JPH10213650A

JPH10213650A - 物体検出装置

Info

Publication number: JPH10213650A
Application number: JP9029854A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kubo; 一裕窪
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-08-11
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: JP3078761B2

Abstract

(57)【要約】【課題】物体検出のための受光手段とは別の、異常検
出用の受光手段を必要としない、物体検出装置を提供す
る。【解決手段】投光装置３０が光を所定の領域に投光
し、受光装置４０が物体からの反射光を受光して物体の
検出を行う物体検出装置Ａにおいて、物体検出のための
受光装置４０の受光状態を検出異常判断部１３で時間的
に監視し、その受光状態に基づいて物体が通常に検出で
きない検出異常状態を判断するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から発光した
光を所定の領域に投光しその反射光を受光することによ
り、物体の有無や大きさや種類を判断したり、検出した
物体までの距離や方向を求めたりする物体検出装置に関
するもので、たとえば、車両等に搭載して、先行車両や
路上設置物の検出に使用される物体検出装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の検出装置としては、光を発する
光源としての発光装置と、発光装置からの光を外部の所
定検出対象領域に向けて投光する投光装置と、物体から
の反射光を受光する受光装置とをケース内に納め、該ケ
ースに張った透明なガラスやプラスチック（一般的に窓
と呼ぶ）などを介して投受光する構成のものが知られて
いる。

【０００３】この種の検出装置には、何等かの事情によ
り物体を通常に検出できない状況が発生することがあ
る。このような検出異常状態の種類およびその原因とし
ては、（１）まったく何も検出できない（原因：発光装置の故
障、受光装置の故障、窓全体にわたるひどい汚れ、
等）。

【０００４】（２）遠くのものが検出できない（原因：
発光装置の劣化、強雨・濃霧、等）。

【０００５】（３）ある方向のものが検出できない（原
因：窓の部分的な汚れ、受光装置の故障、等）。

【０００６】（４）検出対象領域中の端の方向のものが
検出できない（原因：窓の端の部分の汚れ、投光装置の
故障、受光装置の故障、等）。の様なものが考えられる。そのため、窓の汚れを検知し
たり、発光装置の劣化・故障を検知する機能を設けた装
置が提案されている。

【０００７】例えば、図１０は、特開平５−２２３９７
３号公報に開示されている装置であり、発光装置１２
０、投光装置１３０、物体検出用受光装置１４１、およ
び異常診断用受光装置１４２をケース１５０内に設けた
ものである。また、発光装置１２０，投光装置１３０の
制御や物体検出用受光装置１４１からの信号を基に物体
検出のための演算処理を行う演算制御装置１１０、異常
診断用受光装置１４２からの信号を基に異常診断を行う
異常診断部１１３も、ケース１５０内に設けられてい
る。異常診断部１１３は、異常診断用受光装置１４２が
受光する窓１６０での散乱反射光の受光レベルにより窓
１６０の汚れを診断するとともに、異常診断用受光装置
１４２が受光する窓１６０での正反射光の受光レベルに
より発光部１２０の発光強度の低下を診断するようにな
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置は、
窓の汚れや発光部の劣化・故障による異常状態の判断の
ために、物体検出用の受光装置とは別の受光装置をさら
に必要としている。したがって、物体検出用の受光装置
の他にさらにもう一つ別の受光装置を設けるがために、
装置体積の増大、コストアップ、組立工程の増加、とい
う事態を生じてしまうものである。

【０００９】さらに、この装置では、拡散反射光や正反
射光を受光して異常状態の判断をしているために、組立
て精度や組立て後の振動の影響などで異常診断用の受光
装置の位置関係がずれると、それらの反射光が適正に受
光されず正確な異常状態の判断ができない恐れがある。

【００１０】また、屋外の物体を検出する場合には強雨
や濃霧によっても物体が正常に検出できない状態が発生
するわけであるが、強雨や濃霧による異常状態を判断す
る場合には強雨や濃霧を検出する別のセンサが必要であ
り、コストアップ、装置の複雑化という事態を生じてし
まうものである。

【００１１】本発明は、これら従来の技術における課題
を解決するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、物体からの反
射光を受光する受光手段の受光状態を時間的に監視し、
その受光状態に基づいて物体が通常に検出できない検出
異常状態を判断するという手段を採用することによって
上記課題を解決した。

【００１３】このように物体検出用の受光手段で検出異
常状態を判断するようにしたことで、１つの受光手段に
物体検出と異常検出の２つの機能を持たせることがで
き、別に受光手段を設ける必要がなくなる。また、拡散
反射光や正反射光を利用するのではなく、物体から直接
反射されて返ってくる反射光を利用することによって、
受光装置の微妙な位置ずれ等による動作不良も解消され
る。

【００１４】本発明において、投光手段が投光する光の
領域を複数の小領域に区分して、これらの小領域からの
反射光の受光状態を時間的に監視するようにすれば、検
出異常状態をよりきめ細かく判断することが可能とな
る。たとえば、一定時間内に複数の小領域のどの領域か
らも反射光が受光されなければ、発光素子や受光素子の
故障等が原因と判定できる。

【００１５】また、投光領域を物体までの距離方向に対
して複数の小領域に分割して監視すれば、発光素子の発
光強度の低下や強雨・濃霧等による受光不良が原因の検
出異常であることを判定できる。

【００１６】たとえば、物体までの距離方向に対して遠
距離領域とそれ以外の領域とに区分して監視を行うよう
にすれば、もし一定時間内に遠距離領域からの反射光が
なく、それ以外の領域からの反射光が存在する場合に
は、発光素子の発光強度の低下が原因と判定できる。

【００１７】一方、投光領域を物体までの距離方向に対
して中距離以上の領域と近距離領域とに区分して監視を
行うようにすれば、もし一定時間内に中距離以上の領域
からの反射光がなく、近距離領域からの反射光が存在す
る場合には、強雨や濃霧による受光不良が原因と判定で
きる。

