(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両と前方車両との間の車間距離を検出するスキャン式レーザレーダと、前方車両の車線変更を認識する車線判断装置を備えた前方認識装置であって、
前記車線判断装置により前方車両が自車線上へ進入したことを認識したにも拘らず、前記スキャン式レーザレーダにより前方車両の検出が不可能な場合には、前記スキャン式レーザレーダから照射されるレーザビームを上方向に広角状態に変更するビーム幅切替手段を有することを特徴とする前方認識装置。
【請求項２】
前記ビーム幅切替手段は、
レーザビームを上方向に広角状態に変更している場合に、前記車線判断装置により前方車両が他車線上へ離脱したことが認識され、かつ、スキャン式レーザレーダにより前方車両の検出が不可能になったとき、又は、スキャン式レーザレーダにより継続して認識中の前方車両と自車両との間の車間距離が一定距離まで離れたときには、レーザビームの上方向の照射範囲を通常状態に戻すことを特徴とする請求項１記載の前方認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャン式レーザレーダを利用して前方車両までの距離を測定する前方認識装置に関し、特に、リフレクタが高い位置に設けられた他車両が自車両の直前に割り込んだ場合にも、この他車両を確実に認識することができる前方認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スキャン式レーザレーダを利用して前方車両までの距離を測定する前方認識装置が知られている。
【０００３】
このものは、自車両の前面に設けられたスキャン式レーザレーダから、左右方向に走査されたレーザビームが前方に送出され、前方車両の後面に設けられたリフレクタで反射されたレーザビームを、再び自車両の前面に設けられたスキャン式レーザレーダで受信することで、前方車両までの距離を測定する。一方、画像カメラは、前方車両の存在を認識するとともに車線を認識し、スキャン式レーザレーダで受信した前方車両が、自車線上を走行するものか否かを判断するための情報を提供するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自車両の直前に他車両が割り込んだ場合、特に、リフレクタが高い位置に設けられた車両が割り込んだ場合、前方車両のリフレクタに対してレーザビームが照射されず、直前の車両を認識不可能になるといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、リフレクタが高い位置に設けられた他車両が自車両の直前に割り込んだ場合にも、他車両の認識を確実に行うことができ、また、遠方から近距離まで広範囲に渡って、前方車両を確実に認識できる前方認識装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、自車両と前方車両との間の車間距離を検出するスキャン式レーザレーダと、前方車両の車線変更を認識する車線判断装置を備えた前方認識装置であって、前記車線判断装置により前方車両が自車線上へ進入したことを認識したにも拘らず、前記スキャン式レーザレーダにより前方車両の検出が不可能な場合には、前記スキャン式レーザレーダから照射されるレーザビームを上方向に広角状態に変更するビーム幅切替手段を有することを要旨とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記ビーム幅切替手段は、レーザビームを上方向に広角状態に変更している場合に、前記車線判断装置により前方車両が他車線上へ離脱したことが認識され、かつ、スキャン式レーザレーダにより前方車両の検出が不可能になったとき、又は、スキャン式レーザレーダにより継続して認識中の前方車両と自車両との間の車間距離が一定距離まで離れたときには、レーザビームの上方向の照射範囲を通常状態に戻すことを要旨とする。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、車線判断装置により前方車両が自車線上へ進入したことを認識したにも拘らず、スキャン式レーザレーダにより前方車両の検出が不可能な場合には、スキャン式レーザレーダから照射されるレーザビームを上方向に広角状態に変更することで、例えば、リフレクタが高い位置に設けられた他車両が自車両の直前に割り込んだ場合にも、他車両の認識を確実に行うことができる。
【０００９】
また、請求項２記載の本発明によれば、レーザビームを上方向に広角状態に変更している場合に、車線判断装置により前方車両が他車線上へ離脱したことが認識され、かつ、スキャン式レーザレーダにより前方車両の検出が不可能になったとき、又は、スキャン式レーザレーダにより継続して認識中の前方車両と自車両との間の車間距離が一定距離まで離れたときには、レーザビームの上方向の照射範囲を通常状態に戻すことで、レーザビーム広角状態にしたことによる光密度不足による遠方の前方車両が認識不可能になることを回避し、通常の測距性能を満足させることができ、遠方から近距離まで広範囲に渡って、前方車両を確実に認識できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る前方認識装置１のシステム構成を示す図である。
