JP2000161950A - 車間距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】左右対のレンズの結像面上に、ｍ列の、かつ各
々列方向にｎ個の測定ウィンドウが設定された光センサ
アレイからなる受光器の一対が対のレンズに対応して配
置され、ｍ×ｎ点の測定ウィンドウ別の測定距離情報の
うち、自車の走行車線上の白線等の検出によって検出さ
れた先行車の像の存在可能な領域における測定距離情報
の処理によって自車と先行車１６との車間距離１１１を
求める距離測定装置１００を利用して運転者により有効
に警報を与える。 【解決手段】警報判定部１０３は、車間距離１１１と自
車の車速を検出するセンサ１０２からの車速信号１１２
とを入力として、先行車及び自車が停止している状態か
ら先行車が発進し、その後所定時間を経ても自車が発進
しないときは警報信号１１３を自車に搭載したナビゲー
ションシステムや自動車用テレビ等の情報機器１０４に
与え、さらには情報機器１０４のモニタ１０５にその警
報を表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右一対の結像レ
ンズ（光学系とも呼ぶ）によって測距対象物の像が結像
される各結像面上に、それぞれ光センサアレイ（ホトセ
ンサアレイとも呼ぶ）を有する受光器を持ち、この左右
一対の受光器の出力の量子化データから先行車または後
方車との車間距離を安定、かつ簡単に測定するパッシブ
型の車間距離測定装置であって、特に先行車両に続いて
自車が停車中に先行車が発進したことを判別し、必要時
に運転者に警報を与える機能を備えた車間距離測定装置
に関する。なお以下各図において同一の符号は同一もし
くは相当部分を示す。

【０００２】

【従来の技術】先ず先行車との距離を測定する車間距離
測定装置の従来技術を説明する。従来のパッシブ型の車
間距離測定装置としては、左右の２つの光学系により結
像された像を電気的に比較して、三角測量により測距を
行うものが知られている。

【０００３】図２４はこの種の従来の車間距離装置の構
成例を示すブロック図である。同図において、結像レン
ズ１，２は光軸間隔Ｂを隔てて配置されている。光セン
サアレイ３Ａ，４Ａは例えばホトダイオードやＣＣＤ等
の光電変換素子（以下光センサ又はホトセンサともい
う）からなるリニアセンサアレイであり、それぞれ結像
レンズ１，２に対して焦点距離ｆの位置に配置されてい
る。これらの光センサアレイ３Ａ，４Ａは結像レンズ
１，２により各々結像された対象物１６Ａの像を像信号
３０Ａ，４０Ａに変換し、信号処理部５に出力する。

【０００４】信号処理部５は増幅器５１，５２、Ａ／Ｄ
変換器５３，５４、記憶装置５５からなる。光センサア
レイ３Ａ，４Ａからの像信号３０Ａ，４０Ａは増幅器５
１，５２により増幅されてＡ／Ｄ変換器５３，５４によ
りデジタルデータに変換され、像データ３１Ａ，４１Ａ
として記憶装置５５に出力される。

【０００５】信号処理部５の出力側に設けられた距離検
出回路６は、マイクロコンピュータにより構成されてお
り、記憶装置５５に記憶された左右の像データ３１Ａ，
４１Ａを比較して対象物１６Ａまでの距離を算出し、距
離信号１１として外部に出力する。

【０００６】次に、距離算出の原理を図２５を用いて説
明する。各結像レンズ１，２の中点を原点Ｏとして横軸
Ｘ，縦軸Ｙを設定し、結像位置Ｌ₁ ，Ｒ₁ の座標を夫々
（−ａ_l1−Ｂ／２，−ｆ），（ａ_R1＋Ｂ／２，−ｆ）と
する。ここで、ａ_l1，ａ_R1は図示するように光センサア
レイ３Ａ，４Ａ上の距離である。

【０００７】結像レンズ１の中心点Ｏ_L の座標は（−Ｂ
／２，０）、結像レンズ２の中心点Ｏ_R の座標は（Ｂ／
２，０）であり、対象物１６Ａの点Ｍの座標を（ｘ，
ｙ）とすれば、点ＭからＸ軸に下ろした垂線とＸ軸との
交点Ｎの座標は（ｘ，０）、点Ｏ_L から光センサアレイ
３Ａに下ろした垂線の位置Ｌ₀ の座標は（−Ｂ／２，−
ｆ）、点Ｏ_R から光センサアレイ４Ａに下ろした垂線の
位置Ｒ₀ の座標は（Ｂ／２，−ｆ）である。このとき、
ΔＭＯ_L ＮとΔＯ_L Ｌ₁ Ｌ₀ 、ΔＭＯ_R ＮとΔＯ _R Ｒ₁
Ｒ₀ はそれぞれ相似であるから、次の式（１），（２）
が成り立ち、さらに式（１），（２）から下式（３）を
得ることができる。

【０００８】

【数１】 （ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａ_l1＋Ｂ／２−Ｂ／２）ｙ ・・・（１） （−ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（ａ_R1＋Ｂ／２−Ｂ／２）ｙ ・・・（２） ｙ＝Ｂ・ｆ／（ａ_l1＋ａ_R1） ・・・（３） この式（３）により、結像位置Ｌ₁ ，Ｒ₁ に関する距離
ａ_l1，ａ_R1がわかれば、対象物１６Ａまでの距離ｙを算
出することができる。

【０００９】次に距離検出回路６の動作の詳細を説明す
る。距離検出回路６は、図２６の実線に示すような、左
右の像データ３ＡＬ，４ＡＲを、別途設定した測定ウィ
ンドウの部分について比較し、像が一致しなければ同図
の破線のように、例えば左の像データ３ＡＬを右に、右
の像データ４ＡＲを左に順次シフトしていき、左右の像
データが一致したときのシフト量を検出する。

