(57)【要約】【課題】モータを駆動することによらず、全方位に亘り車両周辺に所在する物体から車両までの距離を計測することができる距離計測システム、及び該距離計測システムを用いて全方位に亘る車両周辺を表す３次元画像を生成することができる３次元画像生成システムを提供する。【解決手段】車両３周辺に対して電磁波を送信し、送信した電磁波が該車両周辺に所在する物体にて反射した電磁波を受信し、前記送信及び受信した電磁波に係る情報を出力する送受信装置１と、該送受信装置１が出力した情報に基づいて、前記車両３から前記物体までの距離を計測する計測装置１とを備える距離計測システムは、前記送受信装置１を複数備え、複数の前記送受信装置１は、全体で全方位に電磁波を送信し、前記物体にて反射した電磁波を受信することができるように、前記車両３の異なる位置に各設置されている。【選択図】図３
2015055606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両周辺に対して電磁波を送信し、送信した電磁波が該車両周辺に所在する物体にて反射した電磁波を受信し、前記送信及び受信した電磁波に係る情報を出力する送受信装置と、該送受信装置が出力した情報に基づいて、前記車両から前記物体までの距離を計測する計測装置とを備える距離計測システムにおいて、
前記送受信装置を複数備え、
複数の前記送受信装置は、全体で全方位に電磁波を送信し、前記物体にて反射した電磁波を受信することができるように、前記車両の異なる位置に各設置されていること
を特徴とする距離計測システム。
【請求項２】
前記複数の送受信装置の内、少なくとも一つは、前記車両に設けられた屋根の縁部に設置されていること
を特徴とする請求項１に記載の距離計測システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の距離計測システムと、
外部から入力された前記車両から物体までの距離に係る情報に基づいて、該車両周辺を表す３次元画像を生成する画像生成装置と
を備え、
前記計測装置は、計測した車両から物体までの距離に係る情報を前記画像生成装置に入力するようにしてあること
を特徴とする３次元画像生成システム。
【請求項４】
前記計測装置を複数備え、
各計測装置は、一の送受信装置と一体に構成されていること
を特徴とする請求項３に記載の３次元画像生成システム。
【請求項５】
一体に構成されている前記送受信装置及び計測装置は、前記画像生成装置にディジーチェーン接続されていること
を特徴とする請求項４に記載の３次元画像生成システム。
【請求項６】
前記一体に構成されている送受信装置及び計測装置の二組以上と、前記画像生成装置とに接続し、前記計測装置が該画像生成装置に出力する距離情報を中継する一又は複数の中継装置を更に備えること
を特徴とする請求項４に記載の３次元画像生成システム。
【請求項７】
前記中継装置は、
中継すべき距離情報を出力する計測装置を選択する選択部を備えること
を特徴とする請求項６に記載の３次元画像生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両から該車両周辺の物体までの距離を計測する距離計測システム及び該距離計測システムを用いて車両周辺の３次元画像を生成する３次元画像生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体に対して光を投射し、投射した光の内、物体から反射した光を受光することによって、当該物体までの距離を計測するレーザレーダ装置（送受信装置及び距離計測装置）が知られている。特許文献１に記載のレーザレーダ装置は、円柱状をなし、モータと光の投射及び入射を行う投受光部とを備える。特許文献１に記載のレーザレーダ装置は、モータを駆動することによって、装置の中心軸を回転軸として３００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍの回転速度で投受光部を回転させる。投受光部は、回転軸方向と交差する方向に、所定の投射角度をもって光を投射する。そのため、特許文献１に記載のレーザレーダ装置は中心軸が鉛直となるように設置されることにより、全方位に亘り、周辺に所在する物体までの距離を計測することができる。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザレーダ装置によって計測された距離に係る情報は、全方位に亘る当該レーザレーダ装置周辺の３次元画像の生成に用いられる。例えば、特許文献１に記載のレーザレーダ装置が車両に設置された場合、該レーザレーダ装置が計測した距離に係る情報は、全方位に亘る車両の周辺を表す３次元画像の生成に用いられる。生成された３次元画像は、例えば車両の自動運転制御等に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２１６３０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のようなレーザレーダ装置においては、距離を計測する際はモータを駆動し続ける必要があるため、モータの耐久性に問題があった。