図１において、演算装置１１は、スキャン式レーザレーダ３からの信号や、画像カメラ５からの信号や、車速センサ７からの信号や、ブレーキＳＷ９からの信号に基づいて、前方車両や障害物までの距離の演算や、相対速度の演算や、前方車両や障害物の自車線内判断や、前方車両や障害物への急接近危険度の判断等を行う。
【００１１】
車間距離調整装置１３は、演算装置１１で演算した前方車両や障害物までの距離や、相対速度に応じて、自車両のアクセル制御や、ブレーキ制御を行う。
警報装置１５は、演算装置１１で演算した結果、前方車両や障害物への急接近があり、追突の危険性があるときに運転者に警報を与える。
ビーム幅切替装置１７は、スキャン式レーザレーダ３からの信号と、画像カメラ５からの信号に基づいて、直前への他車両の割り込み、特に、リフレクタが高い位置に設けられた車両が割り込んだことを演算装置１１が判断したときには、レーザビームを広角状態に変更する。
【００１２】
次に、前方認識装置１の動作について説明する。
いま、自車両の前方を走行している他車線上の前方車両が、図２に示すように、車線を変更して自車線上に割り込んだこととする。ここで、演算装置１１は、画像カメラ５を用いて隣接車線を走行する車両が自車線内に進入したことを認識し、かつ、スキャン式レーザレーダ３からの自車線上の先行車情報が得られないときには、自車両１９の直前に割り込み車両が発生し、それがリフレクタが高い位置に設けられた車両であると判断する。
【００１３】
次に、ビーム切替装置１７は、通常の走行時に設定されているスキャン式レーダの上下方向の幅を±１．５度から、図３に示すように、上方向を例えば１５度まで照射できるようにレーダビーム２１を広角状態に変更することで、今まで視野外にあった前方車両２３のリフレクタ２５を認識することができ、直前の車両の存在を確実に認識することができる。
【００１４】
次に、図４に示すフローチャートを用いてスキャン式レーザレーダでのレーザビームの切り換え状態について説明する。
まず、ステップＳ１０では、画像カメラ５を用いて前方車両が自車線に進入したことが認識されたか否かを判断する。前方車両が自車線に進入したことが認識された場合にはステップＳ２０に進む。一方、前方車両が自車線に進入したことが認識されなかった場合にはステップＳ１０に戻る。
【００１５】
ステップＳ２０では、スキャン式レーザレーダ３を用いて自車線上に前方車両を検出したか否かを判断する。自車線上に前方車両を検出した場合にはステップＳ１０に戻る。一方、自車線上に前方車両を検出しなかった場合にはステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、スキャン式レーザレーダ３から照射されるレーザビームを上方向に広角状態に変更する。
【００１６】
次に、ステップＳ４０では、スキャン式レーザレーダ３で継続して認識中の前方車両が一定距離以上離れたか否かを判断する。前方車両が一定距離以上離れた場合にはステップＳ８０に進む。一方、前方車両が一定距離以上離れていない場合にはステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、画像カメラを用いて前方車両が他車線へ離脱したことを認識したか否かを判断する。前方車両が他車線へ離脱したことを認識した場合にはステップＳ６０に進む。一方、前方車両が他車線へ離脱したことを認識されなかった場合にはステップＳ４０に戻る。
【００１７】
ステップＳ６０では、スキャン式レーザレーダ３で自車線上に前方車両を検出したか否かを判断する。自車線上に前方車両を検出した場合にはステップＳ７０に進む。一方、自車線上に前方車両を検出不可能になかった場合にはステップＳ８０に進む。
【００１８】
ステップＳ７０では、検出した前方車両が自車両から一定距離以上離れているか否かを判断する。この前方車両が自車両から一定距離以上離れている場合にはステップＳ８０に進む。この前方車両が自車両から一定距離以上離れていない場合にはステップＳ４０に戻る。
次に、ステップＳ８０では、スキャン式レーザレーダ３から照射されるレーザビームを通常状態に戻すように変更し、ステップＳ１０に戻る。
次に、本実施の形態では、従来のように認識不可能になった先行車両を、どのように認識できるようになるか具体的に数値例を用いて説明する。
【００１９】
図５は、スキャン式レーザレーダ３から照射されるレーザビームの上下方向の広がりを示す図である。
同図において、スキャン式レーザレーダ３から送出されたレーザビーム２１の、スキャン式レーザレーダ３から距離Ｙにおけるレーザビーム照射の上限の高さＺは、
Ｚ（ｍ）＝Ｙ（ｍ）×ｔａｎθ＋ｈ（ｍ）  …（１）
と表すことができる。
【００２０】
次に、具体的数値例を用いて説明する。
図６は、通常状態におけるスキャン式レーザレーダ３から照射されるレーザビーム２１の上下方向の広がりを示す図である。
【００２１】
従来の前方認識装置の一例として、スキャン式レーザレーダの上方向の照射角度がθ＝１．５度、スキャン式レーザレーダの取付地上高がｈ＝０．３ｍであるとき、前方車両の最も高い位置１．５ｍにリフレクタが設けられた状態を考慮すると、スキャン式レーザレーダを用いてこのリフレクタを検出可能な領域は、図６に示すように、車間距離が４６ｍ以上となる。
