２３の投影角度θ３（この投影角度とはＢ３、Ｂ４、Ｃを頂点とする三角形の頂点Ｂ３における頂角に対応する。）を設定すると、前述した相似関係からθ５＝θ６が成立し、Ｘ４≒Ｙ４が成り立つ。このθ３は４５°に相当する。
【００３０】
つまり、一方の投影装置２４の投影軸が車両の前後軸に平行である場合には、他方の投影装置２１の投影角度θ３を略４５°に設定し、かつ、交点Ｃを目標とする車両１と障害物４との距離位置に設定しておくと、壁面に投影されたパターンＰ３、Ｐ４間の距離Ｙ４は、目標位置であるＣ点と障害物４の距離に略一致する。したがって、運転者は障害物４の壁面４０上に投影された投影パターンＰ３、Ｐ４から視覚的に目標位置であるＣ点と障害物４との距離を認識することができる。運転者１００は、この投影パターンＰ３、Ｐ４を直視により認識してもよいし、サイドミラー１１に映った鏡像により認識してもよい。
【００３１】
本実施形態においても、障害物４までの後退余裕を適切に把握できるので、目標位置へと向けた車両１の後退操作が容易になる。特に、障害物４まで距離があるときは比較的速い速度で後退し、距離が近づいたら十分に減速してＣ点に確実に到達させるという操作が容易になる。
【００３２】
本実施形態では、投影装置２４による投影パターンＰ４が車両１の後方左端位置の延長線上に位置している。したがって、Ｐ４位置から後部障害物に対する車両の左方向の余裕度も同時に判定できる。ここでは、後方左端に設ける例を説明したが、同様の装置を後方右端等の他の車両の隅部に配置してもよい。
【００３３】
次に、本発明に係る車両用判別装置の第３の実施形態を図５、図６を参照して説明する。図５は、第３の実施形態である車両用距離判別装置２ｂによる距離判定原理を説明する図であり、図６は、壁面に投影される投影パターンの例示である。本車両用距離判別装置２ｂは、図１、図２に示される第１の実施形態の車両用距離判別装置２に、さらに第３の投影装置２５を追加したものである。この第３の投影装置２５は、第１の投影装置２１と第２の投影装置２２の略中央に配置されて、車両１の前後軸に沿って投影パターンを投射するものである。これら３つの投影装置２１、２２、２５の投影軸Ａ１、Ａ２、Ａ５は、点Ｃで交差する。
【００３４】
ここでは、車両１後方に、壁、塀等の障害物５の壁面５０が車両の前後軸の直交軸から角度θｂだけ傾いて位置している場合に、この壁面５０に向かって車両１を後退させる場合を考える。
【００３５】
第３の投影装置２５から壁面５０上に投影された投影パターンをＰ５とし、交点ＣとＰ５間の距離をＸ６とし、Ｐ１、Ｐ２間の距離をＹ６、Ｐ１、Ｐ５間の距離をＹ６Ａ、Ｐ２、Ｐ５間の距離をＹ６Ｂとする。その他の符号は図２と同一である。
【００３６】
図２に示される状態と異なり、図５に示される状態では、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６を結ぶ直線とＢ１、Ｂ２を結ぶ直線とは平行ではない。そのため、前述したような相似関係は成立せず、Ｘ１≒Ｙ１が成立していても、Ｘ６とＹ６とは合致しない。しかし、このように壁面５０が車両１と正対していない場合には、図６に示されるようにＰ１とＰ５間の距離Ｙ６ＡとＰ２とＰ５間の距離Ｙ６Ｂとが一致しなくなる。さらに、（２×Ｙ６Ａ）＜Ｙ６＜（２×Ｙ６Ｂ）の関係が成立するから、運転者はＰ２、Ｐ５、Ｐ６の配置関係から壁面５０の車両１に対する傾きθｂの程度、および、壁面５０と車両１との距離を推定することができる。
【００３７】
本実施形態においても、このように障害物５までの後退余裕を適切に把握できるので、目標位置へと向けた車両１の後退操作が容易になる。特に、障害物５まで距離があるときは比較的速い速度で後退し、距離が近づいたら十分に減速してＣ点に確実に到達させるという操作が容易になる。
【００３８】
図７は、第４の実施形態を示す概略構成図である。この実施形態では、第１の投影装置２１と第２の投影装置２２とが、それぞれレール７１、７２上に支持されている。そして、両投影装置２１、２２は、連動駆動機構７３によってレール７１、７２上を両者の中間を対称軸として線対称に移動可能な構成となっている。これにより、両投影装置２１、２２２の間隔と、車両１から両投影軸の交点までの距離が同一であるとの条件を維持しつつ、両投影装置２１、２２の間隔を変更することで、車両１から両投影軸の交点までの距離を変更することを可能としている。例えば、両投影装置２１、２２をＢ１１、Ｂ２１位置からＢ１２、Ｂ２２位置へと変更してその間隔を拡げると、交点位置はＣ１からＣ２へと移動し、車両１から遠ざかる。また、両投影装置２１、２２をＢ１１、Ｂ２１位置からＢ１３、Ｂ２３位置へと変更してその間隔を狭めると、交点位置はＣ１からＣ３へと移動し、車両１へ近づく。