【００１０】なお、この左右の像データ３ＡＬ，４ＡＲ
の一致度を判定するには、次に述べる評価関数が用いら
れる。即ち評価関数は左右の光センサアレイ３Ａ，４Ａ
の中に夫々設定された測定ウィンドウ内の対応する座標
に位する画素（この例ではＣＣＤ素子）同士の画素デー
タの差の絶対値を測定ウィンドウ内の全画素について加
算したもので、この左右の測定ウィンドウを順次シフ
ト、即ち左の測定ウィンドウは左へシフト（従って左の
像データ３ＡＬは等価的に右にシフトされることにな
る）し、右の測定ウィンドウは右へシフト（従って右の
像データ４ＡＲは等価的に左にシフトされることにな
る）しつつ、この評価関数の値を調べ、この関数値が最
小になるときに左右の像データが一致したと判定する。

【００１１】前述した左右の結像位置Ｌ₁ ，Ｒ₁ に関す
る距離ａ_l1，ａ_R1はこのシフト量に一致するので、距離
検出回路６はシフト量ａ_l1，ａ_R1から、対象物１６Ａま
での距離ｙを前記の式（３）により算出する。図２７
は、先行車１６との車間距離検出における正常時の画像
を示す模式図である。同図において、測定視野２２内に
測距範囲２３を設定し、測距範囲２３内の対象物つまり
先行車１６に対する距離を、前述の距離検出の原理に基
づき車間距離として検出する。

【００１２】ところで上述した従来技術では、次のよう
な不都合が起こりうる。例えば図２８に示すように、道
路上には先行車以外にも標識や横断歩道の塗分け模様な
どがあり、測距範囲２３内に現れるこれらの画像までの
距離を測っている場合が度々生じる。また、道路脇にも
看板，標識等が多く、特に道路がカーブしているような
場合はこれらがセンサの視野の中央に見えるため先行車
と誤認しやすい。従って、車間距離測定装置としては、
先行車を正しく認識すると共にこの先行車までの正確な
距離情報のみを出力することが求められる。

【００１３】この要求に答えるべく、ＣＣＤセンサの濃
淡画像情報を用い、画像データのエッジを抽出して２値
化した後、領域分割を行って対象認識を行うといった画
像処理による対象認識方法がある。しかし、こういった
画像処理は２値化までの濃淡画像のフィルタ処理等によ
るノイズの除去や画像の差分等によるエッジの抽出等の
前処理に時間を要してしまい、仮に高速な画像処理装置
を用いて処理を行うにしても装置のコスト増加，大型化
は避けられず、実用化が困難である。

【００１４】この問題を解決しようとする技術の一例と
しては本出願人の先願（便宜上、第１の先願という）に
なる特開平８−２１０８４８号公報の提案がある。次に
この第１の先願の技術内容を簡単に説明する。この先願
では先行車との車間距離のような先行対象物までの距離
を、光センサアレイを有する受光器を用いて安定，正確
かつ簡単に求め、距離測定装置を低コスト化しようとす
るものである。

【００１５】図３はこの第１の先願の技術を車間距離測
定装置に適用した場合の構成例を示すものであり、車間
距離を測定すべき先行対象物としての先行車１６が、図
示されていない自車両と同一の車線を走行している。結
像レンズ１，２は光軸間隔Ｂを隔てて配置され、受光器
３，４は焦点距離ｆ（便宜上、図示せず）の位置に配置
される。受光器３は、光軸に対して垂直な平面内に平行
に配設されたｍ本の光センサアレイ３１〜３ｍからな
り、同様に受光器４は、光軸に対して垂直な平面内に平
行に配設されたｍ本の光センサアレイ４１〜４ｍからな
り、３１と４１，３ｉと４ｉ，３ｍと４ｍが同一の視野
を有するように並設されている。

【００１６】結像レンズ１により結像された対象物の像
は、受光器３の光センサアレイ３１〜３ｍにより像信号
３０１〜３０ｍに変換され、同様に結像レンズ２により
結像された対象物の像は、受光器４の光センサアレイ４
１〜４ｍにより像信号４０１〜４０ｍに変換され、夫々
信号処理部５に出力される。

【００１７】信号処理部５は増幅器５１１〜５１ｍ及び
５２１〜５２ｍ，Ａ／Ｄ変換器５３１〜５３ｍ及び５４
１〜５４ｍ，記憶装置５５からなり、受光器３の光セン
サアレイ３１〜３ｍからの像信号３０１〜３０ｍは増幅
器５１１〜５１ｍにより増幅され、Ａ／Ｄ変換器５３１
〜５３ｍによりディジタルデータに変換されて像データ
３１１〜３１ｍとして記憶装置５５に格納される。

【００１８】同様に、受光器４の光センサアレイ４１〜
４ｍからの像信号４０１〜４０ｍは増幅器５２１〜５２
ｍにより増幅され、Ａ／Ｄ変換器５４１〜５４ｍにより
ディジタルデータに変換されて像データ４１１〜４１ｍ
として記憶装置５５に格納される。

【００１９】距離検出回路６は、図２４と同様にマイク
ロコンピュータによつて構成されており、記憶装置５５
に記憶された左右の像データ３１１，４１１、３１ｉ，
４１ｉ、３１ｍ，４１ｍから各光センサアレイ３１，４
１、３ｉ，４ｉ、３ｍ，４ｍの測定視野内で測距範囲内
の対象物までの距離を算出する。

【００２０】距離ブロック図抽出部７では、図７及び図
８に示すように測定視野２２内の測距範囲２３をｍ×ｎ
（ｍ：片側の光センサアレイ数を示す自然数、ｎ：光セ
ンサアレイ内の測定ウィンドウ数を示す自然数）個の距
離ブロックとして番地付けし、各ブロックにおける測定
距離情報を集めた距離ブロック図２４を作成する。この
距離ブロック図はｍ×ｎ個の測距データの集まりという
ことができる。