特に、車両の車室外に特許文献１に記載のようなレーザレーダ装置が設置された場合、気温、湿度等の環境の変動により、モータの耐久性に問題が生じ易い。モータが劣化、故障等によって動作が停止した場合、距離に係る情報を用いて３次元画像の生成ができなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、モータを駆動することによらず、全方位に亘り車両周辺に所在する物体から車両までの距離を計測することができる距離計測システム、及び該距離計測システムを用いて全方位に亘る車両周辺を表す３次元画像を生成することができる３次元画像生成システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る距離計測システムは、車両周辺に対して電磁波を送信し、送信した電磁波が該車両周辺に所在する物体にて反射した電磁波を受信し、前記送信及び受信した電磁波に係る情報を出力する送受信装置と、該送受信装置が出力した情報に基づいて、前記車両から前記物体までの距離を計測する計測装置とを備える距離計測システムにおいて、前記送受信装置を複数備え、複数の前記送受信装置は、全体で全方位に電磁波を送信し、前記物体にて反射した電磁波を受信することができるように、前記車両の異なる位置に各設置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、送受信装置を複数備える。複数の送受信装置は、全体で全方位に電磁波を送信し、送信した電磁波が車両周辺に所在する物体にて反射した電磁波を受信することができるように、前記車両の異なる位置に各設置されている。従って、複数の送受信装置を用いることにより、モータの回転によらず、全方位に亘り車両周辺に所在する物体から車両までの距離を計測装置によって計測することができる。
【０００９】
本発明に係る距離計測システムは、前記複数の送受信装置の内、少なくとも一つは、前記車両に設けられた屋根の縁部に設置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、複数の送受信装置の内、少なくとも一つは、車両における屋根の縁部に設置されている。従って、屋根の縁部に設置された送受信装置は、電磁波を車両周辺に送信するときに、電磁波を遮る車体部分を少なくすることができるため、車体にて反射した電磁波が送受信装置によって受信されることを抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る３次元画像生成システムは、上述の距離計測システムと、外部から入力された前記車両から物体までの距離に係る情報に基づいて、該車両周辺を表す３次元画像を生成する画像生成装置とを備え、前記計測装置は、計測した車両から物体までの距離に係る情報を前記画像生成装置に入力するようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、上述の距離計測システム及び外部から入力された車両から物体までの距離に係る情報に基づいて、該車両周辺を表す３次元画像を生成する画像生成装置を備える。距離計測システムが備える計測装置は、計測した車両から物体までの距離に係る情報を画像生成装置に出力する。従って、計測装置が計測した距離情報に基づいて、全方位に亘る車両周辺を表す３次元画像を画像生成装置により生成することができる。
【００１３】
本発明に係る３次元画像生成システムは、前記計測装置を複数備え、各計測装置は、一の送受信装置と一体に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、計測装置を複数備える。各計測装置は、一の送受信装置と一体に構成されている。従って、各計測装置は、一の送受信装置から出力される情報に基づいて距離を計測すればよいため、複数の送受信装置から出力される情報に基づいて距離を計測する場合に比べて、処理負荷を軽減することができる。
【００１５】
本発明に係る３次元画像生成システムは、一体に構成されている前記送受信装置及び計測装置は、前記画像生成装置にディジーチェーン接続されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、送受信装置及び該送受信装置と一体に構成されている計測装置は、画像生成装置にディジーチェーン接続されている。従って、例えば送受信装置及び該送受信装置と一体に構成されている計測装置の全てが車両に設けられた屋根の縁部分に設置される場合、ディジーチェーン接続に用いる通信線の配策を容易にすることができる。
【００１７】
本発明に係る３次元画像生成システムは、前記一体に構成されている送受信装置及び計測装置の二組以上と、前記画像生成装置とに接続し、前記計測装置が該画像生成装置に出力する距離情報を中継する一又は複数の中継装置を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、一又は複数の中継装置を備える。中継装置は、二組以上の送受信装置及び該送受信装置と一体に構成されている計測装置と、画像生成装置とに接続し、計測装置が画像生成装置に出力する距離情報を中継する。従って、二組以上の送受信装置及び該送受信装置と一体に構成されている計測装置と画像生成装置との間に中継装置が介在することによって、各組が画像生成装置と有線で接続するよりも、接続に必要な通信線の長さを短くすることができる。