【００３９】
本実施形態では、両投影装置２１、２２の間隔を変更した場合でも、両投影装置２１、２２の間隔と、車両１から両投影軸の交点までの距離が同一であるとの条件が維持されているため、第１の実施形態において説明したように、車両１と正対する障害物３の壁面３０に投影される投影パターン間の距離が両投影軸の交点から障害物３までの距離に合致するという結果が常に維持される。このため、目標位置である交点Ｃを変更することができる。また、両投影装置２１、２２の間隔が交点Ｃまでの距離に略一致するため、交点Ｃ位置を厳密に測定する必要がなく、投影装置２１、２２間の距離を測定すれば足りる。つまり、実際に投影パターンの投影を行うことなく、車両１内で投影装置２１、２２間の距離を設定するだけで足りるため、目標距離の変更がきわめて容易になる。
【００４０】
ここでは、両投影装置２１、２２の両方を同時に動かす例を説明したが、片方のみを移動させて両者の間隔を変更してもよい。また、第２、第３の実施形態と組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る車両用距離判別装置（第１の実施形態）を搭載した車両を示す概略図である。
【図２】図１の車両用距離判別装置２を用いた距離判定原理を説明する図である。
【図３】図１の装置における投影パターンの後退時の変化状態を具体的に説明する図である。
【図４】第２の実施形態である車両用距離判別装置２ａによる距離判定原理を説明する図である。
【図５】第３の実施形態である車両用距離判別装置２ｂによる距離判定原理を説明する図である。
【図６】図５の装置により、壁面に投影される投影パターンの例示である。
【図７】本発明に係る車両用距離判別装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…車両、２、２ａ、２ｂ…車両用距離判別装置、３〜５…障害物、１１…サイドミラー、２１〜２５…投影装置、３０、４０、５０…壁面、７１、７２…レール、７３…連動駆動機構、１００…運転者、Ａ…光軸、Ｃ…交点、Ｐ…投影パターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の距離判別装置に関し、特に、駐車操作時等において障害物との距離を視覚的に判別することが可能な車両用距離判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駐車時や方向転換時等において、壁や塀等の構造物やその他の障害物との車間距離を的確に認識するためにこれらの障害物に車両から光像を投影し、投影像を基にして運転者に視覚的に障害物と車両との距離を認識させる技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１の技術は、車両の斜め後方外側に向けて平行に集光された光線を照射するものである。この技術では、障害物が車両に接近するほど障害物の表面上における光線の衝突位置は横方向で見て車両側に接近する。そして、運転者がサイドミラーを通して見た場合に、障害物と車両の距離とがある距離以下になると、この光線の衝突位置が車両自体の陰に隠れてしまうことから、車両と後方の障害物との距離が距離以下であるか否かの判定が容易に認識できる旨記載されている。
【０００４】
特許文献２の技術は、２つのビーム照射手段をその光軸が交差するように配置している。このとき、この交差点を障害物との目標距離位置とした場合に、ビームが１点に集光するように車両を移動させることで、障害物との目標距離位置への移動を容易にすることができるとともに、このビーム照射手段の交差位置を変更することで、目標距離の変更が容易に行える構成である、と記載されている。
【特許文献１】特開平５−２５４３７８号公報
【特許文献２】特開２０００−３２９５４９号公報
