(57)【要約】【課題】投影板を用いずにキャリブレーションを実行可能として、キャリブレーションの実行を容易とすることができるキャリブレーション装置を提供すること。【解決手段】投光装置１，１のパターン光照射方向を移動させる第１駆動機構２１，２１と、カメラ２の撮像方向を移動させる第２駆動機構２２と、両駆動機構２１，２２を作動させるコントロールユニットＣＵ、を備えたキャリブレーション装置であって、コントロールユニットＣＵが、ピッチング検出時に、カメラ２が撮像する画像上のスリット光の水平方向の移動速度と、その画像上の位置とに基づいて、カメラ２の左右方向の位置を調節するようにした。【選択図】図１
2008039745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光手段から所定パターンのパターン光を照射し、
この投光したパターン光を撮像手段により撮像し、
撮像画像上における撮像したパターン光の移動速度および光の位置を検出し、
これら移動速度および位置から光の移動ベクトルの重心位置を求め、
求めた移動ベクトルに基づいて撮像手段側と投光手段側との少なくとも一方の位置を調節するキャリブレーションを行うことを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項２】
前記投光手段のパターン光に、前記撮像画像上で、前記位置調整方向に直交する方向の基準線に対して斜め方向に延在される傾斜スリット光が含まれ、
前記重心位置を求める際に、前記撮像手段の撮像画像上で、前記傾斜スリット光を前記基準線の延在方向へ移動させ、このときの前記撮像画像上における傾斜スリット光の、前記基準線に直交する方向の移動速度および位置に基づいて前記重心位置を求めることを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション方法。
【請求項３】
前記重心位置に基づいて、まず、前記撮像手段側の前記基準線の直交方向の位置を調節し、
次に、前記撮像画像上のパターン光に基づいて、前記投光手段側の前記基準線の直交方向の位置を調節し、
次に、前記撮像画像上のパターン光に基づいて前記撮像手段側の前記基準線の延在方向の位置を調節し、
次に、前記撮像画像上の撮像中心位置と前記パターン光との関係に基づいて、前記投光手段側の前記基準線の延在方向の位置を調節することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャリブレーション方法。
【請求項４】
一対の前記投光手段が、水平方向に離間して配置され、
前記撮像手段は、前記基準線が前記水平方向に直交する上下方向を向くよう撮像方向が設定され、
各投光手段が、前記撮像画像上で前記基準線に交差する傾斜スリット光と、前記水平方向に延在して照射される横スリット光と、この横スリット光の直交方向に延在して照射され縦スリット光と、を照射し、
まず、両投光手段から照射される両傾斜スリット光を、前記撮像画像上で前記上下方向へ同期移動させ、このときの撮像画像上の両傾斜スリット光の水平方向の移動速度と、その画像上の位置とに基づいて、両傾斜スリット光の移動ベクトルの水平方向の重心位置を求め、
次に、この重心位置に基づいて前記撮像手段側の前記基準線の水平方向位置を調節し、
次に、前記撮像画像上で両横スリット光が、水平方向へ一直線状に連続するように両投光手段側の水平方向位置および上下方向相対位置を調節し、
次に、前記撮像中心位置の上下方向位置を、両縦スリット光の先端が画面上で集束する点である消失点に基づいて調節し、
次に、前記撮像画像上の前記撮像中心位置と前記横スリット光との上下方向間隔が、あらかじめ設定された間隔となるよう前記投光手段側の上下方向位置を調節することを特徴とする請求項３に記載のキャリブレーション方法。
【請求項５】
前記投光手段および撮像手段が車両に搭載され、
前記撮像手段側の前記水平方向調整を、車両のピッチングによりパターン光の同期上下動が生じたときに実行することを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーション方法。
【請求項６】
所定パターンのパターン光を照射する投光手段と、
前記パターン光の照射範囲を撮像する撮像手段と、
前記パターン光の照射方向と前記撮像手段の撮像方向との少なくとも一方を移動可能な駆動機構と、
前記撮像手段から撮像情報を入力するとともに、前記駆動機構の作動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記撮像手段の撮像画像上における前記パターン光の移動速度および光の位置を検出し、検出した移動速度および位置から光の移動ベクトルの重心位置を求め、求めた移動ベクトルに基づいて前記駆動機構を駆動させて前記投光手段のパターン光照射方向と前記撮像手段の撮像方向との少なくとも一方の向きを調節するキャリブレーションを行うことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項７】
前記投光手段が、一対の前記パターン光を車両前方に向けて照射可能に、車幅方向に離間して一対設けられ、かつ、各投光手段は、前記撮像画像上で、上下方向の基準線に交差する傾斜スリット光と、前記水平方向に延在される横スリット光と、上下方向に延在される縦スリット光と、を照射するよう構成され、
前記撮像手段が、前記パターン光の照射範囲を撮像可能に、前記一対の投光手段の車幅方向中央位置であって前記投光手段と異なる高さに配置され、
前記駆動機構は、前記パターン光照射方向と前記撮像方向とを少なくとも車両上下方向および車両左右方向へ移動可能に構成され、
前記制御手段の入力手段に、車両のピッチングを検出するピッチング検出手段が含まれ、
