JPH06230135A - 障害物検知方法及びその装置 - Google Patents

障害物検知方法及びその装置

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JPH06230135A
JPH06230135A JP5243132A JP24313293A JPH06230135A JP H06230135 A JPH06230135 A JP H06230135A JP 5243132 A JP5243132 A JP 5243132A JP 24313293 A JP24313293 A JP 24313293A JP H06230135 A JPH06230135 A JP H06230135A
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vehicle
light
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JP5243132A
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Dei Reonarudo Kaaru
カール・ディ・レオナルド
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】車両から発する光の反射光で障害物を検知する
にあたって、近い障害物と遠い目標物とを同等な確度で
検知する。 【構成】一実施例において、回折格子１２０は光ビーム
発生手段１１０のビーム経路に設置される。回折格子１
２０はビームが複数の部分領域ａ〜ｃに伝達されるよう
に源ビームを分散することによって車両経路にそって設
置された反射マーカ３０，４０…に対するビーム領域を
拡げる。部分領域ａ〜ｃのビームは、受信手段１３０に
同じ強度で受信されるように、マーカ３０，４０…まで
の距離に応じて、近いマーカ４０に対する部分領域ａの
ビームほど小さい強度に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、障害物を検知する方法
及びそのシステムに関し、特に、車両のコントロールに
適する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の車両を制御するため、近赤外
領域で発振する低パワーのダイオードレーザを用いたシ
ステムが開発されている。その代表的システムは、知能
車両の方法に関する９２’シンポジウム（１９９２年６
月２９日〜７月１日にミシンガン州、デトロイト、頁１
２０−１２５）での関根らによる“自動車用レーザレー
ダの設計方法及び展望”で発表されている。
【０００３】一般に、上記のシステムでは、車両が誘導
される経路（走路）に沿って例えば逆反射マーカのよう
な検知目標物を用いる場合、幾つかの問題がある。例え
ば目標物検知を確実に行うために、レーザビームは、比
較的広範な領域に照射されなければならない（例えば、
広角ビーム）。ビームの領域は一般的には、レンズの焦
点を可変したり源ビームを複数の低強度ビームに分離す
ることによって広くされる。例えば米国特許４，９０
２，１２６号に開示されているＫｏｅｃｈｎｅｒの発明
では、複数の低強度のレーザビームに分離することによ
ってビームの領域を増し、障害物を回避するシステムが
開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したレンズの焦点
を可変したり複数の低強度ビームに分離することによっ
てビームの領域を広くする方法での問題は、一般に、領
域内の目標物で受けられた放射光が不適正に減少される
結果を招くことである。このように、“blurspot ”を
増加することによってビーム領域を広げることはできる
けれども（例えば予め決定された目標物の位置より幅及
び高さについて４０％）、ビームの強度は減少し、反射
光の検知は困難になる。例えば積分時間を長くした低速
度のＣＣＤを用いた検知では、太陽光のようなノイズに
影響され易くなる。
【０００５】これに対する解決策は、逆反射マーカの設
置位置に関して、ビーム領域が相対的に固定される配置
に可動すべくシステムを合わせることによって、領域を
広げなくて済むようになる。しかし、システムはしばし
ば固定状態となることがある。例えば、後部座席への乗
員の増減又は車両重量の変化により車両負荷が変化する
