(57)【要約】      （修正有）【課題】より正確に周辺物体を検出することができる周辺物体検出装置、周辺物体検出方法を提供する。【解決手段】周辺物体検出装置１は、所定周期で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射手段２と、対象空間において発生する反射光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、受光された反射光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換手段５と、電荷に基づいて所定周期内の複数の受光期間毎の受光光量を検出する受光光量検出手段と、複数の受光期間毎の受光光量と第一換算式により照射光と反射光の位相差を算出する位相差算出手段と、第二換算式により反射光の輝度を算出する輝度算出手段と、位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出手段と、輝度が所定閾値以上であって相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、周辺物体が虚像であると判定する虚像判定手段とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射手段と、前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、受光された前記反射光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換手段と、前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の受光光量を検出する受光光量検出手段と、複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出手段と、複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の輝度を算出する輝度算出手段と、前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出手段と、前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定手段とを含むことを特徴とする周辺物体検出装置。
【請求項２】
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射手段と、前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光の受光光量と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換手段と、前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出手段と、複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出手段と、複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出手段と、複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の振幅を算出して、前記振幅に前記オフセット直流成分を加えて前記反射光の輝度を算出する輝度算出手段と、前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出手段と、前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定手段とを含むことを特徴とする周辺物体検出装置。
【請求項３】
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射手段と、前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換手段と、前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出手段と、複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出手段と、前記オフセット直流成分が所定直流成分より大きい場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定手段とを含むことを特徴とする周辺物体検出装置。
【請求項４】
前記複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出手段と、複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の輝度を算出する輝度算出手段と、前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出手段とを含むことを特徴とする請求項３に記載の周辺物体検出装置。
【請求項５】
前記所定周期は、前記照射光の光速を前記所定周期で除した波長が前記検出阻害要因と車両との検出距離に相当する波長以下となるように設定されることを特徴とする請求項２又は４に記載の周辺物体検出装置。
【請求項６】
前記虚像判定手段が、車両の車速を検出し、前記車速の前記一定期間内の変動車速が一定車速以上である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定することを特徴とする請求項１又は５に記載の周辺物体検出装置。
【請求項７】
前記光電変換手段を複数含み、前記輝度算出手段が前記反射光の輝度を複数の前記光電変換手段に対応させて複数算出して、前記複数算出された前記輝度に基づいて隣接する複数の前記光電変換手段間の輝度差分を算出するとともに、前記虚像判定手段が、前記輝度差分が一定輝度差分以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定することを特徴とする請求項６に記載の周辺物体検出装置。
【請求項８】
前記虚像判定手段が、前記周辺物体が虚像であると判定する場合に、前記検出阻害要因を構成する粒子の濃度を算出する濃度算出手段を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の周辺物体検出装置。
【請求項９】
前記濃度算出手段が、前記位相差又は前記相対距離に基づいて前記検出阻害要因を構成する粒子の濃度を算出することを特徴とする請求項８に記載の周辺物体検出装置。
【請求項１０】
前記虚像を発生させる検出阻害要因は、霧、光化学スモッグ、砂煙のいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の周辺物体検出装置。
【請求項１１】
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射ステップと、前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、受光された前記反射光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換ステップと、前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の受光光量を検出する受光光量検出ステップと、複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出ステップと、複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の輝度を算出する輝度算出ステップと、前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出ステップと、前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定ステップとを含むことを特徴とする周辺物体検出方法。
【請求項１２】
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射ステップと、前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光の受光光量と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換ステップと、前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出ステップと、複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出ステップと、複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出ステップと、複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の振幅を算出して、前記振幅に前記オフセット直流成分を加えて前記反射光の輝度を算出する輝度算出ステップと、前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出ステップと、前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定ステップとを含むことを特徴とする周辺物体検出方法。
【請求項１３】
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射ステップと、前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換ステップと、前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出ステップと、複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出ステップと、前記オフセット直流成分が所定直流成分より大きい場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定ステップとを含むことを特徴とする周辺物体検出方法。
【請求項１４】
前記複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出ステップと、複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の輝度を算出する輝度算出ステップと、前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出ステップとを含むことを特徴とする請求項１３に記載の周辺物体検出方法。
【請求項１５】
前記所定周期は、前記照射光の光速を前記所定周期で除した波長が前記検出阻害要因と車両との検出距離に相当する波長以下となるように設定されることを特徴とする請求項１２又は１４に記載の周辺物体検出方法。
【請求項１６】
前記虚像判定ステップにおいて、車両の車速を検出し、前記車速の前記一定期間内の変動車速が一定車速以上である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定することを特徴とする請求項１１又は１５に記載の周辺物体検出方法。
【請求項１７】
