JPH04249706A - 距離検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自車と先行車と
の車間距離を検出するための距離検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】既知の如く、自動車等の車両の運転にお
いて、自車と先行車との車間距離を確認しながら運転す
ることは運転の基本原則の一つである。

【０００３】そして、車間距離の確認は、図１０に示す
ように、自車Ｘの運転者が目測により測定した先行車Ｙ
との目測車間距離Ｒ’より経験的に実車間距離（以下単
に車間距離と称す）Ｒを認識し、先行車Ｙへの追突を防
いだり、例えば交差点における先行車Ｙの発進・停止を
確認するようにしている。また、特開昭５５−８６００
０号に示される如く、レーダー等を用いて自車Ｘと先行
車Ｙとの車間距離Ｒを検出する構成のものであった。

【０００４】しかしながら、目測で自車Ｘと先行車Ｙと
の相対位置関係を認識する場合にあっては、不注意や目
測の誤りによって車間距離Ｒがつまり、急ブレーキを踏
む場合がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、例えば自車Ｘと先行車Ｙとの車
間距離Ｒを例えば光学式の測距手段により検出し、この
測距情報と自車の車速情報とにより自車と先行車との相
対位置関係を演算処理し、自車に対する先行車の二次元
的な相対位置関係を検出できる距離検出装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【発明の実施例】以下本発明の要旨を説明する前に、図
１乃至図６に基づいて本発明に係る車間距離検出装置に
ついて詳細に説明する。

【０００７】図１は車間距離検出装置のを示すブロック
図である。

【０００８】図中、２０１　は自車Ｘに取付けられる測
距手段で、例えば赤外発光ダイオード等を用いて先行車
Ｙに向け出射した出射光ＬＴの変調信号と、該出射光Ｌ
Ｔが先行車Ｙにより反射された反射光ＬＲを受光素子に
より受光して得られた光電変換出力信号との位相差によ
り自車Ｘと先行車Ｙとの距離Ｒを検出し、これを車間距
離情報として出力する。

【０００９】２０２　は自車Ｘに取付けられて自車Ｘの
車速を検出する車速センサで、車速情報Ｖａを出力する
。

【００１０】２０３　は例えばマイクロコンピュータか
らなる情報処理回路で、測距手段２０１　からの車間距
離情報Ｒと、車速センサ２０２　からの車速情報Ｖａが
入力され、先行車Ｙと自車Ｘとの車間距離Ｒが安全か否
か、および先行車Ｙが発進したか否かを判定し、安全な
車間距離Ｒが保持されなくなった場合および先行車Ｙが
発進した場合には警報信号Ｓａを出力して警報器２０４
　を作動させ、運転者にそのことを知らせる。

【００１１】次いで、この情報処理回路２０３　の判定
動作を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００１２】本実施例装置に電源を投入すると、ステッ
プ２１０　（Ｓ−２１０　と書く）から次のステップ２
１１　に向けてスタートする。まずＳ−２１１　におい
て自車速Ｖａ（ｋｍ／ｈ）が０＜Ｖａ≦１０の範囲にあ
るか否か確認し、この範囲内にある場合にはＳ−２１２
　にてカウンタＮを零に設定し、Ｓ−２１３　に進む。

【００１３】Ｓ−２１３　で安全距離Ｒｓの算出を

【０
０１４】

【数１】

【００１５】に基づいての計算を行ないＳ−２１４　に
進む。 但し、ｋは定数で基本的にはＲ０＝１、ｋ＝２／５　に
選ぶ。

【００１６】Ｓ−２１４　は車間距離Ｒと前記の安全距
離Ｒｓを比べてＲ＜Ｒｓになった場合にはＳ−２１５　
に進み、警報信号Ｓａを発生して警報器２０４　を駆動
して先行車へ接近し過ぎていることを運転者に警報する
。また、Ｓ−２１４　でＲ≧Ｒｓである間はＳＴＡＲＴ
　Ｓ−２１０　の次のＡ点に戻って　Ｓ−２１１〜Ｓ−
２１４　のループを廻り何も動作しない。

【００１７】Ｒ０＝１、ｋ＝２／５　の場合における（
１）　式のＲｓ（ｍ）　とＶａ（ｋｍ／ｈ）の関係を図
３に示す。この場合には固定の余裕距離をＲ０＝１ｍに
、運転者の動作遅れの余裕時間１ｓｅｃ　を含めて係数
をｋ＝２／５　に選び、斜線で示す領域を警報発生領域
としている。

