JPS5848884A - 物体検知装置 - 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】 本発明は物体検知装置に関し、殊に三角１１１１１　ｉ
ｔ法を応用した光学的な物体検知方法を適用した物体検
知装置に係り、例えば自動車運転時に於ける衝突を避け
る為、前方・後方・横方向などの車輛・人・他の物体を
早期に検出し警報を発し或は乗員保護装置を作動させる
のに用いたり、又写真機等の距咄測定を行なわせる測距
装置に用いることができるものである。

従来の此種装置には、超音波、電磁波、光等を用いる装
置が提案されている。熟年、超音波を用いるものに於て
は、超音波はその特性としての拡散性の為被測定物から
反射同次する音波が微弱となり物体の検知が困難となり
、測距装置として十分機能し得るものとした場合には装
置そのものが大型になるという点で問題があった。又、
電磁波を用いるものに於ては、周囲からの雑音により誤
動作を招くという点で問題があった。

更に、光を用いるものは、写真機の自動焦点方式として
数種類が提案されているが、１１＋＋１距範囲が極めて
狭い部分に限られており、しかも被測定物　　　　　　
゛の位置を正確に検知するという点で問題があった。

特に自動車用の装置として用いる場合、その安全性から
考え、１ｌｔｌｌ距範囲が広くしかも被測定物の位置を
正確に検知する事が重要であるが、」−記した従来装置
の問題点からみて、従来装置を自動車用に適用するに改
良の余地が残されている。

本発明は上記した点に鑑みなされたものであり、比較的
広範囲で被測定物の位置を正確に検知し得る信頼性の高
い物体検知装置を提供することを目的とする。

本発明によれば複数の受光素子を列状に配置した列状第
１受光手段と、該第１受光手段」二に所定方向の物体の
像を投影する第１１象形成手段と、前記第１受光手段か
ら所定距離離間し、第１受光手段の受光累子数と同数の
受光素ｒから成り第】受光手段と平行な列状受光手段が
前記聞１間方向に並置された行列状第２受光手段と、前
記第１受光手段と第１像形成手段（−よって定められる
帯状基準光軸上にありかつ第１受）１１を手段に対して
遠近位置にある物体の像を前記／：ＪｒＪ２受光手段上
（二段形する第２像形成手段と、＋ｊｉｊ記帯状基準光
輔お光軸第２像形成手段と第２受光手段とから定められ
る第２光軸に関し互いに規定角度をもって交叉させた状
態で所定角度内で揺動させる手段と、１）ｉｉ記受光７
（［Ｓ祠からの）ｙ、　Ｆｌｌに関する信弓を比軸する
手段とから成る物体検知装置が提供される。

以下図面に示した実施例を説明して本発明を明らかにす
る。

まず第ＩＡ図および第１Ｂ図を参照すると、本発明に係
る物体検知装置１０は、第１受光部４／ｌ’＋２と、所
定方向の基準光軸２０１−ｉ二ある物体の像を第１受光
部月１２．１−ｘ（−投影するための第１像形成部拐１
４（例えば凸レンズ）と、第１受）１１′、ｊｒ１’１
４’４’　＋　２から水平方向に所定距Ｈ７ｉｌｌ；　
ｊｌ１間した第２受光ｉ′１ｌｌｌｉ　３と、基準光軸
２０Ｌの所定遠近位置範囲（２１〜２５）内にある物体
１象を第２受光部４’Ａ１３１−に投影するための第２
像形成部刊１５とから成る。ここにおいて、説明を容易
とするために第１受光ハＩＸ（７） 拐１２と第２受光ｒ’、ｆＶ４Ａ　１３を水・１１方向
（二割間させたものと仮定して説明したが、これら受光
部４Ｎは水平方向のみならず船道方向又は斜め方向に聞
１間させることができる。

第１受光部イ」１２は、第ＩＡ図がヌ［仙ｆＩｊ図であ
るとすると紙面に垂直方向に例えば５個の受光素子が一
列に第１Ｂ図示の如く配置されている。この受光素子Ａ
乃至Ｅが帯状基準光軸２０の垂直方向の夫々の）′１′
、ｉ’１１＋　ａ乃至ｅからの）１（、を受光ずル。ｆ
ｏ’ｌ、受）″ｒ−素了−っが受ける光としては第１Ａ
図の第１受）’ｅ　！η１Ｍ’４１２の面積に対応する
領域からのものを受ける為斜線で示した如くなるがここ
では中心としての）Ｖｃ軸を実線にて示しである（以下
同様である）。

