(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波を２次元走査させながら自車両前方の物体に照射させ、その反射波をもとに自車両前方に存在する物体に関する各種情報を取得する物体情報取得手段と、
前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別する先行車両判別手段と、
少なくとも前記先行車両判別手段により判別された先行車両の存在領域の中で、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の値が基準値以下の領域を、前記送信波の照射が不要な照射不要区画として検出する照射不要区画検出手段とを備え、
前記物体情報取得手段が、前記照射不要区画検出手段により照射不要区画が検出された後は、当該照射不要区画に前記送信波が照射されないように、送信波の照射を制御することを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
前記照射不要区画検出手段は、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の情報をもとに自車両前方の様子を示す２次元の強度画像データを作成し、この２次元の強度画像データを解析することで前記照射不要区画を検出することを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
前記照射不要区画検出手段は、前記先行車両のボディ部を除く部分を照射不要区画として検出することを特徴とする請求項２に記載の物体検出装置。
【請求項４】
前記先行車両判別手段は、前記物体情報取得手段により取得された距離情報と方位の情報、及び反射強度の情報をもとに、前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の物体検出装置。
【請求項５】
送信波を２次元走査させながら自車両前方の物体に照射させ、その反射波をもとに自車両前方に存在する物体に関する各種情報を取得する物体情報取得手段と、
前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別する先行車両判別手段と、
少なくとも前記先行車両判別手段により判別された先行車両の存在領域の中で、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の値が基準値以上の領域を、前記送信波の照射が必要な照射区画として検出する照射区画検出手段とを備え、
前記物体情報取得手段が、前記照射区画検出手段により照射区画が検出された後は、当該照射区画に前記送信波が照射されるように、送信波の照射を制御することを特徴とする物体検出装置。
【請求項６】
前記照射区画検出手段は、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の情報をもとに自車両前方の様子を示す２次元の強度画像データを作成し、この２次元の強度画像データを解析することで前記照射区画を検出することを特徴とする請求項５に記載の物体検出装置。
【請求項７】
前記照射区画検出手段は、前記先行車両の反射器が設けられた領域及び前記先行車両の左右外側の領域を照射区画として検出することを特徴とする請求項６に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記先行車両判別手段は、前記物体情報取得手段により取得された距離情報と方位の情報、及び反射強度の情報をもとに、前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別することを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車両前方に送信波を走査させ、その反射波を検出することで自車両前方に存在する物体を検出する物体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自車両前方に存在する物体を検出する物体検出装置として、いわゆるスキャニングレーザレーダを用いた物体検出装置が提案されている。スキャニングレーザレーダは、光源から出射されたレーザ光を自車両前方に走査させて、自車両前方に存在する物体にて反射された反射レーザ光を検出し、出射レーザ光と反射レーザ光との関係に基づいて、自車両前方の物体までの距離や方位等を検出するものである。このようなスキャニングレーザレーダを用いた物体検出装置は、自車両前方の状況を適切且つ確実に把握することを可能とするので、例えば、自車両前方を走行する先行車両に追従するように自車両の走行を自動制御する車両走行自動制御システムを実現する技術として、注目を集めている。
【０００３】
以上のようなスキャニングレーザレーダを用いた物体検出装置は、物体の検出精度が出射レーザ光の出力強度に依存することになる。このため、出射レーザ光の出力強度を適切に制御することが重要な課題とされており、この点についての様々な提案がなされている。例えば、特開平７−１６７９５８号公報においては、角度方向毎の反射レーザ光の受光強度が予め定められた範囲内に収まるように、出射レーザ光の出力強度を角度方向毎に個別に制御する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、上述したような車両に搭載される物体検出装置に、路面に対して水平な方向と垂直な方向との２次元方向でレーザ光を走査させる２次元スキャニングレーザレーダを適用する試みがなされている。
【０００５】
車両に搭載される物体検出装置に２次元スキャニングレーザレーダを用いるようにすれば、路面に水平な方向のみにレーザ光を走査させる１次元スキャニングレーザレーダを用いた物体検出装置では困難とされていた自車両前方の奥行き方向に存在する物体の判別や、走行路の上方に設置された看板等の判別等も適切に行えるようになり、非常に有用である。
【０００６】
しかしながら、２次元スキャニングレーザレーダを用いた物体検出装置では、レーザ光の照射範囲が広範囲に亘るため、レーザ光を出射する光源や反射レーザ光を検出する光検出器等の光学部品の負担が大きいという問題がある。特に、良好な検出精度を得るために出射レーザ光の出力強度を高めた場合には、光学部品の寿命が短くなる。
【０００７】
このような問題に対処するために、上述した特開平７−１６７９５８号公報にて開示されるように、出射レーザ光の出力強度を角度方向毎に制御することも考えられるが、特開平７−１６７９５８号公報にて開示される技術は、１次元スキャニングレーザレーダを用いた物体検出装置を前提としているため、２次元スキャニングレーザレーダを用いた物体検出装置にそのまま適用することができない。