前記輝度算出ステップにおいて、前記反射光の輝度を複数算出して、前記複数算出された前記輝度に基づいて隣接する複数の前記輝度の輝度差分を算出するとともに、前記虚像判定ステップにおいて、前記輝度差分が一定輝度差分以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定することを特徴とする請求項１６に記載の周辺物体検出方法。
【請求項１８】
前記虚像判定ステップにおいて、前記周辺物体が虚像であると判定する場合に、前記検出阻害要因を構成する粒子の濃度を算出する濃度算出ステップを含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の周辺物体検出方法。
【請求項１９】
前記濃度算出ステップにおいて、前記位相差又は前記相対距離に基づいて前記検出阻害要因を構成する粒子の濃度を算出することを特徴とする請求項１８に記載の周辺物体検出方法。
【請求項２０】
前記虚像を発生させる検出阻害要因は、霧、光化学スモッグ、砂煙のいずれかを含むことを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の周辺物体検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周辺物体を検出するにあたって、霧や光化学スモッグ、砂煙等の虚像を発生させる検出阻害要因が存在する状況下においても、周辺物体を正確に検出することができる周辺物体検出装置、周辺物体検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の運転者の負担軽減や安全性の確保を目的として、先行車両と車両との車間距離を検出して車間距離を一定とする駆動又は制動制御を行うＡＣＣ（Adaptive  Cruse  Control）や、先行車両や前方の障害物、歩行者との距離を検出して、車間距離が閾値以下となると警報や制動を行うＰＣＳ（Pre  Crash  Safety  System）等のシステムが提案されており、これらのシステムにおいては、先行車両や前方の障害物、歩行者を含む周辺物体を検出することが行われている。
【０００３】
このような周辺物体の検出を行うにあたり近年においては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、ＴＯＦ（Time  Of  Flight：飛行時間）が照射光と反射光の位相差に比例して、ＴＯＦから距離を換算することができることを原理として、周辺物体との距離と周辺物体の有無を主に検出する周辺物体検出装置を用いることが提案されている。
【０００４】
この周辺物体検出装置においては、ある程度高周波である周波数の逆数の所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射して、対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光を所定周期内において時系列的に連続して複数設定された受光期間において受光し、受光された反射光の受光光量に応じた電荷を生成して、所定周期内の複数の受光期間毎の受光光量を検出するとともに、複数の受光期間毎の受光光量と例えば振幅と位相差に基づく三角関数及び直流成分により構成される換算式に基づいて照射光と反射光の位相差を求め、位相差と光速を用いた換算式に基づいて周辺物体と車両との距離を算出し、周辺物体との相対距離及び周辺物体の有無を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９０６８５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７２２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような周辺物体検出装置においては、対象空間に霧や光化学スモッグ、砂煙等の検出阻害要因が存在する場合には、照射光が検出阻害要因を構成する粒子により反射されて、周辺物体が例えば先行車両や障害物、歩行者等である場合における反射によるものと同等の反射光が発生して、この反射光を受光すると周辺物体として検出してしまうこととなり、検出した周辺物体が検出阻害要因を構成する粒子によって照射光が反射されることに起因する虚像であるか否かを正確に判定することができず、虚像と実在する周辺物体を区別して検出できないという問題が生じる。
【０００７】
このような正確性に欠ける周辺物体の検出が行われると、例えば上述したシステムにおいて周辺物体と車両との相対距離に基づいて車間距離制御や警報及び制動を行う場合に、実際には存在しない周辺物体を検出することを招くこととなり、より正確に実在する周辺物体の検出を履行することができなくなり、周辺物体の不正確な検出に基づいて、本来必要のない車間距離制御、警報及び制動が行われてしまう事態を招くこととなり、運転者が所望する円滑な運転が実現できないという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、より正確に周辺物体を検出することができる周辺物体検出装置と周辺物体検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明による第一の周辺物体検出装置は、
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射手段と、
前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、受光された前記反射光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換手段と、
前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の受光光量を検出する受光光量検出手段と、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出手段と、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の輝度を算出する輝度算出手段と、
前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出手段と、
前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
なお、第一の周辺物体検出装置においては、前記輝度を振幅として処理内容を簡略化している。
【００１１】
また、上記の問題を解決するため、本発明による第二の周辺物体検出装置は、
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射手段と、
前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光の受光光量と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換手段と、
前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出手段と、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出手段と、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出手段と、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の振幅を算出して、前記振幅に前記オフセット直流成分を加えて前記反射光の輝度を算出する輝度算出手段と、
前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出手段と、
前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定手段と、
を含むことを特徴としてもよい。
【００１２】
なお、第二の周辺物体検出装置においては、前記輝度を前記振幅と前記オフセット直流成分を加えた値として、前記輝度をより実態に即した値として定義して算出して、前記輝度と前記所定閾値との比較による閾値判定の精度を高める構成としている。また、前記受光期間と前記停止期間は相互に重複しないものとする。
【００１３】
なお、前記第一換算式とは、前記所定周期内の複数の前記受光期間を例えば四つに設定する場合に、受光期間毎の受光光量は、位相差に０、π／２、π、３π／２を加えた値の正弦関数に振幅を乗じて直流成分を加えた四つの式で表され、これらの四つの式を連立方程式として直流成分を消去して位相差について解いて定まる換算式である。
【００１４】
さらに、前記第二換算式とは、これらの四つの式を連立方程式として振幅について解いて定まる換算式である。また、前記第三換算式は、前記相対距離が前記位相差に光速を乗じて二で除した値に相当することを示す換算式である。さらに、前記第四換算式とは、これらの四つの式を連立方程式として直流成分について解いて定まる換算式である。
【００１５】
また、前記相対距離の一定期間内の変動距離とは、相対速度を示す。
【００１６】
あるいは、上記課題を解決するため、本発明による第三の周辺物体検出装置は、
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射手段と、
前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換手段と、
前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出手段と、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出手段と、
前記オフセット直流成分が所定直流成分より大きい場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定手段と、
を含むことを特徴としてもよい。
【００１７】
なお、第三の前記周辺物体検出装置においては、前記オフセット直流成分の大きさそのものが前記検出阻害要因を構成する粒子が車両前方に存在していることの度合すなわち可能性を示すパラメータであることを利用するものである。
【００１８】
上記の問題を解決するため、本発明による第一の周辺物体検出方法は、
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射ステップと、
前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、受光された前記反射光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換ステップと、
前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の受光光量を検出する受光光量検出ステップと、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出ステップと、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の輝度を算出する輝度算出ステップと、
前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出ステップと、
前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１９】
なお、第一の周辺物体検出方法においては、前記輝度を振幅として処理内容を簡略化している。
【００２０】
また、上記の問題を解決するため、本発明による第二の周辺物体検出方法は、
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射ステップと、