【００１８】また、投光領域を投光角度方向に対して複
数の小領域に区分して監視を行うようにすれば、もし一
定時間内にある特定の領域からの反射光がなく、他の領
域からの反射光が存在する場合には、その特定の領域の
方向に対応する窓の部分の汚れや光学系の光軸のずれが
原因と判定できる。

【００１９】また、投光領域を物体までの距離方向に対
して複数の小領域に区分するとともに、投光角度方向に
対しても複数の小領域に区分して監視を行うようにすれ
ば、上述した種々の形態の異常状態をすべて判定するこ
とが可能となる。

【００２０】また、本発明においては、検出した異常の
種類を判定するようにしたので、判定結果に基づいて適
確な制御や対応措置を行うことができる。

【００２１】また、本発明においては、光を掃引投光し
て、物体までの距離や方向を求める機能を付加すること
も可能である。

【００２２】さらに、光に代えて超音波を用いることで
検出異常状態を判断することもできる。

【００２３】次に、本発明の原理を図１〜図３を参照し
ながらもう少し詳しく説明する。なお、図１〜図３は本
発明を限定するものではないことを付言しておく。

【００２４】図１は本発明の基本的な構成を示す図であ
る。Ａは本発明の物体検出装置であり、主に以下の各部
１０〜６０により構成されている。１０は演算制御装置
であり、各装置を制御するための信号を出力するととも
に各装置から入力される信号に基づいて物体に関する何
等かの判断（物体の有無の判断や、検知物体の距離や方
向の判断、等）を行う。また、演算制御装置１０は、検
出異常判断部を備えており、各装置の検出異常状態を判
断する。２０は発光装置であり、発光素子を備えてい
る。３０は投光装置であり、発光装置２０からの光を外
部に向けて投光する。４０は受光装置であり、物体から
の反射光を受光する受光素子を備えている。５０はケー
スであり、内部に発光装置２０、投光装置３０、受光装
置４０を納める。６０は透光性の窓であり、投光装置３
０からの光が外部に投光され物体からの反射光が受光さ
れるようにケース５０の窓部に張ってある。

【００２５】図２は、本発明における物体検出の基本的
な原理を説明する図である。物体検出装置Ａは、強度Ｅ
の光を投光角度Θの範囲に投光する。物体の検出が可能
な（物体からの反射光が物体検出装置Ａからの光である
ことを検出できる）最大距離はＲであり、検出装置Ａが
投光する光の強度Ｅに依存する。物体の検出が可能な検
出対象領域Ｃは、ΘとＲにより定まる斜線の部分であ
る。この領域Ｃ内に何等かの物体が存在すれば、物体検
出装置Ａから投光された光はその物体によって反射さ
れ、物体検出装置Ａの受光装置４０によって受光される
ことになる。物体検出装置Ａは、検出対象領域Ｃ内から
の反射光に基づき、演算制御装置１０にて物体有無の判
断を行い、また、物体の存在する方向や物体までの距離
等を求める。

【００２６】本発明の物体検出装置Ａをたとえば車両に
搭載して使用する場合、車両周辺には路側リフレクタ，
センターラインリフレクタ，道路標識，看板，その他路
側設置物，等の被検知物体が存在し、これらの被検知物
体と物体検出装置Ａとは相対的に移動することになる。
したがって、物体検出装置Ａの検出対象領域Ｃには、多
数の被検出物体が入ったり出たりすることになる。

【００２７】図３は、本発明における検出異常判断の基
本的な原理を説明する図である。Ｘｎ（ｎ＝１，２，
…）は、移動する物体である。上述のように、たとえば
車両に搭載した物体検出装置Ａにより領域Ｃを監視し続
けると、多数の物体Ｘｎが検出され、領域Ｃの中に入っ
たり出たりするはずである。領域Ｃの中に入ったり出た
りするには領域Ｃ中の小領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のいずれ
かを横切らなければならず、これらの小領域を監視し続
けていると必ず物体からの反射光が受光されるはずであ
る。また、小領域Ｃ４に関しても同様であり、この小領
域Ｃ４をある時間以上監視し続けていると、この小領域
Ｃ４を横切る物体が必ず存在するはずであり、その時小
領域Ｃ４内から反射光が受光されるはずである。

【００２８】本発明は、このような観点に基づいてなさ
れたものであり、ある特定の領域からはいつまで経って
も反射光が受光されないということは、物体を正常に検
出することができない検出異常状態（何等かの異常・故
障、強雨・濃霧）が発生しているとするものである。そ
して、特定の領域における反射光の受光状態を時間的に
監視し、反射光の受光のされ方により検出異常状態を判
断するようにしたものである。すなわち、本発明の物体
検出装置は、物体検出装置の反射光を受光し物体を検出
するという本来の機能を利用して、その反射光の受光の
され方を時間的に監視することにより、物体が正常に検
出できない検出異常状態を判断するようにしたものであ
る。

【００２９】したがって、本発明の物体検出装置は、物
体検出用以外の検出異常状態判断用の受光装置を必要と
せず、物体検出装置の本来の構成に反射光の受光状態を
監視するという機能を付加するだけで、検出異常状態を
判断できるものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００３１】図４は、物体検出装置の構成を示す図であ
り、図１を具体化した図である。物体検出装置Ａは、演
算制御装置１０、発光装置２０、投光装置３０、受光装
置４０、ケース５０、透光性の窓６０、から構成されて
いる。

【００３２】演算制御装置１０は、制御部１１、演算部
１２、検出異常判断部１３を含んでいる。

【００３３】発光装置２０は、レーザダイオード２１、
コリメートレンズ２２を含んでいる。レーザダイオード
２１は、制御部１１からの信号によりパルス駆動され、
発光回数Ｎ＝８０回／０．１ｓの一定時間間隔でパルス
発光される。そして、パルス発光されたレーザ光は、コ
リメートレンズ２２を通って、発光装置２０から出射さ
れる。