第２受）１′、部４」１３は、第１受）乙部口と同様に
紙面に組直方向（二例えば５個の受光素子が一列に第１
Ｂ図示の如く配置され、更に帯状基糸Ｗ；軸２０１−の
遠距位ＩＩ′パ１“２１乃至近１４１１位置２５の範囲
を通過する方向領域からの帯状比較光＋１’ｌｌ＋　３
１乃至３５を受）１′、すべく５行に配置され合計２５
個のパそ毘素子（８） が連行、連列されている。受光素子としては、光電放出
素子、光起電力素子、光導電素子等が用いられる。

而して、帯状基準光軸２０に対し比１険光束３０の帯状
比較光軸３１乃至３５が交叉する点２１乃至２５を予め
所定距離に設定しておくことにより、第１受光部祠１２
（素子Ａ乃至Ｅ）の夫々が受ける光量と第２受光部４’
Ｊ　１３　（素子Ａ乃至ＥＸＩ乃至５）の夫々が受ける
光量とを夫々比較し最も差が少ない第１受光部イ」１２
の素子と第２受光部拐１３の素子とに対応した位置に物
体が在ることを知ることが出来る。

１−記作用は、基準光１１Ｑｌ＋　２０を固定したと仮
定した場合の記述であるが実際には、帯状基ｉ４光軸２
０の方向が角度θ内で揺動−、例えば遠距離位置２１が
２１ｒから２１７１の１倣囲で移動するので横方向にお
ける物体の幅の検知が可能である。

ここに、基準光軸２０と比較光束３０の光ｌＩ！ｌｌｌ
３３（第２像形成部祠１５の光軸）とは、互いに規定角
度をもって交叉する。この交叉角は一定又は二っのｉｖ
：　１ｌｌｌの交点が基め光軸と直交する曲線ｉ−にそ
の軌跡をたどる。にう同期側１ｉ１１１されることによ
り、１、述の比較）’ｉｔ輔（３１〜３５）と基僧光軸
２０との交点を所定距割に設定することができる。

第１図に示す実施例は、第２図に示すように第１および
第２像形成都祠１４．１５と第１および第２受光部利１
２．１３との間に反射鏡１６．１７と三稜鏡１８を置く
ことにより第１受光部祠１２と第２受光部（」１３の間
の間隔を狭くするようにできる。

第３図および第４図に示す実施例も、受光部制御２．１
３の間隔を狭くするものであり、削考では、凹面鏡１１
６，１１７に反射鏡１６．１７と１段形成部４’ｌ’ｌ
　４．　１５の機能を兼備させ、後者では、玉稜鏡１１
８の反射面１１８ａ、１１８ｂを凹面とすることにより
、反射鏡１６．１７と像形成部４／１Ｎ４．１５の機能
を兼備させている。

第５図に示す実施１クリでは、第２図の実施列と異なり
、三稜鏡１８ど受光部４’４１２．１３の間に凸レンズ
１４および１５がそれぞれ配置されている。

この実施例では、反射鏡１６．１７と、二稜鏡１８と、
凸レンズ１４．１５および受デ１′、部組１２．１３か
ら構成された光学系はすべて一つのケーシング３１１旧
二収容されており、光学系はモータ３２により一体どし
て周期的に所定角度θ内で揺動するよう（＝なっている
。このため）１（準光軸２０および比較光軸３０は図中
の左側（二示すように左右に揺動するので、横方向に点
在する物体の位置を検知でさ、４１す定範囲も扇形に拡
大する。

第６図に示す実施例も基塾）“ｆ’；！ｌ１ｌ１１２０
および比軟光軸３０を所定角度内で枢動させるよ゛うに
なっているが、光学系全体を揺動させず、反射鏡１６お
よび１７のみを揺動させている。反射鏡１６および１７
の揺動は、モータ３２の回転ディスク３３から突出する
う７起３３ａを先’Ｉ：ｌ、：の長孔３４に遊嵌し、中
間点で枢動自在に支持されたレバー３５と、レバー３５
の他端に枢着されたアーム３６から成るリンク機構によ
って行なっている。回転ディスク３３の回転運動は、レ
バー３５の支点３５ａを中心とする枢動運動に変換され
、ｌｊにアーム３６を介し、双方の反射鏡１６および１
７はそれぞれ支点１６ａおよび１７ａを中心として枢動
運動する。この場合、第５図の実施例の通り基準ｙ１′
７軸２０と比較光軸３３とを一定角度で交叉さぜるよう
にすることもできるが、また、基準光軸に直交する直線
−１−を二軸の交点の軌跡がたどるように同期制御する
ことも可能である。

