JP7675729B2

JP7675729B2 - 周辺監視システム

Info

Publication number: JP7675729B2
Application number: JP2022540114A
Authority: JP
Inventors: 宙井上
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2025-05-13
Anticipated expiration: 2041-07-06
Also published as: WO2022024688A1; JPWO2022024688A1

Description

本発明は、被検知体および周辺監視システムに関する。

従来、車両周囲の物体を検知及び識別し、自動車の運転支援を行う周辺監視センサが種々考案されている。例えば、赤外光を利用するＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）と呼ばれる周辺監視センサが知られている。また、車両周囲の物体を検知するために適した場所の一つとして車両用灯具の内部にＬｉＤＡＲを設けたものも考案されている（特許文献１参照）。

特開２０１９－１６４９１６号公報

ところで、ＬｉＤＡＲの検知精度は、点群数や点群の形状に依存するため、点群数が減少した場合や点群の形状が似ている物体を検知した場合、物体の識別精度が低下する。また、赤外光を利用した周辺監視センサは、物体の色を判別しづらい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、周囲の物体の識別精度を向上する新たな技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の被検知体は、識別対象物に設けられる被検知体であって、赤外光を利用する周辺監視センサに対して、被検知体が識別対象物に対して相対的に動いて見えるように構成されている。

この態様によると、観測された被検知体の動きに基づく情報を利用することにより、周囲の物体の識別精度を向上できる。

識別対象物は、移動体であり、被検知体は、周辺監視センサに対して、被検知体が移動体の動きとは異なる動きに見えるように構成されていてもよい。これにより、被検知体が移動体の動きと異なる動きに見えることで、例えば、被検知体が移動体のどこに設けられているかの特徴的な情報が得られる。

赤外光を反射する領域の反射位置または反射方向が変化するように構成されていてもよい。これにより、被検知体が移動体の動きとは異なる動きに見えやすくなり、被検知体が移動体のどこに設けられているか判別しやすくなる。また、移動体に設けられる被検知体は複数であってもよい。これにより、複数の被検知体の相対配置によって、移動体の向きを判別できる。

赤外光を出射する領域が変化するように構成されていてもよい。これにより、被検知体が移動体の動きとは異なる動きに見えやすくなり、被検知体が移動体のどこに設けられているか判別しやすくなる。

移動体は、車両であり、被検知体は、車両が有する車両用灯具に設けられてもよい。これにより、車両における車両用灯具の位置を判別しやすくなる。

識別対象物は、固定物であり、被検知体は、周辺監視センサに対して、被検知体が動いて見えるように構成されていてもよい。これにより、固定物に設けられている被検知体が動いて見えることで、固定物を識別しやすくなる。

固定物は、交通信号機であり、被検知体は、交通信号機の点灯状態に応じて動きが異なって見えるように構成されていてもよい。これにより、交通信号機の色の情報を直接検知できない周辺監視センサであっても、交通信号機の点灯状態を識別できる。

本発明の他の態様は、周辺監視システムである。このシステムは、赤外光を利用する周辺監視センサと、被検知体と、を備えている。周辺監視センサは、被検知体から出射する赤外光の変化によって被検知体が設けられる識別対象物の状態を識別してもよい。これにより、周囲の物体の識別精度を向上できる。また、移動体に設けられる被検知体が複数ある場合、検知した複数の被検知体の相対配置によって、移動体の向きを判別できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、周囲の物体の識別精度を向上できる。

ＬｉＤＡＲユニットの模式図である。図２（ａ）は、車両の正面視における被検知体の位置を例示した模式図、図２（ｂ）は、車両の背面視における被検知体の位置を例示した模式図、図２（ｃ）は、車両の側面視における被検知体の位置を例示した模式図である。図３（ａ）～図３（ｄ）は、被検知体の形状と動きを説明するための模式図である。図４（ａ）～図４（ｄ）は、複数の被検知体の搭載位置の組合せを説明するための模式図である。図５（ａ）～図５（ｄ）は、交通信号機に複数の被検知体を設けた例を示す模式図である。図６（ａ）～図６（ｂ）は、歩行者用信号機に複数の被検知体を設けた例を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。なお、以下では、赤外光を利用する周辺監視センサとしてＬｉＤＡＲを例に説明する。

ＬｉＤＡＲのようなセンサは、点群の形状や点群の経時的な動きの情報を用いて、物体の検知や識別を行う。具体的には、ＬｉＤＡＲは、周囲の物体の検知、物体の種類、物体までの距離、物体の配置の情報を提供する。一方で、遠方の物体や物体が小さい場合には、点群数が減少したり、点群が欠けたりするため、物体の識別精度が低下するおそれがある。

