(57)【要約】【課題】速かに路面の形状を把握して表示できることはもちろん、過速防止用段差か窪みかを区分できる路面の形状表示装置及びその方法を提供する。【解決手段】本発明は、車両の前方路面に向けて所定の階層にビームを送出するビーム送出手段、前記ビーム送出手段から送出された後、反射して引き返す各階層のビームを受光するビーム受光手段、前記ビーム送出手段から送出されたビームが反射して引き返す時間に基づき各階層の距離を算出する距離算出手段、前記距離算出手段が算出した各階層の距離間の関係を利用して路面の形状を判断する形状判断手段、及び前記形状判断手段が判断した路面の形状を表示する形状表示手段、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前方路面に向けて所定の階層にビームを送出するビーム送出手段、
前記ビーム送出手段から送出された後、反射して引き返す各階層のビームを受光するビーム受光手段、
前記ビーム送出手段から送出されたビームが反射して引き返す時間に基づき各階層の距離を算出する距離算出手段、
前記距離算出手段が算出した各階層の距離間の関係を利用して路面の形状を判断する形状判断手段、及び
前記形状判断手段が判断した路面の形状を表示する形状表示手段、
を含むことを特徴とする路面の形状表示装置。
【請求項２】
前記ビーム送出手段は、
前記車両の前方路面に向けて長距離方向の第１階層と中距離方向の第２階層及び短距離方向の第３階層にそれぞれビームを送出することを特徴とする請求項１に記載の路面の形状表示装置。
【請求項３】
前記ビーム送出手段は、
前記第１階層にビームを送出する第１ビーム送出器、
前記第２階層にビームを送出する第２ビーム送出器、及び
前記第３階層にビームを送出する第３ビーム送出器、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の路面の形状表示装置。
【請求項４】
前記第１ビーム送出器と前記第２ビーム送出器及び前記第３ビーム送出器は、
同一時点でビームを送出することを特徴とする請求項３に記載の路面の形状表示装置。
【請求項５】
前記ビーム受光手段は、
前記第１ビーム送出器から送出された後、路面に反射して引き返す第１階層のビームを受光する第１ビーム受光器、
前記第２ビーム送出器から送出された後、路面に反射して引き返す第２階層のビームを受光する第２ビーム受光器、及び
前記第３ビーム送出器から送出された後、路面に反射して引き返す第３階層のビームを受光する第３ビーム受光器、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の路面の形状表示装置。
【請求項６】
前記形状判断手段は、
前記第３階層の距離を基準に、前記第３階層の距離と前記第２階層の距離との関係、及び前記第２階層の距離と前記第３階層の距離との関係を算出し、路面の形状を判断することを特徴とする請求項２に記載の路面の形状表示装置。
【請求項７】
前記ビーム送出手段は、
前記車両の前方路面に向けて「３つの階層×ｎ（自然数）列」のビームを送出することを特徴とする請求項６に記載の路面の形状表示装置。
【請求項８】
前記形状判断手段は、
３つの階層を有する各列を対象に路面の形状を判断することを特徴とする請求項７に記載の路面の形状表示装置。
【請求項９】
前記形状表示手段は、
前記形状判断手段が判断した各列に対する路面の形状を順次表示することを特徴とする請求項８に記載の路面の形状表示装置。
【請求項１０】
ビーム送出手段が車両の前方路面に向けて所定の階層にビームを送出する段階、
ビーム受光手段が前記ビーム送出手段から送出された後、反射して引き返す各階層のビームを受光する段階、
距離算出手段が前記ビーム送出手段から送出されたビームが反射して引き返す時間に基づき各階層の距離を算出する段階、
形状判断手段が前記算出された各階層の距離間の関係を利用して路面の形状を判断する段階、及び
形状表示手段が前記路面の形状を表示する段階、
を含むことを特徴とする路面の形状表示方法。
【請求項１１】
前記ビームを送出する段階は、
前記車両の前方路面に向けて長距離方向の第１階層と中距離方向の第２階層及び短距離方向の第３階層にそれぞれビームを送出することを特徴とする請求項１０に記載の路面の形状表示方法。
【請求項１２】
前記ビームを送出する段階は、
同一時点でビームを送出することを特徴とする請求項１１に記載の路面の形状表示方法。
【請求項１３】
前記形状を判断する段階は、
前記第３階層の距離を基準に、前記第３階層の距離と前記第２階層の距離との間の関係、及び前記第２階層の距離と前記第３階層の距離との間の関係を算出し、路面の形状を判断することを特徴とする請求項１０に記載の路面の形状表示方法。