【００２１】ここでは、例として光センサアレイ数ｍが
７、光センサアレイ長手方向の測定ウィンドウ数ｎが１
２の場合を図７，図８によって説明する。これらの図に
おいて、測距範囲２３の上から順に光センサアレイＡ１
〜Ａ７とし、左から順に光センサアレイ長手方向の測定
点をＷ１〜Ｗ１２とし、光センサアレイＡｉ上の測定点
Ｗｊにおける測定距離をＬｉｊで表す。図示例では測定
視野２２内の７×１２の距離検出が可能であり、その結
果、図８のような距離ブロック図２４が抽出される。

【００２２】ここで光センサアレイ長手方向の複数点の
測距原理を図９を用いて説明する。この場合の距離測定
装置の構成は図２４と全く同様であり、異なるのは各セ
ンサアレイが複数の領域（測定ウィンドウ）に区画され
ることである。図９では光センサアレイが３つの領域
，，に区画された場合の例を示している。

【００２３】なお、このような測定ウィンドウの領域
，，は、測定ウィンドウの領域間で光センサアレ
イを構成する光センサ素子（この例ではＣＣＤ素子）の
一部が重複する（つまりこの一部のＣＣＤ素子が隣り合
う２つの測定ウィンドウの領域に属する）形で設定され
る場合もある。

【００２４】距離測定の対象物Ｏ₁ ，Ｏ₂ ，Ｏ₃ が距離
測定装置の一点鎖線で示された３つの方向、即ち中心線
方向とその両側の角度αの方向とに、夫々距離Ｌ₁ ，Ｌ
₂ ，Ｌ₃ を隔てて位置するものとする。各光センサアレ
イ３，４の夫々、互いに対となる領域，，は、夫
々対象物Ｏ₁ ，Ｏ₂ ，Ｏ₃ に対応する。

【００２５】換言すれば、各光センサアレイ３，４の対
の領域に同時に結像するのが中心線の左側の角度αの
方向にある対象物Ｏ₁ に関するものであり、同様に対の
領域，に同時に結像するのが夫々中心線方向、右側
の角度αの方向にある対象物Ｏ₂ ，Ｏ₃ に関するもので
ある。そして、各対象物Ｏ₁ ，Ｏ₂ ，Ｏ₃ までの距離Ｌ
₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ は次の式（４）〜（６）によって表され
る。なお、これらの式における各距離Ｂ，ｆ，Ｕ１１，
Ｕ１２，Ｕ１３，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ２３は図９に示す
通りである。

【００２６】

【数２】 Ｌ₁ ＝Ｂ・ｆ／（Ｕ２１−Ｕ１１） ・・・（４） Ｌ₂ ＝Ｂ・ｆ／（Ｕ２２＋Ｕ１２） ・・・（５） Ｌ₃ ＝Ｂ・ｆ／（Ｕ１３−Ｕ２３） ・・・（６） 各光センサアレイ３，４の像データに基づいて、各シフ
ト量（Ｕ２１，Ｕ１１，Ｕ２２，Ｕ１２，Ｕ１３，Ｕ２
３）は距離検出回路６によって求められるから、式
（４）〜（６）によって各距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ を求め
ることができる。

【００２７】このようにして得られた距離ブロック図抽
出部７からの距離信号１２は、図３における距離選択部
８へ出力される。距離選択部８では、距離信号１２の距
離度数分布をとり、距離信号１２の中から先行車１６ま
での距離のみを選択し、距離信号１３として移動平均処
理部９へと出力する。

【００２８】次に、距離選択部８の動作原理を図１０を
参照しつつ説明する。図１０において、横軸に階級幅Δ
Ｌを持つ距離階級Ｋを設け、縦軸は夫々の階級に属する
度数値Ｙを示す。このようにして距離信号１２を分別す
る。ここで、図１１に示されるように、測距範囲２３内
における先行車１６の占める大きさは先行車１６までの
車間距離によって異なり、従って先行車１６までの距離
を測っていると考えられる測定データの点数も車間距離
によって異なってくる。

【００２９】一般に、車間距離がｎ倍になると測定範囲
内における先行車１６の占める大きさは相似の関係から
（１／ｎ）² になる。即ち、先行車１６までの距離を測
定している測定データの点数も（１／ｎ）² になると容
易に推測される。従って、ある距離で先行車１６までの
距離を測定している測定データの点数、つまり度数値は
次の式（７）により与えられる。

【００３０】

【数３】 Ｙ＝ａ／Ｋ² ・・・（７） 但し、Ｙ：度数値，ａ：定数，Ｋ：距離階級（距離） 定数ａは先行車１６そのものの大きさや距離測定装置の
形状によって決まるものであり、ここではその具体的な
求め方についての記述は省略する。この曲線Ｙを図１０
に破線で示し、この曲線Ｙの上領域まで伸びている度数
値を持つ距離階級Ｋの中央値Ｌ（＝（Ｋ２＋Ｋ３）／
２）を先行車１６までの測定距離の候補値とし、距離信
号１３として移動平均処理部９へ出力する。

【００３１】移動平均処理部９では、距離信号１３に基
づいて前述した７×１２の距離ブロックの大きさの範囲
内で移動平均処理を行い、各移動平均位置での距離平均
値，標準偏差／距離平均値の移動平均処理結果１４を、
先行対象物認識部としての先行車認識部１０に送信す
る。

【００３２】移動平均処理の演算原理を図１２を用いて
説明する。先ず、距離信号１３（距離階級の中央値Ｌ）
から移動平均をとるｉ×ｊ（ｉ：ｍ以下の自然数，ｊ：
ｎ以下の自然数）の距離ブロックの大きさを決定する。
この距離ブロックの大きさは、距離信号１３による先行
車１６までの車間距離，先行車１６そのものの大きさ，
距離測定装置の形状によって決まるものであり、ここで
はその具体的な求め方についての記述は省略する。

【００３３】以下では、前述した７×１２の距離ブロッ
ク図を例にとって移動平均処理を説明する。ここで移動
平均をとる距離ブロックの大きさを３×６とした場合、
図１２（ａ）の移動平均をとった結果は図１２（ｂ）〜
（ｄ）で表される。Ｌｉｊをｉ番目のセンサアレイ上の
ｊ番目のウィンドウ位置における測定距離とすると、図
１２（ｂ），（ｃ），（ｄ）におけるＡｉｊ，Ｓｉｊ，
Ｄｉｊは下記の式（８）〜（１０）にて表される。