【０００８】
また、確実に検出したい先行車両の反射器等が例えば破損していたり泥で汚れたりしている場合に、出射レーザ光の出力強度を低下させるような制御を行うと、先行車両を適切に検出できずに先行車両を見失ってしまう不都合も生じることになり、上述したような車両走行自動制御システムを実現する上では障害となる。
【０００９】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、光学部品に対する負担を軽減して光学部品の長寿命化を図りながら、自車両前方の物体の検出を高精度に行うことができる物体検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、送信波を２次元走査させながら自車両前方の物体に照射させ、その反射波をもとに自車両前方に存在する物体に関する各種情報を取得する物体情報取得手段と、前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別する先行車両判別手段と、少なくとも前記先行車両判別手段により判別された先行車両の存在領域の中で、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の値が基準値以下の領域を、前記送信波の照射が不要な照射不要区画として検出する照射不要区画検出手段とを備える物体検出装置であり、前記物体情報取得手段が、前記照射不要区画検出手段により照射不要区画が検出された後は、当該照射不要区画に前記送信波が照射されないように、送信波の照射を制御するようにしたものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の物体検出装置において、前記照射不要区画検出手段が、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の情報をもとに自車両前方の様子を示す２次元の強度画像データを作成し、この２次元の強度画像データを解析することで前記照射不要区画を検出することを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の物体検出装置において、前記照射不要区画検出手段が、前記先行車両のボディ部を除く部分を照射不要区画として検出することを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の物体検出装置において、前記先行車両判別手段が、前記物体情報取得手段により取得された距離情報と方位の情報、及び反射強度の情報をもとに、前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別することを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、送信波を２次元走査させながら自車両前方の物体に照射させ、その反射波をもとに自車両前方に存在する物体に関する各種情報を取得する物体情報取得手段と、前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別する先行車両判別手段と、少なくとも前記先行車両判別手段により判別された先行車両の存在領域の中で、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の値が基準値以上の領域を、前記送信波の照射が必要な照射区画として検出する照射区画検出手段とを備える物体検出装置であり、前記物体情報取得手段が、前記照射区画検出手段により照射区画が検出された後は、当該照射区画に前記送信波が照射されるように、送信波の照射を制御するようにしたものである。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の物体検出装置において、前記照射区画検出手段が、前記物体情報取得手段により取得された反射強度の情報をもとに自車両前方の様子を示す２次元の強度画像データを作成し、この２次元の強度画像データを解析することで前記照射区画を検出することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の物体検出装置において、前記照射区画検出手段が、前記先行車両の反射器が設けられた領域及び前記先行車両の左右外側の領域を照射区画として検出することを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５乃至７の何れかに記載の物体検出装置において、前記先行車両判別手段が、前記物体情報取得手段により取得された距離情報と方位の情報、及び反射強度の情報をもとに、前記自車両前方の物体が先行車両であるか否かを判別することを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１乃至請求項４に係る物体検出装置によれば、自車両前方の物体を検出する上で重要でないと思われる部分が照射不要区画として検出され、この照射不要区画とされた部分には送信波が照射されないように送信波の照射制御がなされるので、送信波の照射を効率的に行って、光学部品の長寿命化を図りながら、自車両前方の物体の検出を精度良く行うことができる。
【００１９】
また、本発明の請求項５乃至請求項８に係る物体検出装置によれば、自車両前方の物体を検出する上で重要である思われる部分が照射区画として検出され、この照射区画とされた部分に送信波が照射されるように送信波の照射制御がなされるので、送信波の照射を効率的に行って、光学部品の長寿命化を図りながら、自車両前方の物体の検出を精度良く行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態の物体検出装置を図１に示す。この図１に示す物体検出装置１は、車両（以下、自車両という。）に搭載されて自車両前方に存在する物体１００を検出するものであり、レーザ光を２次元走査させながら自車両前方の物体１００に照射させ、その反射レーザ光をもとに自車両前方の物体１００に関する各種情報を取得する２次元スキャニングレーザレーダ（物体情報取得手段）２と、自車両前方の物体１００が先行車両であるか否かを判別する先行車両判別部３と、この先行車両判別部３により判別された先行車両を基準として、２次元スキャニングレーザレーダ２により取得された情報をもとに、レーザ光の照射が不要な照射不要区画を検出する照射不要区画検出部４とを備えている。
【００２２】