【００１８】一方、自車Ｘが停止すると、Ｓ−２１１　
からＳ−２１６　へ進み、Ｖａ（ｋｍ／ｈ）≒０と判断
され（車速センサの分解能によるが実質的にはＶａ＝０
〜１（ｋｍ／ｈ）の範囲）るとＳ−２１７　へ進み、最
初はカウンタＮはＮ＝０であるからＳ−２１８　でこの
時の車間距離ＲをＲ０としてマイクロコンピュータ内の
第１レジスタに記憶する。なお、Ｖａ＞１０（ｋｍ／ｈ
）の場合にはＡ点に戻る。またＳ−２１７　でカウンタ
がＮ＝０でないときにはＳ−２１９に進む。

【００１９】次にＳ−２１９　でカウンタＮに１を加え
、Ｓ−２２０　に進んでこの時の車間距離ＲをＲＮとし
てマイクロコンピュータ内の第２レジスタに記憶し、Ｓ
−２２１　に進む。

【００２０】Ｓ−２２１　は、この第２レジスタに記憶
されているＲＮと第１レジスタに記憶されているＲ０（
初期値）の差を取りその差が−０．３≦ＲＮ−Ｒ０≦１
の範囲にあればＳ−２２２へ移って０．２ｓｅｃ待機す
る。なお、マイナスは自車Ｘの無意識の発進、先行車Ｙ
の無意識の後退を考慮している。Ｓ−２２２　で０．２
ｓｅｃ経過すると再度Ａ点に戻り　Ｓ−２２１〜Ｓ−２
２２　のループを何回か廻って先行車Ｙと自車Ｘの車間
距離Ｒが殆ど変化していないことを確認する。

【００２１】その内に先行車Ｙが発進するとＳ−２２１
　でＲＮ−Ｒ０＞１（ｍ）　となりＳ−２１５　へ移っ
て警報信号Ｓａを発生し、先行車Ｙが発進したことを運
転者に知らせる。

【００２２】これに気づいて自車Ｘも発進するとカウン
タＮもＳ−２１２　でクリアされる。

【００２３】Ｓ−２２１　でＲＮ−Ｒ０＜０．３（ｍ）
の場合にＳ−２１５　のＡＬＡＲＭ　に移るのは自車Ｘ
がトルコン等のクリープか坂などでブレーキのゆるみ等
により無意識の内に発進、或は先行車Ｙが気づかない内
に後退してきて互いに接触することを避けるために警報
するためである。

【００２４】続いて本発明の要旨の部分を図４乃至図６
に基づいて説明する。

【００２５】これは図４に示すように、例えば片側２車
線の道路を走行中、自車Ｘの直進領域Ｄを走行して他の
車線を走行している先行車Ｙを追い抜いたり、その横を
通過したりしても接触しないか否かを判定できるように
したものである。

【００２６】図５はこの実施例の要旨の部分を含めたブ
ロック図を示している。３０１　は測距手段で、出射光
ＬＴと反射光ＬＲより先行車Ｙとの車間距離Ｒを検出し
て車間距離情報を出力するとともに、自車の中心線ｇか
ら先行車Ｙの一側端（図４においては左側端）までの距
離ｌＬと先行車Ｙの他側端（図４においては右側端）ま
での距離ｌＲとを検出して各該検出距離ｌＬ、ｌＲとの
差ｌＬ−ｌＲを出力する。

【００２７】測距手段３０１　は先行車Ｙとの車間距離
Ｒおよびその差ｌＬ−ｌＲを検出するために、角度θの
斜線範囲内を先行車検知範囲Ｃとしていて、本実施例で
は該角度θを至近距離の先行車Ｙでも検出できるように
θ＝５０°〜６０°としている。

【００２８】３０２　は例えばマイクロコンピュータか
らなる情報処理回路で、車速センサ２０２からの自車速
Ｖａと、測距手段３０１　からの車間測距Ｒおよび差ｌ
Ｌ−ｌＲと、予め設定されている自車Ｘの車幅（Ｗ）＋
余裕代　（ΔＷ）とに基づいて自車Ｘが先行車Ｙを追い
抜くことができるか否かを判定し、可と判定すれば表示
器３０３　を点灯させて追い抜きが可能であることを運
転者に知らせ、また否と判定すれば警報器２０４　を作
動させて追い抜きが不可能であることを運転者に知らせ
る。