【００３４】

【数４】 Ａｉｊ＝｛^i+2,j+5 Σ_i,j （Ｌｉｊ）｝／（３×６）＝ＡＶＧ ・・・（８） Ｓｉｊ＝〔｛^i+2,j+5 Σ_i,j （Ｌｉｊ−ＡＶＧ）² ｝／（３×６）〕^1/2 ・・・（９） Ｄｉｊ＝Ｓｉｊ／Ａｉｊ ・・・（１０） なお、式（８）において、ＡＶＧは距離平均値である。

【００３５】例えば、図１２（ａ）において斜線部の距
離の平均値が図１２（ｂ），標準偏差が図１２（ｃ），
標準偏差／距離平均値が図１２（ｄ）の夫々斜線部で表
される領域である。先行対象物認識部としての先行車認
識部１０は、移動平均処理部９と接続されており、移動
平均処理部９から送信された移動平均処理結果１４とし
ての距離平均値，標準偏差，標準偏差／距離平均値に基
づき、前方の測定対象物が先行車１６であるか否かを判
定する。

【００３６】この判定には移動平均をとる距離ブロック
の左上をＬｉｊとするＤｉｊの値が用いられ、この値が
ある規格値ｂよりも小さい場合には、測定視野内のＬｉ
ｊにおける移動平均位置において、距離平均値Ａｉｊに
より表される車間距離に先行車１６があると判定し、先
行車１６の位置及び先行車１６までの車間距離を先行車
の情報１５として外部の警報装置等へ出力する。

【００３７】上述した例における処理のフローチャート
を図４に示す。即ち、距離検出回路６は信号処理部５の
記憶装置５５内のデータを用いてｍ×ｎ個の測定距離情
報を算出し（Ｓ１）、これに基づいて距離ブロック図抽
出部７が距離ブロック図を作成する（Ｓ２）。

【００３８】その後、距離選択部８は距離度数分布をと
り（Ｓ３）、距離階級Ｋの中央値Ｌを抽出する（Ｓ
４）。移動平均処理部９は、上記中央値Ｌに基づいて移
動平均をとる距離ブロックの大きさｉ×ｊを決定し（Ｓ
５）、このｉ×ｊのエリアによりｍ×ｎのエリアの移動
平均を求める（Ｓ６）。

【００３９】次に、各移動平均位置での距離平均値，標
準偏差，標準偏差／距離平均値を算出し，これらを先行
車認識部１０に送信する（Ｓ７）。先行車認識部１０で
は、標準偏差／距離平均値と規格値ｂとを比較し（Ｓ
８）、その結果、先行車ありと判断された場合（Ｓ９
１）には移動平均位置を先行車の位置、距離平均値を先
行車までの車間距離として出力する（Ｓ１０）。また、
先行車なしと判断された場合（Ｓ９２）にはそのまま処
理を終了する。

【００４０】ところで、上記の装置を実現させるには、
先行車１６を確実にとらえるために測定視野ができるだ
け広いことが望ましい。このために光センサアレイを長
手方向に長くする、光センサアレイの一対を複数個、数
多く配置するといったことが考えられるが、このような
方法では装置が大きくなる、受光器の端の部分で結像レ
ンズの収差により像のぼけが大きくなり特性が劣化す
る、増幅器，Ａ／Ｄ変換器等の処理回路が複雑になると
いった問題がある。

【００４１】従って、図５の構成例では距離測定装置本
体１００を、その光軸線が放射状方向をとるように揺動
させる構成としている。図５において、制御回路部１８
は距離測定装置揺動用モータ１７と信号処理部５とに接
続され、制御信号１９，２０をモータ１７と信号処理部
５に送信している。モータ１７は距離測定装置本体１０
０と機械的に接続されており、制御信号１９に基づいて
光軸線を放射状方向にとるように距離測定装置本体１０
０を揺動させる。

【００４２】また、図６の構成例では距離測定装置を、
定置される距離測定装置本体１００と、この距離測定装
置本体１００に放射状方向からの光を入射させるべく揺
動する反射ミラー２１とを有する構成としている。制御
回路部１８は反射ミラー駆動用モータ１７と信号処理部
５とに接続され、制御信号１９，２０をモータ１７と信
号処理部５に出力している。モータ１７は反射ミラー２
１に機械的に接続されており、制御信号１９に基づいて
距離測定装置本体１００に放射状方向からの光を入射さ
せるように反射ミラー２１を揺動させる。

【００４３】受光器３，４の視野の中で先行車の存在領
域を特定しようとする技術としては、上述した第１の先
願の技術の他にも同じく本出願人の先願（便宜上、第２
の先願という）になる特開平７−２８０５６３号公報の
提案がある。次にこの第２の先願の技術を説明する。

【００４４】この第２の先願の技術では、ライン検出部
によって少なくとも一方の受光器の各光センサアレイ上
の光量分布が極大値をとる位置における像が、車線に係
るラインとして検出される。次に測距範囲検出部によっ
てライン検出部からのラインの位置を表す信号に基づ
き、先行車の水平方向の可能位置範囲が検出される。次
に距離検出部によって、その可能位置範囲内における先
行車の結像位置に基づき、三角測量法を用いてその先行
車との車間距離が演算されて求められる。

【００４５】なお、ライン検知方式として次の三つの方
法がとられる。その第一は、光量分布の極大値をとる結
像位置が設定時間だけ設定範囲内に維持されるときの像
をラインとして検出する方法、その第二は、各受光器で
二つの光センサアレイ上の光量分布の極大値をとる結像
位置を結んだ直線が、他の光センサアレイ上の光量分布
の極大値をとる結像位置を中心として設定した範囲内を
通るときの像をラインとして検出する方法、その第三
は、光量分布の極大値をとる結像位置から求められる対
象物までの距離とその像の幅とから求められる対象物の
幅が設定範囲内にあるときの、その像をラインとして検
出する方法である。なお、ここで言うラインとは白線や
他の種類のライン、例えば黄線なども含むものとする。