前記制御手段は、ピッチング検出時に、前記撮像画像上の前記傾斜スリット光の車両左右方向の移動速度および位置からスリット光の移動ベクトルの重心位置を求め、この重心位置に基づいて前記撮像手段側の車両左右方向の位置を調節することを特徴とする請求項６に記載のキャリブレーション装置。
【請求項８】
各投光手段が、前記傾斜スリット光に加え、前記水平方向に延在して照射される横スリット光と、この横スリット光の直交方向に延在して照射され縦スリット光と、を照射可能に構成され、
前記制御手段が、前記撮像手段側の前記車両左右方向の調節の後に、前記撮像画像上の横スリット光が水平方向に一直線状に連続するように、各投光手段側の水平方向位置および上下方向相対位置を調節し、次に、前記撮像手段側の前記撮像中心位置の上下方向位置を、両縦スリット光の先端が画面上で集束する点である消失点に基づいて調節し、次に、撮像画像上の前記撮像中心位置と横スリット光との上下方向間隔が、あらかじめ設定された間隔となるよう前記投光手段側の上下方向位置を調節することを特徴とする請求項７に記載のキャリブレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光手段から照射したパターン光を撮像手段で撮像して、投光手段側と撮像手段側との少なくとも一方の正常位置からの偏りを矯正するキャリブレーション方法およびキャリブレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照射するスリット光と同様の格子状の図形が描かれた投影板を用い、投影板に向けて光を照射した状態を受光装置で撮像することを、投影板の位置を移動させながら繰り返すことで投光装置および受光装置のキャリブレーションを行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許３４１２１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術では、キャリブレーションを行うためには、それ専用の投影板を必要とし、キャリブレーションに手間がかかっていた。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、投影板を用いずにキャリブレーションを実行可能として、キャリブレーションの実行を容易とすることができるキャリブレーション方法およびキャリブレーション装置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】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明は、投光手段から照射した所定パターンの光を光を撮像手段により撮像し、撮像画像上における撮像した光の移動速度および光の位置を検出し、これら移動速度および位置から光の移動ベクトルの重心位置を求め、求めた移動ベクトルに基づいて撮像手段側と投光手段側との少なくとも一方の位置を調節するキャリブレーションを行うことを特徴とするキャリブレーション方法とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、撮像手段で撮像される撮像画面上でパターン光が移動したときの移動ベクトルと位置との関係から、パターン光の移動ベクトルの重心位置を求める。
【０００７】
そして、この重心位置に基づいて、投光手段と撮像手段との相対位置が所定の関係になるように、投光手段と撮像手段との少なくとも一方の位置を調節する。
【０００８】
このように、本発明では、投影板などのキャリブレーション専用の機材を用いることなしに、キャリブレーションが可能となり、機材を用いる場合に比べて、キャリブレーションが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
この実施の形態のキャリブレーション装置は、所定パターンのパターン光（ＰＬ）を照射する投光手段（１）と、前記パターン光（ＰＫ）の照射範囲を撮像する撮像手段（２）と、前記パターン光（ＰＬ）の照射方向と前記撮像手段（２）の撮像方向との少なくとも一方を移動可能な駆動機構（２１，２２）と、前記撮像手段（２）から撮像情報を入力するとともに、前記駆動機構（２１，２２）の作動を制御する制御手段（ＣＵ）と、を備え、前記制御手段（ＣＵ）は、前記撮像手段（２）の撮像画像上における前記パターン光（ＰＬ）の移動速度および光の位置を検出し、検出した移動速度および位置から光の移動ベクトルの重心位置を求め、求めた移動ベクトルに基づいて前記駆動機構（２１，２２）を駆動させて前記投光手段（１）のパターン光照射方向と前記撮像手段（２）の撮像方向との少なくとも一方の向きを調節するキャリブレーションを行うことを特徴とするキャリブレーション装置とした。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図１０に基づいて本発明の最良の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置について説明する。
【００１２】
実施例１のキャリブレーション装置は、図２に示すように、車両ＭＢに搭載された距離計測装置Ａに適用されている。
【００１３】
この距離計測装置Ａは、車両前方を検知対象領域として、検知対象領域に存在する物体Ｍとの距離を計測するもので、投光装置（投光手段）１，１と、カメラ（撮像手段）２とを備えている。
投光装置１，１は、車両ＭＢのフロントバンパ３の下部において車両左右方向に離間して搭載されている。
また、カメラ２は、投光装置１，１の車幅方向中央位置であり、かつ、投光装置１，１よりも車両上方位置である、車両ＭＢのルーフ４の前端部中央の図示を省略したルームミラーの近傍に、撮像中心位置ＣＥを通る光軸２ａ（図１参照）を車両前方に向けて取り付けられている。