【００３４】投光装置３０は、回動ミラー３１、モータ
３２、シリンドリカルレンズ３３を含んでいる。回動ミ
ラー３１は、制御部１１からの信号によりモータ３２に
よって駆動され、角度Θ＝０．２ｒａｄの範囲を回動す
る。また、回動ミラー３１の回動角度に関する信号が角
度検出部（不図示）から制御部１１に送られる。角度Θ
＝０．２ｒａｄの範囲を１回回動するのに要する時間は
０．１ｓである。すなわち、回動ミラー３１は、周期Ｔ
＝０．１ｓで、角度Θ＝０．２ｒａｄの範囲の回動を繰
返す。発光装置２０から出射されたパルスレーザ光は、
回動ミラー３１で反射された後シリンドリカルレンズ３
３を通り、さらに透光性の窓６０を介して外部に投光さ
れる。外部に投光されるレーザ光は、回動ミラー３１の
働きにより、投光角度Θの範囲で掃引投光されることに
なる。外部に投光されるレーザ光は、コリメートレンズ
２２およびシリンドリカルレンズ３３の働きにより、投
光角度Θ方向（掃引方向）に薄く投光角度Θ方向と垂直
な方向に拡がり角Φをもつ扇形状の光に変換されて投光
される。

【００３５】図５は、物体検出装置Ａの検出対象領域に
ついての説明図である。物体検出装置Ａは、投光装置３
０の働きにより、掃引方向に薄く、それと垂直な方向に
拡がり角Φ（例えば０．０１５ｒａｄ程度）を持つ扇形
状の光を投光する。回動ミラー３１は角度Θ＝０．２ｒ
ａｄを０．１ｓで回動し、その０．１ｓの間にレーザ光
が８０回発光する。したがって、物体検出装置Ａは、投
光角度Θの範囲を８０発のレーザ光により０．１ｓで掃
引投光し、投光角度Θの範囲内において０．０２５ｒａ
ｄ毎にレーザ光を１回投光することになる。最大検出距
離はＲ（例えば１００ｍ程度）である。点線で囲まれた
領域Ｃが検出対象領域であり、この領域Ｃ内に物体（反
射率の高いもの）があれば、その物体からの反射レーザ
光を受光することにより物体を検出できる。

【００３６】図４に戻って、受光装置４０は、受光レン
ズ４１、フォトダイオード４２を含んでいる。検出対象
領域Ｃ内に物体が存在すれば、投光装置３０からのレー
ザ光が物体によって反射される。その反射レーザ光は、
透光性の窓６０を介して入射し、受光レンズ４１を通っ
てフォトダイオード４２によって受光される。フォトダ
イオード４１は、受光信号を制御部１１に送信する。

【００３７】演算制御装置１０は、制御部１１、演算部
１２、検出異常判断部１３を含んでいる。制御部１１
は、レーザダイオード２１にパルス発光の駆動信号を出
力するとともに演算部１２にスタート信号を送信する。
同時に、制御部１１は角度検出部（不図示）から回動ミ
ラー３１の回動角度（＝レーザ光の投光方向に対応）を
取込む。レーザダイオード２１は駆動信号を受けてレー
ザ光を発光し、それにより、その時の回動ミラー３１の
回動角に応じた方向に向けて、物体検出装置Ａからレー
ザ光が投光される。

【００３８】レーザ光を投光した方向に物体が存在すれ
ばレーザ光は反射され、反射レーザ光が物体検出装置Ａ
に入射する。反射レーザ光は透光性の窓６０を介してフ
ォトダイオード４２に受光され、フォトダイオード４２
から制御部１１へ受光信号が送信される。制御部１１
は、受光信号の入力を受けて演算部１２へストップ信号
を送信する。演算部１２は、スタート信号の入力からス
トップ信号の入力までの時間Δｔを計測し、Δｔおよび
光速度ｃを用いてｒ＝（Δｔ・光速度）／２の演算を行
う。制御部１１は、演算制御部１２からｒの値を取込む
とともに角度検出部からレーザ光の投光方向θを取込む
ことにより、反射レーザ光の起点ｘ（ｒ，θ）を得る。
制御部１１は、この反射レーザ光の起点ｘ（ｒ，θ）を
記憶するとともに、検出異常判断部１３へ送信する。そ
して、制御部１１は、次のパルス発光の駆動信号をレー
ザダイオード２１へ出力し、同様の処理を繰返す。

【００３９】一方、レーザ光を投光した方向に物体が存
在しなければレーザ光は反射されず、反射レーザ光が物
体検出装置Ａに入射することはない。したがって、フォ
トダイオード４２から制御部１１に受光信号が送信され
ることはない。制御部１１は、受光信号が入力されなけ
ればｒ＝∞とするとともに、角度検出部からレーザ光の
投光方向θを取込むことにより、反射レーザ光の起点ｘ
（ｒ，θ）を得る（ただし、ここではｒ＝∞であり、反
射光は受光されなかったことを示す）。制御部１１は、
この反射レーザ光の起点ｘ（ｒ（＝∞），θ）を記憶す
るとともに、検出異常判断部１３へ送信する。そして、
制御部１１は、次のパルス発光の駆動信号をレーザダイ
オード２１へ出力し、同様の処理を繰返す。

【００４０】０．１ｓ間におけるレーザ光の８０回の投
光で、投光角度Θ＝０．２ｒａｄの範囲の検出対象領域
Ｃを１回掃引したことになり、８０個の反射レーザ光の
起点ｘ（ｒ，θ）が得られる。制御部１１は、これらの
起点ｘのうちのどのかたまりが１つの物体であるかを判
断し、物体の個数、各物体の存在する方向や距離、大き
さ等を判断する。また、前回の掃引における判断結果も
合わせて、物体の移動方向や移動速度も判断される。こ
れらの判断結果は、物体検出装置の用途に合わせて、必
要なものが表示されたり、上位システムや被制御システ
ムに送られたりする。