【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、特許文献１の技術では、運転者の視線位置とサイドミラー・照射装置との位置関係によって実際にサイドミラーで見えなくなる位置が変わりうるため、障害物との距離が目標距離へ到達したことを正確に判定することが難しい。また、近づきすぎた場合には、光線の衝突位置はサイドミラーからは見えなくなるため、位置修正が困難である。
【０００６】
特許文献２の技術では、目標距離位置でビームが１点に集光するため、精度良く到達を判定できるが、この技術においても特許文献１の技術と同様に、現在の障害物との距離が目標距離位置に対してどのくらいずれているのかを定量的に把握することが困難である。特に、目標距離位置の変更を交差角度を変更することで行っているため、定量的なずれ量の把握をいっそう困難なものとしている。
【０００７】
そこで本発明は、車両と障害物との距離と目標距離とのずれ量を運転者が視覚により定量的に把握することが容易な車両用の距離判別装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両用距離判別装置は、車両から車外の所定のパターンを投影する第１および第２の投影装置を備え、これら第１および第２の投影装置の投影軸を交差させて配置した車両用距離判別装置において、第１および第２の投影装置は、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とが略同一になるよう配置されていることを特徴とする。
【０００９】
例えば、車両の後方に向けてパターンを投影する場合を考えると、障害物上の投影面が車両の前後軸に直交している場合（投影面が車両の後端と平行な場合）に、このように第１および第２の投影装置の投影軸を交差させて投影を行うと、交差点と２つの投影装置で形成される３角形と、交差点と障害物上の投影面におけるパターンの投影点２点で形成される３角形とは相似形になる。したがって、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とを略同一に設定しておくと、この相似関係から交差点から障害物までの距離と投影点２点間の距離とが略同一に維持される。
【００１０】
これら第１および第２の投影装置の車両上における配置間隔を、両投影装置の投影角度を維持しつつ、調整可能に配置されているとよい。
【００１１】
両投影装置の投影角度を維持しつつ、配置間隔を調整可能にすることで、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とが略同一であるという条件を満たしつつ、配置間隔を変更することで、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離が調整される。
【００１２】
これら第１および第２の投影装置の間に、第１および第２の投影装置の投影軸と同じ交点で交差する投影軸を有する第３の投影装置をさらに備えていてもよい。
【００１３】
このようにすると、前述した第１の投影装置、第２の投影装置間で成立する相似関係が第１の投影装置と第３の投影装置間および第２の投影装置と第３の投影装置間でも成立する。
【００１４】
これら各投影装置の投影パターンの色または形状は、障害物上へのそれぞれの投影像が識別可能に設定されているとよい。例えば、後方に向けて照射する場合に、車両上で右側に配置される投影装置の投影パターンを右に頂点を向けた三角、車両上で左側に配置される投影装置の投影パターンを左に頂点を向けた三角となるよう設定しておく。この場合、投影軸の交差点より車両から遠くに投影面が存在している場合には、二つの三角形は投影面上で互いに頂点が向かい合うように投影される。一方、投影軸の交差点より車両に近い位置に投影面が存在している場合には、二つの三角形は投影面上で互いの頂点が外側を向くように投影されることになり、交差点位置と投影面との位置関係により投影パターンの配置を異ならせる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、投影面と車両が正対している場合に、投影面の目標位置との距離と第１、第２の投影装置による投影パターンとの間隔とが略同一になるので、運転者が目標位置との距離を視覚的に容易に把握することができる。このため、目標位置への到達時における車両の調整が容易になる。したがって、駐車や方向転換時の操作性が向上する。
【００１６】