【００１４】
投光装置１は、投光中心軸である光軸１ａ（図１参照）を車両前方に向けて配置され、複数のスリット状の光から成る図３に示すパターン光ＰＬを車両前方へ向けて照射可能なもので、例えば図４に示すように、光源１１とレンズ１２とスリット板１３とレンズ１４を順に配列して構成することができる。
【００１５】
スリット板１３は、図３に示す形状のパターン光ＰＬを照射可能に、図４に示すように縦方向に延在された縦スリット１３ａと、これに直交して延在された複数の横スリット１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂと、縦横の両スリット１３ａ，１３ｂに斜めに交差する斜めスリット１３ｃ，１３ｃ，１３ｃ，１３ｃと、を有している。
【００１６】
したがって、１つの投光装置１から、図３に示すように、縦スリット光ＰＬ１と、横スリット光ＰＬ２と、斜めスリット光（傾斜スリット光）ＰＬ３とが照射される。
【００１７】
そして、投光装置１，１は、横スリット光ＰＬ２が検知対象領域において車両左右方向に延在され、縦スリット光ＰＬ１が、車両上下方向に延在された状態で照射されるように設置されている。
したがって、両縦スリット光ＰＬ１は、投光装置１，１の離間方向である車両左右方向に対して垂直の車両前方に平行に照射される。
横スリット光ＰＬ２は、車両前方の検知対象領域を車両左右方向に横切って延在されるもので、照射される位置を車両前後方向で異ならせて合計で４本の横スリット光ＰＬ２，ＰＬ２，ＰＬ２，ＰＬ２が照射される。また、左右の投光装置１，１を正規位置に配置したときには、これらから照射された各横スリット光ＰＬ２，ＰＬ２，ＰＬ２，ＰＬ２は、それぞれ車両左右方向に一直線状に連続するように配置されている。
また、斜めスリット光ＰＬ３，ＰＬ３，ＰＬ３，ＰＬ３は、縦スリット光ＰＬ１と交差するように斜め方向に照射されており、これらのうち２本が縦スリット光ＰＬ１の内側へ向けて照射され、残りの２本が縦スリット光ＰＬ１の外側へ照射される。
【００１８】
さらに、本実施例１では、各スリット光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３のうちで、キャリブレーションに使用するものを図３において太線で表示している。すなわち、各投光装置１から照射されるスリット光のうちで、縦スリット光ＰＬ１と、車両ＭＢに近い側から２番目の横スリット光ＰＬ２（Ｋ）と、縦スリット光ＰＬ１，ＰＬ１の内側に配置され、横スリット光ＰＬ２（Ｋ）の位置で交差する斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）と、をキャリブレーションに使用する。
【００１９】
図２に戻り、カメラ２は、図示を省略したＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子（画素）を用いた輝度画像を撮像するもので、検知対象領域である車両前方を撮像する。
このカメラ２による撮像例を図５に示しており、画像ＰＣは、撮像された路面ＲＤの上に、パターン光ＰＬが照射され、かつ、物体Ｍが存在している状態を示している。
【００２０】
カメラ２で撮像して得られた情報は、図１に示すコントロールユニットＣＵに入力される。コントロールユニットＣＵは、カメラ２および他の車載センサから信号を入力し、物体Ｍを検出し、その物体Ｍまでの距離を計測するもので、図示を省略したＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory），ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えた周知のものである。
【００２１】
これを簡単に説明すると、投光装置１，１とカメラ２とは、車両ＭＢのあらかじめ設定された位置に配置されており、車両前方にパターン光ＰＬを照射したときの各スリット光ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３と車両ＭＢとの相対位置があらかじめ分かっている。すなわち、一撮像例である図５の画像ＰＣに示すように、路面ＲＤに照射されたパターン光ＰＬと、路面ＲＤ上に存在する物体Ｍと、の相対位置に基づいて車両ＭＢに対する物体Ｍの位置を測定することができる。例えば、画像ＰＣ上の物体Ｍは、縦スリットＰＬ１，ＰＬ１の交点である車両ＭＢの真正面よりも僅かに左側の位置に存在しており、最も遠くに配置されている横スリット光ＰＬ２が示す距離よりも、さらに遠くに存在していることが分かる。このような相対関係から、物体Ｍの位置を計測することができる。
【００２２】
さらに、コントロールユニットＣＵは、投光装置１の光軸１ａを移動させる第１駆動機構２１，２１と、カメラ２の光軸２ａを移動させる第２駆動機構２２と、を作動させて各光軸１ａ，２ａの位置を調節するキャリブレーション制御を実行する。
すなわち、投光装置１は、車両上下方向を向いた垂直回動軸２１ａを中心に水平方向に回動可能に支持されているとともに、車幅方向を向いた水平回動軸２１ｂを中心に上下方向へ移動可能に支持されている。そして、第１駆動機構２１は、投光装置１が垂直回動軸２１ａを中心に水平方向へ回動させるよう駆動力を伝達するモータ２１ｃと、投光装置１が水平回動軸２１ｂを中心に上下方向へ回動させるよう駆動力を伝達するモータ２１ｄと、を備えている。
【００２３】
同様に、カメラ２も、車両上下方向を向いた垂直回動軸２２ａを中心に水平方向に回動可能に支持されているとともに、車幅方向を向いた水平回動軸２２ｂを中心に上下方向へ移動可能に支持されている。そして、第２駆動機構２２は、カメラ２が垂直回動軸２２ａを中心に水平方向へ回動させるよう駆動力を伝達するモータ２２ｃと、カメラ２が水平回動軸２２ｂを中心に上下方向へ回動させるよう駆動力を伝達するモータ２２ｄと、を備えている。