【００４１】一方、検出異常判断部１３では、制御部１
１から送られてきた反射レーザ光の起点ｘ（ｒ，θ）を
もとに、検出異常の判断を行う。検出異常判断部１３
は、検出対象領域Ｃを複数の小領域Ｃijに分割し、それ
らの各小領域Ｃijにおける反射レーザ光の受光のされ方
（すなわち、反射レーザ光の起点ｘ（ｒ，θ）の検出の
され方）を監視することによって検出異常の判断を行
う。検出異常が起きていると判断された場合には、検出
異常判断部１３から制御部１１に信号が送信され、制御
部１１からの信号により検出異常の種類に応じた表示や
警報を行ったり、対処方法を指示したり、物体の検出動
作を停止させたりする。

【００４２】図６（ａ）は、検出異常判断部１３が監視
する特定領域を図示したものである。検出異常判断部１
３は、検出対象領域Ｃを距離Ｒ方向に８分割（i=1,2,
…,8）、投光角度Θ方向に６分割（j=1,2,…,6）した、
合計４８個の小領域Ｃijに分割し、これらの小領域Ｃij
のそれぞれに対して起点ｘ（ｒ，θ）の検出される状態
を監視し、検出異常の判断を行っている。

【００４３】検出異常判断部１３へは、１回１回のレー
ザ光の投光に対して、反射レーザ光の起点ｘ（ｒ，θ）
（反射レーザ光が受光されないときはｒ＝∞）が制御部
１１から送られてくる。検出異常判断部１３は、１回の
掃引（８０回の投光）に対して制御部１１から順次送ら
れてくる起点ｘ（ｒ，θ）が、どの小領域Ｃij内に存在
するかをチェックする。さらに、次の掃引に対しても、
同様に、起点ｘ（ｒ，θ）がどの小領域Ｃij内に存在す
るかをチェックする。検出異常判断部１３は、この処理
を繰返していくことにより、各小領域Ｃijに対して反射
レーザ光の起点ｘ（ｒ，θ）の有無を時間的に監視して
ゆく。検出異常判断部１３は、４種類の検出異常状態を
判断する。

【００４４】第１種の検出異常の判断は、図６（ａ）に
示す４８個の小領域Ｃij（i=1,2,…,8；j=1,2,…,6）に
おける起点ｘの存在状態に基づいてその判断を行う。検
出異常判断部１３は、１０ｓ以上（したがってＮ１＝１
００回の掃引に対して）すべての小領域Ｃijに起点ｘが
存在しない状態が続いた場合には、第１種の検出異常が
発生していると判断する。どの小領域Ｃij内にもひとつ
も起点ｘが存在しないということは、通常の状態では考
えられず、発光装置２０もしくは受光素子３が故障して
いるか透光性の窓６０が全体にわたってひどく汚れてい
るために、物体からの反射レーザ光が適正に受光されな
いことが考えられる。このようにどの小領域Ｃij内にも
ひとつも起点ｘが存在しない状態を第１種の検出異常状
態と判断し、検出異常判断部１３は、制御部１１に信号
を送る。制御部１１は、検出異常判断部１３からの信号
を受けて、第１種の検出異常が発生したことを不図示の
手段により報知させる。

【００４５】第２種の検出異常の判断は、図６（ｂ）に
示すように、４８個の小領域Ｃij（i=1,2,…,8；j=1,2,
…,6）を遠距離領域であるｉ＝８の小領域Ｃ8jとそれ以
外の小領域Ｃexの２つに区分けし、この２つの小領域に
おける起点ｘの存在状態に基づいてその判断を行う。検
出異常判断部１３は、３００ｓ以上（したがって、Ｎ２
＝３０００回の掃引に対して）小領域Ｃ8j内に起点ｘが
存在せず、その３００ｓの間に小領域Ｃexには起点ｘが
存在している場合には第２種の検出異常が発生している
と判断する。中近距離領域には起点ｘが存在しているに
もかかわらず、投光角度Θの範囲にわたる遠距離（ｉ＝
８の領域）においては起点ｘが長時間存在しないのは、
レーザダイオードが劣化し発光強度が低下したため物体
からの反射レーザ光が適正に受光されなくなったことが
考えられる。このように、中近距離領域にのみ起点ｘが
存在し遠距離領域には起点ｘが存在しない状態を第２種
の検出異常状態と判断し、検出異常判断部１３は、制御
部１１に信号を送る。制御部１１は、検出異常判断部１
３からの信号を受けて、物体の検出動作は継続して実行
させるとともに、第２種の検出異常が発生したことを不
図示の手段により報知させる。

【００４６】第３種の検出異常の判断は、図６（ｃ）に
示すように、４８個の小領域Ｃij（i=1,2,…,8；j=1,2,
…,6）をｊ＝１の小領域Ｃi1、ｊ＝２の小領域Ｃi2、ｊ
＝３の小領域Ｃi3、ｊ＝４の小領域Ｃi4、ｊ＝５の小領
域Ｃi5、ｊ＝６の小領域Ｃi6、の６個の小領域に区分け
し、これらの６つの小領域における起点ｘの存在状態に
基づいてその判断を行う。例えば、小領域Ｃi1に着目し
て、６０ｓ以上（したがって、Ｎ３＝６００回の掃引に
対して）小領域Ｃi1内には起点ｘが存在せず、その６０
ｓの間に他の５つの小領域Ｃi2，Ｃi3，Ｃi4，Ｃi5，Ｃ
i6には起点ｘが存在している場合には、第３種の検出異
常が発生していると判断する。また、例えば小領域Ｃi4
に着目した場合には、６０ｓ以上小領域Ｃi4内に起点ｘ
が存在せず、その６０ｓの間に他の５つの小領域Ｃi1，
Ｃi2，Ｃi3，Ｃi5，Ｃi6には起点ｘが存在している場合
にも、第３種の検出異常が発生していると判断する。他
の小領域に着目した場合も同様である。