２次元スキャニングレーザレーダ２は、レーザダイオード（以下、ＬＤと略称する。）５、駆動回路６及び照射制御部７を有する照射系と、フォトディテクタ（以下、ＰＤと略称する。）８及び受光回路９を有する受光系と、２次元スキャナ１０、走査駆動部１１、走査位置検出回路１２及びハーフミラー１３を有する走査系とを備えており、これらの各部が制御部１４による制御のもとで動作するようになっている。
【００２３】
照射制御部７は、所定のタイミング毎に、駆動回路６にＬＤ５を発光させる旨の発光司令を出力する。駆動回路６は、この照射制御部７からの発光司令を受けて、所定のタイミング毎にＬＤ５を発光させる。これにより、ＬＤ５からレーザ光が出射されることになる。そして、ＬＤ５から出射されたレーザ光が、２次元スキャナ１０及びハーフミラー１３により順次反射されて、自車両前方の物体１００に照射されることになる。
【００２４】
２次元スキャナ１０は、走査駆動部１１によって駆動されて、水平方向及び垂直方向の互いに直交する２方向に同時に振動し、ＬＤ５から出射されたレーザ光を自車両前方の路面に水平な方向と垂直な方向との２次元方向に走査させる。この２次元スキャナ１０によるレーザ光の走査位置は、走査位置検出回路１２により検出されるようになっている。
【００２５】
２次元スキャナ１０の具体的な一例を図２に示す。この図２に示す２次元スキャナ１０は、例えば、シリコンウエハを各種マイクロマシニング加工技術によって加工することで形成され、コ字状のスリット部２１によって分断されたミラー部２２と、このミラー部２２を囲むフレーム部２３とを備えている。ミラー部２２は、一端部がフレーム部２３と一体に形成されており、フレーム部２３に対して片持ち梁状に支持されている。このミラー部２２とフレーム部２３との境界部分は、曲げ方向と捩り方向とに弾性変形自在とされている。
【００２６】
ミラー部２２は、例えばシリコンウエハの主面に対してアルミ蒸着等により高反射コーティングを施すことにより形成されており、ＬＤ５から出射されるレーザ光に対して十分な反射率を有している。
【００２７】
また、高反射コーティングが施された面と反対側の面には、ミラー部２２とフレーム部２３との境界部分に位置して、図示を省略する磁歪素子が薄膜状に形成されている。この磁歪素子は、走査駆動部１１による駆動に応じて図２中矢印Ａ方向に交番磁界が印加されることで、ミラー部２２とフレーム部２３との境界部分を変形させて、ミラー部２２を図２中矢印Ｂで示す曲げ方向に例えば２０度程度の変位角度で振動させると共に、図２中矢印Ｃで示す捩り方向に例えば５度程度の変位角度で振動させるものである。なお、ミラー部２２を振動させる際の変位角度は自在に制御可能であり、物体検出装置１に要求される検出範囲等に応じて所望の角度に設定すればよい。
【００２８】
また、ミラー部２２とフレーム部２３との境界部分には、ミラー部２２の曲げ方向及び捩り方向の振動の状態を検出するためのピエゾ抵抗素子２４が形成されている。このピエゾ抵抗素子２４は、ミラー部２３の曲げ方向及び捩り方向の振動の周波数及び振幅を検出し、その検出結果を走査位置検出回路１２に出力するようになっている。走査位置検出回路１２は、この２次元スキャナ１０に設けられたピエゾ抵抗素子２４からの出力に基づいてレーザ光の走査位置を検出する。
【００２９】
なお、以上説明した２次元スキャナ１０は、ＬＤ５から出射されたレーザ光を自車両前方の２次元方向に走査させる手段の一例を示したものであり、本発明を適用した物体検出装置１においては、この２次元スキャナ１０に代えて、圧電素子を用いたレーザ光走査手段や、クーロン力を用いたレーザ光走査手段、電磁力によりミラーを振動させるガルバノミラーや多面体形状のポリゴンミラー等、ＬＤ５から出射されたレーザ光を自車両前方の２次元方向に走査可能なものであれば如何なる走査手段を用いるようにしてもよい。
【００３０】
２次元スキャナ１０により自車両前方の２次元方向に走査されて自車両前方の物体１００に照射されたレーザ光は、この物体１００によって反射され、ハーフミラー１３を透過してＰＤ８により受光されることになる。
【００３１】
ＰＤ８は、受光した物体１００からの反射レーザ光を光電変換し、この反射レーザ光の光量に応じた電気信号を受光回路９に出力する。受光回路９は、ＰＤ８からの信号強度を所定の基準値と比較して、その比較結果を制御部１４に出力する。
【００３２】
制御部１４は、２次元スキャニングレーザレーダ２を構成する各部の動作を制御すると共に、これら各部からの出力に基づき、自車両前方の物体１００に関する各種情報を生成する。具体的には、制御部１４は、ＬＤ５によるレーザ光の発光からＰＤ８による反射レーザ光の受光までの時間、すなわち、ＬＤ５から出射され自車両前方の物体１００により反射されてＰＤ８に受光されるまでのレーザ光の伝播遅延時間に基づいて、自車両から自車両前方の物体１００までの距離を算出すると共に、自車両前方の物体１００までの距離を時間的に連続して算出してその結果を比較することで、この物体１００の自車両に対する相対速度を算出する。また、制御部１４は、走査位置検出回路１２により検出されたレーザ光の走査位置に基づいて、レーザ光が照射された自車両前方の物体１００の方位（物体１００が存在する方向）を検出する。更に、制御部１４は、受光回路９からの出力に基づいて、自車両前方の物体１００により反射された反射レーザ光の反射強度を検出する。
【００３３】
先行車両判別部３は、制御部１４により算出された物体１００の自車両からの距離や相対速度、方位等を示す各種情報と、図示しない自車両制御用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から供給される自車両の操舵角を示す舵角信号や、自車両の走行速度を示す車速信号等に基づいて、自車両前方の物体１００が自車両の前方を先行して走行する先行車両であるか否かを判別する。
【００３４】
照射不要区画検出部４は、先行車両判別部３によって自車両前方の物体１００が先行車両であると判別されたときに、この先行車両を含む自車両前方の様子を、走査位置検出回路１２により検出されたレーザ光の走査位置や制御部１４により検出された反射レーザ光の反射強度をもとにして、２次元の強度画像データとして演算処理する。そして、照射不要区画検出部４は、例えば、詳細を後述するように、この２次元の強度画像データを解析することで、自車両前方の先行車両を基準として、自車両前方のレーザ光の照射が不要な部分、すなわち、物体検出装置１を利用して自車両前方の様子を認識する上でレーザ光を照射させる必要性がそれほど高くないと思われる部分を照射不要区画として検出する。
【００３５】