【００１９】
本発明に係る３次元画像生成システムは、前記中継装置は、中継すべき距離情報を出力する計測装置を選択する選択部を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明にあっては、中継装置は中継すべき距離情報を出力する計測装置を選択部にて選択する。従って、中継装置は選択部が選択した一の計測装置が出力する距離情報を画像生成装置に入力させることによって、多重化等の複雑な処理を行わずに距離情報を中継することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、モータを駆動することによらず、全方位に亘り車両周辺に所在する物体から車両までの距離を計測することができる距離計測システム、及び該距離計測システムを用いて全方位に亘る車両周辺を表す３次元画像を生成することができる３次元画像生成システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１における画像生成システムの全体の構成を示す模式図である。
【図２】距離計測装置及びＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】距離計測装置における光の投射及び受光可能な水平方向の領域を示す説明図である。
【図４】距離計測装置が距離を計測するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵが３次元画像を生成するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２における距離計測装置及びＥＣＵの接続関係を示す説明図である。
【図７】中継装置の構成を示すブロック図である。
【図８】ＥＣＵが３次元画像を生成するときのＥＣＵ及び中継装置の処理手順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】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における画像生成システムの全体の構成を示す模式図である。図１には、車両３の正面からの断面が示されている。画像生成システムは、複数の距離計測装置１及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）２を含んで構成され、各距離計測装置１及びＥＣＵ２は、車両３に設置されている。車両３には、皿状の屋根３１が底を上側にして設けられている。また車両３には、車室内に向いた屋根３１の開口は、平板状の天井３２で覆ってある。屋根３１の側壁には、該屋根３１及び天井３２により形成される空間と外部とを連通する連通孔３３が、距離計測装置１の数だけ設けられている。各距離計測装置１は、自身から周辺に所在する物体までの距離を、光を用いて計測する。具体的には距離計測装置１は、光を所定の投射角度をもって投射し、投射した光が物体にて反射した反射光を受光することによって、物体までの距離を計測する。このように機能する距離計測装置１は夫々、連通孔３３から車両３外部に光を投射し、反射光を受光できるように、屋根３１及び天井３２により形成される空間内における連通孔３３周辺の屋根３１の縁部に設置されている。屋根３１の縁部とは、屋根３１の底板の周縁部及び隔壁の付近を指す。このように設置された距離計測装置１は夫々、車両３から車両３周辺に所在する物体までの距離を計測し、計測した距離に係る距離情報をＥＣＵ２に入力する。ＥＣＵ２は、前記空間内に設置され、各距離計測装置１から距離情報が入力される。その後ＥＣＵ２は、入力された距離情報に基づいて、車両３周辺の３次元画像を生成する。なお、実施の形態１において距離計測装置１は、本発明の送受信装置及び計測装置に相当する。また、実施の形態１においてＥＣＵ２は、本発明の画像生成装置に相当する。
【００２５】
図２は、距離計測装置１及びＥＣＵ２の構成を示すブロック図である。距離計測装置１は、各構成部の動作を制御する制御部１１を備える。制御部１１は、例えば一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ等により構成される。また、距離計測装置１は、バスを介して制御部１１と接続される、一時記憶部１２、記憶部１３、入出力部１４、及び投受光部１５を備える。制御部１１は後述の記憶部１３に記憶されている制御プログラム等を読出し、各部を制御する。
【００２６】
一時記憶部１２は、ＳＲＡＭ（Static RAM）、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等のメモリである。一時記憶部１２は、制御部１１が制御プログラムを実行することによって生ずる各種データを一時記憶する。
【００２７】