そこで、本願発明者は、判別しようとする物体に、物体全体から得られる点群等の情報とは別の特徴的な情報が得られる被検知体を設ける点に想到した。具体的には、赤外光を反射する反射体や赤外光を発する発光体といった被検知体を車両や信号機等の識別対象物に設け、それら被検知体から得られた特徴的な情報を加味することで、識別対象物の識別精度を向上できる点に想到した。

（ＬｉＤＡＲユニット）
図１は、ＬｉＤＡＲユニットの模式図である。ＬｉＤＡＲユニット１０は、ハウジング１２と、透過部１４と、ＬｉＤＡＲ１６とを有している。透過部１４は、例えば、赤外線透過フィルムである。

ＬｉＤＡＲユニット１０は、ハウジング１２内に、ＬｉＤＡＲ１６を有している。ＬｉＤＡＲ１６は、車両周囲の情報を取得するように構成されている。ＬｉＤＡＲ１６は、一般にその前方に非可視光である赤外光を出射し、出射光と戻り光とに基づいて、物体までの距離、物体の形状、物体の材質などの情報を取得するセンサである。ＬｉＤＡＲ１６は、車両周囲（車両前方）に向けて光を射出する発光素子１８と、外部から入射する光を受光する受光素子２０とを有している。

（被検知体の位置）
本実施の形態に係る被検知体は、識別対象物に設けられている。本実施の形態に係る識別対象物は、移動可能な物体である移動体であり、具体的には車両である。また、被検知体は、赤外光を利用する周辺監視センサに対して、被検知体が識別対象物に対して相対的に動いて見えるように構成されている。図２（ａ）は、車両の正面視における被検知体の位置を例示した模式図、図２（ｂ）は、車両の背面視における被検知体の位置を例示した模式図、図２（ｃ）は、車両の側面視における被検知体の位置を例示した模式図である。

被検知体の搭載例の一例である図２（ａ）に示すＲ１位置は、右側ヘッドランプ２２Ｒの内部である。同様に、図２（ａ）に示すＬ１位置は、左側ヘッドランプ２２Ｌの内部である。ヘッドランプ等の灯具は、赤外光を含む可視光を外部へ出射することができる透明なカバーやアウターレンズを備えている。そのため、被検知体を車両の外部（例えば外装）へ設ける場合と比較して、環境から被検知体が保護される。

また、右側ヘッドランプ２２Ｒと左側ヘッドランプ２２Ｌとの間隔Ｌ［ｍ］は、車両によらず一定の値に設定されているとよい。これにより、他車両のＬｉＤＡＲユニット１０が、周囲の物体の情報から車両の動きとは異なる動きの被検知体を複数検知し、それら被検知体の間隔がＬに相当する場合、その物体が車両であると識別できる。

また、図２（ａ）に示すｆ１位置は、車内のバックミラーの裏側に相当し、フロントウィンドウを介して被検知体への赤外光の照射及び被検知体から車外への出射が可能な位置である。そのため、被検知体を車両の外部（例えば外装）へ設ける場合と比較して、環境から被検知体が保護される。

次に、車両の背面視における被検知体の配置について説明する。図２（ｂ）に示す位置Ｒ１’は、右側テールランプ２４Ｒの内部である。同様に、図２（ｂ）に示すＬ１’位置は、左側テールランプ２４Ｌの内部である。また、右側テールランプ２４Ｒと左側テールランプ２４Ｌとの間隔Ｌ［ｍ］は、車両によらず一定の値に設定されているとよい。

これにより、他車両のＬｉＤＡＲユニット１０が、周囲の物体の情報から車両の動きとは異なる動きの被検知体を複数検知し、それら被検知体の間隔がＬに相当する場合、その物体が車両であると識別できる。

また、図２（ｂ）に示すｒ１位置は、車両のリアウィンドウ上部の内側に相当し、リアウィンドウを介して被検知体への赤外光の照射及び被検知体から車外への出射が可能な位置である。そのため、被検知体を車両の外部（例えば外装）へ設ける場合と比較して、環境から被検知体が保護される。

なお、図２（ａ）～図２（ｃ）に示す多数の位置Ａ１～Ａ１３は、車両における被検知体の搭載位置の候補の一例である。位置Ａ１～Ａ１３は、例えば、ルーフの上、バンパ、ナンバープレート、ドアノブ、ルーフレール等の車両として識別しやすい場所が選択される。