投影装置の間隔調整を投影角度を維持したまま行うことで、目標位置の車両からの距離を調整することが可能となる。この場合でも、投影面の目標位置との距離と第１、第２の投影装置による投影パターンとの間隔とが略同一になるという関係は維持されるため、上述の効果が保たれる。また、投影軸の交点自体の車両からの距離を調整するのに、これと略同一な投影装置の車両上での間隔を調整すれば足りるため、精度良くかつ容易に調整を行うことができる。
【００１７】
第３の投影装置を設けると、特に、投影面が車両の前後軸に対して傾いている場合に、投影面上の投影パターンの配置状況から傾きの状態を確認することが可能となる。また、この場合も距離を視覚的に認識することが可能となり、目標位置への到達時における車両の調整が容易になって、駐車や方向転換時の操作性が向上する。
【００１８】
投影パターンの形状や色を異ならせると、車両が目標位置より離れた位置にいるのか、目標位置より近づきすぎているのかを一目で把握することができる。このため、操作性がよりいっそう向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００２０】
図１は、本発明に係る車両用距離判別装置（第１の実施形態）を搭載した車両を示す概略図である。ここでは、車両１の後部に車両用距離判別装置２を配置した例を示している。この第１の実施形態の車両用距離判別装置２は、２つの投影装置２１、２２を備えており、第１の投影装置２１が車両１の後部左側に、第２の投影装置２２が車両１の後部右側に配置され、それぞれ車両１の後方内側へ向けてそれぞれ所定の投影パターンを水平方向に投影する。両投影装置２１、２２の投影軸（投影光の光軸）Ａ１、Ａ２は、点Ｃで交差する。
【００２１】
図２は、本実施形態の車両用距離判別装置２を用いた距離判定原理を説明する図である。車両１後方に、壁、塀等の障害物３の壁面３０が車両の前後軸と直交するよう位置しており、この壁面３０に向かって車両１を後退させる場合を考える。
【００２２】
車両１上の投影装置２１と投影装置２２間の距離（ここでは、光軸Ａ１と光軸Ａ２上それぞれと車両１の後端との交点Ｂ１、Ｂ２間の距離として表す。）をＹ１とする。上述したように光軸Ａ１と光軸Ａ２とは点Ｃで交差するが、この交点Ｃと車両１の後端との距離をＸ１とする。一方、第１の投影装置２１から壁面３０上に投影された投影パターンをＰ１、第２の投影装置２２から壁面３０上に投影された投影パターンをＰ２とする（以下、符号Ｐ１、Ｐ２は、各投影パターンの位置としても用いる）。そして、交点Ｃと壁面３０の距離をＸ２とし、Ｐ１、Ｐ２間の距離をＹ２とする。
【００２３】
このとき、Ｂ１、Ｂ２を結ぶ線とＰ１、Ｐ２を結ぶ線は平行になるから、Ｂ１、Ｂ２、Ｃを頂点とする三角形とＰ１、Ｐ２、Ｃを頂点とする三角形とは相似関係が成立する。このため、Ｘ１≒Ｙ１となるよう各投影装置２１、２２の投影角度θ１、θ２（この投影角度とはＢ１、Ｂ２、Ｃを頂点とする三角形の頂点Ｂ１、Ｂ２における頂角に対応する。）を設定すると、前述した相似関係からθ１＝θ３、θ２＝θ４が成立し、Ｘ２≒Ｙ２が成り立つ。つまり、Ｘ１≒Ｙ１となるよう各投影装置２１、２２の投影角度θ１、θ２を設定し、かつ、交点Ｃを目標とする車両１と障害物３との距離位置に設定しておくと、壁面に投影されたパターンＰ１、Ｐ２間の距離Ｙ２は、目標位置であるＣ点と障害物３の距離に略一致する。したがって、運転者は障害物３の壁面３０上に投影された投影パターンＰ１、Ｐ２から視覚的に目標位置であるＣ点と障害物３との距離を認識することができる。このため、障害物３までの後退余裕を適切に把握できるので、目標位置へと向けた車両１の後退操作が容易になる。特に、障害物３まで距離があるときは比較的速い速度で後退し、距離が近づいたら十分に減速してＣ点に確実に到達させるという操作が容易になる。
【００２４】
ここで、θ１＝θ２に設定した場合は、θ１＝θ２＝tan-1（Ｘ１／（Ｙ１／２））＝tan-1（２）≒６３．４°となる。もちろん、θ１≠θ２に設定してもよい。θ１＝θ２に設定すると、図２に示されるような障害物３の場合に、車両の前後軸の中心から等距離に離れた位置に各投影パターンＰ１、Ｐ２が配置されるため、運転者の視認性がよく好ましい。
【００２５】
