JP2000009429A - 障害物センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射光の発光手段、その偏向手段、偏向制御
手段、照射指示手段、カメラ、その画像メモリ、画像の
統計的な演算手段とを車両に備え、走行路面等の被検出
面上の障害物を識別する際に、モータ等の機械的な作動
によらず照射光を素早く偏向させ、かつ、寿命が長く小
型安価で安全な障害物センサを提供する。 【解決手段】 複数本の走査線を所定間隔に配列して被
検出面上に輝線パターンを投影し、その映像を蓄積型の
カメラで撮像して画像メモリに記憶する。この記憶情報
に基づく再生パターンを輝線パターンに対する基準値と
比較し、両者の相関性が高いと障害物有りとし、低いと
障害物無しとする。好ましくは、半導体プロセスによっ
て形成した光学的走査素子を用い、照射光を被検出面に
向けて偏向走査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照射光を被検出面
に向けて偏向走査させながら、その走査映像を撮像して
被検出面上の障害物を識別するための障害物センサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、我が国では、交通事故による
死者が年間１万人強にも達しており、その事故件数の多
さが重要な社会問題の１つになっている。交通事故の多
くは自動車が関係するものであって、この自動車事故の
削減策としては、自動車自体の高知能化が有効であり、
ＩＴＳ(Intelligent Transportation System)について
各種の研究が全世界規模でなされている。

【０００３】代表的な研究テーマとしては、障害物検出
センサを車両に搭載した衝突防止システムがある。この
障害物検出センサによると、進行方向の障害物、両側方
および後方からの接近車両等を検出して、ドライバに警
報を発したり、同時に車両に自動制動をかけて緊急停止
させることができる。この障害物検出センサには各種有
るが、それぞれに利害得失があって最適なものが少な
い。

【０００４】例えば、所定間隔を空けて２台を配置した
ステレオカメラを用いて、両方のカメラによって対象物
を同時に撮影し、２つの映像のズレ量が大きいと真近の
障害物であるとするセンサがある。これによれば、ドラ
イバの視界にほぼ等しい映像が得られ、実際の走行環境
に基づいて障害物を識別できるが、精密なＣＣＤカメラ
を２台必要とするばかりか、撮影した映像から正確に対
象物を切り出してパターンマッチングを行う必要があ
り、装置の価格が高価になってしまう。

【０００５】そこで、高価なカメラの台数を減らして全
体価格を抑えたものがある。図１２は、従来の障害物セ
ンサの一例を説明する図である。図１２に示す従来例
は、特開平６−８３４４２号公報に開示された走行ロボ
ット２０１で、床掃除のための作業機構２０２を後部に
牽引しながら床面２０８を走行し、レーザ装置２０４か
らスリット状の照射光Ｌを前方の障害物２０６に当て、
上部前方に配置したカメラ２０５によって照射方向の映
像を撮影する。また、このスリット状の照射光Ｌを得る
には、ポリゴンミラーやシリンドリカルレンズ等を用い
ている。

【０００６】図１３は、ポリゴンミラーの一例を説明す
る図である。図１３に示すポリゴンミラー２４１は、六
角柱状の回転体２４２であって、６つの各側面を反射鏡
２４３…２４３としたものである。このポリゴンミラー
の回転軸２４４を前記レーザ装置２０４のフレームに支
持し、一方向に連続回転させてレーザ２４２からの光線
を各反射鏡２４３に当て、この光線を障害物２０６方向
に偏向させる。すると、その照射光Ｌの映像２６１ａが
障害物２０６の表面２６１にスリット状に形成される。

【０００７】また、シリンドリカルレンズとは、凹レン
ズの中央部を残して両側部を切り欠いて短冊状に形成し
た散光レンズである。このシリンドリカルレンズの一方
の凹面にレーザ２４２からの光線を当てると、その透過
光が他方の凹面から散開して障害物２０６に照射され、
スリット状の照射光Ｌの映像を障害物２０６の表面２６
１ａ上に得ることができる。この他にも、レーザ装置２
０４をステッピングモータによって反復回動させ、照射
光Ｌを障害物２０６に向けて繰り返し振らせる方法もあ
る。

【０００８】次に、このスリット状の映像２６１ａをカ
メラ２０４で撮影すると、この映像２６１ａが障害物２
０６の表面に沿って屈曲するため、この屈曲部分のみに
前記パターンマッチングよりも簡単な画像処理を施し、
障害物２０６までの距離や大きさを測量演算することが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来例の障害物センサを車両に搭載して、走行路面上の
障害物を検知しようとすると、次の様な問題点があっ
た。第１に、ステッピングモータ等の機械的な走査手段
を用いると、機械的な構造部分の作動に時間が掛かって
素早く照射光を偏向できないため、この作動時間によっ
て全体の検出時間が長くなり、間近に迫った障害物を素
早く検出できなくなってしまう。