前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光の受光光量と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換ステップと、
前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出ステップと、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出ステップと、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第一換算式により前記照射光と前記反射光の位相差を算出する位相差算出ステップと、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第二換算式により前記反射光の振幅を算出して、前記振幅に前記オフセット直流成分を加えて前記反射光の輝度を算出する輝度算出ステップと、前記位相差と第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出ステップと、
前記輝度が所定閾値以上であって前記相対距離の一定期間内の変動距離が一定変動距離以下である場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定ステップと、
を含むことを特徴としてもよい。
【００２１】
なお、第二の周辺物体検出方法においては、前記輝度を前記振幅と前記オフセット直流成分を加えた値として、前記輝度をより実態に即した値として定義して算出した上で、前記輝度と前記所定閾値との比較による閾値判定の精度及び虚像判定の精度を高める構成としている。また、前記受光期間と前記停止期間は相互に重複しないものとする。
【００２２】
なおここでも、前記第一換算式とは、前記所定周期内の複数の前記受光期間を例えば四つに設定する場合に、受光期間毎の受光光量は、位相差に０、π／２、π、３π／２を加えた値の正弦関数に振幅を乗じて直流成分を加えた四つの式で表され、これらの四つの式を連立方程式として直流成分を消去して位相差について解いて定まる換算式であって、前記第二換算式とは、これらの四つの式を連立方程式として振幅について解いて定まる換算式である。また、前記第三換算式は、前記相対距離が前記位相差に光速を乗じて二で除した値に相当することを示す換算式である。さらに、前記第四換算式とは、これらの四つの式を連立方程式として直流成分について解いて定まる換算式である。
【００２３】
あるいは、上記課題を解決するため、本発明による第三の周辺物体検出方法は、
所定周期の変調信号で強度変調された照射光を対象空間に照射する照射ステップと、
前記対象空間において照射光が反射されることにより発生する反射光及び外乱光を所定周期内において複数設定された受光期間において受光し、前記照射光が照射されない停止期間の前記対象空間における外乱光を受光して、受光された前記反射光及び外乱光と前記外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する光電変換ステップと、
前記電荷に基づいて前記所定周期内の複数の前記受光期間毎の前記反射光及び外乱光の受光光量及び前記停止期間の前記外乱光の受光光量を検出する受光光量検出ステップと、
複数の前記受光期間毎の受光光量と第四換算式により前記反射光及び外乱光の直流成分を算出し、前記停止期間の受光光量から前記外乱光の直流成分を算出し、前記反射光及び外乱光の直流成分と前記外乱光の直流成分の差であるオフセット直流成分を算出する直流成分算出ステップと、
前記オフセット直流成分が所定直流成分より大きい場合に、前記周辺物体が虚像であると判定する虚像判定ステップと、
を含むことを特徴としてもよい。
【００２４】
なお、第三の前記周辺物体検出方法においては、前記オフセット直流成分の大きさそのものが前記検出阻害要因を構成する粒子が車両前方に存在していることの度合すなわち可能性を示すパラメータであることを利用するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、より正確に周辺物体を検出することができる周辺物体検出装置、周辺物体検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態における照射光と反射光の形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態における照射光と反射光の形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態における照射光と反射光の形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態における粒子の濃度が低い場合の反射光の形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態における粒子の濃度が高い場合の反射光の形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態の制御内容に用いられるマップである。
【図８】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明に係る周辺物体検出装置の一実施形態を示すブロック図である。図２は、本発明に係る周辺物体検出装置の照射光と反射光の関係を示す模式図である。図３は、検出阻害要因が存在しない場合の照射光と反射光の関係を示す模式図である。図４は、検出阻害要因が存在する場合の照射光と反射光の関係を示す模式図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施例１の周辺物体検出装置は、車両用距離画像センサ１により構成される。車両用距離画像センサ１は、発光部２と、制御回路部３と、受光光学系４と、感光部５と、感度制御部６と、電荷集積部７と、電荷取出部８と、画像生成部９とを備えて構成される。
【００３０】
車両用距離画像センサ１には、車両制御ＥＣＵ１０（Electronic  Control  Unit）が接続されて、車両制御ＥＣＵ１０には、エンジンＥＣＵ１１（Engine  Electronic  Control  Unit）と、ブレーキＥＣＵ１２（Brake  Electronic  Control  Unit）と、変速機ＥＣＵ１３（Transmission  Electronic  Control  Unit）とがＣＡＮ（Controller  Area  Network）等の通信規格により相互に接続され、さらに、車両制御ＥＣＵ１０にはＣＡＮを介さないで、ブザー１４と警告ランプ１５が接続される。ブザー１４及び警告ランプ１５は、車両のメータパネル又はダッシュパネル等の車両内の運転者の前方に設置される。
【００３１】
車両用距離画像センサ１は、車両のフロントグリル又はフロントバンパーあるいはウインドシールド等の車両の前部に設けられる、例えばレーザ、可視光、赤外線等の光線を用いたレーダであり、車両の前方に位置する先行車両や障害物、歩行者等の周辺物体との相対距離及び周辺物体の有無を以下に述べるように距離画像として検出する。
【００３２】
車両制御ＥＣＵ１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、以下に述べる処理を行う車速検出手段１０ａと、車両制御手段１０ｂとを構成するものである。
【００３３】
エンジンＥＣＵ１１は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、車両制御ＥＣＵ１０からの指令に基づき、図示しないエンジンのスロットル開度、燃料噴射量、バルブ開閉タイミング、バルブリフト量等のエンジンのクランクシャフトの回転数を変更し得るパラメータを制御して、エンジンの回転数の制御を行って車両の加減速度の制御を行うものである。
【００３４】
ブレーキＥＣＵ１２は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、車両制御ＥＣＵ１０からの指令に基づき、車両の各車輪に設けられた図示しないブレーキ装置を制御して車両の制動を行うとともに、図示しない車輪速センサから車速Ｖを検出して検出結果を、ＣＡＮを介して車両制御ＥＣＵ１０に出力するものである。
【００３５】
変速機ＥＣＵ１３は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースとから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、車両制御ＥＣＵ１０からの指令に基づき、ここでは図示しない変速機の変速比のシフト制御を行うものである。
【００３６】
車両制御ＥＣＵ１０の車速検出手段１０ａは、ＣＡＮを介してブレーキＥＣＵ１２から車両の車速Ｖを検出して、車両用距離画像センサ１に車速Ｖを含むデータフレームを送信する。
【００３７】
車両用距離画像センサ１は、マイクロコンピュータを含み、マイクロコンピュータは、以下に述べる発光源２及び感度制御部６を制御する制御回路部３と、電荷取出部９から受け渡された電荷に基づいて以下に述べる所定の演算処理を行う画像生成部９を構成する。マイクロコンピュータは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものである。
【００３８】
また、車両用距離画像センサ１の感光部５は感光用のＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）により構成され、感度制御部６は例えば複数のトランジスタ等により構成される。電荷集積部７、電荷取出部８は水平、垂直方向の転送用のＣＣＤと複数箇所に適宜配置された電極により構成されて、図１中において一点鎖線で示す半導体基板上で適宜組み合わせて構成され、制御回路部３により電極が適宜制御されて、ポテンシャル井戸を適宜の位置において生成することにより、電荷の受け渡し、集積、取出を行う。
【００３９】
発光部２は例えばＬＥＤアレイであって、制御回路部３の制御に基づいて例えば１００ＭＨｚである所定周期Ｔの変調信号で強度変調された図２に示すような照射光イを対象空間に照射する。発光部２は照射手段を構成する。
【００４０】
マトリクス状に配置された複数の感光部５は、対象空間において照射光イが反射されることにより発生する図２に示すような照射光イに対して位相差がφである反射光ロをレンズにより構成される受光光学系４を介して、所定周期Ｔ内において複数、ここでは四つに設定された受光期間Ｔｗにおいて受光し、受光された反射光ロの受光光量に応じた電荷を生成する。つまり、感光部５は光電変換手段を構成する。
【００４１】
感度制御部６は、感光部５で生成された電荷を、受光期間Ｔｗにおいては電荷集積部７に受け渡し、受光期間Ｔｗ以外の期間においては廃棄する。電荷集積部７は、受け渡された電荷を電荷取出部８に受け渡し、電荷取出部８は受光期間Ｔｗ毎に集積された電荷を、画像生成部９に取り出して出力する。
【００４２】