図３は、本装置における投影パターンの後退時の変化状態を具体的に説明する図である。ここでは、第１の投影装置２１で投影される投影パターンＰ１を車両１側から見て右側へとがった三角形になるように設定し、第２の投影装置２２で投影される投影パターンＰ２を車両１側から見て左側へとがった三角形になるように設定している。両投影パターンＰ１、Ｐ２は色を異ならせており、例えば、投影パターンＰ１を赤色、投影パターンＰ２をオレンジ色としている。車両１を後退させて、障害物３の位置が図中３Ａ→３Ｂ→３Ｃ→３Ｄの位置へ順次移動していくと、壁面３０上の両投影パターンＰ１、Ｐ２の位置も（Ｐ１Ａ、Ｐ２Ａ）→（Ｐ１Ｂ、Ｐ２Ｂ）→（Ｐ１Ｃ、Ｐ２Ｃ）→（Ｐ１Ｄ、Ｐ２Ｄ）と移動する。ここで、障害物３がＣ点より遠い３Ａ、３Ｂ位置においては、投影パターンＰ１Ａ（Ｂ）が投影パターンＰ２Ａ（Ｂ）より左側に位置するが、障害物３がＣ点に一致する３Ｃ位置においては、投影パターンＰ１Ｃと投影パターンＰ２Ｃとは重なり合い、障害物３がＣ点より近づいた３Ｄ位置においては、投影パターンＰ１Ｄが投影パターンＰ２より右側に位置することになる。このため、投影パターンＰ１、Ｐ２の配置順序によって障害物３が目標位置Ｃ点より近くに位置するのか遠くに位置するのかを判別することができ、特に、目標位置Ｃ点付近における微調整が容易になる。ここでは、投影パターンの色と形状の両方を異ならせる例を説明したが、色のみ、または、形状のみを異ならせてもよい。また、ここでは、後端に配置する例を説明したが、車両の前方や側方に配置してもよい。
【００２６】
次に、本発明に係る車両用距離判別装置の他の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態である車両用距離判別装置２ａによる距離判定原理を説明する図である。本車両用距離判別装置２ａは、第１の投影装置２３と第２の投影装置２４からなり、第１の投影装置２３は、車両１の後部略中央に配置されて、左後方に向けて投影パターンを投影し、第２の投影装置２４は、車両１の後部左端に配置されて、車両１の前後軸と略平行な後方に向けて投影パターンを投射するものである。
【００２７】
第１の投影装置２３の光軸Ａ３と、第２の投影装置２４の光軸Ａ４とは交点Ｃで交差する。ここで、第１の実施形態の説明の場合と同様に、車両１後方に、壁、塀等の障害物４の壁面４０が車両の前後軸と直交するよう位置しており、この壁面４０に向かって車両１を後退させる場合を考える。
【００２８】
車両１上の投影装置２３と投影装置２４間の距離（ここでは、光軸Ａ３と光軸Ａ４上それぞれと車両１の後端との交点Ｂ３、Ｂ４間の距離として表す。）をＹ３とする。上述したように光軸Ａ３と光軸Ａ４とは点Ｃで交差するが、この交点Ｃと車両１の後端との距離をＸ３とする。一方、第１の投影装置２３から壁面４０上に投影された投影パターンをＰ３、第２の投影装置２４から壁面４０上に投影された投影パターンをＰ４とする（以下、符号Ｐ３、Ｐ４は、各投影パターンの位置としても用いる）。そして、交点Ｃと壁面４０の距離をＸ４とし、Ｐ３、Ｐ４間の距離をＹ４とする。また、Ａ４は、直線Ｂ３Ｂ４および壁面４０と直交している。
【００２９】
このとき、Ｂ３、Ｂ４を結ぶ線とＰ３、Ｐ４を結ぶ線は平行になるから、Ｂ３、Ｂ４、Ｃを頂点とする三角形とＰ３、Ｐ４、Ｃを頂点とする三角形とは相似関係が成立する。このため、Ｘ３≒Ｙ３となるよう投影装置２３の投影角度θ３（この投影角度とはＢ３、Ｂ４、Ｃを頂点とする三角形の頂点Ｂ３における頂角に対応する。）を設定すると、前述した相似関係からθ５＝θ６が成立し、Ｘ４≒Ｙ４が成り立つ。このθ３は４５°に相当する。
【００３０】
つまり、一方の投影装置２４の投影軸が車両の前後軸に平行である場合には、他方の投影装置２１の投影角度θ３を略４５°に設定し、かつ、交点Ｃを目標とする車両１と障害物４との距離位置に設定しておくと、壁面に投影されたパターンＰ３、Ｐ４間の距離Ｙ４は、目標位置であるＣ点と障害物４の距離に略一致する。したがって、運転者は障害物４の壁面４０上に投影された投影パターンＰ３、Ｐ４から視覚的に目標位置であるＣ点と障害物４との距離を認識することができる。運転者１００は、この投影パターンＰ３、Ｐ４を直視により認識してもよいし、サイドミラー１１に映った鏡像により認識してもよい。
【００３１】
本実施形態においても、障害物４までの後退余裕を適切に把握できるので、目標位置へと向けた車両１の後退操作が容易になる。特に、障害物４まで距離があるときは比較的速い速度で後退し、距離が近づいたら十分に減速してＣ点に確実に到達させるという操作が容易になる。