記憶部１３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部１３には、制御部１１が処理を行うための制御プログラムが記憶されている。制御プログラムは、車両３及び車両３周辺に所在する物体間の距離を計測するための処理内容等を含む、距離計測装置１が備える各部を制御部１１が制御する処理内容が記載されたプログラムである。また、記憶部１３には、ＩＤ情報１３ａが記憶されている。ＩＤ情報１３ａは、距離計測装置１が他の距離計測装置１と自身とを識別するためのＩＤである。
【００２８】
入出力部１４には、少なくとも他の距離計測装置１が１台接続される。実施の形態１において複数の距離計測装置１は、ＥＣＵ２にディジーチェーン接続している。最初に接続する距離計測装置１は、他の距離計測装置１の１台と接続し、最後に接続する距離計測装置１は、他の距離計測装置１の１台及びＥＣＵ２と接続する。その他の距離計測装置１は、他の距離計測装置１の２台と接続する。
【００２９】
投受光部１５は、車両３周辺に対して光を投射する投射機構及び反射光を受光する受光機構を含んで構成される。投射機構はレーザダイオード及び鏡を含んで構成され、予め定められた投射角度の範囲に亘って外部に光を投射する。投射する光の波長は例えば９０５ｎｍである。受光機構は、反射光を受光するためのレンズ及び該レンズに入射される光を検出するフォトダイオードを含んで構成される。制御部１１は、投射機構が光を投射してから受光機構が光を受光するまでの時間に基づいて物体までの距離を計測する、所謂ＴＯＦ（Time Of Flight）方式によって距離を計測する。なお、実施の形態１において、投射機構の投射角度と、受光機構により光を受光することが可能な受光角度とは同等の角度である。なお、投受光部１５の投射機構は、複数のレーザダイオードを用いて構成されていてもよい。
【００３０】
ＥＣＵ２は、各構成部の動作を制御する制御部２１を備える。制御部２１は、例えば一又は複数のＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ等により構成される。またＥＣＵ２は、バスを介して制御部２１と接続される、一時記憶部２２、記憶部２３、及び入出力部２４を備える。制御部２１は後述の記憶部２３に記憶されている制御プログラム等を読み出し、各部を制御する。
【００３１】
一時記憶部２２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等のメモリである。一時記憶部２２は、制御部２１が制御プログラムを実行することによって生ずる各種データを一時記憶する。
【００３２】
記憶部２３は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部２３には、制御部２１が処理を行うための制御プログラムが記憶されている。制御プログラムは、車両３周辺を表す３次元画像を生成するときに制御部２１が行う処理内容と、ＥＣＵ２が備える各部を制御部２１が制御する処理内容とが記載されたプログラムである。また、記憶部２３には、識別情報２３ａが記憶されている。識別情報２３ａは、ＥＣＵ２にディジーチェーン接続されている全ての距離計測装置１のＩＤであり、例えばテーブル形式の情報である。
【００３３】
入出力部２４には、一の距離計測装置１及び第２ＥＣＵ４が、通信線を介して接続されている。制御部２１は、一の距離計測装置１から入出力部２４を介して車両３周辺の距離に係る距離情報が入力され、入力された距離情報に基づいて３次元画像を生成する。また、制御部２１は、生成した３次元画像を第２ＥＣＵ４に出力する。第２ＥＣＵ４は、例えば、運転席下部の車体に設置され、車両３の前方の運転席側のピラーに沿って配策されている通信線を介してＥＣＵ２と接続する。また、ＥＣＵ２は車両３に搭載される各種車載装置と接続し、ＥＣＵ２から入力された車両３周辺を表す３次元画像を用いて車両３の自動走行に係る制御を行う。第２ＥＣＵ４は例えば、走行中の車両３の前方に障害物があることを、入力された３次元画像を用いて判断した場合、車両３の走行速度を減速し、車両３が障害物に衝突しないように走行方向を変更する。
【００３４】
図３は、距離計測装置１における光の投射及び受光可能な水平方向の領域を示す説明図である。以下、図中において矢印で示す方向を車両３の前後方向及び左右方向として説明する。実施の形態１において距離計測装置１は車両３に計１２台設置され、車両３の前方後方、左方、及び右方夫々における屋根３１の縁部に１台ずつ設置され、屋根３１の角部分夫々に２台ずつ設置されている。各距離計測装置１は車両３の外部に所定の投射角度をもって光を投射する。このとき、所定の投射角度が、例えば６０度であった場合、各距離計測装置１の水平方向に投射する領域は、隣接する他の距離計測装置１の当該領域と重なり合う。従って、複数の距離計測装置１は、全体で全方位に光を投射することができる。同様に、複数の距離計測装置１は、全方位に亘る車両３の周辺に所在する物体からの反射光を、全体で受光することができる。なお、距離計測装置１の投射及び受光角度によって、車両３に設置される距離計測装置１の数を変更してもよい。この場合、投射角度及び受光角度が大きな距離計測装置１を採用することによって、車両３に設置される距離計測装置１の数を少なくすることができる。
【００３５】
