(57)【要約】【課題】車の前方に存在する障害物の車からの距離と車に対する方位とを短時間で測定する距離測定装置を提供する。【解決手段】車１００の前側両端に設けられた距離センサ１０１と１０２はそれぞれ光源と受光素子を含んでおり、それぞれ「片側だけ拡大された光ビーム」１０３と１０４を例えば１ミリ秒の時間間隔で交互に放射し、対象物１０６からの反射光を受光して対象物１０６までの距離を独立に測定する。「片側だけ拡大された光ビーム」１０３と１０４の重複領域１０５の中では、二つの距離センサ１０１と１０２の間隔を基線長とする三角測距によって、対象物１０６の車１００からの距離と車１００に対する方位とが測定可能である。「片側だけ拡大された光ビーム」１０３と１０４の進行方向の長さは約５０ｍ程度で、その重複領域１０５の進行方向に垂直な幅は車１００の幅よりも少し広い２ｍ程度である。【選択図】図１
2008020462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車に設けられる距離測定装置で、前記車の前方に存在する障害物の車からの距離と前記車に対する方位とを測定する距離測定装置であり、
前記車の前部両端に設けられる二つの光源を含み、前記車の前部両端から前記車の前方に二本の固定光ビームを異なる方向に電気的に順番に放射する光ビーム放射手段と、
前記障害物の車で反射された光ビームを検知し、検知した光ビームに基づいて前記障害物の車までの距離を求める測距手段とを有していることを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車やバイクあるいは建物や路側の構造物等の障害物に光束を照射し、その反射光から障害物までの距離と方向を測定する距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機には、飛行の状態、すなわち、高度や速度、上昇または下降の速度、方位、エンジン出力などを自動的に金属箔に記録し、耐衝撃・耐熱性のブラックボックスに保管するフライトレコーダが装備されており、事故の際にはボイスレコーダと共に原因調査に用いられている。
【０００３】
しかし、自動車にはこれに類する記録装置がない。一部、車速度、加速度、角加速度（ヨーレート）情報および衛星を用いたＧＰＳからの位置情報を利用して、その走行経路を測定し記録する試みが成されている。また、前方の車あるいは障害物までの距離を計測し、ドライバに衝突の危険性に応じた警告を発する、いわゆる車間距離装置が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車の衝突事故に際し、衝突に到る直前の自車と障害物との相対的位置関係を方向を含めて明確にし、さらに自車の速度、加速度（角加速度を含む）などの情報を併用して、ドライバがどのような処置をとったかを解明することは、事故原因の究明に不可欠な要素である。
【０００５】
しかし、従来試みられている方法は自車の走行経路を速度・加速度情報を含めて把握しようとするものでは、ＧＰＳからの位置情報が衝突経路を明確にするには精度が足りないのみならず、衝突する相手の情報は一切含まれていない。
【０００６】
このため、車同士の衝突で双方が正確な走行経路を速度・加速度情報を含めて測定記録する装置を装備している場合には、事故原因の究明が可能と思われるが、一方のみが装備している場合や建物、路側の建造物などの障害物との衝突の場合には種々の困難が伴なう。
【０００７】
衝突するまでの距離情報は車間距離センサにより取得することが可能である。これには大きく二種類あり、一つは固定ビーム法で、距離情報のみが得られるものであり、他はスキャンビーム法であり、距離と方向の両方の情報が得られる。
【０００８】
前者は方向の情報が得られないので、衝突事故の究明手段としては不十分である。後者は距離と方向の両方の情報が得られる利点があるが、機械的な走査を必要とするため時間がかかり、高速に走行する車同士の衝突の経路を衝突直前まで測定・記録する用途には適さない。
【０００９】
さらに両者とも監視領域が車前方１００ｍ以上にわたり、自車の走行車線以外の隣接する車線までも含むことから、衝突の危険性が低い対象物までも測定対象とする不具合がある。
【００１０】