【００３２】
本実施形態では、投影装置２４による投影パターンＰ４が車両１の後方左端位置の延長線上に位置している。したがって、Ｐ４位置から後部障害物に対する車両の左方向の余裕度も同時に判定できる。ここでは、後方左端に設ける例を説明したが、同様の装置を後方右端等の他の車両の隅部に配置してもよい。
【００３３】
次に、本発明に係る車両用判別装置の第３の実施形態を図５、図６を参照して説明する。図５は、第３の実施形態である車両用距離判別装置２ｂによる距離判定原理を説明する図であり、図６は、壁面に投影される投影パターンの例示である。本車両用距離判別装置２ｂは、図１、図２に示される第１の実施形態の車両用距離判別装置２に、さらに第３の投影装置２５を追加したものである。この第３の投影装置２５は、第１の投影装置２１と第２の投影装置２２の略中央に配置されて、車両１の前後軸に沿って投影パターンを投射するものである。これら３つの投影装置２１、２２、２５の投影軸Ａ１、Ａ２、Ａ５は、点Ｃで交差する。
【００３４】
ここでは、車両１後方に、壁、塀等の障害物５の壁面５０が車両の前後軸の直交軸から角度θｂだけ傾いて位置している場合に、この壁面５０に向かって車両１を後退させる場合を考える。
【００３５】
第３の投影装置２５から壁面５０上に投影された投影パターンをＰ５とし、交点ＣとＰ５間の距離をＸ６とし、Ｐ１、Ｐ２間の距離をＹ６、Ｐ１、Ｐ５間の距離をＹ６Ａ、Ｐ２、Ｐ５間の距離をＹ６Ｂとする。その他の符号は図２と同一である。
【００３６】
図２に示される状態と異なり、図５に示される状態では、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ６を結ぶ直線とＢ１、Ｂ２を結ぶ直線とは平行ではない。そのため、前述したような相似関係は成立せず、Ｘ１≒Ｙ１が成立していても、Ｘ６とＹ６とは合致しない。しかし、このように壁面５０が車両１と正対していない場合には、図６に示されるようにＰ１とＰ５間の距離Ｙ６ＡとＰ２とＰ５間の距離Ｙ６Ｂとが一致しなくなる。さらに、（２×Ｙ６Ａ）＜Ｙ６＜（２×Ｙ６Ｂ）の関係が成立するから、運転者はＰ２、Ｐ５、Ｐ６の配置関係から壁面５０の車両１に対する傾きθｂの程度、および、壁面５０と車両１との距離を推定することができる。
【００３７】
本実施形態においても、このように障害物５までの後退余裕を適切に把握できるので、目標位置へと向けた車両１の後退操作が容易になる。特に、障害物５まで距離があるときは比較的速い速度で後退し、距離が近づいたら十分に減速してＣ点に確実に到達させるという操作が容易になる。
【００３８】
図７は、第４の実施形態を示す概略構成図である。この実施形態では、第１の投影装置２１と第２の投影装置２２とが、それぞれレール７１、７２上に支持されている。そして、両投影装置２１、２２は、連動駆動機構７３によってレール７１、７２上を両者の中間を対称軸として線対称に移動可能な構成となっている。これにより、両投影装置２１、２２２の間隔と、車両１から両投影軸の交点までの距離が同一であるとの条件を維持しつつ、両投影装置２１、２２の間隔を変更することで、車両１から両投影軸の交点までの距離を変更することを可能としている。例えば、両投影装置２１、２２をＢ１１、Ｂ２１位置からＢ１２、Ｂ２２位置へと変更してその間隔を拡げると、交点位置はＣ１からＣ２へと移動し、車両１から遠ざかる。また、両投影装置２１、２２をＢ１１、Ｂ２１位置からＢ１３、Ｂ２３位置へと変更してその間隔を狭めると、交点位置はＣ１からＣ３へと移動し、車両１へ近づく。
【００３９】
本実施形態では、両投影装置２１、２２の間隔を変更した場合でも、両投影装置２１、２２の間隔と、車両１から両投影軸の交点までの距離が同一であるとの条件が維持されているため、第１の実施形態において説明したように、車両１と正対する障害物３の壁面３０に投影される投影パターン間の距離が両投影軸の交点から障害物３までの距離に合致するという結果が常に維持される。このため、目標位置である交点Ｃを変更することができる。また、両投影装置２１、２２の間隔が交点Ｃまでの距離に略一致するため、交点Ｃ位置を厳密に測定する必要がなく、投影装置２１、２２間の距離を測定すれば足りる。つまり、実際に投影パターンの投影を行うことなく、車両１内で投影装置２１、２２間の距離を設定するだけで足りるため、目標距離の変更がきわめて容易になる。