（被検知体の動き）
図３（ａ）～図３（ｄ）は、被検知体の形状と動きを説明するための模式図である。被検知体の形状は、三角や四角等の多角形、円形、楕円形、直方体、曲面であってもよく、反射や自発光する面積が大きく、ＬｉＤＡＲ１６が検知する点群として特徴的な動きをするものであるとよい。また、被検知体は、反射物、反射物が埋め込まれた部品、反射物がアレイ化されたユニット、反射表面（ミラー等）であってもよい。また、被検知体は、自発光物、自発光物が埋め込まれた部品、反射物がアレイ化されたユニット、自発光表面（導光体や光ファイバ表面）であってもよい。

図３（ａ）に示す被検知体２６ａは、直方体の発光体または反射体であり、車両に対して相対的に動く。より具体的には、被検知体２６ａは、車両上下方向のＹ軸を中心に特定の周期で揺動する。したがって、被検知体２６ａが設けられた車両に対して、他車両のＬｉＤＡＲ１６から出射した赤外光が照射されると、車両に相当する物体全体に対する点群情報とは別に、車両の動きとは異なる動きに見える被検知体２６ａの情報が得られる。

より詳述すると、他車両のＬｉＤＡＲユニット１０が得た車両全体の点群の情報に加えて、車両の動きとは異なる被検知体２６ａの揺動によって得られる動的な情報が得られる。その結果、点群から得られた車両全体の概形の一部において、車両の動きと異なる（特徴的な）動きの点群の情報が得られる。そして、この特徴的な動きの点群の車両における位置と、その特徴的な動きとに基づいて、物体が車両であるだけでなく、車両がどちらを向いているかも判別できる。例えば、被検知体２６ａの動きが、右側ヘッドランプ２２Ｒに相当する位置Ｒ１に設けられている被検知体の動きに対応する場合、車両が対向車であることが推定できる。

被検知体の他の動きとしては、図３（ｂ）に示すように、被検知体２６ａが車幅方向のＸ軸に沿って特定の周期で往復運動してもよい。また、図３（ｃ）に示すように、円形の被検知体２６ｂが車両上下方向のＹ軸に沿って特定の周期で往復運動してもよい。また、図３（ｄ）に示すように、四角形の被検知体２６ｃが車両前後方向のＺ軸に沿って特定の周期で往復運動してもよい。

このように、本実施の形態に係る被検知体２６ａ～２６ｃは、赤外光を反射する領域の反射位置または反射方向が変化するように構成されている。これにより、被検知体が車両の動きとは異なる動きに見えやすくなり、被検知体が車両のどこに設けられているか判別しやすくなる。

また、被検知体自体は車両に対して相対的に動かず、被検知体の発光状態を変化させることにより、被検知体が車両に対して相対的に動いて見えるようにしてもよい。より具体的には、被検知体自体は動かずに、被検知体の発光面が明滅したり、発光領域が段階的に変化したりすることで、被検知体が車両の動きとは異なる動きに見えるようにしてもよい。例えば、導光体の発光領域を周期的に変化させてもよい。これにより、被検知体自体が動かなくても、被検知体が車両のどこに設けられているか判別しやすくなる。また、赤外光の反射や点滅は、ドライバや歩行者へのちらつきや視界の障害にならない。

また、車両に搭載する位置ごとに被検知体の動きを変えることで、物体の識別精度を更に向上できる。図４（ａ）～図４（ｄ）は、複数の被検知体の搭載位置の組合せを説明するための模式図である。図４（ａ）に示すように、車両の位置Ｒ１と位置Ｌ１に被検知体を搭載することで、ＬｉＤＡＲ１６で検知した物体の点群の情報の中に車両の左右ヘッドランプを認識させる特徴的な情報を加えることができる。また、図４（ｂ）に示すように、位置Ｒ１と位置Ｌ１に加えて、位置ｆ１にも被検知体を設けることで、物体の識別精度が更に向上する。

図４（ｃ）は、図２（ｂ）に示す位置Ｌ１’、位置Ｒ１’および位置Ａ７に被検知体を搭載した場合を示している。物体の概形を示す点群の中に、特徴的な動きをする点群が位置Ｌ１’、位置Ｒ１’および位置Ａ７に存在する場合、他車両のＬｉＤＡＲユニット１０は、検知した物体を車両であると識別する。また、位置Ｌ１’に搭載された被検知体の動きが、左側テールランプ２４Ｌに対応し、位置Ｒ１’に搭載された被検知体の動きが、右側テールランプ２４Ｒに対応している場合、識別した車両が他車両から見て先行車（自車線側を先に走行する車両）であることも識別できる。