本発明の目的は、車の前方に存在する障害物の車からの距離と車に対する方位とを短時間で測定する距離測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、車の前方に存在する障害物の車からの距離と前記車に対する方位とを測定する距離測定装置であり、前記車の前部両端に設けられる二つの光源を含み、前記車の前部両端から前記車の前方に二本の固定光ビームを異なる方向に電気的に順番に放射する光ビーム放射手段と、前記障害物の車で反射された光ビームを検知し、検知した光ビームに基づいて前記障害物の車までの距離を求める測距手段とを有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車の前方に存在する障害物の車からの距離と車に対する方位とを短時間で測定する距離測定装置が提供される。これにより、車の衝突事故の直前における車と障害物の相対位置を明確にすることが可能となり、車の速度や加速度等の情報を併用して、衝突事故の原因究明の解明に有力な手がかりが得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態の距離測定装置では、図１に示されるように、車１００の前側両端に距離センサ１０１と１０２が設けられており、距離センサ１０１と１０２はそれぞれ光源と受光素子を含んでおり、これらの光源は例えば１ミリ秒の時間間隔で交互に点灯し、それぞれ「片側だけ拡大された光ビーム」１０３と１０４を放射する。
【００１４】
ここで、「拡大された光ビーム」とは図２において符号２０１で示される光ビームを意味しており、車２００の前方に幅２ａで延びる形状を有している。図中のドット部は「拡大された光ビーム」２０１による障害物の検出領域を表している。「拡大された光ビーム」２０１は通常の光ビーム２０５の開き角γよりも大きい射出角θを持つ光線２０４を含むため、通常の光ビーム２０５の外側に位置するターゲット２０２を検出することを可能にする。
【００１５】
図２において、ターゲット２０２は検出領域の境界に位置しており、これより外側では検出されない限界位置にある。言い換えれば、ターゲット２０２での散乱光成分のうち、移動体（車）２００に設けられた（図示しない）受光素子に受光される光量は限界値にあり、これはターゲット２０２が光軸２０３に平行に境界に沿って移動しても変わらない。
【００１６】
この様な「拡大された光ビーム」２０１は、移動体（車）２００の前方の障害物は漏れ無く検出するが、送光路外の障害物は極力検出しないという検出動作に好適に利用でき、障害物の認識ソフトの単純化に有益である。なお、「拡大された光ビーム」に関しては本出願人等により別途出願済みである。
【００１７】
また、「片側だけ拡大された光ビーム」とは、光軸の片側（例えば右側）が前述の「拡大された光ビーム」と同じで、反対側（例えば左側）が通常の光ビームと同じ光ビームを意味している。この様な「片側だけ拡大された光ビーム」は、例えば、後述するように、一部に拡散素子が設けられた送光レンズを用いて作り出される。
【００１８】
図１において、光ビーム１０３は「右側だけ拡大された光ビーム」であり、ＡＣは送光ビームの左端を表しており、ＡＣより左側には送光されない。ＡＣより右側では「拡大された光ビーム」と等しく、例えば矢印ＡＯで示される方向に進む光ビーム成分（つまり光線）を有し、これは拡散素子を持たない送光レンズによる光ビームの外側に位置する。
【００１９】
標準的の反射率を持つ障害物は、点Ｒで示される限界位置で初めて検出されるが、自動車の後部や路側に設けられているリフレクタ等の極めて高い反射率を持つ対象物は、点Ｏの位置でも検出される可能性がある。言い換えれば、ＡＣより左側に位置する対象物は光ビーム１０３によって検出されることはないが、ＡＣより右側に位置する対象物はその反射率によっては限界位置を越えて検出される可能性がある。
【００２０】
同様に、光ビーム１０４は「左側だけ拡大された光ビーム」であり、ＢＤより右側に位置する対象物はこの光ビーム１０４によって検出されることはないが、ＢＤより左側に位置する対象物はその反射率によっては限界位置を越えて検出される可能性がある。
【００２１】
図３に示されるように、「片側だけ拡大された光ビーム」を作り出すための送光レンズ３０１は、一部の領域に拡散素子３１０を備えている。拡散素子３１０は多数の微小プリズム３０２から成り、微小プリズム３０２の高さｈはいずれも同じであるが、ピッチｐは光軸３００からの距離に依存して異なっており、従ってその頂角δも光軸３００からの距離に応じて異なっている。
【００２２】
送光レンズ３０１は、光源３３０から射出された発散光束を所定の開き角度にコリメートする機能を有している。拡散素子３１０を構成している多数の微小プリズム３０２は、場所に応じて異なる頂角δを有しているため、異なる位置に入射する光線３０３、３０４はそれぞれ異なる偏向角を受ける。
【００２３】