【００２２】
即ち、４６ｍ以下の車間距離では、スキャン式レーザレーダを用いて、リフレクタが１．５ｍの位置に設けられた車両を検出することがでなかった。
【００２３】
図７は、スキャン式レーザレーダ３から照射されるレーザビームの上下方向の広がりを示す図である。
本実施の形態の一例として、スキャン式レーザレーダ３の上方向の照射角度をθ＝１５度、スキャン式レーザレーダ３の取付地上高をｈ＝０．３ｍとする。また、前方車両の最も高い位置１．５ｍにリフレクタが設けられたことを考慮すると、検出可能な領域は、車間距離４．５ｍ以上となり、ほとんどの領域でこの前方車両を検出することができる。
【００２４】
また、直前の前方車両の割り込みを認識して、レーザビームを広角状態にしている際に、継続してスキャン式レーザレーダ３で認識中の自車線上の前方車両との車間距離が、例えば４５ｍ以上離れたとき、または前方車両が車線変更を行ったことを画像カメラ５で認識し、かつ、スキャン式レーザレーダ３で自車線上の前方車両を認識不可能になったとき、レーザビームを広角状態から元の通常状態に戻すことで、レーザビーム広角状態にしたことによる光密度不足による遠方の前方車両が認識不可能になることを回避し、通常の測距性能を満足させることができる。
【００２５】
次に、図８を用いて本実施の形態におけるスキャン式レーザレーダの構成について説明する。
図８において、発光素子３１は、制御装置３３からの送出信号で発光し、発光素子３１から送出された送出信号は、発光素子３１との焦点距離を可変する機構を備えたモータ３５に固定されたレンズＡを通り、ミラーＡ、ミラーＢで反射した後に、ビームシェード３７で左右下方向の広がりを遮蔽し、上方向のみ広角状態に変更して、送出レーザビーム２１ａを前方に送出している。
【００２６】
また、前方物体により反射された反射レーザビーム２１ｂは、ミラーＢで反射された後に、レンズＢを通って受光素子３９で受信され、制御装置３３に入力される。
【００２７】
次に、図９を用いてスキャン式レーザレーダ３の光学的な動作について説明する。
図９（ａ）において、発光素子３１から送出された送出信号は、発光素子３１との焦点距離を可変する機構を備えたモータ３５に固定されたレンズＡを通って、通常のレーザビーム照射範囲で前方へ送出される。
【００２８】
次に、図９（ｂ）において、図８に示す制御装置３３からの送出信号により、モータ３５を制御し、レンズＡを摺動して発光素子３１とレンズＡとがなす焦点距離を変更することで、前方に送出されるレーザビームを広角状態に変更している。
【００２９】
しかし、全方向に広角状態に変更されたレーザビームは、図８におけるビームシェード３７によって左右下方向が遮断されるため、ビームシェード３７を通過したレーザビームは、上方向のみ広角状態となって前方に送出される。
【００３０】
このように、リフレクタが高い位置に設けられた車両が自車両の直前に割り込んだ場合に、画像カメラ５で前方車両の割り込みを認識したにも拘わらず、スキャン式レーザレーダ３で前方車両が認識不可能なときには、レーザビーム２１を上方向に広角状態に変更し、レーザビーム２１を広角状態にしている際に、継続してスキャン式レーザレーダ３で認識中の前方車両との車間距離が、通常のレーザビーム２１でも検出できる距離まで十分に離れたとき、または前方車両が車線変更を行ったことを画像カメラ５で認識し、かつ、スキャン式レーザレーダ３で自車線上の前方車両を認識不可能なときには、レーザビーム２１を上方向の広角状態から通常状態に戻すことにより、遠方から近距離まで広範囲に渡って、前方車両を確実に認識できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る前方認識装置１のシステム構成を示す図である。
【図２】他車線上を走行中の前方車両が、車線を変更して自車線上に割り込んだ様子を示す図である。
【図３】車両に取り付けられた画像カメラとスキャン式レーザレーダ等を示す側面図である。
【図４】レーザビームの照射角度を変更するためのフローチャートである。
【図５】スキャン式レーザレーダから送出されるレーザビームの光学的な上下方向の広がりを示す図である。
【図６】スキャン式レーザレーダから送出される通常状態でのレーザビームの上下方向での照射可能範囲を示す図である。
【図７】スキャン式レーザレーダから送出される広角状態でのレーザビームの上下方向での照射可能範囲を示す図である。
【図８】スキャン式レーザレーダの詳細な構成を示す図である。
【図９】スキャン式レーザレーダの通常状態でのレンズ位置を示す図（ａ）と、広角状態でのレンズ位置を示す図（ｂ）である。
【符号の説明】
３  スキャン式レーザレーダ
５  画像カメラ
１１  演算装置
１３  車間距離調整装置
１５  警報装置
１７  ビーム幅切替装置
【図１】
0003580094.tif 000002
【図２】
0003580094.tif 000003
【図３】
0003580094.tif 000004
【図４】
0003580094.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003580094.tif 000008
【図８】
0003580094.tif 000009
【図９】
0003580094.tif 000010