【００４７】他の方向においては起点ｘが存在するにも
かかわらず、ある方向においてだけ起点ｘが存在しない
のは、その方向に対応する窓の部分に汚れが生じている
か光学系の光軸ずれのために、その方向からの反射レー
ザ光が適正に受光できないためと考えられる。このよう
に他の方向には起点ｘが存在しある方向にだけ起点ｘが
存在しない状態を第３種の検出異常状態と判断し、検出
異常判断部１３は、制御部１１に信号を送る。制御部１
１は、検出異常判断部１３からの信号を受けて、物体の
検出動作は継続して実行させるとともに、第３種の検出
異常が発生したことを不図示の手段により報知させる。

【００４８】また、屋外の物体を検出する場合には、第
４種の検出異常の判断がなされる。第４種の検出異常の
判断は、図６（ｄ）に示すように、４８個の小領域Ｃij
（i=1,2,…,8；j=1,2,…,6）を中距離以上のＣ5j〜Ｃ8j
から成る小領域Ｃfaと近距離のＣ1j〜Ｃ4jから成る小領
域Ｃneの２つに区分けし、この２つの小領域における起
点ｘの存在状態に基づいてその判断を行う。検出異常判
断部１３は、３０ｓ以上（したがって、Ｎ４＝３００回
の掃引に対して）小領域Ｃfa内に起点が存在せず、その
３０ｓの間に小領域Ｃneには起点ｘが存在している場合
には第４種の検出異常が発生していると判断する。近距
離領域には起点ｘが存在しているにもかかわらず、投光
角度Θの範囲にわたる中距離以上の領域（ｉ＝５〜８の
領域）には起点ｘが存在しないのは、強雨・濃霧のため
に反射レーザ光が適正に受光されないためと考えられ
る。このように近距離領域にのみ起点ｘが存在し中遠距
離領域に起点ｘが存在しない状態を第４種の検出異常状
態と判断し、検出異常判断部１３は制御部１１に信号を
送る。制御部１１は、検出異常判断部１３からの信号を
受けて、物体の検出動作は継続して実行させるととも
に、第４種の検出異常が発生したことを不図示の手段に
より報知させる。そして、検出異常判断部１３は、引続
いて物体の検出状態の監視を行い、検出異常が解消され
た場合には、制御部１１に信号を送る。制御部１１は、
検出異常判断部１３からの信号を受けて、不図示の手段
によりなされている検出異常の報知を中止させる。

【００４９】図７は、物体検出処理および検出異常判断
処理の流れを説明する図である。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３
（ｊ）（ｊ＝１〜６），Ｔ４は、それぞれ第１種から第
４種の検出異常の判断における掃引回数（経過時間）を
表す変数である。Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３（ｊ）（ｊ＝１〜
６），Ｅ４は、それぞれ第１種から第４種の検出異常の
判断において、対象とする小領域内に反射レーザ光の起
点ｘが存在するか否かを表す変数であり、起点ｘが存在
する場合を「１」で表し存在しない場合を「０」で表す
変数である。ｎはパルスレーザ光の投光回数を表す変数
である。ｘ（ｎ）（ｎ＝１〜８０）は、ｎ回目の投光に
対して求められる反射レーザ光の起点の位置を表すデー
タである。

【００５０】まず、ＳＴ１では、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３
（ｊ）（ｊ＝１〜６），Ｔ４の値はそれぞれ「０」、Ｅ
１，Ｅ２，Ｅ３（ｊ）（ｊ＝１〜６），Ｅ４の値もそれ
ぞれ「０」である。ＳＴ２では、今は1 回目の掃引なの
で、それぞれの値を＋１することにより、Ｔ１，Ｔ２，
Ｔ３（ｊ）（ｊ＝１〜６），Ｔ４にそれぞれ「１」の値
を与える。また、ＳＴ３では、投光回数ｎの値を「０」
とする。

【００５１】ＳＴ４以下、ＳＴ１５までの、ｎ＝８０回
の繰返しが１回の掃引における処理の流れである。ＳＴ
４ではｎの値が＋１され「１」となり、１回目のレーザ
光が投光される。ＳＴ５ではそのレーザ光に対する反射
光が受光されたか否かを判断する。反射光が受光されれ
ばｒを算出し、反射光が受光されなければｒ＝∞とし、
そして、ｒとθの値を起点の存在位置ｘ（ｎ）＝（ｒ，
θ）とする。

【００５２】ＳＴ６では、ｒ＝∞かどうかが判断され
る。ｒ＝∞であれば、起点ｘ（ｎ）は検出対象領域Ｃ内
には存在しないので、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の値はそ
れぞれ「０」のままＳＴ１５へと進む。ｒ＝∞でなけれ
ば、起点ｘ（ｎ）は検出対象領域Ｃ内に存在するのでＥ
１＝１とし、さらに、ＳＴ７以下で起点ｘ（ｎ）がどの
小領域Ｃij内に存在するかが判断される。

【００５３】ＳＴ７では、起点ｘ（ｎ）が小領域Ｃ8j内
に存在するかが判断され、存在すればＥ２＝１としてＳ
Ｔ８へ進み、存在しなければＥ２＝０のままＳＴ８へと
進む。