画像生成部９は、受光光量検出手段９ａ、位相差算出手段９ｂ、輝度算出手段９ｃ、相対距離算出手段９ｄ、虚像判定手段９ｅ、濃度算出手段９ｆを構成する。画像生成部９の受光光量検出手段９ａは、電荷取出部８から受け渡された電荷に基づいて所定周期Ｔ内の時系列的にπ／２毎に連続する複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０＝Ａｓｉｎφ＋Ｂ、Ａ１＝Ａｓｉｎ（φ＋π／２）＋Ｂ、Ａ２＝Ａｓｉｎ（φ＋π）＋Ｂ、Ａ３＝ｓｉｎ（φ＋３π／２）＋Ｂを検出して、画像生成部９の位相差算出手段９ｂは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第一換算式：φ＝ｔａｎ−１（（Ａ２−Ａ０）／（Ａ３−Ａ１））により照射光イと反射光ロの位相差φを算出する。さらに、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量と第二換算式：Ａ＝（Ａ０−Ｂ）／ｓｉｎφにより反射光ロの振幅Ａを輝度Ｋとして算出する。なお、Ｂは直流成分を示す。
【００４３】
加えて、画像生成部９の相対距離算出手段９ｄは、位相差φと、位相差φと相対距離Ｌの関係を示す第三換算式：Ｌ＝（ｃ×Δｔ）／２、Δｔ＝Ｔ×φ／２π（ｃは照射光及び反射光の光速、Δｔは遅延時間、Ｔは所定周期）に基づいて周辺物体との相対距離Ｌを複数の感光部５毎に算出して、距離画像を生成するとともに、相対距離Ｌを時間について微分処理することにより一定期間内の変動距離ΔＬを算出する。
【００４４】
さらに、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、車両制御ＥＣＵ１０からＣＡＮを介して受信したデータフレームから、車両の車速Ｖを検出し、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の感光部５に対応させた反射光ロの輝度Ｋに基づいて、隣接する複数の感光部５における輝度差分ΔＫを算出する。なお一定期間は例えば所定周期Ｔの整数倍の期間と定義する。
【００４５】
画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、輝度Ｋが所定閾値Ｋｔｈ以上であって相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣ以下であり、かつ、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上であり、かつ、輝度差分ΔＫが一定輝度差分ΔＫＣ以下である場合に、周辺物体が虚像であると判定する。上記条件が成立しない場合は、虚像判定手段９ｅは、周辺物体が虚像でないと判定する。
【００４６】
さらに、画像生成部９は、算出した相対距離Ｌを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信するとともに、虚像判定手段９ｅが検出された周辺物体が虚像であると判定した場合には、虚像フラグを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信する。
【００４７】
さらに、虚像判定手段９ｅが検出された周辺物体が虚像であると判定した場合には、画像生成部９の濃度算出手段９ｆは、検出阻害要因を構成する霧等の粒子の濃度Ｄを位相差φに基づいて算出する。なお検出阻害要因を構成する粒子の濃度Ｄとは、対象空間の単位体積内の粒子の数で定義される。
【００４８】
つまり、車両用距離画像センサ１においては、図３に示すような、照射光が対象空間における先行車両により反射されて反射光が発生して、反射光を受光した場合における反射光の受光光量に対して、図４に示すような、対象空間において霧等の検出阻害要因による反射光が発生して、反射光を受光した場合においては、輝度Ｋは所定閾値Ｋｔｈ以上であって先行車両がある場合と同等の強度を有している場合であっても、検出阻害要因を構成する粒子のうち反射に寄与する粒子は、車両から所定距離だけ前方に位置する定まった範囲内に位置する反射面となって、相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが車両の前進に係わらずに一定変動距離ΔＬＣ以下となるという性質を主に利用して、虚像判定を行う。
【００４９】
さらに、車両用距離画像センサ１においては、以下の原理に基づいて、検出阻害要因を構成する粒子の濃度を測定する。図５は濃度が低く薄い場合の反射波の形態を示し、図６は濃度が高く濃い場合の反射波の形態を示す。一般に、図５に示すような、検出阻害要因を構成する粒子の濃度が低い場合の反射波に較べて、図６に示すような濃度が高い場合の反射波は位相が進む性質を有する。
【００５０】
つまり、図７に示すように、位相差φと濃度Ｄとは線形の比例関係を有する。図７に示す、位相差φと濃度Ｄの比例関係を示すマップは、実験又はシミュレーションにより予め求め、画像生成部９を構成するマイクロコンピュータのＲＯＭに予め格納し記憶させる。虚像判定手段９ｅにより周辺物体が虚像であると判定された場合には、濃度算出手段９ｆは、図７に示したマップを用いて、位相差φに基づいて濃度Ｄを算出して、算出した濃度Ｄを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信する。
【００５１】
車両制御ＥＣＵ１０の車両制御手段１０ｂは、車両用距離画像センサ１から送信されデータフレームに含まれる相対距離Ｌに基づいて、相対距離Ｌが警報用閾値ＬＷ未満となる場合にはブザー１３を鳴動して警報音を発生させて警告ランプ１５を点灯して警報を行い、相対距離Ｌが制動用閾値ＬＢ未満となる場合には、エンジンＥＣＵ１１によりエンジンのスロットルバルブの開度を小さくし、燃料噴射量を少なくして図示しないエンジンの回転数を下げ、ブレーキＥＣＵ１２により図示しないブレーキを動作させて制動を行い、変速機ＥＣＵ１３によりシフトダウンを行ってエンジンブレーキを作動させて、車両の速度を減少させる制御を行う。
【００５２】
さらに、車両制御手段１０ｂは、車両用距離画像センサ１から送信されデータフレームに虚像フラグが含まれる場合には、車両の前方には先行車両が存在しないものとみなして、上述した相対距離Ｌに基づく閾値判定と警報及び制動の実行すなわち車間距離制御を停止する。また、車両制御手段１０ｂは、車両用距離画像センサ１から送信されたデータフレームに含まれる濃度Ｄが閾値Ｄｔｈを超える場合には、運転者に徐行又は停止を促す注意音を、警報音とは異なる音色でブザー１３により発生させる。
【００５３】
以下、本実施例１の車両用距離画像センサ１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図８は、本発明による車両用距離画像センサ１の制御内容を示すフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ１において、発光部２は制御回路部３の制御に基づいて所定周期Ｔの変調信号で強度変調された図２に示すような照射光イを対象空間に照射して、ステップＳ２において、マトリクス状に配置された複数の感光部５は、対象空間において照射光イが反射されることにより発生する図２に示すような照射光イに対して位相差がφである反射光ロをレンズにより構成される受光光学系４を介して、所定周期Ｔ内において四つに設定された受光期間Ｔｗにおいて受光し、受光された反射光の受光光量に応じた電荷を生成する。
【００５５】
ステップＳ３において、画像生成部９の受光光量検出手段９ａは、電荷に基づいて所定周期Ｔ内の複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３を検出し、ステップＳ４において、画像生成部９の位相差算出手段９ｂは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第一換算式：
φ＝ｔａｎ−１（（Ａ２−Ａ０）／（Ａ３−Ａ１））
により照射光と反射光の位相差φを算出し、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量と第二換算式：
Ａ＝（Ａ０−Ｂ）／ｓｉｎφ
により反射光の輝度Ｋ＝振幅Ａを算出し、画像生成部９の相対距離算出手段９ｄは、位相差φと、位相差φと相対距離Ｌの関係を示す第三換算式：
Ｌ＝（ｃ×Δｔ）／２、Δｔ＝Ｔ×φ／２π
に基づいて周辺物体との相対距離Ｌを複数の感光部５毎に算出する。
【００５６】
ステップＳ５において、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の感光部５に対応させた反射光ロの輝度Ｋから、隣接する複数の感光部５における輝度差分ΔＫを算出して、一定期間内の変動距離ΔＬを算出する。なお、ステップＳ５における変動距離ΔＬは実質的に車両と周辺物体との相対速度を指すので、相対距離Ｌの微分値ｄＬ／ｄｔを相対速度として算出する。
【００５７】
ステップＳ６において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、車両制御ＥＣＵ１０からＣＡＮを介して、車両の車速Ｖを検出し、ステップＳ７において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、一定期間内の変動車速ΔＶを算出する。
【００５８】
ステップＳ８において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、輝度Ｋが所定閾値Ｋｔｈ以上であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ９にすすみ、否定である場合にはステップＳ１４にすすむ。
【００５９】
ステップＳ９において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣ以下であり、かつ、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ１０にすすみ、否定である場合にはステップＳ１４にすすむ。
【００６０】
さらに、ステップＳ１０において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、輝度差分ΔＫが一定輝度差分ΔＫＣ以下であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ１１にすすみ、否定である場合には、ステップＳ１４にすすむ。
【００６１】
ステップＳ１１において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、周辺物体が虚像であると判定し、ステップ１２にすすんで、画像生成部９の濃度算出手段９ｆは、濃度Ｄを位相差φと図７のマップに基づいて算出し、ステップＳ１３において、画像生成部９は、虚像フラグと濃度Ｄを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信する。
【００６２】
ステップＳ１４においては、画像生成部９は、周辺物体が霧等の検出阻害要因による虚像ではないと判定する。
【００６３】
以上述べたステップＳ１からステップＳ１４の一連の処理は車両用距離画像センサ１が含むマイクロコンピュータのスペックにより定まるある演算周期毎に実行されて、本発明に係わる第一の周辺物体検出方法の、照射ステップ、光電変換ステップ、受光光量検出ステップ、位相差算出ステップ、輝度算出ステップ、相対距離算出ステップ、虚像判定ステップ、濃度算出ステップが繰り返し実行される。
【００６４】
以上述べた制御内容により実現される本実施例１の第一の周辺物体検出装置及びそれにより実行される第一の周辺物体検出方法によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、検出した周辺物体が霧等の検出阻害要因を構成する粒子による虚像であるか否かを、輝度Ｋ、相対距離Ｌ、車速Ｖ等の既知かつ取得が容易なパラメータに基づいて容易且つ正確に判定することができるので、周辺物体が虚像、つまり、ゴーストである場合には、相対距離Ｌに基づく警報や制動等の車間距離制御を停止して、本来必要でない制御を予め停止することができ、より円滑な運転を実現することができる。