【００１０】また、この走査手段の機械的な作動部分が
摩耗することによって、障害物センサとしての寿命が短
くなってしまうばかりか、その作動のための充分に広い
作動スペースが必要になるため、結局は、センサ全体と
しても広い配置スペースを要するという問題点があっ
た。

【００１１】第２に、画像処理に適する鮮明な映像を得
ようとすると、レーザ装置から充分に強力なレーザ光を
路面に照射する必要があるが、そのように強力なレーザ
光はドライバの視覚を眩惑するおそれがある。また、レ
ーザ製品の放射安全基準（ＪＩＳＣ：１９９１）による
と、レーザ光が人体に無害であるためには、その出力を
３ｍＷ以下に抑える必要があって、このような弱いレー
ザ光では一般の画像処理による検出が困難になるという
問題点があった。

【００１２】なお、シリンドリカルミラーを用いてスリ
ット状の照射光を得る方法もあるが、これにより障害物
の全体像を取得するためには、この照射光を複数本形成
できなければならないため、シリンドリカルミラーを複
数個備え、それぞれにレーザ光を当てる必要があって、
センサの大型化が避けられず、このような問題点の除去
が重要な課題であった。

【００１３】この発明は上記課題を解決するためになさ
れ、その目的は、モータ等の機械的な作動によらず照射
光を素早く偏向させ、かつ、寿命が長く小型安価で安全
な障害物センサを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の障害物センサは、照射光の発光手段、偏向
手段、その偏向角の偏向制御手段、その照射指示手段、
被検出面を撮像するカメラ、そ映像の画像メモリ、記憶
画像の統計的な演算手段を備え、被検出面上の障害物を
識別するための障害物センサにおいて、前記照射指示手
段は、複数本の走査線を所定周期で生成する走査線の生
成部と、それぞれの走査線を所定回数だけ偏向制御手段
に繰り返し送出した後、画像メモリに書込信号を発する
反復照射部とを備えており、前記画像メモリは、この書
込信号に従って、各走査線による輝線パターンの受像信
号をカメラから取得する記憶制御部を備えており、前記
演算手段は、画像メモリの記憶情報に基づく再生パター
ンの形成部と、輝線パターンの基準値の設定部と、この
基準値に対する再生パターンの相関性が高ければ障害物
有りとし、この相関性が低ければ障害物無しとする相関
判定部とを備えたことを特徴とする。

【００１５】このため、照射指示手段によって、各走査
線の照射を所定回数だけ偏向制御手段に繰り返し指示し
た後に、画像メモリによって、所定回数分の照射による
輝線パターンの受像信号を記憶するため、１回の照射に
よる走査線の輝度を落としても、充分に鮮明な映像を得
ることができる。

【００１６】本発明の請求項２記載の障害物センサは、
前記偏向手段が、半導体プロセスによって形成した光学
的走査素子に反射鏡を備えたものであることを特徴とす
る。

【００１７】この偏向手段によって、反射光を小さな駆
動電流で素早く正確に偏向できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は、本発明の一実施形態に
よる障害物センサを説明する図である。図１に示すよう
に、この実施形態では、照射光Ｌの発光手段１と、偏向
手段３、その偏向制御手段４、および偏向走査のための
照射指示手段５を有する照射系と、被検出面２となる走
行路面に向けたカメラ６、このカメラ６用の画像メモリ
７、および記憶した画像情報の統計的な演算手段８を有
する撮像系とを備えている。そして、照射光Ｌの投光窓
付きケーシング内に全体が収納された障害物センサ１０
０を構成している。

【００１９】先ず、照射系について説明する。前記発光
手段１は、公知のレーザ装置であって、微細なビーム状
の照射光Ｌを前記偏向手段３に向けて照射している。偏
向手段３は、半導体製造プロセスによって形成した光学
的走査素子であって、その一例としては後述するガルバ
ノミラー３ａが用いられる。このガルバノミラー３ａ
を、その照射光Ｌの光軸が内蔵反射鏡の中央部に位置す
るように配置する。