１／パー３５の下方に設けた多数の接点３７ａから成る
角度検出スイッチ３７は、後述する物体の水Ｋｌｉ方向
の位置を表示するのに使用される。この角度検出スイッ
チ３７はポテンショメータ等に置き換えることも可能で
ある。

第５図および第６図における参照番号３８は、補助的（
−可視光線、赤外線等を被検知物体・＼投射するだめの
補助）し源であり、物体の光用が低い場合、暗闇等の中
でも本装置の使ｊ旧を口丁能とする。

また参照番号４０は、第１受光１゛η旧・」１２および
第２受光部イ」１３の各受光素子からの光用に比例した
出力信号等を比較し、物体の有無及びその位置を知るた
めの光ｌ比較換算装置である。この換算装置４０は第５
図および第６図においてはケーシング３１内に収容され
ているが、このケーシング３１内に収容することは必須
でない。

第６図は、光量比較換算回路４０を示すものであり、以
下その構成・作用を？ｐＪＩ図と関連させて説明する。

第１受光部伺１２（受）′６素子Ａ乃至Ｅの０列）の光
［迂に対応した１１４力の和と第２受光部）ｒ）Ｊ１３
（受光素子Ａ乃至Ｅの１乃至５列）の各列の光用に対応
した出力の和とを比較回路４１乃至４５で夫々比較し最
も差が少い検出出力値にある列の組み合せに対応した距
離を距離換算器４６で算出し表示器４１に表示する。第
２受′″ＬＲ１ｓＩＮ　１３の各列は比較光束３０の帯
状比較光軸３１乃至３５に夫々対応している。例えば第
１列は帯状比較光軸３１に対応しており、受光素子Ａ乃
至Ｅは夫々光軸ａ１乃至ｅ、に対応している。第２乃至
５列についても同様である。

而して、例えば第１Ａ図に於て遠距位置２１に物体があ
るとすると、帯状基準光軸２０から第１受光部刊１２の
受ける光））ｉと帯状比較光軸３１から第２受光部４７
Ｉ’＋３の受光素子列１が受ける先頃とが比較的近い値
となり比較回路４１から信号が出力される。距離換算器
４６では比較回路４１からの信号により距離を換算し表
示器４７に信号を出力し、表示器４７により表示するが
これと同時に帯状基準光軸２０の角度が角度検出スイッ
チ３７により検出されているので表示器４７では所定角
度における物体の距ρ１１１を表示することができる。

第８図は、第７図の比較演算回路４０と別の構成の比較
換算回路を示す。この回路では、第１受光部４」１２（
受光素子Ａ−Ｅの０列）の光量に対応する出力第１と第
２受光Ｆｊ１５月１３（受光素子Ａ・〜Ｅの１〜５列）
の受光量に対応した各列ごとの出力和を比較回路４１〜
４５でそれぞれ比較し、次に最も差が少ない検出値にあ
る列の組み合わせに対応した距１４１［を距）４１１換
算器４６で算出し、表示器４７に表示する。このような
換算により物体までの距訓を測定できる原理は第７図の
実施例と同じである。

一方１−記換算と同時に第１受光部祠１２（受光素子Ａ
〜Ｅの０列）の光量（二対応した出力和と第２受光部拐
１３（受光素子１〜５列のＡ−Ｅ行）の各行の先駆に対
応した出力和を比較器５１〜５５で夫々比較し、最も差
が少い検出値にある行の組み合せに対応した高さを高さ
換算器５６（受光部イ・Ｊ１２．１３を鉛直方向におい
た場合には幅を算出する幅換算器となる）で算出し、表
示器４７に表示する。例えは、第１Ｂ図において、光軸
ａ］−に物体があるとすると、元軸ａから第２受光部拐
１３のＡ行の受は光量と基準光軸２０から第１受光部祠
１２の受ける光量とは比較的近い値とな（バ比較器５５
の出力が最も低くなるから物体の高さに関する１ｌｌｌ
＋定か可能どなる。

またこれと並行して、光軸のｌｆｆ１動機構と連動して
揺動角度検出スイッチ３７が作動するが、このスイッチ
３７の接点の切替から角度換算装置５７により光軸角度
に関する情報が得られ、表示器４７に人力される。表示
器４７では、上記の演算により得られた物体に関する３
つの情報すなわち、距訓、幅、高さをアナログおよび／
又はデジタル式に表示する。