上述した複数の距離計測装置１及びＥＣＵ２の構成において、各距離計測装置１は、所定の時間毎に光の投射及び受光を行い、距離を計測する。その後、各距離計測装置１は、計測した距離に係る距離情報をＥＣＵ２又はＥＣＵ２側に接続する距離計測装置１に出力する。また、各距離計測装置１は、他の距離計測装置１から入力された距離情報をＥＣＵ２又はＥＣＵ２側に接続する距離計測装置１に転送する。ＥＣＵ２は、接続する距離計測装置１から入力された距離情報を一時記憶し、３次元画像の生成に必要な情報が全て入力されたとき、３次元画像を生成する。その後、ＥＣＵ２は生成した３次元画像に係る３次元画像情報を第２ＥＣＵ４に出力する。以下、距離計測装置１が距離を計測するときの処理手順とＥＣＵ２が３次元画像を生成するときの処理手順についてフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
図４は、距離計測装置１が距離を計測するときの処理手順を示すフローチャートである。距離計測装置１の制御部１１は、車両３周辺に光を投射すべきサンプリングタイミングにあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。制御部１１は例えば、所定時間毎に車両３周辺に光を投射するように投受光部１５に指令を出すように構成されており、所定時間が経過する都度、車両３周辺に光を投射すべきサンプリングタイミングにあると判定する。所定時間は例えば０．２秒である。
【００３７】
サンプリングタイミングにないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御部１１はサンプリングタイミングになるまで処理を待つ。一方、サンプリングであると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御部１１は投受光部１５に指令を出し、車両３周辺に光を投射する（ステップＳ１２）。
【００３８】
次いで制御部１１は、計時を開始する（ステップＳ１３）。制御部１１は例えば、距離計測装置１にタイマ（図示略）を備えて計測してもよいし、時間計測用のプログラム（図示略）を実行することによって計測してもよい。
【００３９】
その後、制御部１１は投受光部１５にてステップＳ１２で投射した光の反射光を受光したか否かを判定する（ステップＳ１４）。受光していないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、制御部１１は、反射光を受光するまで処理を待つ。
【００４０】
反射光を受光したと判定した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、制御部１１は、ステップＳ１３で計時を開始してから反射光を受光するまでに要した時間と光の速度とに基づいて距離を算出する（ステップＳ１５）。次いで、制御部１１は入出力部１４を介して接続しているＥＣＵ２又はＥＣＵ２側に接続する距離計測装置１へ、ステップＳ１５で算出した距離に係る距離情報を出力する（ステップＳ１６）。制御部１１は、ステップＳ１６において距離情報を出力するときに、ＩＤ情報１３ａを含めて出力する。
【００４１】
その後、制御部１１は計時を終了し（ステップＳ１７）、処理を終える。ステップＳ１７において、制御部１１はステップＳ１３の計時をタイマにより行っていた場合はタイマをリセットし、時間計測用のプログラムを実行していた場合はその実行を終える。複数の距離計測装置１夫々は以上の処理を繰り返し実行する。
【００４２】
なお、距離計測装置１は、ステップＳ１６において距離情報をＥＣＵ２又はＥＣＵ２側に接続している距離計測装置１に接続するとき、他の距離計測装置１から入力された距離情報を含めて出力してもよいし、別に出力してもよい。
【００４３】
図５は、ＥＣＵ２が３次元画像を生成するときの処理手順を示すフローチャートである。ＥＣＵ２の制御部２１は、入出力部２４を介して距離情報か入力されたか否かを判定する（ステップＳ２１）。距離情報が入力されたと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、制御部２１は距離情報を受信するまで処理を待つ。
【００４４】
距離情報が入力されたと判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、制御部２１は、入力された距離情報を一時記憶部２２に記憶する（ステップＳ２２）。このとき、制御部２１は距離情報に含まれるＩＤ情報１３ａを距離情報に対応付けて一時記憶部２２に記憶する。
【００４５】
次いで、制御部２１は一時記憶部２２を参照し、３次元画像の生成に必要な全ての距離情報を記憶しているか否かを判定する（ステップＳ２３）。３次元画像の生成に必要な全ての距離情報とは、ＥＣＵ２にディジーチェーン接続されている全ての距離計測装置１が出力した距離情報である。具体的には制御部２１は、一時記憶部２２に記憶されている距離情報に対応するＩＤ情報１３ａの全てと、記憶部２３に記憶されている識別情報２３ａに含まれるＩＤの全てとが一致するか否かにより、３次元画像の生成に必要な全ての距離情報を記憶しているか否かを判定することができる。
【００４６】