具体的には、照射不要区画検出部４は、例えば、先行車両のボディ部を除く部分、すなわち、先行車両のリアガラス部分やタイヤ部分等のように、先行車両の中でそれほど高い反射強度が得られない部分を照射不要区画として検出する。これらの部分は先行車両の一部であり、比較的高い反射強度が得られるボディ部が検出されれば先行車両の認識は可能であるので、これらの部分は、自車両前方の様子を認識する上でレーザ光を照射させる必要性がそれほど高くない。
【００３６】
以上のように構成される第１の実施形態の物体検出装置１では、照射不要区画検出部４により照射不要区画が検出されると、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４が、照射制御部７から出力される発光司令のタイミングを制御して、照射不要区画検出部４により検出された照射不要区画にはレーザ光が照射されないように、ＬＤ５から出射されるレーザ光を制御する。これにより、第１の実施形態の物体検出装置１では、効率的なレーザ光の照射が行われることになる。
【００３７】
ここで、第１の実施形態の物体検出装置１における動作の一例について、図３乃至図８を参照して具体的に説明する。なお、ここでは、２次元スキャニングレーザレーダ２の２次元スキャナ１０が、曲げ方向に２０度、捩り方向に５度の変位角度でそれぞれ振動し、２次元スキャナ１０による走査範囲が自車両前方の路面に水平な方向に４０度、路面に垂直な方向に１０度とされている場合を例に挙げて説明する。また、ここでは、自車両前方に先行車両が存在し、その先行車両後部に設けられたリフレクタ（反射器）に泥等が付着してリフレクタの検出が困難な場合を想定して説明するが、先行車両後部のリフレクタが検出できる場合も同様な処理が可能である。
【００３８】
まず、図３のステップＳ１−１において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、レーザ光の照射パターンが選択される。ここでは、２次元スキャナ１０による走査範囲の全域にレーザ光が照射される照射パターン、すなわち、照射不要区画の存在しない照射パターン（以下、照射パターンＡという。）が選択される。
【００３９】
制御部１４により照射パターンＡが選択されると、この照射パターンＡでＬＤ５からのレーザ光が自車両前方に照射されるように、照射系の各部が制御部１４によって制御される。具体的には、照射制御部７から出力される発光司令のタイミングが制御部１４によって制御され、駆動回路６の駆動によりＬＤ５が例えば１μｓｅｃの時間間隔でレーザ光を連続的に発光する。このＬＤ５からのレーザ光は、曲げ方向に２０度の変位角度で例えば２００Ｈｚの周波数で振動すると共に、捩り方向に５度の変位角度で例えば２ＫＨｚの周波数で振動する２次元スキャナ１０により反射され、更に、ハーフミラー１３により自車両前方に向けて反射される。そして、このレーザ光は、２次元スキャナ１０の振動に応じて自車両前方の２次元方向に走査される。これにより、例えば図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、照射パターンＡによるレーザ光の照射が行われることになる。なお、図６（ａ）は自車両前方に乗用車が先行車両として存在する場合を示しており、図６（ｂ）は自車両前方に大型車が先行車両として存在する場合を示している。
【００４０】
自車両前方の物体１００（例えば先行車両としての乗用車や大型車）により反射されたレーザ光は、ハーフミラー１３を透過してＰＤ８により受光され、光電変換される。そして、反射レーザ光の強度レベルを示す信号が制御部１４に連続的に供給されることになる。
【００４１】
次に、ステップＳ１−２において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、自車両前方の物体１００の２次元方向における距離情報（距離及び方位を示す情報）が算出される。ここで、上述したようにＬＤ５が１μｓｅｃの時間間隔でレーザ光を連続的に発光し、２次元スキャナ１０が曲げ方向に２０度の変位角度で２００Ｈｚの周波数、捩り方向に５度の変位角度で２ＫＨｚの周波数で振動するようになっている場合は、制御部１４は、２次元スキャナ１０が曲げ方向に振動する１周期あたり５０００個のデータが得られることになる。なお、２次元スキャナ１０による走査回数は、制御部１４に設けられたカウンタによって計数されるようになっている。
【００４２】
また、制御部１４における情報の算出を例えば５０ｍｓｅｃ毎に行うようにした場合には、制御部１４では、１回あたり５００００個の距離情報が算出されることになる。この２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により算出された自車両前方の物体１００の２次元方向における距離情報は、先行車両判別部３に供給される。
【００４３】
また、ステップＳ１−３において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、自車両前方の物体１００の２次元方向における反射強度を示す情報が算出される。この２次元方向における反射強度を示す情報は、２次元方向における距離情報と同様に、２次元スキャナ１０が曲げ方向に振動する１周期あたり５０００個の個別のデータとして取得され、１回あたり５００００個の反射強度を示す情報として算出される。この２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により算出された自車両前方の物体１００の２次元方向における反射強度を示す情報は、照射不要区画検出部４に供給されることになる。
【００４４】
ここで、制御部１４により算出された自車両前方の物体１００の２次元方向における反射強度を示す情報を２次元の強度画像データとして示すと、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）のようになる。なお、図７（ａ）は自車両前方に乗用車が先行車両として存在する場合、図７（ｂ）は自車両前方に大型車が先行車両として存在する場合をそれぞれ示している。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）中で無地の部分は反射強度が５％以下の領域を示しており、斜線の部分は反射強度が１０％〜８０％の領域を示している。
【００４５】