【００４６】この第２の先願に係る車間距離検出装置の
例について、以下に図を参照しながら説明する。なお、
以下の例では、ラインとして白線を適用した場合で説明
する。図１３はこの車間距離検出装置の構成図である。
この図において、車間距離を測定すべき先行車１６が図
示していない自車輌と同一の車線を走行している。結像
レンズ１，２は光軸間隔Ｂで配置され、受光器３，４は
焦点距離ｆの位置に配置される。

【００４７】受光器３は、光軸に対して垂直な平面内に
平行に配設された３本の光センサアレイ３ａ〜３ｃから
なり、同様に受光器４は、光軸に対して垂直な平面内に
平行に配設された３本の光センサアレイ４ａ〜４ｃから
なり、同じく３ａと４ａ，３ｂと４ｂ，３ｃと４ｃが同
一の視野を有するように配置される。

【００４８】結像レンズ１により結像された対象物（先
行車１６，白線７２など）の像は受光器３の光センサア
レイ３ａ〜３ｃにより、像信号３０ａ〜３０ｃに変換さ
れ、同様に結像レンズ２により結像された対象物の像
は、受光器４の光センサアレイ４ａ〜４ｃにより、像信
号４０ａ〜４０ｃに変換されて、夫々信号処理部５に出
力される。

【００４９】信号処理部５は、増幅器５１ａ〜５１ｃと
同じく５２ａ〜５２ｃ，Ａ／Ｄ変換器５３ａ〜５３ｃと
同じく５４ａ〜５４ｃ、及び記憶装置５５からなる。受
光器３の光センサアレイ３ａ〜３ｃから出力された像信
号３０ａ〜３０ｃは、夫々増幅器５１ａ〜５１ｃにより
増幅され、Ａ／Ｄ変換器５３ａ〜５３ｃによりディジタ
ルデータに変換された後、像データ３１ａ〜３１ｃとし
て記憶装置5 ５に出力される。

【００５０】また、受光器４の光センサアレイ４ａ〜４
ｃから出力された像信号４０ａ〜４０ｃは、増幅器５２
ａ〜５２ｃにより増幅され、Ａ／Ｄ変換器５４ａ〜５４
ｃによりディジタルデータに変換された後、像データ４
１ａ〜４１ｃとして記憶装置５５に出力される。

【００５１】距離検出回路６は、図２４と同様にマイク
ロコンピュータからなる回路で、記憶装置５５に記憶さ
れた左右の像データの３１ａと４１ａ，同じく３１ｂと
４１ｂ，同じく３１ｃと４１ｃから、各光センサアレイ
３ａと４ａ，同じく３ｂと４ｂ，同じく３ｃと４ｃの視
野内で、後述のように設定される測距範囲７９ａ〜７９
ｃ内の対象物までの距離を算出する。

【００５２】白線検出回路７６はマイクロコンピュータ
からなる回路であり、自車輌が走行する車線の白線７2
を検出するもので、その方法は各受光器３，４の少なく
とも一方の各光センサアレイ上の光量分布が極大値をと
る位置における像をもって白線７２とする。

【００５３】図１４は白線検出に必要な極大値の位置の
検出方法の模式図である。図１４において、左側の受光
器３の光センサアレイ３ａ〜３ｃの視野は同図（a ）の
ようになり、同図（ｂ）に示す左の像データ３１ａ〜３
１ｃが得られ、記憶装置５５に記憶される。

【００５４】白線検出回路７６は、記憶装置５５に記憶
された像データ３１ａ〜３１ｃを入力し、光センサアレ
イの１画素毎に長手方向に差分を行い、同図（ｃ）のよ
うな差分データ３２ａ〜３２ｃを得る。差分データ３２
ａ〜３２ｃの中で、正から負にかわる零点を検出し、そ
のときの画素の位置を極大値の位置Ｐ１〜Ｐ８として検
出して格納する。

【００５５】これらの極大値の位置Ｐ１〜Ｐ８からの白
線の検出には、次の三つの方式がある。なお、ここで述
べた白線検出方法は、左側の受光器３からの入力に対す
るものであったが、右側の受光器４からの入力に対して
も同様の方法を用いて処理することができる。

【００５６】第一の方式について図１５，図１６を参照
しながら説明する。図１５は白線検出回路７６の動作，
白線検出（１）を示すフローチャート、図１６は白線検
出の第一の方式における検出信号を示す模式図である。

【００５７】図１３における白線検出回路７６は、極大
値の位置Ｐ１〜Ｐ８を検出する（図１５のステップＳ１
〜Ｓ４参照、以下同じ）。その後、予め定められた設定
時間ｔ後（Ｓ５）、同様の動作を繰返し（Ｓ６→Ｓ１〜
Ｓ５）、検出された極大値の位置Ｐ１’〜Ｐ８’を図１
６に示すように格納された極大値の位置Ｐ１〜Ｐ８と比
較し（Ｓ７）、位置の差が予め設定した値ｄよりも小さ
い場合にだけ、極大値の位置を白線の位置として出力す
る（Ｓ８）。図１６においては、Ｐ４〜Ｐ８が白線の位
置として検出される。

【００５８】第二の方式について図１７，図１８を参照
しながら説明する。図１７は白線検出回路７６の動作，
白線検出（２）を示すフローチャート、図１８は白線検
出の第二の方式における検出信号を示す模式図である。