【００２０】前記偏向制御手段１は、マイクロコントロ
ーラ、その制御メモリおよび周辺回路、デジタルアナロ
グ／アナログデジタル変換器、コンパレータ、ドライバ
等からなっている。そして、ガルバノミラー３ａの内蔵
反射鏡の回動電流Ｓ１を、前記照射指示手段５からの走
査信号Ｓ２に従って、かつ、この内蔵反射鏡の実際の回
動角に対応させて補正しながら供給する制御部を有す
る。例えば、内蔵検知部によって、この実際の回動角を
検出することができる。

【００２１】この走査信号Ｓ２は、ＸＹ直交座標系の２
つの座標軸Ｘ，Ｙに沿って水平走査または垂直走査を行
う信号であり、この走査信号Ｓ２によって、前記座標系
に基づく複数本の走査線を生成し、それぞれの走査線を
走行路面２上に投影させて一定の輝線パターンを形成す
る。

【００２２】図２は、図１に示す照射指示手段の要部の
ブロック図である。図２に併せて示すように、この照射
指示手段５は、後述する演算手段８にも兼用させたＭＰ
Ｕ、制御メモリ、その周辺回路等からなっている。そし
て、複数本の走査線からなる走査フレームの生成部５
１、この走査フレームに基づく走査信号Ｓ２を繰り返し
送出する反復照射部５２を有している。

【００２３】前記生成部５１は、１つ分の走査フレーム
に相当する走査情報を生成して、前記反復照射部５２に
送出するものであり、この走査フレームには、それぞれ
の走査線が座標軸ＸまたはＹと平行に形成されており、
各走査線が所定間隔で配列される。

【００２４】更に、生成部５１には、水平および垂直走
査を行う座標軸Ｘ，Ｙの選択部５３が含まれており、こ
の選択部５３に前記演算手段８からの輝線パターンの切
替信号Ｓ３の入力線が接続される。また、反復照射部５
２には、走査フレームの照射回数のカウンタ５４が含ま
れており、このカウンタ５４に画像メモリ７への書込信
号Ｓ４の出力線が接続される。

【００２５】走査フレームの照射は、各走査線を１回ず
つ走査して１つの走査フレームを形成し、これを照射回
数だけ繰り返し行うものでも、各走査線を照射回数ずつ
繰り返し走査しながら１つの走査フレームを形成するも
のでもよい。

【００２６】次に、撮像系について説明する。前記カメ
ラ６は、走行路面２上の輝線パターンのための蓄積型イ
メージセンサであって、好ましくはＣＣＤカメラが用い
られ、輝線パターンの映像を蓄積して受像信号Ｓ５と
し、前記画像メモリ７に送出される。

【００２７】画像メモリ７は、カメラ６から受像信号Ｓ
５を取得し、この受像信号Ｓ５を照射指示手段５からの
書込信号Ｓ４に従って記憶する記憶制御部（図示せず）
を有しており、画像メモリ７から前記演算手段８に向け
て記憶情報Ｓ６の出力線が配線される。この記憶情報Ｓ
６は、輝線パターンの各走査線の映像を濃淡画像として
記憶するものである。なお、この他にも、書込信号Ｓ５
を通常のカメラ６に入力してカメラ６の露光時間を規制
し、前述した照射回数に相当する露光時間の経過後、受
像信号Ｓ５を画像メモリ７に記憶してもよい。

【００２８】図３は、図１に示す演算手段の要部のブロ
ック図である。図３に併せて示すように、この演算手段
８は、前述した照射指示手段５のＭＰＵ、制御メモリ、
これらの周辺回路等を兼用しており、画像メモリ７から
の記憶情報Ｓ６による再生パターンの形成部８１と、輝
線パターンに対する基準値の設定部８２と、この基準値
と再生パターンとの相関判定部８３とを有する。

【００２９】前記設定部８２には、２つの異なる輝線パ
ターンの基準値が電源投入直後等に学習され登録されて
おり、一方の基準値は、車両の走行方向に直交する横向
きの輝線パターンによるもので、座標軸Ｘと平行に水平
走査を行っている。また、他方の基準値は、走行方向に
平行な縦向きの輝線パターンによるもので、座標軸Ｙと
平行に水平走査を行う。

【００３０】前記形成部８１には、画像メモリ７から記
憶情報Ｓ６の入力線が配線され、相関判定部８３から
は、相関信号Ｓ７の出力線が後述する回避装置９に配線
され、また、前記設定部８２からは、切替信号Ｓ３の出
力線が照射指示手段５に配線される。