と、以前にはビーム領域の中にあったマーカ等の目標物
の位置が領域内に存在しないようなビーム角度に変わっ
てしまう。
【０００６】ビーム領域の広域化に適応させるようにビ
ームの強度を増加させると（例えば、領域内の目標物迄
の距離を検出して）、ビーム源に近接する目標物（例え
ば、近い領域の信号群）検知に問題が生じる。車両から
近い距離での信号の強度増加は、マーカでない偽反射物
から誤った反射を起こす可能性がある。誤った反射は、
経路から逸脱して誘導するような悪影響を及ぼすおそれ
がある。
【０００７】これに対する一つの解決策は、関根らによ
り開示されているように、速い（早期に戻る）反射信号
に対して信号利得を落とすことによって、信号振幅を減
じることである。しかしながら、この方法は、応答時間
の高速なシステムにとって効果的であるが、車両誘導の
ために車両の方位角を計測するシステムにおいては、速
い反射信号を禁じる有効な手法ではない。
【０００８】本発明は、同時に検知される複数の障害物
を認識可能に領域を広げる光分離手段によって前述した
問題を解決したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の障害物検知装置
に関する一態様では、光ビームを発生する手段と、前記
光ビームを各異なる強度で伝達する複数の部分領域に分
離し、第１の強度の光に分散された部分領域を、前記各
目標物のうち一つの第１目標物に配向し、前記第１の強
度より大きな光に前記分散された部分領域を、前記第１
目標物より遠くに配設された目標物のうち一つの第２目
標物に配向する光分離手段と、障害物を検知するため、
前記複数の部分領域の少なくとも一つを受信する受信手
段とから構成されている。
【００１０】好適な態様では、前記光分離手段は、車両
に関して異なる角度に配向されるように少なくとも三つ
に分散された部分領域に前記光ビームを分離する格子で
あって、前記異なる角度は、車両の経路に沿って配設さ
れた複数の目標物の一つに対応している。
【００１１】
【作用】本発明の一態様では、光分離手段は、源ビーム
を、複数に分散して放射伝達する部分領域に分配するこ
とによって広げる。各部分領域は遠くの目標物に対応し
たものほど、ビーム強度を大きくし、部分領域において
受信器に戻るビーム反射を確実にしている。従って、受
信手段で受信される信号は、近くの目標物及び遠くの目
標物にかかわらずほとんど同じになる。
【００１２】また、本発明は、第１の強度の光に分散さ
れた部分領域を、前記各目標物のうち一つの第１目標物
に配向し、前記第１の強度より大きな光に前記分散され
た部分領域を、前記第１目標物より遠くに配設された目
標物のうち一つの第２目標物に配向する。この第１の強
度の部分領域及び第１の目標物の関係と、第２の強度の
部分領域及び第２目標物の強度の関係は、車両重量の変
化によって各部分領域の配向方向が上向きとなるか下向
きとなるかの相違であり、本発明は常に設計通り必要数
の目標物からの反射光を受信することができる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、半導
体レーザー等からの源ビームを、複数に分散して放射伝
達する部分領域に分配し、各部分領域は遠くの目標物に
対応したものほど、ビーム強度を大きくしているので、
各部分領域において受信器に戻るビーム反射の強度が同
じとなり、車両に近い誤った目標物からの反射光を受信
することがなく、正確に目標物だけを検知することがで
きて障害物回避を確実とすることができる。
【００１４】また、本発明は、第１の強度の光に分散さ
れた部分領域を、前記各目標物のうち一つの第１目標物
に配向し、前記第１の強度より大きな光に前記分散され
た部分領域を、前記第１目標物より遠くに配設された目
標物のうち一つの第２目標物に配向するようにしている
ので、車両重量の変化にかかわらず、常に設計通り必要
数の目標物からの反射光を受信し、正確な車両誘導の制
御が可能となる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を、好適な実施例により添付図
面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、車両シ
ステム（例えば自動車コントロールシステム）について
説明するが、その他、一般的な障害物検知装置への適用
は容易である。更に、単に基準ポイントとしての目標物
の位置検知に止まらず、本発明は、衝突を回避した自動