コントロールユニットＣＵは、キャリブレーション制御において、両駆動機構２１，２１，２２のモータ２１ｃ，２１ｄ，２２ｃ，２２ｄを適宜作動させて、各光軸１ａ，２ａの上下および左右方向の位置を調節する。なお、光軸１ａ，２ａの上下方向は、車両ＭＢの上下方向と同義であり、また、光軸１ａ，２ａの左右方向は、車両ＭＢの前方を向いた状態での車両左右方向と同義である。
【００２４】
また、コントロールユニットＣＵには、このキャリブレーション制御を実行するために車両挙動検出手段５が接続されている。この車両挙動検出手段５は、車両ＭＢの挙動を検出するもので、図示を省略した車速センサやＧセンサやヨーレイトセンサなどを備え、車速や車両のピッチングやロールやヨーイングなどを検出する。
【００２５】
次に、コントロールユニットＣＵによる、キャリブレーション制御の処理の流れを図６のフローチャートにより説明する。なお、本実施例１では、キャリブレーション制御は、定期的に実行されるとともに、あらかじめ設定されたスイッチ操作が実行されたときにも実行される。ここで、定期的とは、例えば、１週間や１ヶ月というようにあらかじめ設定された時間経過に基づいて実行してもよいし、あるいは、例えば、１００ｋｍや数百ｋｍなどのように走行距離があらかじめ設定された距離となるごとに実行してもよい。
【００２６】
ステップＳ１では、投光装置１により投光を行い、次のステップＳ２では、カメラ２による撮像を行う。
【００２７】
ステップＳ３では、車両挙動検出手段５が検出する車両挙動を読み込み、続くステップＳ４において、車両挙動がピッチングのみであるか否か判定し、ピッチングのみ発生時には、次のステップＳ５に進み、ピッチングのみではない場合には、ステップＳ３に戻る。
【００２８】
ステップＳ５では、斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の画像上の水平方向の移動速度を算出し、続く、ステップＳ６において、カメラ２の光軸２ａの左右方向位置を算出する。
【００２９】
この算出について説明を加えると、移動速度は、図７（ａ）（ｂ）に示すように画像ＰＣ上に設定された横方向一列に配置された速度算出用領域ＰＣＬに存在する斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の移動速度ｖ１，ｖ２で算出する。すなわち、車両ＭＢにピッチングが生じた場合、投光装置１，１とカメラ２との高さの違いから、斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）は、画像上を上下するが、このとき、速度算出用領域ＰＣＬでは、左右の斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）は、同図（ｂ）の矢印に示すように、水平方向に変位する。
【００３０】
そこで、同図（ｃ）に示すように、斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）が、撮像素子（ピクセル）ｐｃ（ｎ）から隣設する撮像素子ｐｃ（ｎ＋１）へと順に移動する時間を算出して、その移動速度ｖ１，ｖ２を求める。
【００３１】
そして、左右の斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の水平方向の移動速度ｖ１，ｖ２と、その撮像素子の位置との関係から、２点の速度ベクトルの重心位置ＧＰを算出する。
例えば、同図（ｂ）に示すように、左右の斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の速度を、それぞれｖ１，ｖ２とし、その撮像素子の位置を、それぞれＬ１，Ｌ２とすると、これらは、ｖ１：ｖ２＝Ｌ２：Ｌ１との関係にあり、図において、ＧＰが重心の位置を示す。
そして、この重心位置ＧＰが、カメラ２の光軸２ａの正規の左右方向位置であって、ステップＳ６では、この重心位置ＧＰの位置を、光軸２ａの左右方向位置として求める。
【００３２】
ちなみに、この重心位置ＧＰは、斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）が移動することで生じる移動ベクトルに基づいて算出するものであるから、カメラ２の光軸２ａのみが左右方向にずれている場合、車両左右の投光装置１，１の光軸１ａがずれている場合、あるいは両光軸１ａ，２ａがずれている場合のいずれの場合でも、左右の斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の速度ベクトルの重心位置ＧＰは、カメラ２の正規の光軸２ａの位置を示す。
【００３３】
次に、ステップＳ７では、第２駆動機構２２のモータ２２ｃを駆動させて、カメラ２の光軸２ａの左右方向（水平方向）位置調節を行う。
【００３４】
次に、ステップＳ８では、左右の投光装置１，１の上下左右のずれを算出する。この上下左右方向のずれのうち、左右方向のずれは、正規位置に対するずれのことであり、一方、上下方向のずれは、左右の投光装置１，１の相対的なずれのことである。
【００３５】
左右の投光装置１，１は、両者が正規位置に配置されている場合には、図３および図８（ｄ）  に示すように、左右の横スリット光ＰＬ２が水平方向に一直線状に連続して配置される。
ところが、左の投光装置１の光軸１ａが車両下方にずれている場合には、図８（ａ１）（ａ２）に示すように、横スリット光ＰＬ２が一直線状に連続せずに、左側の横スリット光ＰＬ２との間に上下方向のずれが生じる。
また、左の投光装置１の光軸１ａが左方向にずれている場合、図８（ｂ１）（ｂ２）に示すように、横スリット光ＰＬ２は、一直線上に連続せずに、左側の横スリット光ＰＬ２が、斜めに傾く。