【００３１】続いて、本実施形態における障害物センサ
の作用について説明する。図４は、図１に示す障害物セ
ンサによって、走行路面上の障害物を検知する場合の説
明図であり、（ａ）は走行路面を真上から見た平面図で
あり、（ｂ）は（ａ）の側断面図である。図４に示すよ
うに、この実施形態によれば、本発明による障害物セン
サ１００を一般車両１１０の前方屋根部等に搭載し、車
両前方の走行路面２に現れる障害物を事前に検知して衝
突を回避できるようにしている。

【００３２】すなわち、メインスイッチを投入して障害
物センサ１００を作動状態にすると、前述した制御メモ
リの検出プログラムが起動する。以下、この検出プログ
ラムに基づく処理の流れについて述べるが、この他に
も、各部の機能を所定の論理回路によって実現すること
もできる。

【００３３】先ず、照射系の作用について説明する。図
示しないパターン選択スイッチ等によって、例えば、前
述した横方向の輝線パターンの設定を選択すると、演算
手段８の設定部８２によって、横方向である旨の切替信
号Ｓ３を照射指示手段５の座標軸の選択部５３に送出す
る。また、この設定部８２によって、横方向の輝線パタ
ーンに対する基準値を前記相関判定部８３に送出する。

【００３４】照射指示手段５では、座標軸の選択部５３
によって、この切替信号Ｓ３を導入し、座標軸Ｘを走査
線の水平走査方向として選択し、座標軸Ｙを垂直走査方
向として選択する。そして、走査フレームの生成部５１
によって、横方向の走査フレームを形成して反復照射部
５２に送出する。

【００３５】続いて、反復照射部５２によって、導入し
た横方向の走査フレームに基づく走査信号Ｓ２を整え、
複数回の照射分に相当する走査信号Ｓ２を前記偏向制御
手段４に繰り返し送出する。そして、照射回数のカウン
タ５４を１回の照射毎にカウントアップし、このカウン
タ５４が所定回数を示すと、前述した書込信号Ｓ４を画
像メモリ７に送出する。

【００３６】１回の照射分の走査信号Ｓ２が偏向制御手
段４に導入されると、偏向制御手段４によって、この走
査信号Ｓ２に従う内蔵反射鏡の回動電流Ｓ１を前記ガル
バノミラー３ａに供給すると共に、レーザ装置１を作動
させて照射光Ｌを発生させる。そして、一連の回動電流
Ｓ１に従ってガルバノミラー３ａの内蔵反射鏡を繰り返
し揺動させながら、照射光Ｌを偏向走査して走行路面２
に照射する。

【００３７】図４に示す走行路面２上には、車両１１０
の走行方向に沿って座標軸Ｙを設定し、その直交方向に
座標軸Ｘを設定し、この座標軸Ｘに平行に各走査線２ａ
〜２ｅ（本図では５本）を配列した横向きの輝線パター
ンが投影されている。

【００３８】次に、撮像系の作用について説明する。走
行路面２上に輝線パターンが投影されると、前記カメラ
６によって、この輝線パターンを撮像する。この場合
に、１回の照射によるレーザ出力を、例えば、レーザ製
品の放射安全基準（ＪＩＳＣ：１９９１）の３ｍＷ以下
に抑えて人間の視覚に対する充分な保護安全を図ること
ができる。このようにレーザ出力が抑えられた照射光Ｌ
であっても、複数回の照射によって各走査線２ａ〜２ｅ
の輝度を、安価なカメラ６で容易に検出可能な程度に高
めることができる。

【００３９】続いて、書込信号Ｓ４が画像メモリ６に導
入されると、画像メモリ６によって、カメラ６から輝線
パターンの映像を取り込んで記憶する。この場合に、書
込信号Ｓ４が照射回数のカウンタ５４から送出されるま
では、カメラ９によって、走行路面２を継続して撮像
し、または、各照射毎に繰り返し撮像するため、前述し
た高い輝度で各走査線２ａ〜２ｅを画像メモリ７の記憶
情報Ｓ６とすることができる。

【００４０】図５は、図４に示す車両が障害物に接近し
た場合の画像処理を説明する図であり、（ａ）には、カ
メラによる障害物の映像が示され、（ｂ）には、この映
像の輝度レベルがグラフにより示される。図５に併せて
示すように、走行路面２上に輝線パターンが投影される
と、障害物１２０の表面に沿って走査線２ａ〜２ｅの何
本かが折れ曲がり、この障害物１２０が走行路面２上に
存在しないときの輝線パターンとは異なるものになる。