車の誘導システムに適用することができる。
【００１６】本発明の車両誘導の実施例におけるシステ
ムは、車両コントロールのために情報を供給すべく経路
に沿って周期的な間隔で設置されたマーカの検知を行
う。本発明の一つの車両誘導制御装置では、光ビーム発
生手段として例えば米国特許出願第６６１，００１号の
明細書に具体的化されているような、低パワーのダオー
ドレーザを用いている。
【００１７】代表的なマーカは反射器であるが、その他
の光反射媒体を用いることができる。実施例では、マー
カは８ｍ間隔で設けられる。車両は、経路の輪郭を特定
するように、少なくとも三つの連続したマーカを検知す
ることができる。そして、車両があるマーカに隣接した
時は、三つの各マーカと車両との距離は、それぞれ８
ｍ、１６ｍ、２４ｍとなる。
【００１８】図１（ａ）は、垂直ラインによって表され
る車両経路と、符号１ｃを含む水平ラインより下に位置
する車両に対して検知可能な各マーカの配置を示す。標
的となるマーカは、三つの水平ラインのそれぞれいずれ
かの位置に設置される。符号“Ｘ”が付されたマーカ
は、水平線上のマーカ（例えば、車両経路に位置するよ
うに見える車両から無限の位置）を表す。直線経路に沿
って配置された遠くのマーカは、近接したマーカとして
見える。（すなわち、そのマーカから車両に引かれた線
と車両経路となす角度が小さくなる）。このように予期
されたマーカの位置を車両からみた角度は、図１（ａ）
のように直線である車両経路において、車両からマーカ
迄の距離に比例する。
【００１９】各水平のラインに沿って三つの点８１Ｒ，
８１Ｃ及び８１Ｌ、１６Ｒ，１６Ｃ及び１６Ｌ並びに１
Ｒ，１Ｃ及び１Ｌがある。各中央点１Ｃ，１６Ｃ及び８
１Ｃは、車両経路の中央に存在する車両によって検知可
能なマーカの位置を示す。このように、車両がトラッキ
ング状態では、各中央点１Ｃ，１６Ｃ及び８１Ｃは反射
の点を表すことになる。中央以外の点は、光ビーム発生
手段がマーカに対して直線状に進んでいない（例えば車
両経路が曲線であるとか車両がトラッキング状態から外
れている）場合の各マーカの位置を表す。
【００２０】例えば図１（ａ）で、左側の点８１Ｌ，１
６Ｌ及び１Ｌ又は右側の点８１Ｒ，１６Ｒ及び１Ｒは中
央から０．５ｍである。光ビーム発生手段は、地上より
０．６３ｍにあり、マーカに隣接した車両経路の位置を
とるとき、マーカから１．２ｍとなる。すなわち、図１
（ａ）に示すように、右側の点１Ｒに向かってマーカか
らは１．７ｍとなり、左側の点１Ｌに向かってマーカか
らは０．７ｍとなる。
【００２１】前述したように、図１（ａ）の点Ｘは、ビ
ーム領域の先端よりも遠くに離れたマーカ軌跡線上の無
限の点である。マーカ１Ｃに隣接して、垂直経路上に設
置されるレーザにおいて、各三つのマーカから受信され
る強度が同じになるための、各マーカからの反射光の強
度の関係は、８１：１６：１となる。この光強度の関係
は、勿論、使用される反射器が理想に近いものとした場
合である。マーカ８１Ｃに対して先端のビーム領域より
放射される光は、近くの領域のマーカより８１倍強いも
のでなければならない。レーザ発生システムでは、通
常、４段階にパワーを変化することができる。詳細に
は、マーカへ放射する光は、距離の２乗で変化する。反
射する光は、更にその２乗で変化する。すなわち、（ｙ
2 ）2 となる。ここでｙはマーカ番号である。従って、
ビーム領域内の最も遠い３番目のマーカで放射される光
が受信に必要な強度は、（（３2 ）2 ＝８１倍強くなけ
ればならず、上記４段階に可変なレーザ発生システムで
は、車両からほぼ２４ｍに位置するビーム領域内の最も
遠いマーカを検知するためには、比較的高強度のレーザ
ソースが要求される。しかし、この高い強度のレーサソ
ースは、車両に近い偽マーカや部材表面からの反射光を
検出させる可能性がある。これらの障害物からの反射
は、しばしば誤検知されてしまう。
【００２２】図２に示す周知のシステムでは、車両経路
に沿って間隔をあけて設置されたマーカ群３４，４０，
５０及び６０の組を検知するため、車両１０にレーザユ
ニット２０が搭載されている。このシステムのビーム領
域は、図１（ｂ）にドット図柄の部分として表される。
このレーザユニット２０によって作られるビーム領域
は、すでにレーザダオードによって知られているよう
に、当業者では、ほぼ方形の領域となることが容易に認
められる。
【００２３】ここで例えば、二人の乗員が車両のバック