【００６５】
さらに、本実施例１の第一の周辺物体検出装置においては、虚像判定手段９ｅが、車両の車速Ｖを検出し、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ＶＣ以上である場合に、周辺物体が虚像であると判定することとしているので、変動距離Ｌが一定変動距離ΔＬＣ以下であるか否かとの判定と併せて、以下のような作用効果を得ることができる。
【００６６】
つまり、照射光が対象空間において反射されて反射光が発生して、光電変換手段が反射光を受光しても、対象空間における反射が検出阻害要因を構成する複数の粒子によるものであって虚像が発生している場合においては、車両の車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上であっても、相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが車両の加速又は減速を伴う前進に係わらずに一定変動距離ＬＣ以下となるという性質を利用した虚像判定を行うことができる。すなわち、変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上で、変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣ以下である場合には、虚像判定手段９ｅは検出された周辺物体は虚像であると判定する。
【００６７】
換言すれば、周辺物体が実際に存在する先行車両、障害物、歩行者等の物体であれば、車両が加速又は減速した場合には、相対距離Ｌは短く又は長くなり変動距離ΔＬは大きくなるが、周辺物体が検出阻害要因を構成する粒子による虚像であれば相対距離Ｌは変化しないという性質を利用して、変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上で、変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣである場合には、虚像判定手段９ｅは検出された周辺物体は虚像であると判定することで、虚像判定の精度を更に高めることができる。
【００６８】
すなわち、本実施例１の周辺物体検出装置の虚像判定手段９ｅは、輝度Ｋが所定閾値Ｋｔｈ以上であって相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが一定変動距離ＬＣ以下であること、に加えて、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ＶＣ以上である場合に、周辺物体が虚像であると判定することとして判定要素として車速Ｖを加味することにより、周辺物体が虚像であるか否かの判定の精度をより高めることができる。
【００６９】
さらに、本実施例１の周辺物体検出装置においては、光電変換手段５を複数含み、輝度算出手段９ｃが反射光の輝度Ｋを複数の光電変換手段に対応させて複数算出して、複数算出された輝度Ｋに基づいて隣接する複数の光電変換手段５間の輝度差分ΔＫを算出するとともに、虚像判定手段９ｅが、輝度差分ΔＫが一定輝度差分ΔＫＣ以下である場合に、周辺物体が虚像であると判定することとしているので、以下のような作用効果が得られる。なお輝度差分ΔＫはコントラストを示す。
【００７０】
つまり、本実施例１の周辺物体検出装置においては、照射光が対象空間において反射されて反射光が発生して、光電変換手段５が反射光を受光した場合において、対象空間における反射が検出阻害要因による場合においては、検出阻害要因を構成する粒子は先行車両や障害物、歩行者等の本来対象とすることを所望する周辺物体に較べてより広い範囲に離散的に分布しており、検出される周辺物体の外縁が不明瞭となるため、検出阻害要因以外の周辺物体を検出した場合に較べて、外縁における輝度差分ΔＫが小さくなり一定輝度差分ΔＫＣ以下となる性質を利用して、虚像判定手段９ｅは周辺物体が虚像であるか否かを判定することができる。
【００７１】
すなわち、虚像判定手段９ｅは、反射光が検出阻害要因によるものである場合における輝度差分ΔＫが一様に小さくなることを利用して、周辺物体が検出されても輝度差分ΔＫを用いた判定を行うことにより、周辺物体が虚像であると判定する判定精度をより高めることができる。
【００７２】
さらに、本実施例１の周辺物体検出装置においては、虚像判定手段９ｅが、周辺物体が虚像であると判定する場合に、検出阻害要因を構成する粒子の濃度Ｄを算出する濃度算出手段９ｆを含むこととし、濃度算出手段９ｆが、位相差φに基づいて検出阻害要因を構成する粒子の濃度Ｄを算出することとしているので、以下のような作用効果を得ることができる。なお、位相差φに換えて相対距離Ｌを用いてもよい。相対距離Ｌと濃度Ｄの関係も、図７に示したマップと同様の線形な比例関係を有する。
【００７３】
つまり本実施例１の周辺物体検出装置においては、濃度Ｄを算出するにあたって、位相差φと、図７に示した位相差φが濃度Ｄに比例する性質に基づいて濃度Ｄを算出することができるので、従来のコントラストを用いた濃度の算出に較べて、算出に必要なパラメータを減少させて、計算をより単純化することができる。
【００７４】
また、従来複雑な演算が必要であった検出阻害要因を構成する粒子の濃度Ｄをより簡単な手法により演算することができるので、濃度Ｄを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に適宜伝送することにより、車両制御ＥＣＵ１０により車両内の運転者に対して適宜減速、徐行を促す案内を報知し、場合によっては停止を促す警報等を行い、車両制御ＥＣＵ１０による車両制御をより充実したものとすることができる。
【００７５】
なお、ここで本実施例１の周辺物体検出装置においては、以下に述べる実施例２及び実施例３と同様に、虚像を発生させる検出阻害要因は、霧、光化学スモッグ、砂煙のいずれかを含むものとしている。
【００７６】
なお、図８に示したフローチャートにおいて、車両用距離画像センサ１が車速ＶをＣＡＮ上で検出することが困難である場合、又は、制御をより簡略化する要請がある場合等には、図９に示すように、ステップＳ６、ステップＳ７を省略して、ステップＳ９の後段の変動車速ΔＶの閾値判定を省略することもできる。
【００７７】
上述した実施例１においては、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、振幅Ａを輝度Ｋとみなして、輝度Ｋが所定閾値Ｋｔｈであるか否かの判定を行うことにより、周辺物体が虚像であるか否かの判定を行っているが、より厳密には輝度Ｋは、反射光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔ＝Ｂ−Ｂｏｆｆに振幅Ａが加算されたものとすることが好ましいことを考慮して、輝度Ｋ＝振幅Ａ＋オフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔと定義して、閾値判定を行うこともできる。以下それについての実施例２について述べる。
【実施例２】
【００７８】
本実施例２の周辺物体検出装置の、基本的なハード構成は実施例１の図１〜図７に示したものと同様であるため、共通する構成要素については同一の符号を付して説明する。本実施例２の周辺物体検出装置においても、車両用距離画像センサ１の感光部５は感光用のＣＣＤにより構成され、感度制御部６は例えば複数のトランジスタ等により構成される。
【００７９】
また、電荷集積部７、電荷取出部８は水平、垂直方向の転送用のＣＣＤと複数箇所に適宜配置された電極により構成されて、図１中に一点鎖線で示す半導体基板上で適宜組み合わせて構成され、制御回路部３により電極が適宜制御されて、ポテンシャル井戸を適宜の位置において生成することにより、電荷の受け渡し、集積、取出を行う。
【００８０】
発光部２は実施例１と同様に例えばＬＥＤアレイであって、制御回路部３の制御に基づいて例えば１００ＭＨｚの変調周波数により定まる所定周期Ｔの変調信号で強度変調された図２に示すような照射光イを対象空間に照射する。マトリクス状に配置された複数の感光部５は、対象空間において照射光イが反射されることにより発生する図２に示すような照射光イに対して位相差がφである反射光ロを対象空間から放射される外乱光とともにレンズにより構成される受光光学系４を介して、所定周期Ｔ内において複数、ここでは四つに設定された受光期間Ｔｗにおいて受光し、受光された反射光ロ及び外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する。
【００８１】
また、制御回路部３の停止期間制御に基づいて、照射手段である発光部２が対象空間に照射光を照射しない停止期間Ｔｓを設定し、この停止期間Ｔｓを図２に示した複数の受光期間Ｔｗのうち、位相差φを算出するにあたって用いる隣接する四つの受光期間Ｔｗ以外の受光期間Ｔｗに同期させることとする。
【００８２】
感度制御部６は、停止期間Ｔｓに同期されない受光期間Ｔｗにおいては感光部５で生成された電荷を、電荷集積部７に受け渡し、受光期間Ｔｗ以外の期間においては廃棄する。電荷集積部７は、受け渡された電荷を電荷取出部８に受け渡し、電荷取出部８は受光期間Ｔｗ毎に集積された電荷を、画像生成部９に取り出して出力する。
【００８３】
停止期間Ｔｓに同期させた受光期間Ｔｗにおいて、対象空間から入射された外乱光を、感光部５は受光光学系４を介して受光して、受光された外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する。感度制御部６は、感光部５で生成された外乱光に対応する電荷を、電荷集積部７に受け渡し、電荷集積部７は受け渡された電荷をさらに電荷取出部８に受け渡し、電荷取出部８は停止期間Ｔｓに同期させた受光期間Ｔｗにおいて集積された電荷を画像生成部９に取り出して出力する。
【００８４】
実施例２においても、発光部２は照射手段を構成し、感光部５は光電変換手段を構成する。また、実施例２においては、画像生成部９は直流成分算出手段９ｇを実施例１に示したものに追加して有しており、画像生成部９は受光光量検出手段９ａ、位相差算出手段９ｂ、直流成分算出手段９ｇ、輝度算出手段９ｃ、相対距離算出手段９ｄ、虚像判定手段９ｅ、濃度算出手段９ｆを構成する。
【００８５】
画像生成部９の受光光量検出手段９ａは、電荷に基づいて所定周期Ｔ内の複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０＝Ａｓｉｎφ＋Ｂ、Ａ１＝Ａｓｉｎ（φ＋π／２）＋Ｂ、Ａ２＝Ａｓｉｎ（φ＋π）＋Ｂ、Ａ３＝ｓｉｎ（φ＋３π／２）＋Ｂを検出し、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第一換算式：
φ＝ｔａｎ−１（（Ａ２−Ａ０）／（Ａ３−Ａ１））
により照射光イと反射光ロの位相差φを算出する。
【００８６】
さらに、画像生成部９の直流成分算出手段９ｇは停止期間Ｔｓに同期させた受光期間Ｔｗにおいて集積された電荷により外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを算出し、第四換算式：
Ｂ＝（Ａ０＋Ａ２）／２
により反射光及び外乱光の直流成分Ｂを算出し、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔ＝Ｂ−Ｂｏｆｆを算出する。
【００８７】
加えて、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量と第二換算式：