【００５９】白線検出回路７６は、図１８のように極大
値の位置Ｐ１〜Ｐ８を検出後さらに、光センサアレイ３
ｃ，３ｂに係る極大値の位置Ｐ７と位置Ｐ５，Ｐ６、位
置Ｐ８と位置Ｐ５，Ｐ６の各点を結ぶ直線Ｌ１〜Ｌ４を
求め（図１７のステップＳ１〜Ｓ５参照）、次に光セン
サアレイ３ａ上の通過点を求め（Ｓ６）、この通過点と
光センサアレイ３ａに係る極大値の位置Ｐ１〜Ｐ４を比
較して（Ｓ７）、予め定められた設定範囲ｄ内を通る直
線を検出し、その直線に関する極大値の位置を白線の位
置として出力する（Ｓ８）。図１８では直線Ｌ１，Ｌ４
が検出され、それに関する極大値の位置Ｐ２，Ｐ４，Ｐ
５〜Ｐ８を白線の位置として出力する。

【００６０】第三の方式について図１９，図２０を参照
しながら説明する。図１９は白線検出回路７６の動作，
白線検出（３）を示すフローチャート、図２０は白線検
出の第三の方式における検出信号を示す模式図である。

【００６１】白線検出回路７６は図１９のステップＳ１
〜Ｓ９の手順によって、図２０のように極大値の位置Ｐ
１を検出した後、同様に左の像データ３１ｃに対応する
右の像データ４１ｃから極大値の位置Ｐｒを検出し、左
右の像データ３１ｃ，４１ｃの極大値の位置から極大値
に係る対象物までの距離Ｓを前述の距離検出の原理に基
づいて算出する。また、像データ３１ｃ又は像データ４
１ｃから極大値に係る像の幅ｗを検出する（Ｓ１０，Ｓ
１１）。

【００６２】ここで、極大値Ｐ１又はＰｒに対応する像
データのピーク点から、所定の値ｈ（例えばピーク値の
半分）だけ小さい値を示す像データの位置（ＰｗとＰ
ｗ’）によって幅ｗが決定される。この幅ｗは極大値Ｐ
１又はＰｒの前後で、極大値の例えば半分以上の値に対
応するセンサの数とセンサピッチの積によって求めるこ
ともできる。

【００６３】図２１の対象物の幅の検出原理に示すよう
に、対象物の実際の幅Ｗは、対象物までの距離Ｓと像の
幅ｗと結像レンズの焦点距離ｆとから、Ｗ＝ｗ・Ｓ／ｆ
として求めることができる。そして、この幅Ｗが予め定
められた白線の幅の設定範囲に含まれる場合に、極大値
の位置Ｐ１を白線の位置として出力する（Ｓ１２，Ｓ１
３）。

【００６４】図１３における測距範囲検出回路７8 はマ
イクロコンピュータからなる回路で、白線検出回路７６
により検出された白線の位置に基づいて、自車輌の走行
する車線に相当する白線を認識し、その白線に囲まれた
範囲を測距範囲として距離検出回路６に出力する。以下
に図２２，図２３を参照しながら測距範囲検出回路７８
の動作を説明する。図２２は測距範囲検出回路７８の動
作を示すフローチャート、図２３は測距範囲検出の模式
図である。

【００６５】測距範囲検出回路７８は、図２３に示すよ
うな白線の位置Ｐ１〜Ｐ９を白線検出回路７６より入力
し（図２２のステップＳ１参照）、光センサアレイ３１
ａ〜３１ｃの中心位置Ｑ１〜Ｑ３から最も近い白線の位
置を、自車輌の走行する車線に相当する白線７２として
認識し（図２３におけるＰ２，Ｐ５，Ｐ８，Ｐ３，Ｐ
６，Ｐ９）、各光センサアレイ３ａ〜３ｃの白線の位置
で挟まれた領域を測距範囲信号７９ａ〜７９ｃとして、
距離検出回路６に出力する（Ｓ２→Ｓ３，分岐ＮＯ→Ｓ
５）。

【００６６】ここで、中心位置Ｑ１〜Ｑ３からみて左又
は右側に白線の位置が無い場合には（Ｓ３，分岐ＹＥ
Ｓ）、光センサアレイの左端部又は右端部までを測距範
囲として、距離検出回路６に出力する（Ｓ４→Ｓ５）。

【００６７】距離検出回路６は測距範囲信号７９ａ〜７
９ｃに基づいて、測距範囲内の像から前述の距離測定原
理に基づいて距離を演算し、距離信号１１を出力する。
なお、 上述した白線検出回路７６, 距離検出回路６，測
距範囲検出回路７８は、 機能的に区分して表現した要素
であるが、 実際上は共通なマイクロコンピュータを用い
た回路で構成されている。

【００６８】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにして得ら
れた車間距離情報は車の追突や異常接近の防止等に利用
され、必要時に運転者に警報を与えることができる。し
かしながら、車線上で渋滞や信号待ちなどで先行車に続
き自車が停止しているときに、先行車が発進するような
場合、近年のナビゲーションシステムや自動車用テレビ
等の普及により、運転者がそれらの機器を操作すること
や画面を見ることに気を取られ、先行車の発進に気が付
かなくても警報は出されず、渋滞を拡大したり、トラブ
ルを招くおそれがある。

【００６９】本発明が解決しようとする課題は、運転者
が信号待ちや渋滞などで停車中に自動車用テレビやナビ
ゲーションシステムを操作したり、それら機器の表示を
見ている時にも確実に運転者に前方車両の発進を知らせ
ることにある。

【００７０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の車間距離測定装置は、光軸が互いに平
行で同一平面上に結像する一対の結像レンズ（１，２）
の結像面上に、複数ｍ列の、かつ各々列方向に複数ｎ個
の測定ウィンドウが設定された光センサアレイからなる
受光器の一対（３１〜３ｍと４１〜４ｍ、または３ａ〜
３ｃと４ａ〜４ｃ）が、夫々の結像レンズに対応し、対
の受光器相互の対応する光センサアレイの列同士がそれ
ぞれ同一直線上にあるように配置され、この対の受光器
上の像データから三角測量法によりｍ×ｎ点の測定ウィ
ンドウ別の測定距離を求め得る距離検出手段（距離検出
回路６）と、この対の受光器の少なくとも一方の像デー
タから受光器の視野内における先行車の像の存在可能な
領域を検出する手段（白線検出回路７６、測距範囲検出
回路７８など）とを備え、前記距離検出手段によって求
め得るｍ×ｎ点の測定距離情報のうち、前記先行車の像
の存在可能な領域に該当する測定距離情報から（距離ブ
ロック図抽出部７，距離選択部８，移動平均処理部９，
先行車認識部１０などを介し）自車と先行車との車間距
離（１１１）を求める車間距離測定装置（距離測定装置
１００）において、この先行車との車間距離と、自車の
車速センサ（１０２）から検出された自車の速度（車速
信号１１２）とを入力として自車と先行車との走行状態
を監視し、必要時に運転者への警報（警報信号１１３）
を出力する警報生成手段（警報判定部１０３）を備えた
ものとする。