【００４１】そこで、演算手段８では、形成部８１によ
って、記憶情報Ｓ６に基づく再生パターンを形成し、各
走査線２ａ〜２ｅと直交する方向に所定間隔で計測ライ
ン２ｆ…２ｆ（本図では８本）を設定する。そして、そ
れぞれの計測ライン２ｆ…２ｆに沿って各画素位置ｉの
輝度レベルＢから平均値を求め、この平均値を１００％
として、各計測ライン２ｆ…２ｆと各走査線２ａ〜２ｅ
とが直交する各画素位置ｉの輝度レベルＢを正規化し、
この正規化した演算結果ＮＯＢ（ｉ）を相関判定部８３
に送出する。

【００４２】この場合に、走行路面２からの反射光に
は、その路面温度上昇に起因する近赤外線が含まれ、こ
の近赤外線によって走行路面２の映像の照度が全面的に
増加する。ところが、この照度増加が映像にハレーショ
ンを生じさせ易いため、もし、輝度レベルの正規化を単
に絶対値によって行うと、各走査線２ａ〜２ｅが高い照
度の走行路面２の映像に埋もれてしまって検出が不正確
になる。そこで、前述した輝度レベルＢの平均値を用い
た正規化によって、このような照度増加によるハレーシ
ョンを排除できるため、各走査線２ａ〜２ｅを正確に検
出することができる。

【００４３】続いて、相関判定部８３によって、形成部
８１による演算結果ＮＯＢ（ｉ）を横向きの輝線パター
ンに対する基準値ＮＲ（ｉ）と比較して両者の相関性を
判定する。例えば、映像の各座標位置について、演算結
果ＮＯＢ（ｉ）と基準値ＮＲ（ｉ）との差分を求め、そ
れぞれの差分の絶対値を合計して相関値Ｐとする。この
他にも、統計学上の所定の相関係数や相関比等を求めて
相関性の判定に用いてもよい。

【００４４】そして、得られた相関値Ｐを、相関判定部
８３によって、２つの異なるスレッショルド値ＴＨ
（＋），ＴＨ（−）と比較し、映像中の障害物の有無を
認定する。すなわち、障害物がある場合の第１スレッシ
ョルド値ＴＨ（＋）と、障害物がない場合の第２スレッ
ショルド値ＴＨ（−）との間にヒステリシス幅を設け、
第１スレッショルド値ＴＨ（＋）よりも相関値Ｐが大き
いときに、障害物有りと認定し、また、第２スレッショ
ルド値ＴＨ（−）よりも小さいときに、障害物無しと認
定する。

【００４５】この場合に、第１および第２スレッショル
ド値ＴＨ（＋），ＴＨ（−）にヒステリシス幅を設けた
ことによって、障害物の有無によるハンチング現象が生
じて相関信号Ｓ７を乱調させ、この相関信号Ｓ７が発振
状態になってしまうのを避けることができる。続いて、
このようにして得られた相関信号Ｓ７を前記回避装置９
に送出し、運転者への警告や車両の自動制動を行って障
害物を回避する。

【００４６】続いて、別の実施形態における障害物セン
サについて説明する。図６は、別の実施形態の障害物セ
ンサによって、走行路面上の障害物を検知する場合の説
明図であり、（ａ）は走行路面を真上から見た平面図で
あり、（ｂ）は（ａ）の側断面図である。図６に示すよ
うに、この別の実施形態は、障害物センサ１００によっ
て、照射光Ｌを車両の走行方向に対して平行に走査し、
車両前方の走行路面２上に縦向きの輝線パターンを投影
するものである。

【００４７】図７は、図６に示す車両が障害物に接近し
た場合の映像を説明する図である。図６に併せて示すよ
うに、走行路面２上には縦向きの輝線パターンが投影さ
れ、障害物１２０の表面に沿って走査線２ｇ〜２ｋの何
本かが折れ曲がり、この障害物１２０が走行路面２上に
存在しないときの輝線パターンとは異なるものになる。

【００４８】この場合に、走行路面２上の障害物１２０
が、前述した横向きの輝線パターンによって検出できな
いような、例えば、車両の走行方向に短くて、その直交
方向に長いものであっても、この縦向きの輝線パターン
によって確実に検出することができる。好ましくは、更
に、横向きの輝線パターンと組み合わせることによっ
て、走行方向と直交方向との両方向に短いものも検出で
き、一層、障害物の検出精度を高めることができるよう
になる。