３次元画像の生成に必要な全ての距離情報を記憶していないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、制御部２１は処理をステップＳ２１に戻す。一方、３次元画像の生成に必要な全ての距離情報を記憶していると判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、制御部２１は当該距離情報に基づいて３次元画像を生成する（ステップＳ２４）。制御部２１は例えば、距離情報を予め設定された基準によって階層化し、３次元空間にプロットすることによって生成することができる。
【００４７】
次いで、制御部２１はステップＳ２４で生成した３次元画像に係る３次元画像情報を第２ＥＣＵ４に出力し（ステップＳ２５）、処理を終える。
【００４８】
以上の構成及び処理によって、水平方向に光を投射し、反射光を入射することができる領域が重なるように、距離計測装置１を車両３に設置することによって、モータを駆動することによらず、全方位に亘り車両３周辺に所在する物体から車両３までの距離を距離計測装置１によって計測することができる。また、屋根３１の縁部に設置された距離計測装置１は、光を車両３周辺に投射するときに、光を遮る車体部分を少なくすることができるため、車体にて反射した電磁波が距離計測装置１によって受信されることを抑制することができる。更に、複数の距離計測装置１は、ＥＣＵ２にディジーチェーン接続することにより、接続に用いる通信線の配策を容易にすることができる。
【００４９】
（実施の形態２）
上述の実施の形態１における画像生成システムは、複数の距離計測装置１はＥＣＵ２にディジーチェーン接続していることを説明した。実施の形態２においては、２台以上の距離計測装置１及びＥＣＵ２の間に中継装置を介装させる画像生成システムについて説明する。なお、以下で説明する構成及び作用を除くその他の構成及び作用は上述の実施の形態１と同様であるため、同様の構成に関する詳細な説明及びその作用効果の説明は簡潔のため省略する。
【００５０】
図６は、実施の形態２における距離計測装置１及びＥＣＵ２の接続関係を示す説明図である。以下、図中において矢印で示す方向を車両３の前後方向及び左右方向として説明する。実施の形態２においてＥＣＵ２は、距離計測装置１又は中継装置５と接続する。中継装置５は、屋根３１及び天井３２で形成される空間内に設置され、２台以上の距離計測装置１の夫々と、ＥＣＵ２との間に介される。図６においては、車両３の前方、後方、左方、及び右方夫々における屋根３１の縁部に設置されている距離計測装置１は、ＥＣＵ２と直接接続し、屋根３１の各角部分に設置される２台の距離計測装置１は、中継装置５を介してＥＣＵ２と接続する。このような接続関係の画像生成システムにおいては、ＥＣＵ２は一の距離計測装置１又は中継装置５に指令を出し、距離情報を取得する。中継装置５は、ＥＣＵ２から受けた指令に基づいて、接続する２台以上の距離計測装置１から一の距離計測装置１を選択し、選択した距離計測装置１から距離情報を取得し、ＥＣＵ２に出力する。以下に、中継装置５の構成を説明する。
【００５１】
図７は、中継装置５の構成を示すブロック図である。中継装置５は、各構成部の動作を制御する制御部５１を備える。制御部５１は、例えば一又は複数のＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ等により構成される。また、中継装置５は、バスを介して制御部５１と接続される、一時記憶部５２、記憶部５３、入出力部５４、及び選択部５５を備える。制御部５１は後述の記憶部５３に記憶されている制御プログラム等を読出し、各部を制御する。
【００５２】
一時記憶部５２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等のメモリである。一時記憶部５２は、制御部５１が制御プログラムを実行することによって生ずる各種データを一時記憶する。
【００５３】
記憶部５３は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部５３には、制御部５１が処理を行うための制御プログラムが記憶されている。制御プログラムは、距離計測装置１が出力する距離情報をＥＣＵ２に中継するための処理内容と、中継装置５が備える各部を制御部５１が制御する処理内容とが記載されたプログラムである。
【００５４】
また、記憶部５３には、ＩＤ情報５３ａが記憶されている。ＩＤ情報５３ａは、中継装置５に接続する距離計測装置１を識別するためのＩＤ群であり、例えばテーブル形式の情報である。
【００５５】
入出力部５４には、選択部５５及びＥＣＵ２が接続される。選択部５５は、入出力部５４と、２台の距離計測装置１と接続する。選択部５５は、入出力部５４と接続する側に共通端子を有するスイッチを含んで構成されており、一の距離計測装置１が出力する距離情報を及び入出力部５４に出力することができるように、距離計測装置１の接続を制御部５１の指令により切替えることができる。ＥＣＵ２は、入出力部２４を介して中継装置５と接続する。
【００５６】