また、左の投光装置１の光軸１ａが、上方かつ左方向にずれている場合には、図８（ｃ１）（ｃ２）に示すように、横スリット光ＰＬ２が一直線上に連続せずに、左側の横スリット光ＰＬ２が上方にずれて斜めに傾く。
【００３６】
そこで、ステップＳ８では、左右の横スリット光ＰＬ２（Ｋ）が一直線状に連続せずに両者にずれが生じている場合、両者の相対的な上下左右方向のずれを算出する。
【００３７】
そして、ステップＳ９において、横スリット光ＰＬ２が図８（ｄ）に示すように一直線状に連続するように、ステップＳ８で求めたずれに基づいて、第１駆動機構２１のモータ２１ｃ，２１ｄを駆動させ、投光装置１，１の正規位置に対する左右方向位置の調節および相対的な上下方向位置の調節を行う。
【００３８】
次に、ステップＳ１０では、カメラ２の光軸２ａの位置である撮像中心位置ＣＥを算出する。このカメラ２の撮像中心位置ＣＥは、図９（ｂ）に示すように、縦スリット光ＰＬ１が交わる消失点ＬＰと一致させており、このステップＳ１０では、これら縦スリット光ＰＬ１，ＰＬ１の消失点ＬＰの左右方向の中央位置を撮像中心位置ＣＥとして算出する。
なお、投光装置１の左右方向の位置は、ステップＳ８において、既に正規位置に調節されているため、消失点ＬＰは、撮像中心位置ＣＥに一致する。
そして、次のステップＳ１１において、カメラ２の光軸２ａ（撮像中心位置ＣＥ）が消失点ＬＰに一致するよう、第２駆動機構２２のモータ２２ｄを駆動させて、カメラ２の上下方向の位置の調節を行う。
【００３９】
次に、ステップＳ１２では、投光装置１，１の、正規位置に対する上下方向のずれ量を算出する。この投光装置１，１の上下方向のずれ量は、図１０に示すように、カメラ２の光軸２ａ中心と横スリット光ＰＬ２（Ｋ）との間隔Ｈを、あらかじめ設定した間隔と比較することで求める。
そして、次のステップＳ１３において、ステップＳ１２で得られたずれ量を無くし、上記間隔Ｈが設定した間隔となるように、第１駆動機構２１を作動させて投光装置１，１の上下方向の位置の調節を行う。
【００４０】
次に、実施例１の作用を説明する。
本実施例１では、定期的あるいは開始操作によりキャリブレーション制御が開始されると、投光装置１，１によるパターン光ＰＬの照射とカメラ２による撮像が開始される（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００４１】
次に、投光装置１，１の光軸１ａ，１ａおよびカメラ２の光軸２ａの向きの調節を開始するが、まずに、カメラ２の光軸２ａの左右方向位置調節を行う。
本実施例１では、このカメラ２の光軸２ａの左右方向位置の調節に車両のピッチングにより左右の投光装置１の光軸１ａ，１ａが同期して上下移動するのを利用して行う。
すなわち、後述のようにカメラ２の撮像中心位置ＣＥを算出するのに、左右の斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）が同期して上下動するのを利用する。そこで、車両挙動検出手段５が検出する車両挙動を読み込んで、車両挙動がローリングやヨーイング成分を含まないピッチングのみの状態で、左右が同期して上下動している場合に、カメラ２の左右方向位置の調節が開始される（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００４２】
このカメラ２の光軸２ａの位置調節では、まず、斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）が上下動するのに伴って、横一列の撮像素子列である速度算出用領域ＰＣＬにおいて左右方向へ移動する速度を算出する（ステップＳ５）。
【００４３】
さらに、この移動速度と、速度算出用領域ＰＣＬにおける斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の位置とに基づいて、斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の移動ベクトルを求め、その重心位置ＧＰをカメラ２の光軸２ａの左右方向位置として算出する（ステップＳ６）。
そして、この求めた左右方向位置（重心位置ＧＰ）に、カメラ２の光軸２ａの左右方向位置が一致するように、第２駆動機構２２のモータ２２ｃを駆動させて、カメラ光軸の左右方向位置調節を行う（ステップＳ７）。
【００４４】
このようにして、カメラ２の光軸２ａの左右方向の位置の調節が終了したら、次に、投光装置１，１の左右方向および相対的な上下位置の調節を行う。
【００４５】
この場合、パターン光ＰＬの画像ＰＣから、左右の横スリット光ＰＬ２（Ｋ）のずれを算出し（ステップＳ８）する。そして、このずれを無くして左右の横スリット光ＰＬ２（Ｋ），ＰＬ２（Ｋ）が図８（ｄ）に示すように、水平方向へ一直線状に連続するように、第１駆動機構２１，２１のモータ２１ｃ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｄを駆動させ、投光装置１，１の光軸１ａ，１ａの左右方向の位置を正規位置に調節し、かつ、上下方向の位置を左右で同じ高さとする調節を行う。
【００４６】
次に、カメラ２の光軸２ａの上下方向の調節を行う。
この場合、既に左右方向が正しく調節された投光装置１，１の縦スリット光ＰＬ１の消失点ＬＰに、カメラ２の光軸２ａ（画像ＰＣ上の撮像中心位置ＣＥの位置を一致させるように第２駆動機構２２のモータ２２ｄを駆動させ、光軸２ａの上下方向位置を調節する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【００４７】
次に、投光装置１，１の光軸１ａ，１ａの上下方向の位置を調節する。