【００５４】ＳＴ８では、起点ｘ（ｎ）が小領域Ｃi1内
に存在するかが判断され、存在すればＥ３（１）＝１と
してＳＴ１４へ進み、存在しなければＥ３（１）＝０の
ままＳＴ９へと進む。ＳＴ９では、起点ｘ（ｎ）が小領
域Ｃi2内に存在するかが判断され、存在すればＥ３
（２）＝１としてＳＴ１４へ進み、存在しなければＥ３
（２）＝０のままＳＴ１０へと進む。ＳＴ１０では、起
点ｘ（ｎ）が小領域Ｃi3内に存在するかが判断され、存
在すればＥ３（３）＝１としてＳＴ１４へ進み、存在し
なければＥ３（３）＝０のままＳＴ１１へと進む。ＳＴ
１１では、起点ｘ（ｎ）が小領域Ｃi4内に存在するかが
判断され、存在すればＥ３（４）＝１としてＳＴ１４へ
進み、存在しなければＥ３（４）＝０のままＳＴ１２へ
と進む。ＳＴ１２では、起点ｘ（ｎ）が小領域Ｃi5内に
存在するかが判断され、存在すればＥ３（５）＝１とし
てＳＴ１４へ進み、存在しなければＥ３（５）＝０のま
まＳＴ１３へと進む。ＳＴ１３では、起点ｘ（ｎ）が小
領域Ｃi6内に存在するかが判断され、存在すればＥ３
（６）＝１としてＳＴ１４へ進み、存在しなければＥ３
（６）＝０のままＳＴ１４へと進む。

【００５５】ＳＴ１４では、起点ｘ（ｎ）が小領域Ｃf
a,j内に存在するかが判断され、存在すればＥ４＝１と
してＳＴ１５へ進み、存在しなければＥ４＝０ままＳＴ
１５へと進む。

【００５６】ＳＴ１５では、ｎ＜８０か否かが判断され
る。ｎ＜８０であれば、1 回の掃引がまだ終了していな
いので、ＳＴ４に戻りｎの値が＋１され再びレーザ光が
投光される。以下、ＳＴ１５までの処理が繰返され、ｎ
＝８０となれば１回の掃引が終了したことになり、ＳＴ
１６へと進むことになる。

【００５７】ＳＴ１６では、ｘ（ｎ）（ｎ＝1 〜８０）
のデータをもとに、物体の個数、各物体の存在する方向
や距離、大きさ、移動方向や移動速度、等の物体検出の
判断が行われる。また、ＳＴ１７以下、ＳＴ３４まで
は、第１種から第４種の検出異常の判断が行われる。

【００５８】ＳＴ１７では、Ｅ１＝０か否かが判断され
る。Ｅ１＝０であれば、今回の掃引において検出対象領
域Ｃ内に起点ｘが存在しないということであり、続いて
ＳＴ１８でＴ１≧１００か否かが判断される。このＳＴ
１８においてＴ１≧１００であれば、１００回以上の掃
引（したがって、１０ｓ以上）にわたって検出対象領域
Ｃ内に１つも起点ｘが存在しなかったということであ
り、第１種の検出異常であると判断される。ＳＴ１８に
おいてＴ１≧１００でなければ、起点ｘの存在しない時
間が１０ｓ未満ということであり、第１種の検出異常と
は判断されず、Ｔ１の値を保持したままＳＴ１９へと進
む。また、ＳＴ１７においてＥ１＝０でなければ、今回
の掃引において検出対象領域Ｃ内に起点ｘが存在したと
いうことであり、Ｔ１＝０，Ｅ１＝０として、ＳＴ１９
へと進む。

【００５９】ＳＴ１９では、Ｅ２＝０か否かが判断され
る。Ｅ２＝０であれば、今回の掃引において小領域Ｃ8j
内に起点ｘが存在しないということであり、続いてＳＴ
２０でＴ２≧３０００か否かが判断される。このＳＴ２
０においてＴ２≧３０００であれば、３０００回以上の
掃引（したがって、３００ｓ以上）にわたって小領域Ｃ
8j内に１つも起点ｘが存在しなかったということであ
り、第２種の検出異常であると判断される。ＳＴ２０に
おいてＴ２≧３０００でなければ、起点ｘの存在しない
時間が３００ｓ未満ということであり、第２種の検出異
常とは判断されず、Ｔ２の値を保持したままＳＴ２１へ
と進む。また、ＳＴ１９においてＥ２＝０でなければ、
今回の掃引において小領域Ｃ8j内に起点ｘが存在したと
いうことであり、Ｔ２＝０，Ｅ２＝０として、ＳＴ２１
へと進む。

【００６０】ＳＴ２１では、Ｅ３（１）＝０か否かが判
断される。Ｅ３（１）＝０であれば、今回の掃引におい
て小領域Ｃi1内に起点ｘが存在しないということであ
り、続いてＳＴ２２でＴ３（１）≧６００か否かが判断
される。このＳＴ２２においてＴ３（１）≧６００であ
れば、６００回以上の掃引（したがって、６０ｓ以上）
にわたって小領域Ｃi1内に１つも起点ｘが存在しなかっ
たということであり、第３種の検出異常であると判断さ
れる。ＳＴ２２においてＴ３（１）≧６００でなけれ
ば、起点ｘの存在しない時間が６０ｓ未満ということで
あり、第３種の検出異常とは判断されず、Ｔ３（１）の
値を保持したままＳＴ２３へと進む。また、ＳＴ２１に
おいてＥ３（１）＝０でなければ、今回の掃引において
小領域Ｃi1内に起点ｘが存在したということであり、Ｔ
３（１）＝０，Ｅ３（１）＝０として、ＳＴ２３へと進
む。

【００６１】ＳＴ２３以下、ＳＴ３２までは、Ｅ３
（ｊ）およびＴ３（ｊ）（ｊ＝２〜６）に関して同様の
処理が行われ、小領域Ｃij（ｊ＝２〜６）に対する第３
種の検出異常の判断が小領域Ｃi1の判断と同様になされ
る。