第９図に示す比較換算回路４０も物体の耐曲１、幅、高
さを演算する回路であるが、第７図の回路とは構成が異
なる。第７図および第８図では、同−列又は行にある受
光素子の出力和を互いに比較しているが、本回路では各
受光素子の出力を夫々個別に比１咬している。すなわち
第１受光部桐１２のうちの受光素子Ｅからの出力は、第
２受光部１ｉ１３のＥ行の受光素子の出力とは比較器６
０〜６４で比較され、これら比較器６０〜６４の出力は
次段の記聞１換算ブロックＥへ人力されて、最も差の少
ない出力差にある列の組み合せに対応した雨間１に換算
される。次に第１受光部刊１２の受光素子Ｄ〜Ａの出力
は、Ｄ−Ａ行にある第２受光′ｒ′；Ｉ！、伺１３の各
受）“１を素子の出力と夫々比較され、次段の距ｔ’ｉ
ｌｌ換９ブ「ノックＤ〜Ａで、最も差が少ない出力差に
ある列の＋ｔｉｌみ合せに対応した距１ｉ１ｉが算出さ
れる。次段の距Ｂ４１１１Ｂ定ブロック比較回路７０に
は更に１ユ記各距Ｈ７７１１撲算ブロツクＥ−Ａの出力
が人力され、最適な列の組み合わせに対応した耐高１１
が選択される。これど同時（二各距１４１１換算ブロッ
クＥ〜Ａの出力は、高低指定ブロック比較回路７１へ入
力され、物体の高さが換算される。表示器８０は、物体
の距離および高さをデジタルおよびアナログ式（″−表
示するものである。一方の表示器８１は、物体の距肉１
１および幅を表示するものであるが、光軸２０，３０の
変化をスイッチ３７で検出し、各角度における物体の距
離を７トリツクス回路９０で切替えることによって各角
度における距割の表示が可能となっている。なお、角度
検出スイッチ３７に変り、他の公知の角度偏位検出手段
を用いることができる。

」二双実施例において受光部刊１２．１３を水平方向に
離間させて物体の高さを検知すると説明したが受光部、
１４’？２．１３は水平方向のみならず、鉛直方向又は
斜め方向に開開させることができる。

受光部刊１２．１３を鉛直方向に間１間させた場合、物
体の幅が検知されることになる。すなわち本明細書中の
高さ、幅なる用語は、本発明の理解を容易とするために
使用したものであり、本発明を制（＋７）　　　　　　
　　　　　　　−−、。

限するものではない。

以１―詳述したμ口＜、本発明によれば第１受光部刊の
受光素子を列状に配置し、かつ第２受光部刊の受光素子
を行列状に配置したことにより、視覚内の物体の距離お
よび上下位置の検知が可能となるばかりでなく、光軸を
所定角度内で揺動させるうｕ軸揺動装置を設けたことに
より、左右又はＩ−Ｆの視覚が広くなり、点在している
物体の位置を検知できるようになった。すなわち物体の
距離、高さ、幅に関する三次元情報を得ることができる
。