シートに位置すると、レーザユニット２０は垂直方向に
０．６６°ほど変位し、図１（ｂ）にドット図柄で示さ
れたビーム領域が同図で上方に変化し、幅方向は８．２
°で同じであるが、三つの全てのマーカをカバーするに
必要な３．４°に対しほぼ３°の高さになっている（図
１（ｂ）のビーム領域に対応した図１（ａ）のマーカ位
置に生じた図１（ｂ）のビーム領域参照）。このシステ
ムでは、二つだけのマーカを照射している状態を示す。
乗員がいない時は、８ｍと１６ｍのマーカは検知され
る。しかし、バックシートに乗員が居るときは、ビーム
領域は変化し、１６ｍと２４ｍのマーカだけが検知され
る。
【００２４】図１（ｂ）のシステムは、三つの全てのマ
ーカを検知することができるように構成されたものであ
るにかかわらず、バックシートにおける乗員の増減によ
って、二つのマークしか検知できないような事態が生じ
る。三つの全てのマーカの検知を確実とするために、車
両負荷の変化を考慮せずに、図（ｂ）のビーム領域を拡
張することは、与えられた任意の点でのビーム領域の強
度を大きく減少させ、先端の領域でのマーカ検知が不可
能になる。先端の領域での検知のためにレーザパワーを
増加されると、近くの領域でのマーカ検知能が減少し、
車両に近接したマーカでない障害物からの誤った検知を
行うようになる。
【００２５】本発明では、三つの全てのマーカを検知す
るために、前述した欠点を生じることなく、ビーム領域
を拡張する。本発明を達成する装置を図３に示す。車両
１００において、ダイオードレーザヘッド１１０のよう
な光をビームで発生する光ビーム発生手段が設けられて
いる。ダイオードレーザヘッド１１０は、コヒーレント
な光を方形の領域に細く放射する。方形の領域に変換す
る変換レンズ１１５はダイオードレーザヘッド１１０の
ビーム経路に設置される。この場合、ダイオードレーザ
１１０は、前述した米国特許出願に開示されている、三
つの光ビームをレンズに通すことによって方形の領域に
変換するレーザ発振器を用いることができる。ビームの
焦点は、二つのマーカだけを照射することとなるような
図１（ｂ）で検討した現行のシステムの手法で、ダイオ
ードレーザへッド１１０に近接させたレンズを動かすこ
とによって、広げることができる。
【００２６】本発明において追加された光分離手段は、
格子１２０として、光学的変換系のビーム経路に設置さ
れ（すなわち、ダイオードレーザへッド１１０及び変換
レンズ１１５の経路）、光ビーム（図１（ａ）の方形の
領域によって表される）を複数の部分領域ｅに分離す
る。格子１２０は、前述したいずれのビーム分離手段も
用いることができる。例えば回析格子、分光レンズ若し
くはプリズムである。格子の他のタイプは、低周波数の
ホログラフィク格子である。
【００２７】一般的に知られた光学的フィルタを、各強
度を変化された部分領域の反射ビーム成分検知を良好に
行うため、光受信手段（例えば１３０）として用いるこ
とができる。更に、フィルタ及び／又は遮蔽板を、光受
信手段を構成する光学系における種々の反射器として用
いることができ、光ビームを他の放射（すなわち、変換
された波長以外の）を除いて検知するように、構成する
ことができる。これらの旧技術は、本発明により部分領
域の改善的検知に役立つ。
【００２８】公称波長８５０ｎｍをもつレーザでの典型
的な図１（ｂ）のビーム領域は、曲率半径±９００ｍの
トラックにおいて、図３に示す少なくとも三つの部分領
域ａ，ｂ及びｃに分離することができる。ただし、ここ
では各部分領域の強度は等しいものとするが、他の実施
例では、不等号（すなわち、各異なる強度）に設定され
ている。この他の実施例の各部分領域ａ，ｂ及びｃは、
源ビームよりそれぞれ小さい出力とされている。
【００２９】具体的に要求される光強度の各オーダー
は、実験により定める。標的とするマーカの最大距離に
対する部分領域の照射強度は、格子１２０を取り除いた
状態で決定される。本発明に含まれる一実施例では、三
つだけの部分領域でマーカを検知することもできるが、
任意の数に部分領域を増加し、その全ての又はある数だ
けの部分領域をマーカ検知に用いることができる。各部
分領域は、前述した米国特許出願に開示された方式で、
目標物迄の距離及び方位角の検出に用いることができ
る。図１（ｃ）は、図１（ａ）の三つのマーカを検知す
るため、二つの重なった部分領域を用いることが図示さ
れている。
【００３０】全ての部分領域の合計の大きさ（すなわ