光線３０４と３０５の間の斜線部分は光源３３０から異なる方向に発散する光束を表し、これは送光レンズ３０１でほぼ同方向にコリメートされた後、黒く塗りつぶされた微小プリズム３０２を透過する。黒く塗りつぶされた微小プリズム３０２のピッチが同じであれば、その透過光は光束３０６で示されるように所定の方向に進む光束に変換される。言い換えれば、同じピッチの微小プリズムは、光源３３０からの発散する微細光束を所定の方向に進む微細光束に変換する機能を有している。
【００２４】
拡散素子３１０は矢印３２０から見た面内において特定の領域に形成されており、送光レンズ３０１の拡散素子３１０の部分を通過する光線は場所により変化する所定の偏向を受けるが、送光レンズ３０１の他の部分を通過する光線は偏向を受けずにそのままコリメートされる。言い換えれば、送光ビームのうち、偏向を受ける光束の割合は、拡散素子３１０が形成された領域により調整される。このため、図２においてターゲット２０２が光軸２０３に平行に境界に沿って移動したときに、（図示しない）受光素子に受光される光量が一定の限界値に等しくなるように設定することが可能である。
【００２５】
図１において、障害物１０６は矢印１１０で示される経路を経て車１００と衝突するものとする。その途中の障害物１０６の代表的な位置が数字１と２と３で示されている。距離センサ１０１と１０２は時系列的に交互に測距を行なう。「右側だけ拡大された光ビーム」１０３と「左側だけ拡大された光ビーム」１０４の重複領域１０５（斜線部）に障害物１０６が侵入すると、例えば障害物１０４が数字３で示される位置に来ると、距離センサ１０１から障害物１０６に到る距離ＡＰと、距離センサ１０２から障害物１０６に到る距離ＢＰとが独立に測定される。言い換えれば、二つの距離センサ１０１と１０２の間の距離ＡＢを基線長とする三角測距がなされる。つまり、重複領域１０５が、障害物１０６の距離と方位の測定可能領域である。
【００２６】
「片側だけ拡大された光ビーム」１０３と１０４の進行方向の長さは約５０ｍ位あり、これらの光ビーム１０３と１０４の重複領域１０５の進行方向に垂直な幅は、車１００の車幅よりも少し広い２ｍ程度に選ばれる。二つの光ビーム１０３と１０４を交互に発光させるタイミング（時間間隔）は１ｍｓ以下に選ばれ、測距精度は１５ｍ以内では０．１ｍ位に選ばれる。
【００２７】
障害物１０６が数字１で示される位置にあるとき、通常の反射率のものは観測されないが、高い反射率を持つリフレクタ等は「右側だけ拡大された光ビーム」１０３によって距離センサ１０１からの距離が測定される場合がある。この場合、障害物１０６が車１００に対してどの方位に位置しているかは特定できない。
【００２８】
障害物１０６が数字２で示される位置に来ると、「左側だけ拡大された光ビーム」１０４による測距も可能となり、距離センサ１０１からの距離と距離センサ１０２からの距離が測定され、障害物１０６の方位が特定される。
【００２９】
障害物１０６が数字３で示される位置まで来ると、障害物１０６の大きさのため、測定される距離ＡＰとＢＰは、距離センサ１０１と１０２からの平均的距離となる。
【００３０】
図４は、測定される距離ＡＰとＢＰの推移を示すグラフであり、縦軸は測定される距離、横軸は時間を表している。目盛りは任意スケールである。斜線部は図１において距離センサ１０１と１０２の両方で測距が行なわれる重複領域１０５を表し、ドット領域は片方の距離センサのみにより測距が行なわれる領域を表している。
【００３１】
図１において、障害物１０６が数字２で示される位置にくると、距離センサ１０１による測距が開始される。これは図４における曲線ＡＰの点Ｎに対応している。
【００３２】
障害物１０６が「片側だけ拡大された光ビーム」１０３と１０４の重複領域１０５に侵入すると、距離センサ１０２による測距も開始される。これは図４における曲線ＡＰの点Ｍと曲線ＢＰの点Ｌに対応している。
【００３３】
障害物１０６は数字３で示される位置を経て車１００と衝突するが、その衝突点は図４における点Ｑに対応している。通常、測距は車１００の直前０．５〜１ｍ位まで行なわれ、曲線ＡＰと曲線ＢＰは横軸（時間軸）を横切るまでが記録される。
【００３４】
上述した説明から分かるように、本実施形態の距離測定装置は、衝突に到る直前の自車と障害物との相対的な位置関係を方向を含めて明確に測定しうる。この装置は極めて高速に応答可能であり、高速に移動する自動車間の相対的位置関係の測定にも十分に対応可能である。このため、衝突の相手が距離測定装置を装備していない車の場合にも、建物や路上の構築物などの場合にも、両者の相対的な位置関係を衝突直前まで測定し記録することが可能であり、衝突の事故原因の究明に重要な情報を提供することを可能とする。
【００３５】
さらに、自車の速度や加速度などの情報を速度パルスや加速度センサを併用して得ることにより、衝突事故時のドライバのハンドル操作やブレーキ操作を知ることも可能となり、衝突事故の原因究明に有力な手がかりを提供しうる。得られた距離や速度や加速度などの情報は、好適には、フライトレコーダの様に耐衝撃性・耐熱性の記録手段に記録される。