この場合、投光装置１，１の光軸１ａ，１ａの高さを、既に位置調節済みの画像ＰＣ上の撮像中心位置ＣＥの高さに基づいて設定するもので、まず、撮像中心位置ＣＥと、横スリット光ＰＬ２（Ｋ）との高さとの差（ずれ量）を求め（ステップＳ１２）る。そして、このずれ量が、あらかじめ設定された量となるように、第１駆動機構２１，２１のモータ２１ｄ，２１ｄを駆動させ、投光装置１，１の光軸１ａ，１ａの上下方向位置調節を行う。
【００４８】
以上のようにして、投光装置１，１およびカメラ２の光軸１ａ，１ａ，２ａは、それぞれ上下左右方向の位置を、あらかじめ設定された正規位置に配置され、キャリブレーション制御を終了する。
【００４９】
以上説明してきたように、本実施例１では、投影板などのキャリブレーション用の機材を用いることなくキャリブレーションを行うことができ、キャリブレーションを容易に行うことができる。
さらに、本実施例１では、車両ＭＢに搭載された装置において、走行中に自動的にキャリブレーションが実行され、いっそうキャリブレーションを容易に行うことができる。ちなみに、従来のように投影板を用いる場合、車両ＭＢの使用者が自らキャリブレーションを行うのが困難であり、例えば、修理工場などに車両ＭＢを持ち込んで行う必要があり、これと比較して、使用者の手間がかからず、汎用性に優れる。
しかも、本実施例１では、車両ＭＢのピッチングを利用して投光装置１，１を同期させて上下動させるようにしているため、第１駆動機構２１，２１を用いて投光装置１，１を同期させて上下動させるのと比較して、容易に素早く確実に同期させて照射光（パターン光ＰＬ）を上下動させることができる。また、このときに動力を使用しないことから、省エネルギー効果を得ることができる。
【００５０】
加えて、キャリブレーションを行う順番として、まず、カメラ２の光軸２ａの左右方向の位置を調節するようにしている。この場合、投光装置１の光軸１ａがずれていても、斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の移動ベクトルに基づいて重心位置ＧＰを求めることで、カメラ２の光軸２ａ（撮像中心位置ＣＥ）を正しい位置に調節することが可能である。よって、上記のように投影板などの機材を用いることなく、キャリブレーションが可能となる。
【００５１】
さらに、キャリブレーションを行う順番として、上記のように最初にカメラ２の左右方向位置調節を行い、次に、投光装置１，１の左右方向位置調節および相対的な上下方向位置調節を行い、次に、カメラ２の上下方向位置調節を行い、次に、投光装置１，１の上下方向位置調節を行うようにしている。このような順番にすることで、的確な位置調節が可能となる。
すなわち、最初にカメラ２の左右方向位置調節を行うことで、投光装置１，１の左右方向および相対的な上下方向位置が正しい位置に配置されたことを、画像ＰＣ上で横スリット光ＰＬ２（Ｋ）が横一直線状に連続することで認識することが可能となる。次に、カメラ２および投光装置１，１の左右方向位置調節を行うことで、投光装置１，１の消失点ＬＰに基づいて、撮像中心位置ＣＥの位置を設定可能となる。次に、カメラ２の上下方向位置調節を行うことで、投光装置１，１の高さを調節可能となる。
【実施例２】
【００５２】
次に、図１１および図１２に基づいて本発明の実施の形態の実施例２のキャリブレーション装置Ｂについて説明する。なお、この実施例２を説明するにあたり、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。
【００５３】
この実施例２のキャリブレーション装置Ｂは、ミリ波などの電磁波を発射し、物体からの反射波を受信して物体との距離を測定する距離計測装置１００のキャリブレーションに用いるようにした例である。
【００５４】
すなわち、距離計測装置１００は、図１１に示すように、電磁波を発射する電磁波発信装置１０１と、この電磁波発信装置１０１から発射された電磁波の反射波を受信する受信装置１０２と、を備えている。
そして、実施例２のキャリブレーション装置Ｂは、電磁波発信装置１０１と受信装置１０２とを正規位置に配置させるキャリブレーションを実行する。
【００５５】
そこで、実施例２のキャリブレーション装置Ｂは、電磁波発信装置１０１を、垂直回動軸２２１ａおよび水平回動軸２２１ｂを中心に車両左右方向および車両上下方向に回動可能な第１駆動機構２２１と、受信装置１０２を、垂直回動軸２２２ａおよび水平回動軸２２２ｂを中心に車両左右方向および車両上下方向に回動可能な第２駆動機構２２２と、両駆動機構２２１，２２２の駆動を制御する制御手段２３０と、を備えている。
なお、各駆動機構２２１，２２２は、それぞれ、実施例１と同様のモータ２２１ｃ，２２１ｄ，２２２ｃ，２２２ｄを備えている。
さらに、実施例２のキャリブレーション装置Ｂは、電磁波発信装置１０１に垂直回動軸２２１ａに同軸に固定された投光装置２０１と、受信装置１０２に垂直回動軸２２２ａと同軸に固定された撮像装置２０２と、を備えている。
【００５６】
投光装置２０１は、実施例１で示したフロントバンパ３において、車幅方向中央に設けられており、パターン光ＰＬを構成するスリット光が実施例１とは異なって設定されている。すなわち、実施例１では、１つの投光装置２０１から、図１２に示すように、車両前方に延在される２本の縦スリット光ＰＬ１，ＰＬ１と、この縦スリット光ＰＬ１に直交して水平方向に延在される１本の横スリット光ＰＬ２と、縦スリット光ＰＬ１に交差するとともに、縦スリット光ＰＬ１に対称に延在される２本の斜めスリット光ＰＬ３とが照射される。
【００５７】
したがって、実施例２では、実施例１と同様に、ピッチングの発生時に、投光装置２０１からパターン光ＰＬを照射し、これを撮像装置２０２により撮像し、速度算出用領域ＰＣＬにおける斜めスリット光ＰＬ２，ＰＬ２の横方向の移動速度および位置を求め、その移動ベクトルの重心位置ＧＰを求める。