ち、合成領域）は、図１（ｃ）に示され、それらの重な
り部分を含め、図１（ｂ）における領域より大きい。車
両１００上の受信手段１３０（図３）は、複数の部分領
域のうち少なくとも一つの部分領域において反射するビ
ーム成分を同時に受信することができる。図１（ｃ）に
おいて、各部分領域のビーム成分は、目標物と光ビーム
発生手段との位置に関する、各マーカの方位角及び距離
を検出するため、マーカ４０，４０及び６０から反射さ
れる。光受信手段の出力は、前述した米国特許出願に開
示されたものと類似の方式で、車両誘導の制御に用いる
ことができる。
【００３１】回析格子としての格子１２０は、部分領域
を増加するため、任意の段階（例えば５段階の強度）の
強度に広げるように光ビームを回析することができる。
このようにビームは、重なった部分領域を連続的に生成
することができる。各部分領域に含まれる一部分領域ご
との強度は、任意の段階にできるが、低い値が増加する
傾向にあり、目標物の検知には不適当である。正確に増
加された各部分領域の重なり量は、試行錯誤により決定
する。
【００３２】市販されている利用可能な格子は、ミルト
ンレイ社によって製造されている。これは波長８５０ｎ
ｍのレーザビームを回析する。ミルトンレイ社製透過型
規則格子は、図６（ａ）に示すように、目標物検知に用
いる部分領域は三つで、ほぼ６部分領域をもつ。代表的
な規則格子は、“ruling engine ”として製作され、ア
ルミニウムの上に直線を印刷したダイヤモンドチップに
よる精密計器である。アルミニウムのマスター格子に、
溝（ｒｕｌｅ）を印刷するため、ダイヤモンドを加工す
る。マスター格子の複製（レプリカ）は、マスター材の
うえにエポキシ樹脂を注ぐことによって製作される。マ
スター材に形成された鋸歯の角度は、“blaze angle ”
と呼ばれている。顧客は、１ｍｍ単位の溝数と、“blaz
e angle ”で規則格子を注文する。任意の規則格子が作
成されるが、実用的には、例えば溝数は５０、７５又は
１００が好ましい。
【００３３】好適な“blaze angle ”は、例えば試行錯
誤により決定される。しかし、これは、部分領域の数が
予め決定されていれば（例えば２乃至４個）、単純にな
る。格子は、具体的に、次のような仕様が要求される。
先端の部分領域に分散される第１段階の光強度には少な
くとも６０％、以下、順に第２段階の光強度には１０
％、第３段階の光強度には３％、第４段階の光強度には
１％が要求される。
【００３４】ビーム経路に格子１２０を設置することに
よって、“blur パターン”と呼ばれる多重像が形成さ
れ、マーカ４０，５０及び６０に伝達される。図１
（ｃ）は、本発明による二つの部分領域ｅ，ｅを用いた
検知方法の一例を示している。二つの部分領域は、車両
負荷によって各々異なる領域を照射する。バックシート
に乗員が居る場合、ビーム領域は一人につきほぼ１°乃
至３°だけ上側に移動する。
【００３５】図１（ｃ）の実施例での格子は、水平のラ
インから３７°の置換角度（置換ベクトル参照）と、６
７本の溝とをもち、領域の拡がりは、水平方向には８．
２°から３°広くなり、垂直方向には４．６°だけ高く
９．８°となり、合成領域は、図１（ｂ）に示す領域を
混合した大きさに増加させることができる。更に、先端
の領域でのマーカ検知に用いる部分領域の光強度は、変
換レンズ１１５によるフォーカス調整によって、図１
（ｂ）に比較し１．３倍になる。車両近くのマーカの検
知に用いる部分領域は、格子１２０を経由して低減され
る。各部分領域は、図１（ｃ）に示すように、２．６°
ごとの領域でほぼ７．２°のビーム領域となる。図１
（ｃ）において、個々の部分領域は、図１ｂの領域より
小さくなるが、図１（ｃ）の混合の領域は、図１（ｂ）
より、垂直方向には例えば４．６°だけ広く９．８°に
なり、水平方向には、図１（ｂ）の３°に対して図１
（ｃ）は８．２°に広くなる。
【００３６】本発明は、必要に応じて部分領域を加算す
ることができる。図１（ａ）の三つの領域を検知するた
めの、三つの部分領域（格子による３段階の強度に対
応）をもつシステムのビーム領域の大きさは、図４
（ａ）に示される。図４（ａ）において、使用される三
つの部分領域の合成領域は、広くなって改善されてい
る。図４（ａ）の実施例で用いられる格子は、１ｍｍ中
４９本の溝で、水平のラインからの置換角度は３４°で
ある。ビーム領域は、各部分領域が２．３°ごとの６．
２°となり、４．９°だけ増加して１０．２°にされて