【００４９】次に、本実施形態の障害物センサ１００に
用いられるガルバノミラー３ａについて説明する。図８
は、図２に示すガルバノミラーの一構成例の斜視図であ
る。図８に示すガラバノミラー３ａは、本出願人によっ
て特開平７−２１８８５７号公報に開示されたもので、
半導体からなるシリコン基板１５２の両面を、ホウケイ
酸ガラス等からなる上側ガラス基板１５３と下側ガラス
基板１５４とで挟み、各基板１５２〜１５４をサンドイ
ッチ状に重ね合わせて接合し、全体を３層構造とした変
位検出機能を備えたプレーナー型ガルバノミラーであ
る。この他にも、本出願人によって特開平７−１７５０
０５号公報にプレーナー型ガルバノミラーのみのものが
開示されている。

【００５０】上側ガラス基板１５３および下側ガラス基
板１５４には、例えば超音波加工によって、それぞれ中
央部に凹部１５３ａ，１５４ａを設け、各凹部１５３
ａ，１５４ａをシリコン基板１５２方向に向けた配置で
各基板１５２〜１５４を接合する。

【００５１】シリコン基板１５２には、異方性エッチン
グによって枠状の溝を２重に削設し、枠体からなる外側
可動板１５５ａと、その内側の平板状の内側可動板１５
５ｂとを同一素材で一体に形成する。そして、外側可動
板１５５ａをシリコン基板１５２の外枠に軸支して、そ
の支軸を第１のトーションバー１５６ａ，１５６ａと
し、内側可動板１５５ｂを外側可動板１５５ａの内側に
軸支して、その支軸を第１のトーションバー１５６ａと
軸方向が直交する第２のトーションバー１５６ｂ，１５
６ｂとする。

【００５２】従って、下側および上側ガラス基板１５
３，１５４の両凹部１５３ａ，１５４ａ内には、密閉空
間が形成され、外側および内側可動板１５５ａ，１５５
ｂが、この密閉空間内で第１または第２トーションバー
１５６ａまたは１５６ｂを軸心として各別に揺動でき
る。更に、密閉空間内を真空にすれば、両可動板１５５
ａ，１５５ｂの回動抵抗を低減して回動駆動に対する追
従性を向上でき、また、不活性ガスを内部に封入すれ
ば、両平面コイル１５７ａ，１５７ｂの回動電流Ｓ１に
よる発熱の影響を、真空にするよりも低減できる。

【００５３】図９は、図８に示すシリコン基板の平面図
である。図９に示すように、外側可動板１５５ａの一方
の面には、電解メッキによる電鋳コイル法で平面コイル
１５７ａを形成し、枠体を周回させて表面を絶縁層で被
覆する。そして、この平面コイル１５７ａの両端を、一
方の第１のトーションバー１５６ａを介してシリコン基
板１５２の同じ側の面上に引き出して一対の外側電極端
子１５９ａ，１５９ａを形成する。

【００５４】内側可動板１５５ｂの同じ側の面にも、同
様に平面コイル１５７ｂを形成被覆し、その両端を一方
の第２のトーションバー１５６ｂ、外部可動板１５５
ａ、および他方の第１のトーションバー１５６ａを介し
てシリコン基板１５２上に引き出し、一対の内側電極端
子１５９ｂ，１５９ｂを形成する。また、内側可動板１
５５ｂの中央部に全反射ミラー１５８（本実施形態によ
る内蔵反射鏡を構成する）を設ける。

【００５５】図１０は、図９に示す矢視線Ｂ−Ｂ方向か
ら見た断面図であり、図１１は、図９に示す矢視線Ｃ−
Ｃ方向から見た断面図である。図１０に併せて示すよう
に、上側および下側ガラス基板１５３，１５４には、そ
れぞれ２個づつ対となった円柱状の永久磁石１６０ａ〜
１６３ａ，１６０ｂ〜１６３ｂを図１１に示すように配
置する。このため、上側ガラス基板１５３の対向する２
対の永久磁石１６０ａ，１６１ａまたは１６２ａ，１６
３ａと、下側ガラス基板１５４の対向する２対の永久磁
石１６０ｂ，１６１ｂまたは１６２ｂ，１６３ｂとによ
って磁界を形成する。

【００５６】このとき、図面の左右方向に対向する上側
ガラス基板１５３の２対の永久磁石１６０ａ，１６１ａ
もしくは１６２ａ，１６３ａどうし、また、下側ガラス
基板１５４の２対の永久磁石１６０ｂ，１６１ｂもしく
は１６２ｂ，１６３ｂどうしは、その極性を反対にし
て、例えば、永久磁石１６０ａまたは１６２ａのＮ極
と、永久磁石１６１ａまたは１６３ａのＳ極とをシリコ
ン基板１５２に向けて配置する。