【００２９】図７は、この測距手段２０１，３０１　の
概略構成図を示したものであり、図中において、１１，
１２　は先行車両Ｙの後端に装着されたリフレクタ（反
射板）、１４は自車Ｘの前部に装着された送受光器であ
る。

【００３０】上記送受光器１４は、窓１５から赤外光を
拡がり角θの送光ビームとして前方に放射する発光ダイ
オード１６と、前記発光ダイオード１６から発光される
赤外光を正弦波変調する正弦波変調回路２５と、前記発
光ダイオード１６の両側に等距離へだてて配設されて先
行車のリフレクタ１１，１２　で反射した赤外光を集束
する凸レンズ１７，１８　と（放射光ＬＴの反射光ＬＲ
は概ね光源付近に戻る性質がある）、この凸レンズ１７
，１８　による赤外光の結像位置に設置されるＰＳＤ（
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ
）型受光素子１９，２０　と、このＰＳＤ　型受光素子
１９，２０　の各電極Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２　に出力
される出力電流を電圧に変換するアンプ２１，２２，２
３，２４　とから構成されている。

【００３１】図８は前記ＰＳＤ　型受光素子１９，２０
　の構成を示したものであり、図中、３３は鏡胴、１９
ａ（２０ａ）はＰＳＤ　型受光素子１９（２０）の受光
面である。

【００３２】以下、この動作原理について説明する。

【００３３】図示しない発光素子１６から赤外光ＬＴ＝
Ｌｓｉｎ２πｆ０ｔ　（周波数ｆ０の正弦波で振幅変調
されている）がリフレクタ１１，１２　に向けて照射さ
れると、その赤外光の反射特性により入射光ＬＴの方向
に反射光ＬＲを生じる。この反射光ＬＲは凸レンズ１７
によってＰＳＤ　型受光素子１９の受光面１９ａ　上の
点Ｐ１，Ｐ２　に結像される。この点Ｐ１，Ｐ２に入射
する入射光をＬ１，Ｌ２　とすると、Ｌ１≒Ｌ２≒Ｌ０
ｓｉｎ２πｆ０ｔ　となる。ただし、Ｌ０≒ｋＡｒＡｅ
Ｌ／４πθｒ２ｒ２ここで、ｋ：リフレクタ１１，１２
　の反射率、Ａｒ：リフレクタ１１，１２　の反射面積
、Ａｅ：凸レンズ１７の受光面積、θｒ　：リフレクタ
１１，１２　の反射ビームの拡がり角（ラジアン）、Ｌ
：リフレクタ１１，１２　へ入射する赤外光の強度（Ｗ
／ｍ２）、ｒ：リフレクタ１１，１２　とレンズ１７間
の距離である。

【００３４】また、ＰＳＤ　型受光素子１９の出力電極
Ａ，Ｂ間の距離をｄ、出力電極Ａと点Ｐ１，Ｐ２　との
距離をｘ１，ｘ２　とすると、ＰＳＤ　型受光素子１９
の特性により、入射光Ｌ２によって、

【００３５】

【数２】

【００３６】

【数３】

【００３７】入射光Ｌ２によって、

【００３８】

【数４】

【００３９】の光電流が電極Ａ，Ｂに生じる。

【００４０】ただし、Ｉ≒ηＬ１≒ηＬ２≒ηＬ０ｓｉ
ｎ２πｆ０ｔここで、Ｉ：入射光によって励起された光
電流η：ＰＳＤ　型受光素子１９の変換効率である。

【００４１】よって、電極Ａ，Ｂに生じる電流ＩＡ，Ｉ
Ｂ　は

【００４２】

【数５】

【００４３】となる。

【００４４】前記電流ＩＡ，ＩＢ　は夫々の結合コンデ
ンサＣを介して夫々にアンプ２１，２３　に流れ、この
電流が電圧に変換されて出力電圧ｅＡ，ｅＢ　がアンプ
２１，　２３から出力される。この出力電圧ｅＡ，ｅＢ
　は次式

【００４５】

【数６】

【００４６】で与えられる。

【００４７】上式　　（５）〜（８）　より

【００４８
】

【数７】

【００４９】となる。

【００５０】ここで、ｘ１，ｘ２　をリフレクタ１１，
１２　と凸レンズ１７との距離（車間距離）Ｒおよび凸
レンズ３２の光軸ｇからの距離ｌ１，ｌ２　で表すと次
のようになる。ΔＰ１ＦＯとΔＬＨＯ　とが相似形、Ｐ
２ＦＯとΔＲＨＯ　とが相似形であるから、