いる。車両から遠い先端の領域でマーカ検知に用いる部
分領域の光強度は、１．７５倍にされている。しかし、
図４（ａ）のビーム領域全体の光強度は、ほぼ図１
（ｃ）と同じである。
【００３７】図４では部分領域群が重なるオーバーラッ
プ部がある。これらオーバーラップ部は、非オーバーラ
ップ部より光強度が大きくなる。各部分領域を混合した
全体のビーム領域を広げるため、上記オーバーラップ部
は最小であることが好ましい。しかし、システムはパラ
メータ（車両負荷）が変化したとき、各三つのマーカを
カバーすることができない場合がある。そこで或る量の
オーバーラップ部は、種々の部分領域の間に存在するこ
とがあるマーカの検知を確実とするために有効となる。
【００３８】更に、図３に関係して、複数の部分領域
が、近くのマーカの検知に使用されると、車両には比較
的大きな距離の、マーカ情報が得られない空白をもつ。
反対に、後端の部分領域がビーム領域内の遠いマーカの
検知に使用されると、これらのマーカは車両に対して近
接する。図４（ｂ）は図４（ａ）の各部分領域を使用し
て、車両経路の側部に沿って設置されたマーカ群に関し
て車両の位置を検知する時の各部分領域の状態を示し、
光ビーム発生手段は、車両上で、マーカと同じ高さの車
両上に設置されている。これらの地上から高さをもつマ
ーカ配置では、例えば堆雪時でもマーカの検知を行うこ
とができる。この場合、光分離手段は、例えば４１溝／
ｍｍ，置換角度０°の格子である。
【００３９】図４（ｃ）は、図４（ａ）の部分領域を、
各マーカが車両経路の中央（一方の側部と反対の側部）
に取付けられた場合の車両誘導システムに適用する方法
を示す。この実施例では、光ビーム発生手段は、中央ア
クスルに沿って設置し、格子は、溝数２７／ｍｍ，置換
角度９０°のものを用いることができる。このような実
施例は、例えばエアークラフトのような飛行体を助力す
るために適用することができる。
【００４０】図５は、図４（ｃ）の実施例における各部
分領域により車両誘導を制御した結果を表している。図
５において、濃いドット図柄の領域は、車両のトラック
に対応し、それより淡いドッド図柄の領域は、トラッキ
ングの許容範囲に対応している。この実施例は、混合の
ビーム領域が、車両がトラックを外れたり自動走行路を
走行するときの動作を支援することを例証する。図１
（ｃ）の実施例では、左右に０．５ｍの変位を考慮して
いるのに、図５の実施例では、マーカに関して、カーブ
の経路及び基準位置からのエラーを計算している。例え
ば、本システムでは、ほぼ±６００ｍの曲率半径に対し
てほぼ０．３３ｍのハンドル操作が可能である。
【００４１】反射による誤った信号の電位は、図６
（ａ）の実施例によれば最小になる。図６（ａ）の実施
例においては、溝数７５／ｍｍ，“blaze angle ”４．
３°（４°１８′）の規則格子を用いる。この規則格子
によれば、波長８５０ｎｍで放射するレーザを、６７．
４％，１３．９％及び４．１％の各光強度をもつ部分領
域にそれぞれ分離する。レーザからの残った光は、三つ
のマーカの検知に関与しない部分領域に回析する。受信
器は、近くのマーカと遠くのマーカからの反射をほぼ同
じ強度で受信する（例えば第１マーカの反射強度は、第
３マーカの反射強度のほぼ２〜３倍となるため）。従っ
て、源ビームの６７．４％の強度をもつ部分領域が遠い
マーカの検知に用いられるので、近くのマーカより８１
倍で戻ることはない。
【００４２】図６（ａ）の各部分領域は、２．１°ごと
ほぼ６．９°の拡がりがある。混合の領域は、二つの部
分領域が使用されるとき、ほぼ４°ごと１０．１°の拡
がりとなり、三つの部分領域が使用されとき、ほぼ６．
５°ごと１３．４°の拡がりがある。図６（ｂ）は、更
に他の実施例を示し、溝数３５／ｍｍ，置換角度３０°
規則格子により４つの部分領域に増加して、目標物検知
及び車両誘導の制御に使用している。ここで、各部分領
域は、ほぼ２．１°ごと６．９°の拡がりがあり、四つ
の部分領域に増加する場合においては、混合の領域は、
ほぼ４．７°ごと１１．４°の拡がりがある。
【００４３】以上の説明によれば、他の実施例として、
透過型格子の代わりに反射型格子を用いても複数の部分
領域に分離することができる。当業者によれば、光幾何
学によりビームはそれ自身では反射しないが、車両経路
に沿う（例えば車両の左側に）目標物の設置位置に向か
う角度で反射することを確信し変更すべきであることを