【００７１】また請求項２の車間距離測定装置では、請
求項１に記載の車間距離測定装置において、前記警報生
成手段は、先行車及び自車が停止している状態から、先
行車が発進し、その後所定時間（Ｔ_D ）を経ても自車が
発進しないときは警報を出力するものであるようにす
る。

【００７２】また請求項３の車間距離測定装置は、請求
項１または２に記載の車間距離測定装置において、前記
警報を自車が搭載するナビゲーションシステムや自動車
用テレビなどの（モニタ１０５付きのものを含む）情報
機器（１０４）に出力するためのインターフェイスを備
えたものとする。

【００７３】

【発明の実施の形態】本発明の車間距離測定装置は、従
来技術で述べた第１及び第２の先願の技術等を用いて、
光軸が互いに平行で同一平面上に結像する左右対の結像
レンズの結像面上に、複数ｍ列の、かつ各々列方向に複
数ｎ個の測定ウィンドウが設定された光センサアレイか
らなる受光器の一対が、夫々の結像レンズに対応し、対
の受光器相互の対応する光センサアレイの列同士がそれ
ぞれ同一直線上にあるように配置されており、この対の
受光器上の像データから三角測量法によりｍ×ｎ点の測
定ウィンドウ別の測定距離を求め得る距離検出手段と、
この対の受光器の少なくとも一方の像データから、自車
の走行車線上の白線等を検出することなどによって、受
光器の視野内における先行車の像の存在可能な領域を検
出する手段とを備え、前記距離検出手段によって求め得
るｍ×ｎ点の測定距離情報のうち、前記先行車の像の存
在可能な領域に該当する測定距離情報を処理することに
よって自車と先行車との車間距離を求めるが、さらに求
めた車間距離情報および別途自車の車速センサより入力
した自車の速度情報を用いて、必要時に運転者により有
効に警報を与えるものである。

【００７４】図１は本発明の一実施例としての構成図
で、同図（ａ）は本発明の車間距離測定装置を搭載した
自車と先行車との関係を模式的に示し、図１（ｂ）は本
装置を構成する機能ブロックを示す。

【００７５】即ち、図１において、距離測定装置１００
は自車の前方に取り付けられ、先行車１６までの車間距
離を測定している。この距離測定装置１００は警報判定
部１０３に接続されていて、警報判定部１０３に対し自
車と先行車との距離を示す車間距離１１１及び先行車に
ついての従来技術で述べた位置情報（つまり、ｍ×ｎ点
のマトリクス配列の距離情報内における先行車の距離情
報の存在する位置を示す情報）を出力している。

【００７６】また警報判定部１０３には自車の速度を測
定している車速センサ１０７が接続されていて、この車
速センサ１０７より送られてくる自車の速度を示す車速
信号１１２と車間距離１１１から、先行車の走行速度お
よび信号待ちや渋滞等による停車状態を判別することが
できる。

【００７７】そして警報判定部１０３は、次に述べるよ
うに警報信号１１３を自車に搭載したカーオーディオシ
ステム，カーＡＶシステム，またはナビゲーションシス
テムなどの情報機器１０４に与え、さらには情報機器１
０４のモニタ（カーＴＶ，ナビゲーションモニタなど）
１０５にその警報を表示させて運転者に注意を促すこと
ができる。図２は本発明の動作説明図で、同図（ａ），
（ｂ）は時間（横軸）に対する、車間距離（細い実
線）、及び自車の速度（太い実線）（縦軸）の推移の異
なる例を示す。

【００７８】同図（ａ），（ｂ）において、時刻Ｔ０〜
Ｔｌの間は自車は一定速度で先行車と一定の車間距離を
保って走行している。時刻Ｔ１で先行車がブレーキを踏
んで、減速を開始し車間距離が急速に縮まっている。時
刻Ｔ２で自車の運転者は先行車両が減速していることに
気が付き、自車のブレーキを踏み減速し始める。時刻Ｔ
３で先行車との車間距離が一定になる。ここで自車の速
度信号が０であることから、警報判定部１０３は自車及
び先行車が停止していることを判別できる。

【００７９】更に時間が経過し、時刻Ｔ４で先行車は発
進し、車間距離が増加する。ここで通常の場合、図２
（ａ）のように運転者は先行車の発進を察知して時刻Ｔ
５で自車を発進させ、自車速度が増加し始めるが、運転
者の不注意などにより先行車の発進に気が付かない場合
がある。

【００８０】そのような場合、図２（ｂ）のように時刻
Ｔ４から一定時間Ｔ_D が経過した時点Ｔ５’において警
報判別部１０３は警報信号１１３を発する。警報判定部
１０３は前記のように自車内の情報機器１０４に接続さ
れていて、警報信号１１３はこの情報機器１０４に送信
され、情報機器１０４から音声等により警報が出力され
る。またさらに情報機器１０４にはモニタ１０５が接続
されていて、画像表示によっても運転者に注意を促すこ
とができる。