【請求項１４】
前記ビームを送出する段階は、
前記車両の前方路面に向けて「３つの階層×ｎ（自然数）列」のビームを送出することを特徴とする請求項１３に記載の路面の形状表示方法。
【請求項１５】
前記形状を判断する段階は、
３つの階層を有する各列を対象に路面の形状を判断することを特徴とする請求項１４に記載の路面の形状表示方法。
【請求項１６】
前記形状を表示する段階は、
前記各列に対する路面の形状を順次表示することを特徴とする請求項１５に記載の路面の形状表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路面の形状表示装置及びその方法に係り、より詳しくは、車両の前方路面に向けて３つの階層（長距離、中距離、短距離）に送出されたビーム（ｂｅａｍ）が、それぞれ引き返す時間に基づき階層別路面との距離を算出し、前記算出された階層別距離間の関係を利用して路面の形状を表示する路面の形状表示装置及びその方法に関する。
本発明で３つの階層は一つの例であって、４つの階層以上の場合においても３つの階層に適用された方式を拡張して適用することができることは当然である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、学校や住宅街周辺の道路には過速防止用段差が設けられているので、車両の過速が制限される。
このような過速防止用段差は車両の過速を制限する機能の他に交通量の減少、歩行者の空間確保及び路上駐車の抑制のような付随的な機能も有する。
しかし、過速防止用段差は歩行者にはメリットがあるが、その設置目的上、道路を走行する車両にとっては障害物にすぎない。
【０００３】
特に、運転者が高速で車両を運行する途中で過速防止用段差を見付けることができずにそのまま通過することになれば、車両に大きい衝撃を与えることはもちろん、搭乗者や車両内の物にも大きい衝撃を与えることになる。
したがって、運転者は前方を注視した状態で過速防止用段差や窪みのような地面屈曲を事前に認知し、車両の速度を低減しなければならない。
特に、後続車両との衝突を防止するため運転者は急激なブレーキ作動を慎むことはもちろんであるが、運転者が過速防止用段差又は窪みのような地面屈曲を事前に迅速且つ正確に認知し、車両の速度を減速または回避できるようにする方案が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５０６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記要求に応じるためになされたものであって、その目的とするところは、車両の前方路面に向けて３つの階層（長距離、中距離、短距離）に送出されたビーム（ｂｅａｍ）がそれぞれ引き返す時間に基づき階層別路面との距離を算出し、前記算出された階層別距離間の関係を利用して路面の形状を表示することにより、速かに路面の形状を把握して表示できることはもちろん、過速防止用段差か窪みかを区分できる路面の形状表示装置及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両の前方路面に向けて所定の階層にビームを送出するビーム送出手段、前記ビーム送出手段から送出された後、反射して引き返す各階層のビームを受光するビーム受光手段、前記ビーム送出手段から送出されたビームが反射して引き返す時間に基づき各階層の距離を算出する距離算出手段、前記距離算出手段が算出した各階層の距離間の関係を利用して路面の形状を判断する形状判断手段、及び前記形状判断手段が判断した路面の形状を表示する形状表示手段、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、ビーム送出手段が車両の前方路面に向けて所定の階層にビームを送出する段階、ビーム受光手段が前記ビーム送出手段から送出された後、反射して引き返す各階層のビームを受光する段階、距離算出手段が前記ビーム送出手段から送出されたビームが反射して引き返す時間に基づき各階層の距離を算出する段階、形状判断手段が前記算出された各階層の距離間の関係を利用して路面の形状を判断する段階、及び  形状表示手段が前記路面の形状を表示する段階、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両の前方路面に向けて３つの階層（短距離、中距離、長距離）に送出されたビーム（ｂｅａｍ）がそれぞれ引き返す時間に基づき階層別路面との距離を算出し、前記算出された階層別距離間の関係を利用して路面の形状を表示することにより、速かに路面の形状を把握して表示できるようにする効果がある。