【００５７】また、図面の上下方向に対向する２対の永
久磁石１６０ａ，１６０ｂもしくは１６１ａ，１６１ｂ
どうし、また、２対の永久磁石１６２ａ，１６２ｂもし
くは１６３ａ，１６３ｂどうしは、その極性を揃えて、
例えば、永久磁石１６０ａ，１６１ｂまたは１６２ａ，
１６３ｂのＮ極と、永久磁石１６０ｂ，１６１ａのＳ極
とをシリコン基板１５２を挟んで対向させ、しかも、両
磁石の位置を図６、７に示す図面の左右方向にずらして
配置する。

【００５８】このような配置によって、それぞれの磁束
を外側および内側可動板１５５ａ，１５５ｂの各平面コ
イル１５７ａまたは１５７ｂの両側端部で平行にさせ
て、各コイルを横切るように形成させることができる。
しかも、外側および内側可動板１５５ａ，１５５ｂの両
側端部で反対方向を向かせるため、平面コイル１５７ａ
または１５７ｂに流す回動電流Ｓ１とのローレンツ力に
よって回転モーメントが生じ、第１のトーションバー１
５６ａを軸心として外側可動板１５５ａを、また、第２
のトーションバー１５６ｂを軸心として内側可動板１５
５ｂを回動させる。

【００５９】以上、この構成のガルバノミラー３ａによ
れば、障害物センサ１００の偏向制御手段３によって、
照射指示手段６からの走査信号Ｓ３に従った回動電流Ｓ
１を、ガルバノミラー３ａの外側および内側の電極端子
１５９ａ，１５９ｂを介して平面コイル１５７ａおよび
１５７ｂに供給する。そして、反射鏡１５８によって、
車両前方の走行路面２に照射光Ｌを投射しながら、カメ
ラ６によって、この走行路面２上の輝線パターンの映像
を得ることができる。

【００６０】ガルバノミラー３ａの一例としては、それ
ぞれの可動板１５５ａ，１５５ｂの回動角＋／−２５
度、回動速度２．５ＫＨｚ、または回動角＋／−４５
度、回動速度１．５ＫＨｚのものが適しており、これら
の範囲内であれば、各トーションバー１５６ａ，１５６
ｂに応力による負担がかかりすぎない。また、消費電流
は２２０ｍＡ以下のものが適しており、一般の論理回路
用の部品として好ましい。更に、重量１００ｇ程度のも
のが車載用のセンサとして適当である。

【００６１】好ましくは、障害物センサ１００として、
実際の回動角を検出できる変位検出機能付きのガルバノ
ミラー３ａを用いてもよい。この場合には、走行路面２
上の映像を更に精密に受像信号化できるため、センサ搭
載車両が比較的に高速で走行路を走っていても、また、
走行路面２に対して斜めの方向から撮像していても、障
害物の位置や外形等を座標補正してから識別を行う処理
に適している。

【００６２】続いて、この変位検出機能の一構成例につ
いて述べる。下側ガラス基板１５４の下面には、平面コ
イル１５７ａまたは１５７ｂとそれぞれ電磁結合するよ
う配置した２対の検出コイル１６５ａ，１６５ｂまたは
１６６ａ，１６６ｂ（本実施形態による内蔵検知部を構
成する）を印刷配線する。このうち、一方の各検出コイ
ル１６５ａ，１６５ｂを、第１のトーションバー１５６
ａに対して対称の位置に配置し、他方の各検出コイル１
６６ａ，１６６ｂを、第２のトーションバー１５６ｂに
対して対称の位置に配置する。

【００６３】各検出コイル１６５ａ，１６５ｂまたは１
６６ａ，１６６ｂは、平面コイル１５７ａとの相互イン
ダクタンスが、外側可動板１５５ａまたは内側可動板１
５５ｂの回動角に従って変化するため、この変化量を検
出して回動角を算出できる。すなわち、平面コイル１５
７ａ，１５７ｂの回動電流Ｓ１に重畳させて検出用電流
を流し、この検出用電流によって各検出コイル１６５
ａ，１６５ｂまたは１６６ａ，１６６ｂに誘導電流を発
生させる。そして、この誘導電流の変化によって相互イ
ンダクタンスの変化を検出し、その結果から算出して各
回動角を知ることができる。