認めるであろう。反射格子は、透明ガラスを通って伝達
する光に対向して光を反射する鏡と同様の手段である。
【００４４】受信手段は、部分領域のビーム成分が目標
物で反射された光を受信する。光検出要素の形式は限定
しない。受信された光は、電気的に検出され、その受信
信号はコントローラによって処理される。検出された信
号は、検知された目標物との関係によって車両の位置の
演算や検出に用いられる。そして、望ましい経路に車両
を誘導する。受信信号に基づいてコントローラは、好ま
しい方法で車両を制御操作する。同様に、複数の部分領
域は、任意の目標物（他の車両を含む）を検出するた
め、車両から異なる角度で発せられ、衝突回避を達成す
る。
【００４５】当業者によれば、いずれかの部分領域群及
び／又は混合の領域は、障害物の検知に用いることは容
易に理解される。実施例に開示された比較的横に長く、
垂直方向に短い各方形の部分領域の形状は単に一例であ
る。同様に、近い障害物の検知のために比較的鋭角で伝
達され、かつ、遠い障害物の検知のために、浅い角度で
伝達される部分領域は、例えば車両誘導のための使用が
考えられる。ここで、マーカは、固定状態で車両経路の
側部に沿って或る間隔で設置される。本明細書では、光
学的検出のための配置を全体で固定状態とする各実施例
の変更を指示する。
【００４６】本発明の各実施例は、以上のように構成さ
れるが、本発明はこのような実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲の精神を逸脱しない範囲で、当
業者によって種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の障害物検知システムに用いた
三つのマーカの例示的な位置を、（ｂ）は従来技術によ
る領域を、（ｃ）は本発明による領域をそれぞれ示す説
明図。
【図２】一般的に知られた車両誘導システムでの代表的
なマーカの配列を示す説明図。
【図３】本発明によるシステムでのマーカの配列を示す
説明図。
【図４】本発明の実施例で特定された部分領域を表す説
明図。
【図５】車両誘導中の図４（ａ）についての領域を表す
説明図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施例による
部分領域を表す説明図。
【符号の説明】
３０，４０，５０，６０…マーカ、１００…車両、１１
０…ダイオードレーザヘッド、１１５…変換レンズ、１
２０…回析格子、１３０…受信手段、ａ，ｂ，ｃ…部分
領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｄ 9323−3Ｈ Ｇ０８Ｇ 1/00 Ｊ 2105−3Ｈ 1/16 Ｃ 2105−3Ｈ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光ビームを発生するビーム発生手段と、前
    記光ビームを各異なる強度で伝達する複数の部分領域に
    分離する光分離手段と、障害物を検知するため少なくと
    も一つの前記部分領域のビーム成分を検出する受信手段
    とを具備する障害物検知装置。
  2. 【請求項２】前記各部分領域は、経路に沿った複数の目
    標物の一つの設置位置に対応して角度が配向された請求
    項１記載の障害物検知装置。
  3. 【請求項３】前記目標物は、車両制御のために、前記車
    両から前記光ビームが発せられることによって検知さ
    れ、前記車両に設置された受信手段は、前記車両制御の
    ために異なる光強度で伝達するいずれかの部分領域のビ
    ーム成分を受信する請求項１記載の障害物検知装置。
  4. 【請求項４】前記受信手段に応答し、前記受信された各
    ビーム成分に基づいて前記車両を誘導する手段を含む請
    求項３記載の障害物検知装置。
  5. 【請求項５】前記光分離手段は、前記車両に関して異な
    る角度に配向されるように少なくとも三つに分散された
    部分領域に前記光ビームを分離する格子であって、前記
    異なる角度は、車両の経路に沿って配設された複数の目
    標物の一つに対応している請求項４記載の障害物検知装
    置。
  6. 【請求項６】前記車両の経路に沿って配設される前記目
    標物は、前記分散された前記部分領域において受信手段
    へ反射する逆反射器である請求項５記載の障害物検知装
    置。