【００５１】

【数８】

【００５２】式（１２），（１３）　より、

【００５３
】

【数９】

【００５４】式（１０），（１１）　に（１４）を代入
して

【００５５】

【数１０】

【００５６】となる。

【００５７】したがって、図７に示すＰＳＤ　型受光素
子１９，２０　は図８に示すものと同一構成、特性、形
状にしてあるので、そのＰＳＤ　型受光素子１９，　２
０の出力電極Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２から図８と同様な
出力電流が得られ、アンプ２１〜２４からの出力電圧ｅ
Ａ１，ｅＢ１，ｅＡ２，ｅＢ２　は（１５），（１６）
　式と類似の形成で与えられる。

【００５８】ここで、図７と図８とを対応させて（１５
），（１６）式のｌ１，ｌ２　に対する図１の関係式を
求める。

【００５９】凸レンズ１７，１８　の光軸をｇ１，ｇ２
　とリフレクタ１１，１２　との距離を求めると、図７
に示すように、ｌ１→ｌＬ−ｍ，ｌ２→ｌＲ＋ｍとなり
（１５）式によりｅＡ１　が求まる。 同様に、ｌ１→ｌＬ＋ｍ，ｌ２→ｌＲ−ｍからｅＡ２　
が求まる。また、ｌ１→ｌＬ−ｍ，ｌ２→ｌＲ＋ｍとな
り、（１６）式よりｅＢ１　が、ｌ１→ｌＬ＋ｍ，ｌ２
→ｌＲ−ｍよりｅＢ２　がそれぞれ求まる。

【００６０】よって、

【００６１】

【数１１】

【００６２】ここで周波数ｆ０の交流信号ｅＡ１，ｅＡ
２，ｅＢ１，ｅＢ２　の振幅を次のように表す。

【００６３】ただし、ηＬ０Ｒｆ≡Ｋとする。

【００６４】

【数１２】

【００６５】よって各交流信号は次のようになる。

【００６６】ｅＡ１　＝　ＥＡ１ｓｉｎ２πｆ０ｔ　ｅ
Ａ２　＝　ＥＡ２ｓｉｎ２πｆ０ｔ　ｅＢ１＝　ＥＢ１
ｓｉｎ２πｆ０ｔ　ｅＢ２　＝　ＥＢ２ｓｉｎ２πｆ０
ｔ　図９は上記交流信号から上式（２１）〜（２４）に
よって車間距離Ｒを求める測距手段２０１，３０１　の
ブロック構成図を示したものであり、　図中において、
５１〜５４は太陽光等の外来光による雑音を除去し、か
つ電圧利得Ｍの狭帯域増幅器、６１〜６４は狭帯域増幅
器５１〜５４から出力される交流信号ＭｅＡ１，ＭｅＡ
２，ＭｅＢ１，ＭｅＢ２　を直流電圧Ｍ’ＥＡ１，Ｍ’
ＥＡ２，Ｍ’ＥＢ１，Ｍ’ＥＢ２　に変換する整流回路
（ただしＭ’≡ξ・Ｍ，ξ：整流効率）、７１は前記直
流電圧Ｍ’ＥＡ１，Ｍ’ＥＡ２，Ｍ’ＥＢ１，Ｍ’ＥＢ
２　を多重化信号に変換するアナログマルチプレクサ、
７２はＡ／Ｄ　変換器、７３は演算処理によって車間距
離Ｒ等を算出するマイクロコンピュータである。

【００６７】ところで、上式（２１），（２３）より、

【００６８】

【数１３】

【００６９】次に式（２１），（２２）より、

【００７
０】

【数１４】

【００７１】式（２５），（２６）より、

【００７２】

【数１５】

【００７３】を得る。この（２７）式を予め前記マイク
ロコンピュータ７３に記憶させておく、したがって、こ
のマイクロコンピュータ７３はマルチプレクサ７１およ
びＡ／Ｄ　変換器７２を介して入力される整流回路６１
〜６４の出力電圧Ｍ’ＥＡ１，Ｍ’ＥＡ２，Ｍ’ＥＢ１
　で（２７）式に基づいて車間距離Ｒを算出する。