又先の反射を利用しているため、物体の反射部分がやわ
らかであっても、少々凹凸があっても電磁波、超音波に
比較して物体の検知が容易となった。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の物体検知装置中の光学系一実施例を
示す平面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＢ又はＢ′矢視の側
面図、第２〜４図は本発明の光学系の配置を設計変更し
た例を示す平面図、第５図は本発明の一実施例を示す斜
視図、第６図は第５図の実施例とは別の実施例を示す斜
視図、第７〜９（１８） 図は、第５図および第６図中の光量比較換算回路を示す
回路図である。 １０・・・物体検知装置　　　１２・・・第１受光部祠
１３・・・第２受光部祠　　　４０・・・光ｆ■比較演
算回路５０・・・光軸変更装置 特許出願人　アイシン精機株式会社 代理人弁理士加藤朝道 （１９）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の受光素子を列状（二装置した列状第１受光手
   段と、該第１受光手段−１−に所定方向の物体の１象を
   投影する第１１象形成手段と、前記第１受光手段から所
   定距離）川（間し、第１受）で一手段の受光素子数と同
   数の受光素子から成り第１受光手段と平行な列状受光手
   段が＋’＋ｉｉ記間１間方間１間方向された行列状第２
   受光手段と、前記第１受光手段と第１像形成手段によっ
   て定められる帯状基準光軸Ｉ−（二あり、かつ第１受光
   手段に対して遠近位置範囲内にある物体の像を前記第２
   受光手段上に投影する第２１家形成手段と、１）７１記
   帯状基準光軸を第２１象形成手段と第２受光手段とから
   定められる第２光軸に関し互いに規定角度をもって交叉
   させた状態で所定角度内で揺動させる手段と、前記帯状
   基準光軸の揺動角度を検出する手段と、前記第１受光手
   段の各受光素子の受光用に対応した出力の和と第２受光
   手段の列方向の各受光素子の受光量に対応した出力のイ
   １］をそれぞれ列ごとに比較する比較手段と、該比較手
   段からの出力を比較して物体までの距離を求める換算手
   段と、該換算手段および角度検出手段からの出力に基づ
   き所定角度における物体の１１１Ｔ　Ｍｌ＋を表示する
   手段とから成る物体検知装置。 ２）複数の受光素子を列状に配置した列状第１受）“６
   ４手段と、該第１受光手段−１−に所定方向の物体の１
   象を投影する第１像形成手段と、酊工記第１受光手段か
   ら所定圧；ｘ；Ｉｔ　ｓ：＋＋間し、第１受光手段の受
   光素子数と同数の受光素子から成り第１受光手段と平行
   な列状受光手段が前記哨間方向に並置された行列状第２
   受光手段と、前記第１受光手段と第１像形成手段によっ
   て定められる帯状基準光軸１−にありかつ第１受光手段
   に対して遠近位置範囲内にある物体の像を前記第２受光
   手段上に投影する第２像形成手段と、前記帯状基準光軸
   を第２１象形成手段と第２受光手段とから定められる第
   ２光軸に関し−Ｕいに規定角度をもって交叉させた状、
   態で所定角度内で揺動させる手段と、前記帯状基準光軸
   の揺１ｔ）Ｊ角／ｆを検出する手段と、前記第１受）１
   を手段の受）Ｙ４素了の夫々の受光用に対応した出力の
   和と第２受光手段の列方向の各受光素子の受光量に対応
   した出力の和をそれぞれ列ごとに比較する比較手段と、
   該比較手段からの出力を比較して物体までの距副を求め
   る第１換勢手段ど、前記第１受光手段の各受光素子の夫
   々の受光ｈ１゜に対応した出力の和と第２受光手段の行
   方向の受）１ｒ４素子の受光■に対応した出力の和をそ
   れぞれ行ごとに比較する比較手段と、該比較手段の出力
   を比較して物体の寸θ３を求める第２換算手段と、前記
   第１換算手段、第２換算手段および揺動角度検出手段か
   らの出力に基づき所定角度における物体の距Ｈ７ＩＩｊ
   お、Ｌび人きさを表示する手段とから成る物体検知装置
   。 ３）複数の受光素子を列状に配置した列状第１受光手段
   と、該第１受光手段」−に所定方向の物体の像を投影す
   る第１像形成手段と、＋’＋ｉｉ記弔１受）’１′：手
   段から所定圧ｒｏ１１．　ｒ４１１間し、第１・受光手
   段の受）Ｙｃ素子数と同数の受光素子から成り第１受光
   手段と平行な列状受光手段が１）ｊＩ記訓間方向に並置
   された行（３） 列状第２受光手段と、６１■記第１受光手段と第１像形
   成手段によって定められる帯状基準光！ｌ’ｌｌ＋　１
   −にありかつ第１受光手段に幻して遠近位置範囲内にあ
   る物体の像を前記第２受光手段１−に投影する第２像形
   成手段と、前記帯状基準光軸を第２像形成手段とＹＪ２
   受光手段から定められる第２光軸に関（２互いに規定角
   度をもって交叉させた状態で揺動させる手段と、前記帯
   状基準光軸の揺動角度を検出するだめの手段と、第１受
   光部月の受光素子の受光用に対応した出力と該受）″Ｃ
   ７素Ｔと同じ行にある第２受光部伺の各受光素子の受光
   （■に応じた出力をそれぞれ比較する第１比較手１ダと
   、該第１比較手段からの出力を比較し、同一行の受）Ｙ
   −素子の出力から距）４１１を求める第１距割換算手段
   と、各行の第１距割換算手段の出力を比較して物体まで
   の距ｍ１１を求める第２距■１換算手ｊ夕と、前記第１
   距咄換算手段の出力を比較して物体の寸法を求める寸法
   換算手段と、」一方角度検出手段、第２距１４１Ｆ換算
   手段および寸法換算手段からの出力から所定角度におけ
   る物体の距割および大きさを表示する手段と（４） から成る物体検知装置。