【００４０】
ここでは、両投影装置２１、２２の両方を同時に動かす例を説明したが、片方のみを移動させて両者の間隔を変更してもよい。また、第２、第３の実施形態と組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る車両用距離判別装置（第１の実施形態）を搭載した車両を示す概略図である。
【図２】図１の車両用距離判別装置２を用いた距離判定原理を説明する図である。
【図３】図１の装置における投影パターンの後退時の変化状態を具体的に説明する図である。
【図４】第２の実施形態である車両用距離判別装置２ａによる距離判定原理を説明する図である。
【図５】第３の実施形態である車両用距離判別装置２ｂによる距離判定原理を説明する図である。
【図６】図５の装置により、壁面に投影される投影パターンの例示である。
【図７】本発明に係る車両用距離判別装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…車両、２、２ａ、２ｂ…車両用距離判別装置、３〜５…障害物、１１…サイドミラー、２１〜２５…投影装置、３０、４０、５０…壁面、７１、７２…レール、７３…連動駆動機構、１００…運転者、Ａ…光軸、Ｃ…交点、Ｐ…投影パターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両から車外の障害物に対して所定のパターンを投影する第１および第２の投影装置を備え、前記第１および第２の投影装置の投影軸を交差させて配置した車両用距離判別装置において、
前記第１および第２の投影装置は、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とが略同一になるよう配置されていることを特徴とする車両用距離判別装置。
【請求項２】
前記第１および第２の投影装置の車両上における配置間隔を、両投影装置の投影角度を維持しつつ、調整可能に配置されていることを特徴とする請求項１記載の車両用距離判別装置。
【請求項３】
前記第１および第２の投影装置の間に、前記第１および第２の投影装置の投影軸と同じ交点で交差する投影軸を有する第３の投影装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用距離判別装置。
【請求項４】
前記各投影装置の投影パターンの色または形状は、障害物上へのそれぞれの投影像が識別可能に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用距離判別装置。
【請求項１】
車両から車外の障害物に対して所定のパターンを投影する第１および第２の投影装置を備え、前記第１および第２の投影装置の投影軸を交差させて配置した車両用距離判別装置において、
前記第１および第２の投影装置は、両投影装置の投影軸の交点の車両からの距離と両投影装置の車両上における配置間隔とが略同一になるよう配置されていることを特徴とする車両用距離判別装置。
【請求項２】
前記第１および第２の投影装置の車両上における配置間隔を、両投影装置の投影角度を維持しつつ、調整可能に配置されていることを特徴とする請求項１記載の車両用距離判別装置。
【請求項３】
前記第１および第２の投影装置の間に、前記第１および第２の投影装置の投影軸と同じ交点で交差する投影軸を有する第３の投影装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用距離判別装置。
【請求項４】
前記各投影装置の投影パターンの色または形状は、障害物上へのそれぞれの投影像が識別可能に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用距離判別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１１８６８（Ｐ２００６−１１８６８Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８８６１２（Ｐ２００４−１８８６１２）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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