【００６４】外側可動板１５５ａの回動角は、全反射ミ
ラー１５８によって反射される前述した照射光Ｌの、例
えば、座標軸Ｙを中心とする偏向角に対応させ得るもの
である。また、内側可動板１５５ｂの回動角は、同様に
して座標軸Ｘを中心とする偏向角に対応させて直交座標
系の位置に座標変換でき、走行路面２上の映像における
２次元の座標位置を正確に走査することが可能となる。

【００６５】この変位検出機能付きガルバノミラー３ａ
によれば、障害物センサ１００の偏向制御手段３によっ
て、内蔵された反射鏡１５８の実際の回動角に従って回
動電流Ｓ１を正確に補正しながら供給できる。なお、こ
の他にも、複数の障害物センサ１００…１００を車両１
１０の前後部、両側部にも配置すれば、車両後方、両側
方から接近する障害物をも検出することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の障害物セ
ンサによれば、１回毎の照射光の輝度が低減できるため
使用者の視覚を損わず、照射光の走査機構に光学的走査
素子を用いるため、モータ等の機械的な作動によらず照
射光を素早く偏向させ、かつ、寿命が長く小型安価で安
全な障害物センサを提供することができる。また、本発
明の請求項２記載の障害物センサによれば、偏向手段を
半導体プロセス技術を用いて具体的に小型化でき、ま
た、その消費電力を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による障害物センサを説明
する図

【図２】図１に示す照射指示手段の要部のブロック図

【図３】図１に示す演算手段の要部のブロック図

【図４】図１に示す障害物センサによって、走行路面上
の障害物を検知する場合の説明図

【図５】図４に示す車両が障害物に接近した場合の映像
を説明する図

【図６】別の実施形態の障害物センサによって、走行路
面上の障害物を検知する場合の説明図

【図７】図６に示す車両が障害物に接近した場合の映像
を説明する図

【図８】図１に示すガルバノミラーの構成の斜視図

【図９】図８に示すシリコン基板の平面図

【図１０】図９に示す矢視線Ｂ−Ｂ方向から見た断面図

【図１１】図９に示す矢視線Ｃ−Ｃ方向から見た断面図

【図１２】従来の障害物センサの一例を説明する図

【図１３】ポリゴンミラーの一例を説明する図

【符号の説明】

１…発光手段、２…被検出面、３…偏向手段、３ａ…ガ
ルバノミラー、４…偏向制御手段、５…照射指示手段、
６…カメラ、７…画像メモリ、８…演算手段、９…回避
装置、Ｌ…照射光、Ｓ１…回動電流、Ｓ２…走査信号、
Ｓ３…切替信号、Ｓ４…書込信号、Ｓ５…受像信号、Ｓ
６…記憶情報、Ｓ７…相関信号。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA00 BB05 CC11 DD00 DD02 DD06 FF04 FF42 FF65 FF67 GG04 HH12 HH14 JJ03 JJ08 JJ26 LL13 LL62 MM16 NN17 NN19 PP01 QQ03 QQ13 QQ24 QQ25 QQ41 QQ42 QQ51 5J084 AA02 AA14 AB01 AB20 AC02 AD05 BA03 BA11 BA40 BA50 BB28 CA22 CA32 CA67 CA68 CA70 CA76 DA01 DA02 DA07 EA05 EA22 EA29 EA31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射光(L)の発光手段(1)、偏向手段
   (3)、その偏向角の偏向制御手段(4)、その照射指示手段
   (5)、被検出面(2)を撮像するカメラ(6)、その映像の画
   像メモリ(7)、記憶画像の統計的な演算手段(8)を備え、
   前記被検出面(2)上の障害物を識別するための障害物セ
   ンサ(100)において、 前記照射指示手段(5)は、複数本の走査線を所定周期で
   生成する走査線の生成部と、それぞれの走査線を所定回
   数だけ偏向制御手段(4)に繰り返し送出した後、画像メ
   モリ(7)に書込信号を発する反復照射部とを備えてお
   り、 前記画像メモリ(7)は、この書込信号に従って、各走査
   線による輝線パターンの受像信号をカメラ(6)から取得
   する記憶制御部を備えており、 前記演算手段(8)は、画像メモリ(7)の記憶画像に基づく
   再生パターンの形成部と、輝線パターンの基準値の設定
   部と、この基準値に対する再生パターンの相関性が高け
   れば障害物有りとし、この相関性が低ければ障害物無し
   とする相関判定部とを備えたことを特徴とする障害物セ
   ンサ。
2. 【請求項２】 前記偏向手段(3)は、半導体プロセスに
   よって形成した光学的走査素子に反射鏡を備えたもので
   あることを特徴とする請求項１記載の障害物センサ。