実施の形態２において、ＥＣＵ２に直接接続する距離計測装置１のＩＤ情報１３ａは、ＥＣＵ２に直接接続する他の距離計測装置１のＩＤ情報１３ａと同一である。また、中継装置５が記憶するＩＤ情報５３ａは、他の中継装置５が記憶するＩＤ情報５３ａと同一であり、ＩＤ情報５３ａに含まれる一のＩＤはＩＤ情報１３ａに対応するＩＤと同一である。更に、ＥＣＵ２の記憶部２３に記憶されている識別情報２３ａには、各中継装置５が記憶するＩＤ情報５３ａに含まれるＩＤが重複なく記憶されており、記憶されている各ＩＤに、該ＩＤで識別される距離計測装置１の台数の値が記憶されている。例えば、図６における各装置の接続関係においては、車両３の前方、後方、左方、及び右方夫々における屋根３１の縁部に設置されている距離計測装置１は夫々、他の距離計測装置１と同一のＩＤ情報１３ａ、ＩＤ１を記憶部１３に記憶している。屋根３１の角部分に設置されている２台の距離計測装置１に接続される４台の中継装置５の夫々には、２つのＩＤを含むＩＤ情報５３ａが記憶され、各中継装置５が記憶するＩＤ情報５３ａは、他の中継装置５が記憶するＩＤ情報５３ａと同一である。ＩＤ情報５３ａに含まれる２つのＩＤは、一方のＩＤがＩＤ１であり、他方のＩＤが例えばＩＤ２とする。ＥＣＵ２の記憶部２３に記憶されている識別情報２３ａは、ＩＤ１及びＩＤ２が記憶されている。また、識別情報２３ａには、ＩＤ１に対応付けられている８と、ＩＤ２に対応付けられている４とが記憶されている。ここで、８とは、ＩＤ１で識別される距離計測装置１の台数の値であり、４とはＩＤ２で識別される距離計測装置１の台数の値である。
【００５７】
図８は、ＥＣＵ２が３次元画像を生成するときのＥＣＵ２及び中継装置５の処理手順を示すフローチャートである。ＥＣＵ２の制御部２１は、距離情報を取得すべきサンプリングタイミングにあるか否かを判定する（ステップＳ３１）。制御部２１は例えば、所定時間毎に一の距離計測装置１から距離情報を取得するように構成されており、所定時間が経過する都度、距離情報を取得すべきサンプリングタイミングにあると判定する。所定時間は例えば０．２秒である。
【００５８】
次いで、制御部２１は、記憶部２３に記憶している識別情報２３ａから一のＩＤを読出す（ステップＳ３２）。例えば、ＥＣＵ２は図示しないリアルタイムクロックを備えており、ステップＳ３２において制御部２１は、リアルタイムクロックを参照したときの時刻に基づいて、識別情報２３ａから一のＩＤを読出す。
【００５９】
その後、制御部２１は、距離情報の要求に係る要求情報を各中継装置５に出力する（ステップＳ３３）。制御部２１は、要求情報を出力するとき、ステップＳ３２で読出したＩＤに係る情報を含めて出力する。
【００６０】
ここで、ステップＳ３３において要求情報は、ＥＣＵ２に直接接続する距離計測装置１にも出力される。要求情報を受け取った距離計測装置１は、要求情報に含まれるＩＤに係る情報と、記憶部１３に記憶しているＩＤ情報１３ａとが一致するとき、図４中のステップＳ１２〜ステップＳ１７の処理を行う。
【００６１】
中継装置５の制御部５１は、ＥＣＵ２から出力された要求情報が入出力部５４を介して入力されたか否かを判定する（ステップＳ３４）。要求情報が入力されていないと判定した場合（Ｓ３４：ＮＯ）、制御部５１は要求情報が入力されるまで処理を待つ。一方、要求情報が入力されたと判定した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、制御部５１は、選択部５５に指令を出し、対応する距離計測装置１を選択する（ステップＳ３５）。具体的には、制御部５１は、記憶部５３に記憶されているＩＤ情報５３ａを参照し、ステップＳ３４で入力した要求情報に含まれるＩＤに係る情報に対応するＩＤに一致するＩＤを持つ距離計測装置１と接続するように選択部５５に指令を出す。
【００６２】
次いで制御部５１は、接続した距離計測装置１に指令を出し、距離情報を取得する（ステップＳ３６）。具体的には、制御部５１からの指令を受けた距離計測装置１が、図４中のステップＳ１２〜ステップＳ１７までの処理を行うことにより、制御部５１は距離情報を取得する。その後、制御部５１は、ステップＳ３６で取得した距離情報をＥＣＵ２に出力する（ステップＳ３７）。このとき制御部５１は、ステップＳ３６で取得した距離情報に含まれるＩＤ情報１３ａを含めて出力する。
【００６３】
ＥＣＵ２の制御部２１は、中継装置５から出力された距離情報が入出力部２４を介して入力されたか否かを判定する（ステップＳ３８）。距離情報が入力されていないと判定した場合（Ｓ３８：ＮＯ）、制御部２１は距離情報が入力されるまで処理を待つ。一方、距離情報が入力されたと判定した場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、制御部２１は、入力された距離情報を一時記憶部２２に記憶する（ステップＳ３９）。このとき、制御部２１は距離情報に含まれるＩＤ情報１３ａを距離情報に対応付けて一時記憶部２２に記憶する。
【００６４】
その後、制御部２１は、３次元画像の生成に必要な全ての距離情報を記憶しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。実施の形態２において、３次元画像の生成に必要な全ての距離情報とは、車両３に設置されている全ての距離計測装置１が出力した距離情報である。具体的には制御部２１は、一時記憶部２２に記憶されている同一のＩＤ情報１３ａの個数の値と、記憶部２３に記憶されている識別情報２３ａに記憶されているＩＤ情報１３ａと同一のＩＤに対応して記憶されている値とが同一であるか否かにより、判定を行う。