【００６２】ＳＴ３３では、Ｅ４＝０か否かが判断され
る。Ｅ４＝０であれば、今回の掃引において小領域Ｃf
a,j内に起点ｘが存在しないということであり、続いて
ＳＴ３４でＴ４≧３００か否かが判断される。このＳＴ
３４においてＴ４≧３００であれば、３００回以上の掃
引（したがって、３０ｓ以上）にわたって小領域Ｃfa,j
内に１つも起点ｘが存在しなかったということであり、
第４種の検出異常であると判断される。ＳＴ３４におい
てＴ４≧３００でなければ、起点ｘの存在しない時間が
３０ｓ未満ということであり、第４種の検出異常とは判
断されず、Ｔ４の値を保持したままＳＴ３５へと進む。
また、ＳＴ３３においてＥ４＝０でなければ、今回の掃
引において小領域Ｃfa,j内に起点ｘが存在したというこ
とであり、Ｔ４＝０，Ｅ４＝０として、ＳＴ３５へと進
む。

【００６３】ＳＴ３５からは、ＳＴ２へと戻り、Ｔ１，
Ｔ２，Ｔ３（ｊ）（ｊ＝１〜６），Ｔ４の値をそれぞれ
＋１し、ＳＴ３でｎ＝０として、次の掃引に対して同様
の処理を繰返してゆく。

【００６４】図８は、上記説明した物体検出装置Ａによ
って先行車両を検出し、運転の安全を図る安全走行シス
テムについて説明する図である。

【００６５】この安全走行システムは、車両に搭載した
物体検出装置Ａから車両前方にレーザ光を掃引投光し、
先行車両からの反射レーザ光を受光することにより先行
車両を検出するとともに先行車両までの車間距離を求め
るようになっている。そして、車間距離が短すぎる場合
や車間距離が急激に短くなった場合に、警報を発した
り、自動的にブレーキをかけるようにシステム構成され
ている。

【００６６】自車両が走行する道路周辺には、先行車両
以外に、対向車線を走行する車両や、路側リフレクタ、
センターラインリフレクタ、道路標識、看板、その他路
側設置物、等の周辺物が存在する。図８においては、自
車両Ｘ０に搭載された物体検出装置Ａは、看板Ｘ１、路
側リフレクタＸ２、先行車両Ｘ３、対向車両Ｘ４を検出
している。また、先行車両Ｘ３や、対向車両Ｘ４が存在
しなくても、物体検出装置Ａを備えた自車両Ｘ０は移動
しているので、ある時間以上経過（すなわちある距離以
上走行）して行った場合には、看板Ｘ１や路側リフレク
タＸ２などの物体はかならず検出対象領域Ｃ内に侵入し
てくる。すなわち、先行車両が存在しない場合であって
も、ある時間以上経過（すなわちある距離以上走行）す
ると、何等かの物体が必ず検出されることになる。そし
て、それらの物体は遠距離領域Ｃ8j（図６（ｂ））から
侵入してきて、両端領域Ｃi1もしくはＣi6（図６
（ｃ））から出て行くことになる。

【００６７】物体検出装置Ａの検出異常判断部１３は、
小領域Ｃijからの反射レーザ光の受光状態を時間的に監
視し、上述した第１種、第２種、第３種、第４種の検出
異常の発生を判断する。

【００６８】第１種の検出異常が発生したと判断した場
合には、物体の検出動作を停止して安全走行システムの
機能を停止させ、運転者に対して検出異常が発生したこ
とおよび安全走行システムの機能が停止したことを警報
するとともに、第１種の検出異常が発生したことを表示
する。

【００６９】第２種または第３種の検出異常が発生した
と判断した場合には、物体の検出動作および安全走行シ
ステムの機能はそのまま実行させ、運転者に対して検出
異常が発生したことを警報するとともに、第何種の検出
異常が発生したのかを表示する。

【００７０】第４種の検出異常が発生したと判断した場
合には、物体の検出動作はそのまま実行させ、安全走行
システムの機能のみを一時停止させる。そして、強雨・
濃霧による検出異常状態が解消された場合には、安全走
行システムの機能を回復させる。この場合、運転者に対
しては、安全走行システムの機能の一時停止および回復
を報知する。

【００７１】図９は、上記説明した物体検出装置Ａを道
路に設置し、交通量を監視するようにした交通監視シス
テムについて説明する図である。

【００７２】この交通監視システムは、道路に設置した
物体検出装置Ａからレーザ光を掃引投光し、車両からの
反射レーザ光を受光することにより車両を検出するよう
になっている。そして、検出信号をセンターに送信し、
交通量の監視を行うようになっている。

【００７３】図９において、分離帯（斜線の部分）に設
置された物体検出装置Ａは、路側リフレクタＸ２、走行
車両Ｘ５、を検出している。ある時間以上経過すると、
物体検出装置Ａの検出対象領域Ｃを何台かの走行車両が
通過してゆく。それらの車両は、図６（ｂ）の遠距離領
域Ｃ8jから侵入してきて図６（ｃ）の両端領域Ｃi1もし
くはＣi6から出て行くか、両端領域Ｃi1もしくはＣi6か
ら侵入してきて遠距離領域Ｃ8jから出て行くことにな
る。

【００７４】物体検出装置Ａの検出異常判断部１３は、
小領域Ｃijからの反射レーザ光の受光状態を時間的に監
視し、上述した第１種、第２種、第３種、第４種の検出
異常の発生を判断する。第１種、第２種、第３種の検出
異常が発生したと判断した場合には、それらの検出異常
が発生したことおよび検出異常の種類をセンターへ送信
する。

【００７５】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は上記説明した実施の形態に限られるものではな
い。物体の検出後の処理・制御等については、物体検出
装置の用途に応じて、例えば、検出した物体までの距離
とその方向を表示したり、所定の領域内に物体が侵入し
た場合に被制御装置に所定の動作をさせるべく信号を出
力することも可能である。また、検出異常の判断におけ
る判断時間に関しても、物体検出装置の用途に応じて自
由に設定すればよいし、判断時間を自由に設定できる機
能を設けておいてもよい。