図７（ａ）及び図７（ｂ）中、反射強度が５％以下の領域は、先行車両のリアガラス部分やタイヤ部分、或いは、物体が存在しない領域である。また、反射強度が１０％〜８０％の領域は、先行車両のボディ部に相当する領域である。ここで、先行車両のリアガラス部の反射強度が５％以下となるのは、以下の理由による。すなわち、先行車両のリアガラス部は、路面に対して垂直でなく斜めに傾斜していることが多い。これにより、２次元スキャニングレーザレーダ２からの出射レーザ光は、このリアガラス部に照射されると斜め上方に反射され、２次元スキャニングレーザレーダ２に戻ってくる反射レーザ光の光量が極めて少なくなる。また、リアガラス部の表面は鏡面状となっているため、２次元スキャニングレーザレーダ２からの出射レーザ光がリアガラス部で乱反射されて２次元スキャニングレーザレーダ２に戻ってくる割合も極めて少なく、結果として、先行車両のリアガラス部の反射強度は５％以下となる。これに対して、先行車両のボディ部は、たとえ傾斜している面であっても、その表面が比較的粗い面となっているため、２次元スキャニングレーザレーダ２からの出射レーザ光が乱反射して２次元スキャニングレーザレーダ２に戻ってくる割合が高く、１０％〜８０％の反射強度が得られることになる。
【００４６】
次に、ステップＳ１−４において、先行車両判別部３により、ステップＳ１−２で算出された２次元方向における距離情報が複数の領域毎にセグメント分けされ、各セグメント毎に距離情報が平均化される。具体的には、例えば、ステップＳ１−２で算出された５００００個の距離情報が、水平方向に２００個、垂直方向に５０個のセグメントＳ（１，ｎ）〜Ｓ（１００００，ｎ）（ここでｎは距離情報取得の回数）にセグメント分けされ、各セグメント毎の平均化処理が行われる。
【００４７】
次に、ステップＳ１−５において、先行車両判別部３により、ステップＳ１−４で平均化された各セグメント毎の距離情報の値が、前回の処理で算出された値とそれぞれ比較され、各セグメント毎に相対速度が算出される。具体的には、例えば、ステップＳ１−４で得られたセグメント値Ｓ（１，ｎ）〜Ｓ（１００００，ｎ）と前回の処理で得られたセグメント値Ｓ（１，ｎ−１）〜Ｓ（１００００，ｎ−１）との差分により、相対速度Ｖｔ（１，ｎ）〜Ｖｔ（１００００，ｎ）が算出される。
【００４８】
次に、ステップＳ１−６において、先行車両判別部３により、ステップＳ１−５で算出された各セグメント毎の相対速度が、自車両の車速とそれぞれ比較され、各セグメントで示される物体が移動物体であるかどうかが判別される。具体的には、例えば、車両制御用ＥＣＵからの車速信号ＶｓとステップＳ１−５で得られた相対速度Ｖｔ（１，ｎ）〜Ｖｔ（１００００，ｎ）との差分の絶対値がそれぞれ求められ、その値が所定値α以上であるかどうかにより、各セグメントで示される物体が移動物体であるかどうかが判別される。ここで、移動物体を示すと判別されたセグメントは、セグメントＡ１〜Ａｍとして登録される。
【００４９】
次に、ステップＳ１−７において、先行車両判別部３により、ステップＳ１−６で移動物体を示すものと判断されたセグメントのうち、互いに近い位置にあるセグメント同士がグルーピングされる。具体的には、移動物体を示すものとして登録されたセグメントＡ１〜Ａｍの各セグメント値が比較され、例えば、互いに隣接し且つ距離の値の差が１ｍ以下のセグメント同士が、セグメントグループＢ１〜Ｂｍとしてグルーピングされる。
【００５０】
次に、ステップＳ１−８において、先行車両判別部３により、ステップＳ１−７でグルーピングされたセグメントグループの中から、自車両が走行する車線内に位置するセグメントグループが抽出される。具体的には、例えば、予め記憶されている車線幅（例えば３．５ｍ）と車両制御用ＥＣＵからの舵角信号とに基づいて自車両が走行する車線の位置が判断され、ステップＳ１−７でグルーピングされたセグメントグループＢ１〜Ｂｍの中から、自車両が走行する車線内に存在するセグメントグループＣ１〜Ｃｍが抽出される。
【００５１】
次に、ステップＳ１−９において、先行車両判別部３により、ステップＳ１−８で抽出されたセグメントグループの中から、車両の大きさに適合したセグメントグループが抽出される。具体的には、ステップＳ１−８で抽出されたセグメントグループＣ１〜Ｃｍの水平方向の長さ（幅）がそれぞれ算出され、これらセグメントグループで示される物体の幅が例えば３ｍ以下のものが、車両の大きさに適合したセグメントグループＤ１〜Ｄｍとして抽出される。車両の幅は最大でも３ｍ以下であるので、幅が３ｍを超えるセグメントグループを排除することで、車両以外の道路構造物等を先行車両と誤認識する不都合を回避できる。
【００５２】
次に、ステップＳ１−１０において、先行車両判別部３により、以上の条件を満足するセグメントグループＤ１〜Ｄｍが抽出されたかどうかが判断される。ここで、以上の条件を満足するセグメントグループＤ１〜Ｄｍが抽出されないと判断されたときは、次にステップＳ１−１１において、先行車両判別部３により先行車両が存在しないことが認識され、先行車両なしが登録される。そして、ステップＳ１−１に戻って２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により照射パターンＡが選択され、ステップＳ１−１以降の処理が繰り返し行われることになる。
【００５３】
一方、ステップＳ１−１０において、以上の条件を満足するセグメントグループＤ１〜Ｄｍが抽出されたと判断されたときは、次に、ステップＳ１−１２において、先行車両判別部３により、セグメントグループＤ１〜Ｄｍの中から、自車両から最も近い位置のセグメントグループＥが選択され、このセグメントグループＥが先行車両を示すセグメントグループとして登録される。
【００５４】
次に、図４のステップＳ１−１３において、照射不要区画検出部４により、ステップＳ１−３で算出された２次元方向における反射強度を示す情報が複数の領域毎にセグメント分けされ、各セグメント毎に反射強度を示す情報が平均化される。具体的には、例えば、ステップＳ１−３で算出された５００００個の反射強度を示す情報が、水平方向に２００個、垂直方向に５０個のセグメントＦ１〜Ｆ１００００にセグメント分けされ、各セグメント毎の平均化処理が行われる。
【００５５】
次に、ステップＳ１−１４において、照射不要区画検出部４により、ステップＳ１−１３でセグメント分けされた各セグメントのうち、互いに隣接し且つ反射強度の近いセグメント同士が、セグメントグループＧ１〜Ｇｍとしてグルーピングされる。そして、ステップＳ１−１５において、各セグメントグループＧ１〜Ｇｎの反射強度がそれぞれ評価され、例えば１０段階の強度レベルにレベル分けされる。ここで、反射強度は、例えば５ｍ前方のリフレクタ（反射器）からの反射強度値を１００％とし、ノイズを除いた無信号状態を０％として定義すればよいが、この反射強度は、自車両の実際の走行条件等に応じて任意に変更するようにしてもよい。
【００５６】