【００６５】
３次元画像の生成に必要な全ての距離情報を記憶していないと判定した場合（Ｓ４０：ＮＯ）、制御部２１は処理をステップＳ３１に戻す。一方、３次元画像の生成に必要な全ての距離情報を記憶していると判定した場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、制御部２１は処理をステップＳ４１に進める。なお、ステップＳ４１及びステップＳ４２における処理は、図５中のステップＳ２４及びステップＳ２５と同様であるため、説明を省略する。
【００６６】
以上の構成及び処理によって、２台以上の距離計測装置１とＥＣＵ２との間に中継装置５が介在することによって、各距離計測装置１がＥＣＵ２と直接接続するよりも、接続に必要な通信線の長さを短くすることができる。また、中継装置５は中継すべき距離情報を出力する距離計測装置１を選択部５５にて選択することにより、多重化等の複雑な処理を行わずに選択部５５が選択した一の距離計測装置１が出力する距離情報をＥＣＵ２に入力することができる。
【００６７】
なお、実施の形態２においては、中継装置５が備える選択部５５はスイッチを含む物理的な構成を含んでいたが、ソフトウェア的に構成されていてもよい。例えば、制御部５１が記憶部５３に記憶されている制御プログラムを実行することにより、一の距離計測装置１に対して距離情報を取得する要求情報を出力することによって３次元画像生成システムを実現することができる。なお、このとき制御部５１は制御プログラムを実行することにより、本発明の選択部として機能する。
【００６８】
また、実施の形態２においては、中継装置５は選択部５５を用いる構成を説明したが、用いない構成であってもよい。その場合、中継装置５は、接続する距離計測装置１の距離情報を多重化して中継することによって、３次元画像生成システムを実現することができる。
【００６９】
また、実施の形態１及び２においては、距離計測装置１は、光を投射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて距離を計測する、所謂ＴＯＦ方式を採用していることを説明したが、それ以外の方式で距離を計測してもよい。例えば、距離計測装置１は、反射光を受光した時の光の強度に基づいて距離を計測してもよいし、予め設定されたパターンを形成した光を投射し、受光した光のパターンを投射したパターンと比したときの歪みに基づいて距離を計測してもよい。
【００７０】
また、実施の形態１及び２においては、距離計測装置１が距離を測定し、距離情報をＥＣＵ２に出力することを示したが、ＥＣＵ２において距離を測定するようにしてもよい。具体的には、距離計測装置１は投受光部１５にて光の投射及び反射光の受光を行い、投射から受光までの時間に係る情報をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、距離計測装置１から出力された時間に係る情報に基づいて距離を測定し、３次元画像の生成に用いる。このとき、距離計測装置１は本発明の送受信装置に相当し、ＥＣＵ２は本発明の計測装置及び画像生成装置に相当する。
【００７１】
また、実施の形態１及び２においては、距離計測装置１は光を投射及び受光することを説明したが、その他の電磁波であってもよい。例えば、ミリ波、又はサブミリ波であってもよい。
【００７２】
また、実施の形態１及び２においては、距離計測装置１は、屋根３１及び天井３２の間に形成される空間における屋根３１の縁部に設置されることを説明したが、それ以外の場所であってもよい。例えば、距離計測装置１は、車両３の外面における屋根３１の縁部に設置されてもよいし、屋根３１の縁部以外に設置されてもよい。
【００７３】
また、実施の形態１及び２においては、複数の距離計測装置１は全て同じ投射角度をもって光を投射し、全て同じ受光角度をもって光を受光することを説明したが、各距離計測装置１の投射角度又は受光角度は、他の距離計測装置１と異なっていてもよい。また、各距離計測装置１の投射機構のレーザダイオードの数は、他の距離計測装置１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７４】
更に、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１  距離計測装置（送受信装置、計測装置）
２  ＥＣＵ（画像生成装置）
３  車両
４  第２ＥＣＵ
５  中継装置
１１  制御部
１２  一時記憶部
１３  記憶部
１４  入出力部
１５  投受光部
２１  制御部
２２  一時記憶部
２３  記憶部
２４  入出力部
３１  屋根
３２  天井
３３  連通孔
５１  制御部
５２  一時記憶部
５３  記憶部
５４  入出力部
５５  選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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