【００５８】
そして、撮像装置２０２の撮像中心位置ＣＥが重心位置ＧＰに一致するように、撮像装置２０２の左右方向の位置を調節する。
【００５９】
次に、縦スリット項ＰＬ１，ＰＬ１が撮像中心位置ＣＥを挟んで対称に配置されるように、投光装置２０１の左右方向位置を調節する
【００６０】
次に、縦スリット光ＰＬ１，ＰＬ１の消失点ＬＰに基づいて、撮像装置２０２の高さを調節する。
【００６１】
次に、横スリット光ＰＬ２が画像ＰＣの所定高さに水平に配置されるように投光装置２０１の上下方向の位置を調節する。
【００６２】
以上の処理により、投光装置２０１および撮像装置２０２の位置が車両ＭＢに対して正規の位置に配置されるキャリブレーションが実施され、同時に、両者２０１，２０２が固定された電磁波発信装置１０１と受信装置１０２とを正規位置に配置させるキャリブレーションが実行される。
【００６３】
なお、実施例２では、撮像装置２０２は、距離計測装置１００と共に、車両前方の物体を検出するのに用いることができるが、上記の電磁波発信装置１０１および受信装置１０２のキャリブレーション専用に設けることもできる。
【００６４】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１，２を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１，２に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６５】
すなわち、実施例１，２では、本発明のキャリブレーション装置およびキャリブレーション装置として、車両に搭載して実行するものを示したが、これに限定されない。例えば、鉄道や船舶などの他の乗り物や、産業ロボット・警備ロボット・介護ロボットなどのロボットあるいは産業機器などの移動する装置に適用できる他、固定して測定する機器にも適用することができる。
【００６６】
また、投光手段から照射する光は、実施例１で示した形態のパターン光ＰＬに限定されるものではなく、適用された機器および検知対象領域および検知対象物に応じて最適の形態の光を照射すればよい。
【００６７】
また、斜めスリット光（傾斜スリット光）ＰＬ３（Ｋ）を同期させて上下動させるのに、実施例１，２では、車両ＭＢのピッチングを利用する例を示したが、第１駆動機構２１，２１などの駆動手段を用いて投光装置１，１を上下動させるようにしてもよいし、あるいは、スリット板や光源を上下動させるようにしてもよい。
さらに、このように駆動手段を用いて、投光装置１，１を移動させる場合、その移動方向は上下方向に限定されるものではなく、左右や斜め方向に移動させても、本発明を適用することができる。
【００６８】
また、投光手段を撮像手段とは別個に駆動手段により移動させる場合には、実施例１，２のように撮像手段（カメラ２）の高さを投光手段（投光装置１，１）と異ならせて配置せずに、同じ高さに配置してもよい。すなわち、投光手段と撮像手段とを車両に搭載した場合、同時に光軸の向きが変化するため、同一高さに配置すると、傾斜スリット光の相対移動が生じにくく、移動ベクトルを求めるのが難しい。それに対して、投光手段を独立させて移動させる場合には、同じ高さに配置していても、両者の光軸の相対移動量が大きく、傾斜スリット光の移動ベクトルを求めるが容易である。
さらに、このように同期させて上下動させる傾斜スリット光は、画面上で上下動する際に左右方向への移動成分が生じるもので有ればよく、例えば、傾斜スリット光として縦スリット光ＰＬ１を用いることもできる。
【００６９】
また、実施例１では、撮像手段としてのカメラ２を挟んで、投光手段としての投光装置１を水平方向に離間させて配置させ、かつ、撮像手段中央線調節時にパターン光を上下動させる例を示した。しかし、特に、上記のように車両以外の手段に適用した場合など、撮像手段と投光手段との配置およびスリット光を同期させて移動させる方向は、これに限定されない。例えば、撮像手段を挟んで投光手段を上下に配置させ、撮像手段中央線調節時には、左右方向に同期移動させることもできる。あるいは、検知対象領域に向ける撮像手段および投光手段の光軸の向きを下方に向け、投光手段を前後方向あるいは左右方向に離間させ、傾斜スリット光をその離間方向の直交方向に同期移動させるようにしてもよい。
【００７０】
また、投光手段は、パターン光を照射可能なものであれば、実施例１で示したものに限られるものではなく、例えば、スリット板１３を設けることなく、レンズにスリット光を照射する構成を内蔵させたものや、光源自体が各スリット光を照射可能な構成のものを用いてもよい。また、この場合、スリット光の種類別に色を異ならせてもよい。
【００７１】
また、実施例１では、カメラ２の光軸２ａの上下方向位置調節時に、画像ＰＣ上の撮像中心位置ＣＥの位置を、縦スリット光ＰＬ１の消失点ＬＰに一致させるようにしたが、これに限定されず、例えば、撮像中心位置ＣＥを消失点ＬＰから所定量だけ上方あるいは下方位置に一致させるようにしてもよい。
【００７２】
さらに、実施例１，２では、車両前方の物体の距離を測定する距離計測装置に適用した例を説明したが、距離計測装置以外の装置、例えば、道路上に描かれた路側線やセンタラインなどを撮像して検出する白線検出装置にも適用することができる。
【００７３】
この白線検出装置のような撮像手段を有した装置にあっては、投光装置を追加して、本発明のキャリブレーションを実行することができる。また、この場合には、投光装置のキャリブレーションは不要であり、撮像手段のキャリブレーションを実行すればよく、駆動機構としても撮像手段の位置を変更させる駆動機構のみを設置してもよい。