Ａ＝（Ａ０−Ｂ）／ｓｉｎφ
により反射光ロの振幅Ａを算出し、振幅Ａにオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを加えて輝度Ｋ＝Ａ＋Ｂｏｆｆｓｅｔを算出する。
【００８８】
さらに、画像生成部９の相対距離算出手段９ｄは、位相差φと、位相差φと相対距離Ｌの関係を示す第三換算式：
Ｌ＝（ｃ×Δｔ）／２、Δｔ＝Ｔ×φ／２π（ｃは照射光及び反射光の光速、Δｔは遅延時間、Ｔは所定周期）
に基づいて周辺物体との相対距離Ｌを複数の感光部５毎に算出して、距離画像を生成するとともに、一定期間内の変動距離ΔＬを算出する。
【００８９】
さらに、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは車両制御ＥＣＵ１０からＣＡＮを介して受信したデータフレームから、車両の車速Ｖを検出し、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の感光部５に対応させた反射光ロの輝度Ｋに基づいて、隣接する複数の感光部５における輝度差分ΔＫを算出する。なお一定期間は例えば所定周期Ｔの整数倍の期間とする。
【００９０】
画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、輝度Ｋが所定閾値Ｋｔｈ以上であって相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣ以下であり、かつ、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上であり、かつ、輝度差分ΔＫが一定輝度差分ΔＫＣ以下である場合に、周辺物体が虚像であると判定する。上記条件が成立しない場合には、虚像判定手段９ｅは周辺物体が虚像でないと判定する。
【００９１】
画像生成部９は、算出した相対距離Ｌを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信するとともに、周辺物体が虚像であると判定した場合には、より正確な輝度Ｋに基づいた正確な判定に基づく虚像フラグを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信する。
【００９２】
さらに、周辺物体が虚像であると判定した場合には、画像生成部９の濃度算出手段９ｆは、実施例１と同様に、検出阻害要因を構成する粒子の濃度Ｄを位相差φに基づいて算出する。なおここでも濃度Ｄとは、対象空間における単位体積内の検出阻害要因を構成する粒子の数で定義される。
【００９３】
つまり本実施例２においても、車両用距離画像センサ１においては、図３に示すような、照射光が対象空間における先行車両により反射されて反射光が発生して、反射光及び外乱光を受光した場合における反射光の受光光量に対して、図４に示すような、対象空間において霧等の検出阻害要因を構成する粒子による反射光が発生して、反射光及び外乱光を受光した場合においては、受光光量すなわち輝度Ｋは、ピーク値が所定閾値Ｋｔｈ以上であって先行車両がある場合と同等の強度を有していても、検出阻害要因を構成する粒子のうち反射に寄与する粒子は、車両の前方のある定まった範囲に分布的に位置する粒子となって、相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが車両の前進に係わらずに一定変動距離ΔＬＣ以下となるという性質を主に利用して、虚像判定を行う。
【００９４】
さらに、実施例１と同様に本実施例２における車両用距離画像センサ１においても、図５に示すような、検出霜害要因を構成する粒子の濃度が低い場合の反射波に較べて、図６に示すような検出阻害要因を構成する粒子の濃度が高い場合の反射波は位相が進む性質を有しており、図７のマップに示したように、位相差φと濃度Ｄとは比例関係を有するため、この性質を利用して、周辺物体が虚像であると判定された場合には、図７に示したマップに基づいて、位相差φに基づいて濃度Ｄを算出して、算出した濃度Ｄを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信する。
【００９５】
車両制御ＥＣＵ１０の車両制御手段１０ｂは、車両用距離画像センサ１から送信されデータフレームに含まれる相対距離Ｌに基づいて、相対距離Ｌが警報用閾値ＬＷ未満となる場合にはブザー１３を鳴動して警報音を発生させて警告ランプ１５を点灯して警報を行い、相対距離が制動用閾値ＬＢ未満となる場合には、エンジンＥＣＵ１１によりエンジンのスロットルバルブの開度を小さくし、燃料噴射量を少なくしてエンジンの回転数を下げ、ブレーキＥＣＵ１２によりブレーキを動作させて制動を行い、変速機ＥＣＵ１３によりシフトダウンを実行してエンジンブレーキを作用させて、車両の速度を減少させるように車間距離制御を行う。
【００９６】
さらに、車両制御手段１０ｂは、車両用距離画像センサ１から送信されデータフレームにより正確に判定された虚像フラグが含まれる場合には、上述した相対距離Ｌに基づく閾値判定と警報及び制動の実行を停止する。また、車両制御手段１０ｂは、車両用距離画像センサ１から送信されたデータフレームに含まれる濃度Ｄが閾値Ｄｔｈを超える場合には、運転者に徐行又は停止を促す警報音とは音色の異なる注意音をブザー１３により発生させる。
【００９７】
以下、本実施例２の車両用距離画像センサ１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、本発明による車両用距離画像センサ１の制御内容を示すフローチャートである。
【００９８】
ステップＳ１において、発光部２は制御回路部３の制御に基づいて所定周期Ｔの変調信号で強度変調された図２に示すような照射光イを対象空間に照射して、停止期間Ｔｓにおいては照射を停止する。ステップＳ２において、マトリクス状に配置された複数の感光部５は、対象空間において照射光イが反射されることにより発生する図２に示すような照射光イに対して位相差がφである反射光ロ及び外乱光をレンズにより構成される受光光学系４を介して、所定周期Ｔ内において四つに設定された受光期間Ｔｗにおいて受光し、所定期間Ｔ以外の受光期間Ｔｗ＝停止期間Ｔｓにおいて外乱光を受光し、受光された反射光及び外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する。
【００９９】
ステップＳ３において、画像生成部９の受光光量検出手段９ａは、電荷に基づいて所定周期Ｔ内の複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３及び停止期間Ｔｓの受光光量Ａｓを検出し、ステップＳ４において、画像生成部９の位相差算出手段９ｂは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第一換算式：φ＝ｔａｎ−１（（Ａ２−Ａ０）／（Ａ３−Ａ１））により照射光と反射光の位相差φを算出し、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第二換算式：Ａ＝（Ａ０−Ｂ）／ｓｉｎφにより反射光の振幅Ａを算出する。
【０１００】
ステップＳ４において、画像生成部９の相対距離算出手段９ｄは、位相差φと、位相差φと相対距離Ｌの関係を示す第三換算式：Ｌ＝（ｃ×Δｔ）／２、Δｔ＝Ｔ×φ／２πに基づいて周辺物体との相対距離Ｌを複数の感光部５毎に算出し、画像生成部９の直流成分算出手段９ｇは、第四換算式：Ｂ＝（Ａ０＋Ａ２）／２により反射光の直流成分Ｂを算出し、停止期間Ｔｓの受光光量Ａｓから外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを算出し、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを算出して、振幅Ａにオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを加えて輝度Ｋ＝Ａ＋Ｂｏｆｆｓｅｔを算出する。
【０１０１】
ステップＳ５において、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の感光部５に対応させた反射光ロの輝度Ｋに基づいて、隣接する複数の感光部５における輝度差分ΔＫを算出して、画像生成部９の相対距離算出手段９ｄは、一定期間内の変動距離ΔＬを算出する。なお、ステップＳ５における一定時間内の変動距離ΔＬは実質的に車両と周辺物体との相対速度を指すので、相対距離Ｌの微分値ｄＬ／ｄｔを変動距離ΔＬとして算出する。
【０１０２】
ステップＳ６において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、車両制御ＥＣＵ１０からＣＡＮを介して、車両の車速Ｖを検出し、ステップＳ７において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、一定期間内の変動車速ΔＶを算出する。
【０１０３】
ステップＳ８において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、輝度Ｋが所定閾値Ｋｔｈ以上であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ９にすすみ、否定である場合にはステップＳ１４にすすむ。ステップＳ９において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣ以下であり、かつ、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ１０にすすみ、否定である場合にはステップＳ１４にすすむ。
【０１０４】
さらに、ステップＳ１０において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、輝度差分ΔＫが一定輝度差分ΔＫＣ以下であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ１１にすすみ、否定である場合には、ステップＳ１４にすすむ。
【０１０５】
ステップＳ１１において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、周辺物体が虚像であると判定し、ステップ１２にすすんで、画像生成部９の濃度算出手段９ｆは、周辺物体が虚像と判定した場合には、検出阻害要因を構成する粒子の濃度Ｄを位相差φと図７のマップに基づいて算出し、ステップＳ１３において、画像生成部９は、虚像フラグと濃度Ｄを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信する。ステップＳ１４においては、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、周辺物体が霧等の検出阻害要因を構成する粒子による虚像ではないと判定する。
【０１０６】
以上述べたステップＳ１からステップＳ１４の一連の処理はある演算周期毎に実行されて、本発明に係わる第二の周辺物体検出方法の、照射ステップ、光電変換ステップ、受光光量検出ステップ、位相差算出ステップ、直流成分算出ステップ、輝度算出ステップ、相対距離算出ステップ、虚像判定ステップ、濃度算出ステップが繰り返し実行される。
【０１０７】