【００７６】また、物体検出のための媒体として、レー
ザ光以外に超音波を用いてもよい。その場合には、前述
した投光手段に代えて超音波送波手段を、受光手段に代
えて超音波受波手段をそれぞれ設け、超音波送波手段に
より超音波を所定の領域に送波し、超音波受波手段によ
り物体からの反射波を受波して物体を検出するととも
に、該受波手段の受波状態を時間的に監視すればよい。
その他、赤外線や電波などを用いることも可能である。

【００７７】また、本発明である物体検出装置の用途
も、上記実施の形態で説明した用途に限られるものでは
なく、電波レーダによる飛行機や船舶の位置検出にも適
用できるものである。

【００７８】

【発明の効果】このように、本発明の物体検出装置は、
物体検出装置の反射光を受光し物体を検出するという本
来の機能を利用して、その反射光の受光状態を時間的に
監視することにより、物体が正常に検出できない検出異
常状態を判断する、という機能を備えたものである。そ
して、検出対象領域を複数の小領域に分けて監視するこ
とにより、どのような原因による検出異常状態なのかも
判断するものである。

【００７９】したがって、窓の汚れによる検出異常に関
しては、窓の汚れを検出するための物体検出用とは別の
発光部や受光部を必要とせず、発光部の劣化・故障に関
しても、発光強度をモニターするための物体検出用とは
別の受光部を必要としない。したがって、物体検出用の
受光部とは別の異常判断用の受光部を設けるがための、
装置体積の増大、コストアップ、組立工程の増加、とい
う問題は生じないし、また、窓からの拡散反射光や正反
射光が適正に受光されないがために正確な検出異常の判
断ができないという問題も生じない。さらに、強雨・濃
霧による遠距離領域の検出不能状態に関しても、強雨・
濃霧を検出するためのセンサを必要としないので、コス
トアップ、装置の複雑化という問題も生じない。

【００８０】すなわち、本発明の物体検出装置は、検出
異常状態を判断する機能を付加するにあたって物体検出
用以外の検出異常状態判断用の受光部を必要とせず、そ
れによって、装置体積の増大、コストアップ、組立工程
の増加、組立てに要求される高精度化、装置の複雑化、
という問題を一挙になくするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を説明する図である。

【図２】本発明における物体検出の基本的原理を説明す
る図である。

【図３】本発明における検出異常判断の基本的原理を説
明する図である。

【図４】本発明による物体検出装置の構成を示す図であ
る。

【図５】物体検出装置の検出対象領域を説明する図であ
る。

【図６】物体検出装置の監視領域を説明する図である。

【図７】物体検出装置の、物体検出処理および検出異常
判断処理の流れを説明するフローチャートである。

【図８】物体検出装置を用いた安全走行システムの説明
図である。

【図９】物体検出装置を用いた交通監視システムの説明
図である。

【図１０】従来の物体検出の構成を示す図である。

【符号の説明】

Ａ物体検出装置Ｃ検出対象領域Ｘ検出対象物体１０演算制御装置１１制御部１２演算部１３検出異常判断部２０発光装置３０投光装置４０受光装置５０ケース６０透光性の窓１１０演算制御装置１１３異常診断装置１２０発光装置１３０投光装置１４１物体検出用受光装置１４２異常診断用受光装置１５０ケース１６０窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｖ 8/12 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光手段が光を所定の領域に投光し、受光
手段が物体からの反射光を受光することにより物体を検
出する方式の物体検出装置において、前記受光手段の受光状態を時間的に監視し、その受光状
態に基づいて物体が通常に検出できない検出異常状態を
判断する検出異常判断手段、を備えたことを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】前記検出異常判断手段は、前記領域を複数
の小領域に区分して、該複数の小領域内からの前記反射
光の受光状態を時間的に監視し、それらの受光状態に基
づいて検出異常状態を判断することを特徴とする請求項
１記載の物体検出装置。
【請求項３】前記検出異常判断手段は、前記領域を物体
までの距離方向に対して複数の小領域に区分し、該複数
の小領域内からの反射光の受光状態を時間的に監視する
ことを特徴とする請求項２記載の物体検出装置。
【請求項４】複数の小領域として、遠距離領域とそれ以
外の領域とに区分することを特徴とする請求項３記載の
物体検出装置。
【請求項５】複数の小領域として、中距離以上の領域と
近距離領域とに区分することを特徴とする請求項３記載
の物体検出装置。
【請求項６】前記検出異常判断手段は、前記領域を投光
角度方向に対して複数の小領域に区分し、該複数の小領
域内からの反射光の受光状態を時間的に監視することを
特徴とする請求項２記載の物体検出装置。
【請求項７】前記検出異常判断手段は、前記領域を物体
までの距離方向および投光角度方向に対して複数の小領
域に区分し、該複数の小領域内からの反射光の受光状態
を時間的に監視することを特徴とする請求項２記載の物
体検出装置。
【請求項８】前記検出異常判断手段は、さらに、前記時
間的に監視した前記複数の小領域内からの反射光の受光
状態に基づいて、検出異常の種類を判断するようにした
ことを特徴とする請求項２記載の物体検出装置。
【請求項９】光を掃引投光し、物体までの距離および方
向を求めることを特徴とする請求項１記載の物体検出装
置。
【請求項１０】超音波送波手段が超音波を所定の領域に
送波し、超音波受波手段が物体からの反射波を受波する
ことにより物体を検出する方式の物体検出装置におい
て、前記受波手段の受波状態を時間的に監視し、その受波状
態に基づいて物体が通常に検出できない検出異常状態を
判断する検出異常判断手段、を備えたことを特徴とする物体検出装置。