  7. 【請求項７】前記各目標物は、互いに他との間隔が予め
    決定されている請求項６記載の障害物検知装置。
  8. 【請求項８】第１の強度の光に前記分散された部分領域
    は、前記各目標物のうち一つの第１目標物に配向され、
    前記第１の強度より大きな光に分散された部分領域は、
    前記第１目標物より遠くに配設された各目標物のうち一
    つの第２目標物に配向される請求項７記載の障害物検知
    装置。
  9. 【請求項９】前記格子は、透過型規則格子又は反射型格
    子である請求項５記載の障害物検知装置。
  10. 【請求項１０】前記格子は、低周波数の可干渉格子であ
    る請求項５記載の障害物検知装置。
  11. 【請求項１１】前記光ビーム発生手段は、ダイオードレ
    ーザである請求項５記載の障害物検知装置。
  12. 【請求項１２】車両から光ビームを発生する光ビーム発
    生手段と、 前記光ビームを各異なる強度で伝達する複数の部分領域
    に分離し、最初の前記部分領域は第１目標物の設置位置
    に配向され、次の前記部分領域は第２目標物の設置位置
    に配向する光分離手段と、 少なくとも二つの部分領域において反射するビーム成分
    を前記車両上で同時に受信する受信手段と、 前記受信手段に応答し、前記第１，第２目標物の位置関
    係に基づいて車両を制御する制御手段とを具備した車両
    誘導制御装置。
  13. 【請求項１３】前記ビーム発生手段はダイオードレーザ
    であり、前記光分離手段は回析格子であり、各部分領域
    は異なる強度で光ビームを伝達することを特徴とする請
    求項１２記載の車両誘導制御装置。
  14. 【請求項１４】前記車両誘導制御装置は、更に、前記車
    両経路にそって間隔をあけて設置された少なくとも三つ
    のマーカを含むものであり、前記各マーカのうち前記車
    両から第１の距離にある一つの第１マーカは、前記各部
    分領域うち第１の光強度をもつ一つの部分領域において
    反射し、前記各マーカのうち前記車両から前記第１の距
    離より遠い第２の距離にある一つの第２マーカは、前記
    各部分領域うち前記第１の光強度より大きい第２の光強
    度をもつ一つの部分領域において反射する請求項１３記
    載の車両誘導制御装置。
  15. 【請求項１５】前記各マーカは各隣接するマーカ毎の間
    隔が予め決定されていることを特徴とする請求項１４記
    載の車両誘導制御装置。
  16. 【請求項１６】光ビームを発生するステップと、前記光
    ビームを各異なる強度で伝達する複数の部分領域に分離
    するステップと、障害物を検知するため少なくとも一つ
    の前記部分領域のビーム成分で障害物を検知するステッ
    プとを、具備する障害物検知方法。
  17. 【請求項１７】目標物を有する車両誘導制御方法におい
    て、車両経路にそって配設された複数のマーカから反射
    する前記部分領域のビーム成分を受信するステップと、
    前記受信されたビーム成分に基づいて前記車両を制御す
    るステップとを具備する請求項１６記載の車両誘導制御
    方法。
  18. 【請求項１８】前記複数の部分領域に分離するステップ
    は、前記光ビームを少なくとも三つの部分領域に分離す
    るステップを含む請求項１７記載の車両誘導制御方法。
  19. 【請求項１９】第１の光強度をもつ部分領域は、前記各
    マーカのうち一つの第１マーカに配向され、前記第１の
    光強度より大きな光強度をもつ部分領域は、前記各マー
    カのうち一つの第２マーカに配向される請求項１８記載
    の車両誘導制御方法。
  20. 【請求項２０】第１の光強度の部分領域は、前記各マー
    カのうち前記車両から第１の距離にある一つのマーカに
    よって反射され、前記第１の光強度より大きい第２の光
    強度をもつ一つの部分領域は前記車両からの距離が第１
    の距離より遠い第２の距離の前記各マーカのうちの一つ
    によって反射される請求項１９記載の車両誘導制御方
    法。
JP5243132A 1992-09-30 1993-09-29 障害物検知方法及びその装置 Pending JPH06230135A (ja)

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