以上述べた制御内容により実現される本実施例２の第二の周辺物体検出装置及び周辺物体検出方法によれば、実施例１と同様な作用効果に加えて、輝度Ｋがオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを含むため、より正確に輝度Ｋの算出を行い、より正確な輝度Ｋに基づいた閾値判定を行って、より正確な虚像判定を行うことができる。このようなより正確な虚像判定に基づく虚像フラグにより、上述したように警報及び制動の実施を停止することができるので、周辺物体が虚像つまりゴーストである場合をより正確に判定して、相対距離Ｌに基づく警報や制動等の車間距離制御を停止して、本来必要でない制御を停止する場面をより厳格に限定することができ、より円滑な運転を実現することができる。
【０１０８】
なお、実施例１を本実施例２と比較すると、実施例１の第一の周辺物体検出装置及び周辺物体検出方法においては、輝度Ｋを反射光の振幅Ａとしているので、外乱光の影響が大きい環境下において外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを除去することは担保できており、本実施例２に較べて、外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを算出すること及び外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを算出するために、停止期間Ｔｓを設定することを省略することができるので、処理内容を簡略化することができるという利点を有する。
【０１０９】
これとは逆に、本実施例２の第二の周辺物体検出装置においては、輝度Ｋを反射光の振幅Ａに、オフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを加えた値としているので、検出阻害要因による反射においてはオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔが発生して、輝度が高くなることを考慮した閾値判定を行った上で、より正確な虚像判定を行うことができる。
【０１１０】
このため、実施例１と本実施例２のそれぞれで示した周辺物体検出装置及び周辺物体検出方法は想定されるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔの輝度Ｋに対する寄与度の大きさ、要求される虚像判定の正確性に基づいて適宜選択することが好ましい。なお、外乱光の大きさが無視できる状況においては、輝度Ｋを、反射光の直流成分Ｂとしてもよく、反射光の直流成分Ｂからオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを減じた値としてもよい。
【０１１１】
また、本実施例２の第二の周辺物体検出装置においては、所定周期Ｔは、照射光の光速を所定周期Ｔで除した波長λが検出阻害要因と車両との検出距離に相当する波長より十分小さい波長以下となるように設定されており、検出阻害要因を構成する粒子の車両の前後方向の平均位置が数十ｍであって、検出距離がおよそ３０ｍである場合を想定して、変調信号の変調周波数を１００ＭＨｚ以上とし、所定周期を１０−８秒以下とすることにより、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと照射光が照射されない停止期間Ｔｓの外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを十分に発生させて、確実に検出することができる。
【０１１２】
このことは、対象空間における反射が検出阻害要因による反射である場合においては、検出阻害要因の存在に伴い、外乱光が存在しないとみなせる場合でも、反射光の直流成分Ｂは、検出阻害要因を構成する粒子が車両の前方のある定まった範囲に前後方向にある程度の距離に亘って分布しているため各粒子において反射された反射光が合計されると、各粒子の距離毎の距離に応じて定まる各反射光の直流成分が重畳されることに基づいてオフセットされ、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと照射光が照射されない停止期間Ｔｓの外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔは所定直流成分ＢＣ以上となるという性質を利用するにあたり、所定周期Ｔを十分高く設定することにより、各反射光の直流成分が重畳される効果が高く設定できて、オフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを検出可能なレベルに確保することができるに基づく。
【０１１３】
上述した本実施例２においては、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、図１０に示すステップＳ８において、輝度Ｋが所定閾値Ｋｔｈであるか否かの判定を行うことにより、周辺物体が虚像であるか否かの判定を行っているが、ステップＳ８の判定は、反射光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差Ｂ−Ｂｏｆｆつまりオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔの大きさそのものが検出阻害要因を構成する粒子が車両前方に存在していることの度合すなわち可能性を示すパラメータであることを利用して、オフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔが所定直流成分ＢＣ以上であるか否かの判定に置換することができる。以下それについての実施例３について述べる。
【実施例３】
【０１１４】
本実施例３の周辺物体検出装置は、実施例１と同様に図１に示すように、車両用距離画像センサ１により構成されて、車両用距離画像センサ１は、発光部２と、制御回路部３と、受光光学系４と、感光部５と、感度制御部６と、電荷集積部７と、電荷取出部８と、画像生成部９とを備えて構成される。実施例１と重複する構成要素については同一の符号を付して説明する。
【０１１５】
本実施例３においても発光部２は、制御回路部３の制御に基づいて１００ＭＨｚの変調周波数により定まる所定周期Ｔの変調信号で強度変調された図２に示すような照射光イを対象空間に照射する。マトリクス状に配置された複数の感光部５は、対象空間において照射光イが反射されることにより発生する図２に示すような照射光イに対して位相差がφである反射光ロを外乱光とともにレンズにより構成される受光光学系４を介して、所定周期Ｔ内において複数、ここでは四つに設定された受光期間Ｔｗにおいて受光し、受光された反射光ロ及び外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する。
【０１１６】
また、実施例２と同様に、制御回路部３の停止期間制御に基づいて、発光部２が対象空間に照射光を照射しない停止期間Ｔｓを設定するとともに、この停止期間Ｔｓを図２に示した複数の受光期間Ｔｗのうち、位相差φを算出するにあたって用いる時系列的に隣接する四つの受光期間Ｔｗ以外の受光期間Ｔｗに同期させる。
【０１１７】
感度制御部６は、停止期間Ｔｓに同期されない受光期間Ｔｗにおいては感光部５で生成された電荷を、電荷集積部７に受け渡して、受光期間Ｔｗ以外の期間においては廃棄するものとし、電荷集積部７は、受け渡された電荷を電荷取出部８に受け渡し、電荷取出部８は受光期間Ｔｗ毎に集積された電荷を、画像生成部９に取り出して出力する。
【０１１８】
停止期間Ｔｓに同期させた受光期間Ｔｗにおいて、対象空間から入射された外乱光のみを、感光部５は受光光学系４を介して受光して、受光された外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する。感度制御部６は、感光部５で生成された外乱光に対応する電荷を、電荷集積部７に受け渡し、電荷集積部７は受け渡された電荷をさらに電荷取出部８に受け渡し、電荷取出部８は停止期間Ｔｓに同期させた受光期間Ｔｗにおいて集積された電荷を画像生成部９に取り出して出力する。画像生成部９の直流成分算出手段９ｇは停止期間Ｔｓに同期させた受光期間Ｔｗにおいて集積された電荷により外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを算出する。
【０１１９】
画像生成部９の直流成分算出手段９ｇは、位相差φを算出するにあたって用いる隣接する四つの受光期間Ｔｗの受光光量Ａ０〜Ａ３に基づいて、第四換算式：Ｂ＝（Ａ０＋Ａ２）／２により反射光及び外乱光の直流成分Ｂを算出する。つまり、本実施例３においても、発光部２は照射手段を構成し、感光部５は光電変換手段を構成し、画像生成部９は受光光量検出手段９ａ、位相差算出手段９ｂ、直流成分算出手段９ｇ、を構成する。加えて、本実施例３においても、画像生成部９は、輝度算出手段９ｃ、相対距離算出手段９ｄ、虚像判定手段９ｅ、濃度算出手段９ｆを含む。
【０１２０】
さらに、画像生成部９の位相差算出手段９ｂは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第一換算式：φ＝ｔａｎ−１（（Ａ２−Ａ０）／（Ａ３−Ａ１））により照射光と反射光の位相差φを算出し、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第二換算式：Ａ＝（Ａ０−Ｂ）／ｓｉｎφにより反射光の振幅Ａを算出し、画像生成部６の直流成分算出手段９ｇは、第四換算式：Ｂ＝（Ａ０＋Ａ２）／２により反射光及び外乱光の直流成分Ｂを算出し、停止期間Ｔｓの受光光量Ａｓから外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを算出して、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔ＝Ｂ−Ｂｏｆｆを算出し、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、輝度Ｋ＝振幅Ａ＋オフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを算出し、実施例２と同様の手法により輝度差分ΔＫを算出する。
【０１２１】
さらに、画像生成部９の相対距離算出手段９ｄは、実施例１及び実施例２と同様に、位相差φと、位相差φと相対距離Ｌの関係を示す第三換算式：Ｌ＝（ｃ×Δｔ）／２、Δｔ＝Ｔ×φ／２πに基づいて周辺物体との相対距離Ｌを複数の感光部５毎に算出し、変動距離ΔＬを算出する。
【０１２２】
画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、オフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔが所定直流成分ＢＣ以上であって、変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣ以上であって、車速Ｖの変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上であって、輝度差分ΔＫが一定輝度差分ΔＫＣ以下である場合に、周辺物体が虚像であると判定する。
【０１２３】
以下、本実施例３の周辺物体検出装置の制御内容についてフローチャートを用いて説明する。図１０は本実施例３の周辺物体検出装置が実行するフローチャートであるが、図８に示したものと類似するため、同一のステップ符号を付して説明する。
【０１２４】