さらに、本発明は車両の前方路面に向けて３つの階層（短距離、中距離、長距離）に送出されたビーム（ｂｅａｍ）がそれぞれ引き返す時間に基づき階層別路面との距離を算出し、前記算出された階層別距離間の関係を利用して路面の形状を表示することにより、路面の形状が過速防止用段差なのか窪みなのかを区分できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る路面の形状表示装置の一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る階層間路面の長さを算出する過程の一実施例を説明する図である。
【図３】本発明に係る路面の形状の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る路面の形状表示装置が表示した路面形状の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る路面の形状表示方法の一実施例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照し本発明の好ましい実施例について詳しく説明する。
図１は、本発明に係る路面の形状表示装置の一実施例の構成を示す図である。
図１に示すように、本発明に係る路面の形状表示装置は、ビーム送出部１０、ビーム受光部２０、距離算出部３０、形状判断部４０、及び形状表示部５０を含む。
ビーム送出部１０は車両の前方路面に向けて少なくとも３つの階層にビームを送出する。即ち、ビーム送出部１０は車両の前方路面に向けて、長距離方向（以下、第１階層）と中距離方向（以下、第２階層）及び短距離方向（以下、第３階層）にそれぞれ赤外線又はレーザなどのビームを送出する。
【００１１】
ビーム送出部１０は、第１階層にビームを送出する第１ビーム送出器１１、第２階層にビームを送出する第２ビーム送出器１２、及び第３階層にビームを送出する第３ビーム送出器１３を含む。
ここで、第１ビーム送出器１１と第２ビーム送出器１２及び第３ビーム送出器１３は互いに同期化されているので、同一時点でビームを送出する。
ビーム受光部２０はビーム送出部１０から３つの階層に送出された後、車両の前方路面に反射して引き返すそれぞれのビームを受光する。
このようなビーム受光部２０は第１ビーム送出器１１から送出された後、路面に反射して引き返す第１階層のビームを受光する第１ビーム受光器２１、第２ビーム送出器１２から送出された後、路面に反射して引き返す第２階層のビームを受光する第２ビーム受光器２２、及び第３ビーム送出器１３から送出された後、路面に反射して引き返す第３階層のビームを受光する第３ビーム受光器２３を含む。
【００１２】
一方、ビーム送出部１０は車両の前方路面に向けて３つの階層にビームを送出することはもちろん、所定の範囲内で一定時間間隔及び一定角度間隔にｎ個のビームを送出する。これは図４で詳しく説明する。
距離算出部３０は、ビーム送出部１０から３つの階層に送出されたビームが車両の前方路面に反射して引き返す時間に基づき各階層の距離を算出する。
即ち、距離算出部３０は、ビーム送出部１０から３つの階層に送出されたビームが車両の前方路面に反射して引き返し、ビーム受光部２０に受光された時間を測定し、第１階層と第２階層及び第３階層の距離をそれぞれ算出する。このとき、距離は光の速度に時間を乗じて算出することができる。
形状判断部４０は、距離算出部３０で算出された各階層の距離間の関係を利用して路面の形状を判断する。
即ち、形状判断部４０は第３階層の距離を基準に、第３階層の距離と第２階層の距離との関係、及び第２階層の距離と第３階層の距離との関係を算出して路面の形状を判断する。
【００１３】
以下、図２及び図３を参照し、形状判断部４０の動作について詳しく説明する。
図２は、本発明に係る階層間路面の長さを算出する過程の一実施例を説明する図である。
図２に示すように、「Ａ」は第１階層を意味し、「Ｂ」は第２階層を意味し、「Ｃ」は第３階層を意味する。
「ｌ１」は第１階層の距離を意味し、「ｌ２」は第２階層の距離を意味し、「ｌ３」は第３階層の距離を意味する。
「α」は第１階層と第２階層との間の角度を意味し、「β」は第２階層と第３階層との間の角度を意味し、「θ」は地面と垂直の直線（ｈ）と第３階層との間の角度を意味する。
【００１４】
先ず、平坦な路面の理想的な条件は数１の通りである。
【数１】
2013122753.tif 000003
実際の走行環境で式（１）の条件を満足する場合は殆どない。したがって、下記の数２を満足する場合に路面が平坦なものと判断する。
【数２】
2013122753.tif 000004