次に、ステップＳ１−１６において、照射不要区画検出部４により、ステップＳ１−１４でグルーピングされた各セグメントグループの中から所定の大きさ以上のセグメントグループが抽出される。具体的には、ステップＳ１−１４でグルーピングされたセグメントグループＧ１〜Ｇｍの水平方向の長さ（幅）及び垂直方向の長さ（高さ）がそれぞれ算出され、これらセグメントグループで示される物体の幅が例えば１ｍ以上、高さが例えば０．５ｍ以上のものが、検出対象のセグメントグループＨ１〜Ｈｍとして抽出される。幅が１ｍ以上で高さが０．５ｍ以上の物体としては、例えば、先行車両のボディ部、リアガラス部分やタイヤ部分が挙げられる。以上のように、所定の大きさに満たないセグメントグループを検出対象から排除することで、デリニエータ等の小型の道路構造物等による誤認識を回避できる。
【００５７】
次に、ステップＳ１−１７において、照射不要区画検出部４により、ステップＳ１−１６で抽出されたセグメントグループＨ１〜Ｈｍと、ステップＳ１−１２で先行車両を示すセグメントグループとして登録されたセグメントグループＥのマッチングが行われ、セグメントグループＨ１〜Ｈｍの先行車両に対する関係が判断される。そして、ステップＳ１−１８において、ステップＳ１−１６で抽出されたセグメントグループＨ１〜Ｈｍの中から、先行車両の存在領域に属し、且つ、反射強度が１０％〜８０％のセグメントグループが、先行車両のボディ部を示すセグメントグループＪであると認識される。
【００５８】
次に、ステップＳ１−１９において、照射不要区画検出部４により、ステップＳ１−１８で先行車両のボディ部を示すものと認識されたセグメントグループＪの上方或いは下方に、反射強度の低いセグメントグループ、具体的には、例えば反射強度が５％以下のセグメントグループがあるかどうかが判断される。ここで、先行車両のボディ部を示すものと認識されたセグメントグループＪの上方或いは下方に反射強度の低いセグメントグループがないと判断されたときは、ステップＳ１−１に戻って２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により照射パターンＡが選択され、ステップＳ１−１以降の処理が繰り返し行われることになる。
【００５９】
一方、ステップＳ１−１９において、先行車両のボディ部を示すものと認識されたセグメントグループＪの上方或いは下方に反射強度の低いセグメントグループがあると判断されたときは、次に、ステップＳ１−２０において、照射不要区画検出部４により、その反射強度の低いセグメントグループで示される領域、具体的には、例えば先行車両のリアガラス部分やタイヤ部分、更にはその垂直延長線上における空間や路面等が存在する領域が、レーザ光の照射が不要な照射不要区画として登録される。なお、ここでは、先行車両のリアガラス部分やタイヤ部分に加えて、これらの垂直延長線上における空間や路面等が存在する領域についても照射不要区画としたが、照射不要区画は第１の実施形態の物体検出装置１の使用目的等に応じて適宜設定すればよく、例えば、先行車両のリヤガラス部分やタイヤ部分のみを照射不要区画としてもよく、また、先行車両のリヤガラス部分のみを照射不要区画としてもよい。但し、先行車両の左右外側における空間は、他の車線からの割り込み車を検出する上で重要な領域と思われるので、照射不要区間に設定しないことが望ましい。
【００６０】
以上のような一連の処理により、照射不要区画が登録されると、次に、図５のステップＳ１−２１において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、制御部１４に設けられたカウンタの値、すなわち、２次元スキャナ１０による走査回数が１０以下であるかどうかが判断される。ここで、カウンタ値が１０を超えていると判断された場合は、次に、ステップＳ１−２２において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、カウンタ値が０にリセットされ、ステップＳ１−１に戻って照射パターンＡが選択されて、ステップＳ１−１以降の処理が繰り返し行われることになる。以上のように、カウンタ値が１０を超える都度、すなわち、２次元スキャナ１０による走査回数の１０回に１回程度の割合で照射パターンＡによるレーザ光の照射を行うことで、自車両及び先行車両が走行していることに起因して生じる両者の相対位置のずれを随時修正して、照射不要区画の検出を適切に行うことが可能となる。
【００６１】
一方、ステップＳ１−２１において、カウンタ値が１０以下であると判断された場合は、次に、ステップＳ１−２３において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、ステップＳ１−２０で登録された照射不要区画をレーザ光の照射対象外とする照射パターン、すわなち、２次元スキャナ１０による走査範囲から照射不要区画を除外した照射パターン（以下、照射パターンＢという。）が選択される。そして、ステップＳ１−２４によりカウンタ値がカウントアップされた上で、照射パターンＢでＬＤ５からのレーザ光が自車両前方に照射されるように、照射系の各部が制御部１４によって制御される。これにより、例えば図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、照射パターンＢによるレーザ光の照射が行われることになる。なお、図８（ａ）は自車両前方に乗用車が先行車両として存在する場合を示しており、図８（ｂ）は自車両前方に大型車が先行車両として存在する場合を示している。
【００６２】
以上のように照射パターンＢによるレーザ光の照射が行われ、その反射レーザ光が受光されると、ステップＳ１−２に戻って、ステップＳ１−２以降の処理が繰り返し行われることになる。
【００６３】
以上詳細に説明したように、本発明を適用した第１の実施形態の物体検出装置１では、自車両前方の物体を適切に検出する上でレーザ光を照射させることがそれほど重要でないと思われる領域が、照射不要区画検出部４により照射不要区画として検出され、このような照射不要区画が検出された場合には、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４によって、照射不要区画にはレーザ光が照射されないようにレーザ光の照射制御がなされるようになっているので、レーザ光の照射を極めて効率的に行って、例えばＬＤ５やＰＤ８、２次元スキャナ１０、ハーフミラー８等の光学部品の負担を軽減し、これら光学部品の長寿命化を図りながら、自車両前方の物体の検出を精度良く行うことができる。
【００６４】