ステップＳ１において、発光部２は制御回路部３の制御に基づいて所定周期Ｔの変調信号で強度変調された図２に示すような照射光イを対象空間に照射して、停止期間Ｔｓにおいては照射を停止する。ステップＳ２において、マトリクス状に配置された複数の感光部５は、対象空間において照射光イが反射されることにより発生する図２に示すような照射光イに対して位相差がφであって反射光ロ及び外乱光をレンズにより構成される受光光学系４を介して、所定周期Ｔ内において四つに設定された受光期間Ｔｗにおいて受光し、所定期間Ｔ以外の受光期間Ｔｗ＝停止期間Ｔｓにおいて外乱光を受光し、受光された反射光及び外乱光の受光光量と外乱光の受光光量に応じた電荷を生成する。
【０１２５】
ステップＳ３において、画像生成部９の受光光量検出手段９ａは、電荷に基づいて所定周期Ｔ内の複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３及び停止期間Ｔｓの受光光量Ａｓを検出し、ステップＳ４において、画像生成部９の位相差算出手段９ｂは、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第一換算式：φ＝ｔａｎ−１（（Ａ２−Ａ０）／（Ａ３−Ａ１））により照射光と反射光の位相差φを算出し、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第二換算式：Ａ＝（Ａ０−Ｂ）／ｓｉｎφにより反射光の振幅Ａを算出し、画像生成部９の相対距離算出手段９ｄは、位相差φと、位相差φと相対距離Ｌの関係を示す第三換算式：Ｌ＝（ｃ×Δｔ）／２、Δｔ＝Ｔ×φ／２πに基づいて周辺物体との相対距離Ｌを複数の感光部５毎に算出する。
【０１２６】
ステップＳ４において、画像生成部９の直流成分算出手段９ｇは、第四換算式：Ｂ＝（Ａ０＋Ａ２）／２により反射光及び外乱光の直流成分Ｂを算出し、停止期間Ｔｓの受光光量Ａｓから外乱光の直流成分Ｂｏｆｆを算出して、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔ＝Ｂ−Ｂｏｆｆを算出する。
【０１２７】
ステップＳ５において、画像生成部９は複数の感光部５に対応させた反射光ロ及び外乱光の輝度Ｋ＝振幅Ａ＋オフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを算出して、画像生成部９の輝度算出手段９ｃは、隣接する複数の感光部５における輝度差分ΔＫを算出して、一定期間内の変動距離ΔＬを算出する。なおここでも、ステップＳ５における変動距離ΔＬは実質的に車両と周辺物体との相対速度を指すので、相対距離Ｌの微分値ｄＬ／ｄｔを変動距離ΔLとして算出する。
【０１２８】
ステップＳ６において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、車両制御ＥＣＵ１０からＣＡＮを介して、車両の車速Ｖを検出し、ステップＳ７において、画像生成部９は、一定期間内の変動車速ΔＶを算出する。
【０１２９】
ステップＳ８において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔ＝Ｂ−Ｂｏｆｆが所定直流成分ＢＣ以上であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ９にすすみ、否定である場合にはステップＳ１４にすすむ。
【０１３０】
ステップＳ９において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが一定変動距離ΔＬＣ以下であり、かつ、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ΔＶＣ以上であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ１０にすすみ、否定である場合にはステップＳ１４にすすむ。
【０１３１】
さらに、ステップＳ１０において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、輝度差分ΔＫが一定輝度差分ΔＫＣ以下であるか否かを判定し、肯定である場合には、ステップＳ１１にすすみ、否定である場合には、ステップＳ１４にすすむ。
【０１３２】
ステップＳ１１において、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、周辺物体が虚像であると判定し、ステップ１２にすすんで、画像生成部９の濃度算出手段９ｆは、検出阻害要因を構成する粒子の濃度Ｄを位相差φと図７のマップに基づいて算出し、ステップＳ１３において、画像生成部９は、虚像フラグと粒子の濃度Ｄを含むデータフレームを車両制御ＥＣＵ１０に送信する。ステップＳ１４においては、画像生成部９の虚像判定手段９ｅは、周辺物体が霧等の検出阻害要因による虚像ではないと判定する。
【０１３３】
以上述べたステップＳ１からステップＳ１４の一連の処理はある演算周期毎に実行されて、本発明に係わる第三の周辺物体検出方法の、照射ステップ、光電変換ステップ、受光光量検出ステップ、位相差算出ステップ、直流成分算出ステップ、輝度算出ステップ、相対距離算出ステップ、虚像判定ステップ、濃度算出ステップが繰り返し実行される。
【０１３４】
以上述べた制御内容により実現される本実施例３の周辺物体検出装置によれば、検出した周辺物体が霧等の検出阻害要因による虚像であるか否かを、反射光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差Ｂ−Ｂｏｆｆであるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔに基づいて、容易且つ正確に判定することができるので、周辺物体が虚像、つまり、ゴーストである場合には、相対距離Ｌに基づく警報や制動の制御を停止して、本来必要でない制御を予め停止することができ、より円滑な運転を実現することができる。
【０１３５】
つまり、本実施例３に示した第三の周辺物体検出装置においては、照射光が対象空間において反射されて反射光が発生して光電変換手段が反射光及び外乱光を受光し、照射手段が照射光を照射しない停止期間Ｔｓにおいて光電変換手段５が外乱光を受光した場合において、対象空間における反射が検出阻害要因による反射である場合においては、外乱光が存在しないとみなせる場合でも、検出阻害要因の存在に伴い、反射光の直流成分Ｂは、検出阻害要因を構成する粒子が車両の前方のある定まった範囲に前後方向にある程度の距離に亘って分布しているため各粒子において反射された反射光が合計されると、各粒子の距離毎の距離に応じて定まる各反射光の直流成分が重畳されることに基づいてオフセットされ、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと照射光が照射されない停止期間Ｔｓの外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔは所定直流成分ＢＣ以上となるという性質を利用して、周辺物体が虚像であるか否かを正確に判定することができる。なお、所定直流成分ＢＣは実験又はシミュレーションにより予め定まる正の値である。
【０１３６】
また、本実施例３の第三の周辺物体検出装置においては、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第一換算式により照射光イと反射光ロの位相差φを算出する位相差算出手段と、複数の受光期間Ｔｗ毎の受光光量Ａ０〜Ａ３と第二換算式により反射光の振幅Ａを算出して、振幅Ａにオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを加えて輝度Ｋを算出する輝度算出手段９ｃと、位相差φと第三換算式に基づいて周辺物体との相対距離を算出する相対距離算出手段９ｄとを含むことで、ステップＳ９、Ｓ１０に示した判定要素の追加と制御を併せて実行することを可能としている。
【０１３７】
また、本実施例３の第三の周辺物体検出装置においても、所定周期Ｔは、照射光の光速を所定周期Ｔで除した波長λが検出阻害要因と車両との検出距離に相当する波長以下となるように設定されている。このため、検出阻害要因を構成する粒子の車両からの前後方向の平均位置が数十ｍであって、検出距離がおよそ３０ｍである場合を想定して、変調信号の変調周波数を１００ＭＨｚ以上とし、所定周期を１０−８秒以下とすることによって、前述した重畳効果を高めて、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと照射光が照射されない停止期間Ｔｓの外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔを十分に発生させて、確実に検出することができる。
【０１３８】
さらに、本実施例３の周辺物体検出装置においても、虚像判定手段９ｅが、車両の車速Ｖを検出し、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ＶＣ以上である場合に、周辺物体が虚像であると判定することとしているので、反射光及び外乱光の直流成分Ｂと外乱光の直流成分Ｂｏｆｆの差であるオフセット直流成分Ｂｏｆｆｓｅｔが所定直流成分ＢＣ以上であること、相対距離Ｌの一定期間内の変動距離ΔＬが一定変動距離ＬＣ以下であること、に加えて、車速Ｖの一定期間内の変動車速ΔＶが一定車速ＶＣ以上である場合に、周辺物体が虚像であると判定することとしているので、判定要素として車速Ｖを加味することとなり、判定精度をより高めることができる。
【０１３９】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【０１４０】
例えば、上述した実施例においては、相対距離Ｌに基づいて車両の制動制御、車間距離制御を実施するＰＣＳについて本発明の周辺物体検出装置及び周辺物体検出方法を適用することについて述べたが、本発明の周辺物体検出装置及び方法はＡＣＣ等の駆動、制動を伴って車両を制御する他のシステムに適用することももちろん可能であり、さらに、周辺物体が虚像であるか否かを判定することが重要となる車載機器、その他の機器に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、ＰＣＳやＡＣＣに適用して好適な周辺物体検出装置及び周辺物体検出方法に関するものであり、霧や光化学スモッグ、砂煙等の検出阻害要因となるある程度広範囲に分布している粒子により虚像つまりゴーストの発生により周辺物体の正確な検出が困難となる状況下においても、より正確に実在する周辺物体と虚像を判別する虚像判定を可能なものとし、より正確に周辺物体を検出することができる周辺物体検出装置及び周辺物体検出方法を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。
【符号の説明】
【０１４２】
１      車両用距離画像センサ
２      発光部（照射手段）
３      制御回路部
４      受光光学系
５      感光部（光電変換手段）
６      感度制御部
７      電荷集積部
８      電荷取出部
９      画像生成部
９ａ    受光光量検出手段
９ｂ    位相差算出手段
９ｃ    輝度算出手段
９ｄ    相対距離算出手段
９ｅ    虚像判定手段
９ｆ    濃度算出手段
９ｇ    直流成分算出手段
１０      車両制御ＥＣＵ
１０ａ    車速検出手段
１０ｂ    車両制御手段
１１      エンジンＥＣＵ
１２      ブレーキＥＣＵ
１３      変速機ＥＣＵ
１４      ブザー
１５      警告ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図４】
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