ここで、「ε」は臨界値である。
結局、階層間路面の長さは数３のように表わすことができる。
【数３】
2013122753.tif 000005
【００１５】
数３を「ｌ１」と「ｌ２」との間の関係式、「ｌ２」と「ｌ３」との間の関係式、「ｌ１」と「ｌ３」との間の関係式に変形すれば、数４及び数５のように表わすことができる。
【数４】
2013122753.tif 000006
【数５】
2013122753.tif 000007
【００１６】
以下、数４と数５を利用して判断することのできる路面の形状について、図３を参照し説明する。
図３において、第１の形状は数６を満足する。ここで、「＆」は三つの関係式を全て満足しなければならないことを意味する。
【数６】
2013122753.tif 000008
【００１７】
第２の形状は、下記の数７を満足する。
【数７】
2013122753.tif 000009
【００１８】
第３の映像は、数８を満足する。
【数８】
2013122753.tif 000010
【００１９】
第４の映像は、数９を満足する。
【数９】
2013122753.tif 000011
【００２０】
第５の映像は、数１０を満足する。
【数１０】
2013122753.tif 000012
【００２１】
第６の映像は、数１１を満足する。
【数１１】
2013122753.tif 000013
【００２２】
第７の映像は、数１２を満足する。
【数１２】
2013122753.tif 000014
【００２３】
第８の映像は、数１３を満足する。
【数１３】
2013122753.tif 000015
【００２４】
第９の映像は、数１４を満足する。
【数１４】
2013122753.tif 000016
【００２５】
結局、形状判断部４０は、数６ないし数１４のような「ｌ１」と「ｌ２」との間の関係式、「ｌ２」と「ｌ３」との間の関係式、及び「ｌ１」と「ｌ３」との間の関係式を利用して路面の形状を判断する。
次に、形状表示部５０は形状判断部４０で判断した路面の形状を表示する。即ち、形状表示部５０は「ｌ３」を基準（０）に、「ｌ３」より短ければ１に表示し、このとき「ｌ３」より長ければ‐１に表示する。
【００２６】
以下、図４を参照し、形状表示部５０について詳しく説明する。
図４は、形状表示部が表示した路面の形状の一例を示す図である。
図４に示すように、ビーム送出部１０とビーム受光部２０からなるセンサ４１０は、車両の前方路面に向けて３つの階層（Ａ、Ｂ、Ｃ）にビームを同時に送出することはもちろん、所定の範囲内（λ−Φ）で一定時間間隔及び一定角度間隔（ω）にｎ回のビーム（Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｎ、Ｃ１〜Ｃｎ）を送出する。
このとき、ｎ（自然数）は下記の数１５を満足する。
【数１５】
2013122753.tif 000017
ここで、φはビームを送出する範囲の開始点（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）の角度を意味し、λはビームを送出する範囲の終了点（Ａｎ、Ｂｎ、Ｃｎ）の角度を意味し、ωは角度の間隔（一例として、０．１度）を意味する。
【００２７】
図４において、路面の形状は図３の第１の形状が横方向に５個検出された場合を示す。
図５は、形状表示方法の一実施例のフローチャートである。
先ず、ビーム送出部１０が車両の前方路面に向けて所定の階層にビームを送出する（５０１）。
ビーム受光部２０がビーム送出部１０から送出された後、反射して引き返す各階層のビームを受光する（５０２）。
距離算出部３０がビーム送出部１０から送出されたビームが反射して引き返す時間に基づき各階層の距離を算出する（５０３）。
形状判断部４０が距離算出部３０で算出された各階層の距離間の関係を利用して路面の形状を判断する（５０４）。
その後、形状表示部５０が形状判断部４０で判断された路面の形状を表示する（５０５）。
このようにして、複雑な過程を経ることなく、速かに路面の形状を把握して表示できることはもちろん、過速防止用段差か窪みかを区分することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ビーム送出部                         
２０  ビーム受光部
３０  距離算出部                   
４０  形状判断部
５０  形状表示部
【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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