なお、以上説明した物体検出装置１は本発明の一適用例を示したものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の技術的変更が可能である。例えば、上述した物体検出装置１では、先行車両判別部３が、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により算出された自車両前方の物体の距離情報や自車両制御用のＥＣＵから供給される舵角信号、車速信号等に基づいて、自車両前方の先行車両を判別するようにしているが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、先行車両判別部３が、例えば、ＣＣＤカメラや赤外線カメラ等の撮像装置により撮像された自車両前方の画像を解析することで、自車両前方の先行車両を判別するようにしてもよい。
【００６５】
但し、上述した物体検出装置１のように、先行車両判別部３が２次元スキャニングレーザレーダ２からの情報や自車両制御用のＥＣＵからの情報に基づいて先行車両の判別を行うようにした場合には、ＣＣＤカメラや赤外線カメラ等の撮像装置、或いはその他の先行車両を判別するための機構を新たに付加する必要がないので、コストの低減を図る上で非常に有利である。
【００６６】
（第２の実施形態）
次に、本発明を適用した第２の実施形態の物体検出装置について説明する。本発明を適用した第２の実施形態の物体検出装置３０は、図９に示すように、第１の実施形態の物体検出装置１が備える照射不要区画検出部４に代えて、照射区画検出部３１を備え、この照射区画検出部３１がレーザ光を照射すべき領域を照射区画として検出し、これに応じてレーザ光の照射制御がなされるようになっている。すなわち、この第２の実施形態の物体検出装置３０は、上述した第１の実施形態の物体検出装置１が照射不要区画を検出し、この照射不要区画にレーザ光が照射されないようにレーザ光の照射制御を行っていたのに対して、レーザ光を照射すべき照射区画を検出し、この照射区画にレーザ光が照射されるようにレーザ光の照射制御を行うようにしている。この第２の実施形態の物体検出装置３０において、その他の構成については、上述した第１の実施形態の物体検出装置１と同様であるので、以下、第１の実施形態の物体検出装置１と同様の部分については、図中同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
【００６７】
第２の実施形態の物体検出装置３０において、照射区画検出部３１は、第１の実施形態の物体検出装置１が備える照射不要区画検出部４と同様に、先行車両判別部３によって自車両前方の物体１００が先行車両であると判別されたときに、この先行車両を含む自車両前方の様子を、走査位置検出回路１２により検出されたレーザ光の走査位置や制御部１４により検出された反射レーザ光の反射強度をもとにして、２次元の強度画像データとして演算処理する。そして、照射区画検出部３１は、この２次元の強度画像データを解析することで、自車両前方の先行車両を基準として、自車両前方のレーザ光の照射が必要な部分、すなわち、物体検出装置３０を利用して自車両前方の様子を認識する上でレーザ光を照射させる必要性が高いと思われる部分を照射区画として検出する。
【００６８】
具体的には、照射区画検出部３１は、例えば、先行車両のリフレクタ（反射器）が設けられた領域、すなわち、先行車両の中で極めて高い反射強度が得られる領域と、先行車両の他の部分他の車線からの割り込み車を検出する上で重要な先行車両の左右外側の領域とを照射区画として検出する。
【００６９】
以上のような照射区画検出部３１を備える第２の実施形態の物体検出装置３０では、照射区画検出部３１により照射区画が検出されると、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４が、照射制御部７から出力される発光司令のタイミングを制御して、照射区画検出部３１により検出された照射区画にレーザ光が照射されるように、ＬＤ５から出射されるレーザ光を制御する。これにより、第２の実施形態の物体検出装置３０では、第１の実施形態の物体検出装置１と同様に、効率的なレーザ光の照射が行われることになる。
【００７０】
ここで、第２の実施形態の物体検出装置３０における動作の一例について、図１０乃至図１２を参照して具体的に説明する。なお、ここでは、自車両前方に先行車両が存在し、その先行車両後部に設けられたリフレクタ（反射器）が正常に機能している場合を想定して説明する。また、第２の実施形態の物体検出装置３０における動作は、先行車両判別部３により自車両前方の先行車両を示すセグメントグループＥが登録されるまで（上述したステップＳ１−１〜ステップＳ１−１２）は、第１の実施形態の物体検出装置１における動作と同様であるので、ここでは、先行車両を示すセグメントグループＥが登録された後の動作についてのみ説明する。
【００７１】
先行車両判別部３により自車両前方の先行車両を示すセグメントグループＥが登録されると、次に、図１０のステップＳ２−１３において、照射区画検出部３１により、ステップＳ１−３で算出された２次元方向における反射強度を示す情報が複数の領域毎にセグメント分けされ、各セグメント毎に反射強度を示す情報が平均化される。
【００７２】
次に、ステップＳ２−１４において、照射区画検出部３１により、ステップＳ２−１３でセグメント分けされた各セグメントのうち、互いに隣接し且つ反射強度の近いセグメント同士が、セグメントグループＧ１〜Ｇｍとしてグルーピングされる。そして、ステップＳ２−１５において、各セグメントグループＧ１〜Ｇｎの反射強度がそれぞれ評価され、例えば１０段階の強度レベルにレベル分けされる。
【００７３】
次に、ステップＳ２−１６において、照射区画検出部３１により、ステップＳ２−１４でグルーピングされた各セグメントグループの中から所定の大きさ以上のセグメントグループが検出対象のセグメントグループＨ１〜Ｈｍとして抽出される。これにより、デリニエータ等の小型の道路構造物等による誤認識を回避できるようになる。
【００７４】
次に、ステップＳ２−１７において、照射区画検出部３１により、ステップＳ２−１６で抽出されたセグメントグループＨ１〜Ｈｍと、ステップＳ１−１２で先行車両を示すセグメントグループとして登録されたセグメントグループＥのマッチングが行われ、セグメントグループＨ１〜Ｈｍの先行車両に対する関係が判断される。そして、ステップＳ２−１８において、ステップＳ２−１６で抽出されたセグメントグループＨ１〜Ｈｍの中から、先行車両の存在領域に属し、且つ、反射強度が１０％〜８０％のセグメントグループが、先行車両のボディ部を示すセグメントグループＪであると認識される。
【００７５】