【００７４】次にオフセット量Ｌを求める式を求める。

【００７５】

【数１６】

【００７６】上式に式（２５）の２Ｍ’Ｋ≒Ｍ’ＥＡ１
＋Ｍ’ＥＢ１　を代入して

【００７７】

【数１７】

【００７８】整理すると、

【００７９】

【数１８】

【００８０】（２７），（２８）　式より、

【００８１
】

【数１９】

【００８２】このｌＬ−ｌＲの値により自車Ｘの送受光
器１４に対する先行車Ｙのオフセット量Ｌを知ることが
できる。すなわち、ｌＬ−ｌＲ＝０であれば送受光器１
４の中心線ｇと先行車Ｙの中心線ｈは一致しており、ｌ
Ｌ−ｌＲ＞０のとき先行車Ｙの中心線ｈは左側にオフセ
ットしており、ｌＬ−ｌＲ＜０のとき先行車Ｙの中心線
ｈは右側にオフセットしていることが判る。したがって
、図４のようにｌＬ−ｌＲ＜０の場合において、自車Ｘ
と先行車Ｙとの中心間距離Ｌは、ｌＬ＝−ｌ’Ｌ　とす
ることにより

【００８３】

【数２０】

【００８４】で求まることになる。上記（２９）式をマ
イクロコンピュータ７３に予め記憶させておく。そして
、このマイクロコンピュータ７３は前記出力電圧Ｍ’Ｅ
Ａ１，Ｍ’ＥＡ２，Ｍ’ＥＢ１　から上式（２８）に基
づいてオフセット量Ｌを求める。 このオフセット量Ｌから自車Ｘと先行車Ｙとの幅方向の
位置関係が分ることとなる。

【００８５】次いで情報処理回路３０２　の動作を図６
に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００８６】本実施例装置に電源が投入されるとＳ−３
１０　で情報処理をスタートさせＳ−３１１　に進む。 Ｓ−３１１　では、

【００８７】

【数２１】

【００８８】を計算して自車Ｘに対する先行車Ｙのオフ
セット量Ｌを求める。

【００８９】次にＳ−３１２　に進んでオフセット量Ｌ
と自車Ｘの直進領域の幅Ｗ＋ΔＷ　（基本的にはＷ＝１
．５ｍ（乗用車幅），ΔＷ　＝１．０ｍ：余裕代に選ぶ
）の大小を比較し、Ｌ＜Ｗ＋ΔＷ　即ち直進領域Ｄ内に
先行車が有れば前述した実施例における情報処理回路２
０３　のフローチャートと同一のプログラムのステップ
Ｓ−３１３　に移り（図２のＡ点）、前述した実施例と
同様の判断及び動作を行なう。

【００９０】また、Ｓ−３１２　でＬ≧Ｗ＋ΔＷ　であ
れば自車Ｘの直進領域Ｄ上に先行車Ｙは存在しないので
表示器３０３　を点灯し、直進（通り抜け）が可能であ
ることを念の為運転者に知らせる。

【００９１】

【発明の概要】以上説明してきたように本発明は、前方
物体Ｙに設けられ、かつ前方軸線方向に対して交叉する
軸線上に隔設する一対の反射物１１，１２に向けて、射
出する発光素子１６と、該発光素子１６を挟むようにし
て配設された一対のＰＳＤ受光素子１９，２０と、該Ｐ
ＳＤ受光素子の夫々からの出力に基づいて、前記前方物
体Ｓとの間の距離を求める演算手段３０２とを備えてな
ることを特徴とする距離検出装置である。

【００９２】

【発明の効果】したがって本発明によれば、前方又は斜
め前方に位置されている物体との間の距離が正確に測定
できると共に、その物体を基準地点から所定の位置に設
置させたい場合に横方向にずれて設置されることなく、
正しい位置に設置できるという効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による先行車両位置検出装置の実施例を
示すブロック図。

【図２】本発明のフローチャート。

【図３】本発明の警報動作範囲を示す図。

【図４】自車と先行車との関係を示す図。

【図５】距離検出装置のブロック図。

【図６】本発明のフローチャート。

【図７】送受光器の概略図。

【図８】本発明のＰＳＤ　型受光素子の断面図。

【図９】測距手段のブロック図。

【図１０】目測により車間距離を検出する状態を示す図
。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　前方物体（Ｙ）に設けられ、かつ前方
   軸線方向に対して交叉する軸線上に隔設する一対の反射
   物（１１，１２）に向けて、射出する発光素子（１６）
   と、該発光素子（１６）を挟むようにして配設された一
   対のＰＳＤ受光素子（１９，２０）と、該ＰＳＤ受光素
   子の夫々からの出力に基づいて、前記前方物体（Ｓ）と
   の間の距離を求める演算手段（３０２）とを備えてなる
   ことを特徴とする距離検出装置。