【００３６】
本発明の実施の形態は種々の変更が可能である。例えば、車の前部両端に二つの距離センサ１０１と１０２を設ける代わりに、車の前部両端の一方には送光部のみを設け、他方には距離センサを設けることも可能である。例えば、図１において、符号Ａで示される箇所に送光部を設け、符号Ｂで示される箇所に距離センサを設けた場合、送光部Ａが点灯したときにはＡＰ＋ＢＰが測定され、距離センサＢが点灯したときには２ＢＰが測定される。これらの情報に基づき単純な演算によりＡＰとＢＰが算出される。
【００３７】
また、距離センサは目的に応じて側面や後部に設置することも可能である。さらに、右左折時やカーブ路走行時には、ステアリングホイールの回転方向や（角）加速度センサからの情報に基づいて「拡大された光ビーム」を左右に振る機能を設けたり、「拡大された光ビーム」の進行方向の長さを短縮して不必要な情報の流入を制限することも可能である。
【００３８】
別の例では、図５（ａ）に示されるように、車５００から矢印で示される複数の固定光ビームを電気的に順番に発光・放射させることにより、（図示しない）障害物までの距離と方向を検出することも可能である。矢印の長さは光強度を反映しており、各固定光ビームの強度は、各矢印の先端に標準のターゲットを置いた時に、（図示しない）距離センサの受光部で検出される光量が同じになるように調整されている。
【００３９】
また、図５（ｂ）に示されるように、車５００の前部両端から開き角度の狭い二本の固定光ビームを交互に発光・放射させることによって、この場合には一部測定できない空間が生ずる不具合があるものの、障害物までの距離と方位を近似的に計測することも可能である。固定光ビームの代わりにミリ波の狭いビームを用いることもできる。
【００４０】
さらに、図５（ｃ）に示されるように、車５００の前部中央から「拡大された光ビーム」５０１を放射させ、車５００の前部両端に受光部からなる距離センサ５０２と５０３を設けることにより、二つの距離センサ５０２と５０３の間隔を基線長とする三角測距によって、「拡大された光ビーム」５０１の中の（図示しない）障害物の位置（距離と方位）を求めることもできる。
【００４１】
さらに別の例としては、図５（ａ）の光ビームのように、車の前部から複数の固定のミリ波のビームを放射させることにより、（図示しない）障害物の位置（距離と方向）を検出することも可能である。複数の固定のミリ波のビームを放射させるための装置は、例えば、図６（ａ）に示されるように、（図示しない）導波路および適当な結合部の先端に平面鏡６００と凹球面鏡６０１が配置され、両者の表面に形成された電極６０２と６０３との間でミリ波の共振器を構成している。
【００４２】
図６（ｂ）に示されるように、電極６０２の中央部に開口６０５が設けられており、公知技術として知られているように、ここを介してガウス分布を持つビームが放射される。さらに中央部の開口６０５の周辺部に開口６０６〜６０９が設けられており、これらの開口６０６〜６０９を介して、図５（ａ）に矢印で表現された光ビームのように、中央のミリ波のビームの両側に複数のミリ波のビームが放射される。
【００４３】
ミリ波のビームを用いた場合には、障害物の位置（距離と方位）の情報の他に、ドップラ計測により速度情報を得られるという利点がある。本発明は上述した実施の形態に何等限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態による距離測定装置を説明するための図である。
【図２】「拡大された光ビーム」を説明するための図である。
【図３】「片側だけ拡大された光ビーム」を作り出す送光レンズの断面図である。
【図４】図１に示される各距離センサによって測定される距離ＡＰとＢＰの推移を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態の種々の変形例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の一変形例に用いられる複数の固定のミリ波のビームを放射させるための装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００…車、１０１，１０２…距離センサ、１０３，１０４…片側だけ拡大された光ビーム、１０５…重複領域。
【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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