次に、ステップＳ２−１９において、照射区画検出部４により、ステップＳ２−１８で先行車両のボディ部を示すものと認識されたセグメントグループＪの近傍に、セグメントグループＪの反射強度よりも高い反射強度を有するセグメントグループ、具体的には、例えば反射強度が８０％以上のセグメントグループがあるかどうかが判断される。ここで、先行車両のボディ部を示すものと認識されたセグメントグループＪの近傍に反射強度の高いセグメントグループがないと判断されたときは、第１の実施形態の物体検出装置１と同様に、ステップＳ１−１に戻って照射パターンＡが選択され、ステップＳ１−１以降の処理が繰り返し行われることになる。
【００７６】
一方、ステップＳ２−１９において、先行車両のボディ部を示すものと認識されたセグメントグループＪの近傍に反射強度の高いセグメントグループがあると判断されたときは、次に、ステップＳ２−２０において、照射区画検出部３１により、その反射強度の高いセグメントグループで示される領域、具体的には、例えば先行車両のリフレクタが設けられた領域と、先行車両の左右外側の領域とがレーザ光の照射が必要な照射区画として登録される。ここで、先行車両の左右外側の領域を照射区画としたのは、先行車両の左右外側の領域が、上述したように他の車線からの割り込み車を検出する上で重要な領域だからである。
【００７７】
以上のような一連の処理により、照射区画が登録されると、次に、図１１のステップＳ２−２１において、第１の実施形態の物体検出装置１と同様に、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、制御部１４に設けられたカウンタの値、すなわち、２次元スキャナ１０による走査回数が１０以下であるかどうかが判断される。ここで、カウンタ値が１０を超えていると判断された場合は、次に、ステップＳ２−２２において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、カウンタ値が０にリセットされ、ステップＳ１−１に戻って照射パターンＡが選択されて、ステップＳ１−１以降の処理が繰り返し行われることになる。
【００７８】
一方、ステップＳ２−２１において、カウンタ値が１０以下であると判断された場合は、次に、ステップＳ２−２３において、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４により、ステップＳ２−２０で登録された照射区画をレーザ光の照射対象とする照射パターン（以下、照射パターンＣという。）が選択される。そして、ステップＳ２−２４によりカウンタ値がカウントアップされた上で、照射パターンＣでＬＤ５からのレーザ光が自車両前方に照射されるように、照射系の各部が制御部１４によって制御される。これにより、例えば図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、照射パターンＣによるレーザ光の照射が行われることになる。なお、図１２（ａ）は自車両前方に乗用車が先行車両として存在する場合を示しており、図１２（ｂ）は自車両前方に大型車が先行車両として存在する場合を示している。
【００７９】
以上のように照射パターンＣによるレーザ光の照射が行われ、その反射レーザ光が受光されると、ステップＳ１−２に戻って、ステップＳ１−２以降の処理が繰り返し行われることになる。
【００８０】
以上詳細に説明したように、本発明を適用した第２の実施形態の物体検出装置３０では、自車両前方の物体を適切に検出する上でレーザ光を照射させる必要があると思われる領域が、照射区画検出部３１により照射区画として検出され、このような照射区画が検出された場合には、２次元スキャニングレーザレーダ２の制御部１４によって、照射区画にはレーザ光が照射されるようにレーザ光の照射制御がなされるようになっているので、第１の実施形態の物体検出装置１と同様に、レーザ光の照射を極めて効率的に行って、例えばＬＤ５やＰＤ８、２次元スキャナ１０、ハーフミラー８等の光学部品の負担を軽減し、これら光学部品の長寿命化を図りながら、自車両前方の物体の検出を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態の物体検出装置を示すブロック図である。
【図２】前記第１の実施形態の物体検出装置が備える２次元スキャナを模式的に示す平面図である。
【図３】前記第１の実施形態の物体検出装置における動作を示すフローチャートである。
【図４】前記第１の実施形態の物体検出装置における動作を示すフローチャートである。
【図５】前記第１の実施形態の物体検出装置における動作を示すフローチャートである。
【図６】照射パターンＡで自車両前方にレーザ光を照射したときの様子を模式的に示す図であり、（ａ）は自車両前方に乗用車が走行している場合を示し、（ｂ）は自車両前方に大型車が走行している場合を示している。
【図７】自車両前方の２次元方向における反射強度を示す情報を２次元の強度画像データとして模式的に示す図であり、（ａ）は自車両前方に乗用車が走行している場合を示し、（ｂ）は自車両前方に大型車が走行している場合を示している。
【図８】照射パターンＢで自車両前方にレーザ光を照射したときの様子を模式的に示す図であり、（ａ）は自車両前方に乗用車が走行している場合を示し、（ｂ）は自車両前方に大型車が走行している場合を示している。
【図９】本発明を適用した第２の実施形態の物体検出装置を示すブロック図である。
【図１０】前記第２の実施形態の物体検出装置における動作を示すフローチャートである。
【図１１】前記第２の実施形態の物体検出装置における動作を示すフローチャートである。
【図１２】照射パターンＣで自車両前方にレーザ光を照射したときの様子を模式的に示す図であり、（ａ）は自車両前方に乗用車が走行している場合を示し、（ｂ）は自車両前方に大型車が走行している場合を示している。
【符号の説明】
１  物体検出装置
２  ２次元スキャニングレーザレーダ
３  先行車両判別部
４  照射不要区画検出部
１０  ２次元スキャナ
１４  制御部
３０  物体検出装置
１   照射区画検出部
【図１】
0003823796.tif 000002
【図２】
0003823796.tif 000003
【図３】
0003823796.tif 000004
【図４】
0003823796.tif 000005
【図５】
0003823796.tif 000006
【図６】
0003823796.tif 000007
【図７】
0003823796.tif 000008
【図８】
0003823796.tif 000009
【図９】
0003823796.tif 000010
【図１０】
0003823796.tif 000011
【図１１】
0003823796.tif 000012
【図１２】
0003823796.tif 000013