【００８１】なお、上記実施例では警報判定部１０３が
警報信号１１３を自車に搭載したカーオーディオシステ
ム，カーＡＶシステム，またはナビゲーションシステム
などの情報機器１０４に与え、さらにはそのモニタ１０
５に警報を表示させるものとしたが、これとは別に車間
距離測定装置内に運転者の聴覚や視覚に訴える警報発生
手段を設け、警報判定部１０３が警報信号１１３をこの
警報発生手段に与えるようにしてもよい。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、自車に搭載した車間距
離測定装置が、その測定で得た先行車との車間距離と、
自車の車速センサから入力した自車の速度とにより、自
車と先行車の走行状態を常時監視し、特に車線上で、例
えば信号待ちや渋滞などで先行車に続き自車が停止して
いるときに先行車が発進し、運転者が不注意などからこ
れに気が付かぬことにより一定時間を経ても自車が発進
しないときは、これを検出して警報を発信し、運転者の
聴覚に訴えるのみならず、モニタなどの視覚的手段によ
っても運転者に注意を促すようにしたので、運転者が停
車中に自動車用テレビやナビゲーションシステムを操作
したり、それら機器の表示を見ていて前方車両の発進に
気が付かない場合にも確実に運転者に注意を促すことが
でき、ひいては交通渋滞の要因を低減することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての構成図

【図２】本発明の動作説明図

【図３】第１の先願の技術に基づく車間距離測定装置の
構成例を示す図

【図４】図３の装置の処理を示すフローチャート

【図５】図３の撮像機構部の異なる例を示す構成図

【図６】図３の撮像機構部の他の異なる例を示す構成図

【図７】図３の測定視野と測距範囲の説明図

【図８】図３の距離ブロック図を示す模式図

【図９】図３の光センサアレイ長手方向の複数点の測距
原理を示す図

【図１０】図３の距離選択部の動作原理を示す図

【図１１】図３の測定視野内の先行車の大きさを示す図

【図１２】図３の移動平均処理部の動作原理を示す図

【図１３】第２の先願の技術に基づく車間距離測定装置
の構成例を示す図

【図１４】図１３の白線検出に必要な極大値の位置の検
出方法の説明図

【図１５】図１３の第一白線検出方式における白線検出
回路の動作を示すフローチャート

【図１６】第一白線検出方式における検出信号を示す模
式図

【図１７】図１３の第二白線検出方式における白線検出
回路の動作を示すフローチャート

【図１８】第二白線検出方式における検出信号を示す模
式図

【図１９】図１３の第三白線検出方式における白線検出
回路の動作を示すフローチャート

【図２０】第三白線検出方式における検出信号を示す模
式図

【図２１】第三白線検出方式における白線検出に必要な
対象物の幅の検出原理を示す模式図

【図２２】図１３の測距範囲検出回路の動作を示すフロ
ーチャート

【図２３】図２２の測距範囲検出の模式図

【図２４】先願以前の技術に基づく車間距離測定装置の
構成図

【図２５】図２４の距離算出の原理を示す図

【図２６】図２４の距離検出回路の動作原理を示す図

【図２７】図２４の車間距離検出における正常時の画像
を示す図

【図２８】図２４の車間距離検出における不都合を示す
図

【符号の説明】

１，２ 結像レンズ ３，４ 受光器 ３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ 光センサアレイ ３１〜３ｍ，４１〜４ｍ 光センサアレイ ６ 距離検出回路 ７ 距離ブロック図抽出部 ８ 距離選択部 ９ 移動平均処理部 １０ 先行車認識部 １６ 先行車 ３０ａ〜３０ｃ，４０ａ〜４０ｃ 像信号 ３０１〜３０ｍ，４０１〜４０ｍ 像信号 ３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃ 像データ（光量分
布データ） ３１１〜３１ｍ，４１１〜４１ｍ 像データ（光量分
布データ） ５３ａ〜５３ｃ，５４ａ〜５４ｃ Ａ／Ｄ変換器 ５３１〜５３ｍ，５４１〜５４ｍ Ａ／Ｄ変換器 ５５ 記憶装置 ７２ 白線 ７６ 白線検出回路 ７８ 測距範囲検出回路 １００ 距離測定装置 １０２ 車速センサ １０３ 警報判定部 １０４ 情報機器 １０５ モニタ １１１ 車間距離 １１２ 車速信号 １１３ 警報信号 Ｔ_D 遅れ時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA14 CC11 CC40 FF01 FF09 FF67 HH13 JJ03 JJ18 JJ26 KK01 LL04 LL13 QQ03 QQ15 QQ21 QQ32 QQ36 QQ43 SS09 SS13 UU02 UU05 2F112 AC06 BA16 BA18 CA05 CA12 DA32 FA03 FA07 FA21 FA36 FA39 FA45

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光軸が互いに平行で同一平面上に結像する
   一対の結像レンズの結像面上に、複数ｍ列の、かつ各々
   列方向に複数ｎ個の測定ウィンドウが設定された光セン
   サアレイからなる受光器の一対が、夫々の結像レンズに
   対応し、対の受光器相互の対応する光センサアレイの列
   同士がそれぞれ同一直線上にあるように配置され、 この対の受光器上の像データから三角測量法によりｍ×
   ｎ点の測定ウィンドウ別の測定距離を求め得る距離検出
   手段と、 この対の受光器の少なくとも一方の像データから受光器
   の視野内における先行車の像の存在可能な領域を検出す
   る手段とを備え、 前記距離検出手段によって求め得るｍ×ｎ点の測定距離
   情報のうち、前記先行車の像の存在可能な領域に該当す
   る測定距離情報から自車と先行車との車間距離を求める
   車間距離測定装置において、 この先行車との車間距離と、自車の車速センサから検出
   された自車の速度とを入力として自車と先行車との走行
   状態を監視し、必要時に運転者への警報を出力する警報
   生成手段を備えたことを特徴とする車間距離測定装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車間距離測定装置におい
   て、 前記警報生成手段は、先行車及び自車が停止している状
   態から、先行車が発進し、その後所定時間を経ても自車
   が発進しないときは警報を出力するものであることを特
   徴とする車間距離測定装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の車間距離測定装
   置において、 前記警報を自車が搭載するナビゲーションシステムや自
   動車用テレビなどの情報機器に出力するためのインター
   フェイスを備えたことを特徴とする車間距離測定装置。