【００７４】
あるいは、これとは逆に、障害物の位置にレーザ光を照射して、運転者に障害物の存在を認識させる装置のように、投光手段を有した装置において、キャリブレーションの実行用の撮像手段を追加して、本発明を適用することもできる。
【００７５】
そして、この場合には、実施例で示した撮像手段に対するキャリブレーションを省略して、投光手段のキャリブレーションのみを実行するようにすることもできる。
すなわち、パターン光の移動ベクトルの重心位置を求めたら、画像上で重心位置が所定位置に配置するように投光手段の位置を調節し、その後、パターン光が画像上であらかじめ設定された位置に配置されるように調節することで、キャリブレーションを実行することができる。
【００７６】
さらに、実施例２で示したように、投光手段および撮像手段を有しない装置において、キャリブレーションの対象物に、投光手段と撮像手段とを固定して本発明を適用することもでき、その適用対象は、実施例２で示した距離計測装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置を適用した距離計測装置Ａおよびこれを搭載した車両ＭＢを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置から照射するパターン光ＰＬを示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置の投光装置１の構造の概略を示す構造説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置のカメラ２で撮像した画像ＰＣを示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置のコントロールユニットＣＵにおけるキャリブレーション制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置における斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）が上下動した際の移動ベクトルおよび位置により重心位置ＧＰを求める説明図であり、（ａ）は画像ＰＣの一例を示し、（ｂ）は画像ＰＣ中の速度算出用領域ＰＣＬにおける斜めスリット光ＰＬ３（Ｋ）の移動例を示し、（ｃ）はその拡大図を示している。
【図８】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置における投光装置１の上下左右方向位置の調節の説明図であり、（ａ１）は左の投光装置１の光軸１ａが車両下方にずれている場合のパターン光ＰＬの一例を示し、（ａ２）は左の投光装置１の光軸１ａが車両下方にずれている場合の画像ＰＣの一例を示し、（ｂ１）は左の投光装置１の光軸１ａが左方向にずれている場合のパターン光ＰＬの一例を示し、（ｂ２）は左の投光装置１の光軸１ａが左方向にずれている場合の画像ＰＣの一例を示し、（ｃ１）は左の投光装置１の光軸１ａが上方かつ左方向にずれている場合のパターン光ＰＬの一例を示し、（ｃ２）は左の投光装置１の光軸１ａが上方かつ左方向にずれている場合の画像ＰＣの一例を示し、（ｄ）は、左右の投光装置１，１にずれが生じていない場合の画像ＰＣの一例を示している。
【図９】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置におけるカメラ２の上下方向位置調節の説明図であり、（ａ）はパターン光ＰＬの照射例を示す平面図であり、（ｂ）はその画像ＰＣの一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の実施例１のキャリブレーション装置における投光装置１，１の上下方向位置調節の説明図である、（ａ）はパターン光ＰＬの照射例を示す平面図であり、（ｂ）はその画像ＰＣの一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態の実施例２のキャリブレーション装置Ｂおよび距離計測装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態の実施例２のキャリブレーション装置Ｂから照射するパターン光ＰＬを示す平面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１     投光装置（投光手段）
１ａ   光軸
２     カメラ（撮像手段）
２ａ   光軸
５     車両挙動検出手段
２１   第１駆動機構
２２   第２駆動機構
ＣＥ   撮像中心位置
ＣＵ   コントロールユニット（制御手段）
ＧＰ   重心位置
Ｈ     間隔
ＬＰ   消失点
Ｍ     物体
ＭＢ   車両
ＰＣ   画像
ＰＬ   パターン光
ＰＬ１ 縦スリット光
ＰＬ２ 横スリット光
ＰＬ２（Ｋ）  横スリット光
ＰＬ３（Ｋ）  斜めスリット光（傾斜スリット光）
ｖ１，ｖ２    移動速度
【図１】
2008039745.tif 000003
【図２】
2008039745.tif 000004
【図３】
2008039745.tif 000005
【図４】
2008039745.tif 000006
【図５】
2008039745.tif 000007
【図６】
2008039745.tif 000008
【図７】
2008039745.tif 000009
【図８】
2008039745.tif 000010
【図９】
2008039745.tif 000011
【図１０】
2008039745.tif 000012
【図１１】
2008039745.tif 000013
【図１２】
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