図４（ｄ）は、図２（ｃ）に示す位置Ａ８、位置Ａ９、位置Ａ１０、位置Ａ１３に被検知体を搭載した場合を示している。物体の概形を示す点群の中に、特徴的な動きをする点群が位置Ａ８、位置Ａ９、位置Ａ１０、位置Ａ１３に存在する場合、他車両のＬｉＤＡＲユニット１０は、検知した物体を側方から見た車両であると識別する。

このように、複数の被検知体を車両の異なる場所に設け、かつ、その搭載位置に対応した異なる動きを被検知体ごとに割り当てることで、複数の被検知体の相対配置によって、車両の向きを判別できる。

上述のように、本実施の形態に係る被検知体は、赤外光を利用するＬｉＤＡＲユニット１０に対して、被検知体が車両（識別対象物）に対して相対的に動いて見えるように構成されている。この態様によれば、観測された被検知体の動きに基づく情報を利用することにより、車両の識別精度を向上できる。

また、本実施の形態に係る被検知体は、赤外光を利用するＬｉＤＡＲユニット１０に対して、車両の動きとは異なる動きに見えるように構成されている。これにより、例えば、被検知体が車両のどこに設けられているかの特徴的な情報が得られる。

（交通信号機の識別）
識別対象物は、車両等の移動体に限らず、所定の位置に固定された物体である固定物であってもよい。したがって、本実施の形態に係る被検知体は、車両等の移動体だけでなく交通信号機等の固定物に対して設けてもよい。図５（ａ）～図５（ｄ）は、交通信号機に複数の被検知体を設けた例を示す模式図である。

交通信号機の一種である図５（ａ）に示す車両用信号機３０は、青色信号灯の上の位置Ｒ１、黄色信号灯の上の位置Ｃ１、赤色信号灯の上の位置Ｌ１にそれぞれ被検知体が設けられている。これら被検知体は、赤外光を利用する周辺監視センサに対して、被検知体が交通信号機に対して相対的に動いて見えるように構成されている。より具体的には、これら被検知体は、車両が備えるＬｉＤＡＲユニット１０に対して、被検知体が動いて見えるように構成されている。このように、車両用信号機３０の３色の信号灯に対して所定の位置関係にある３つの被検知体が動いて見えることで、車両用信号機３０を識別しやすくなる。また、３つの被検知体のうち、点灯している色の信号灯の上にある被検知体の動きを、他の２つの被検知体の動きと異ならせることで、車両用信号機３０の何色の信号灯が点灯している状態か判別できる。

図５（ｂ）に示す車両用信号機３２は、図５（ａ）に示す車両用信号機３０における３つの被検知体のうち黄色信号灯に対応する被検知体が黄色信号灯の下の位置Ｃ１’に設けられている以外は、車両用信号機３０と同様である。これにより、３つの被検知体が三角形の頂点の位置に配置されることとなり、車両用信号機の概形を示す点群の中の、特徴的な動きをする点群を認識しやすくなる。つまり、交通信号機の色の情報を直接検知しづらいＬｉＤＡＲユニット１０であっても、交通信号機の点灯状態を識別できる。

図５（ｃ）に示す車両用信号機３４は、３色の信号灯に対応した被検知体が支柱の３つの位置Ｒ１，Ｃ１，Ｌ１にそれぞれ設けられている。なお、各被検知体の機能は車両用信号機３０と同じである。図５（ｄ）に示す車両用信号機３６は、図５（ｃ）に示す車両用信号機３４における３つの被検知体のうち黄色信号灯に対応する被検知体が支柱の右の位置Ｃ１’に設けられている以外は、車両用信号機３０と同様である。

図６（ａ）～図６（ｂ）は、歩行者用信号機に複数の被検知体を設けた例を示す模式図である。

交通信号機の一種である図６（ａ）に示す歩行者用信号機３８は、赤色信号灯の上の位置Ａ１、青色信号灯の下の位置Ａ２にそれぞれ被検知体が設けられている。これら被検知体は、車両が備えるＬｉＤＡＲユニット１０に対して、被検知体が動いて見えるように構成されている。このように、歩行者用信号機３８の２色の信号灯に対して所定の位置関係にある２つの被検知体が動いて見えることで、歩行者用信号機３８を識別しやすくなる。また、２つの被検知体のうち、点灯や点滅している色の信号灯の上または下にある被検知体の動きを、他の被検知体の動きと異ならせることで、歩行者用信号機３８の何色の信号灯が点灯している状態か判別できる。

図６（ｂ）に示す歩行者用信号機４０は、２色の信号灯に対応した被検知体が支柱の２つの位置Ａ１，Ａ２にそれぞれ設けられている。なお、各被検知体の機能は車両用信号機３０と同じである。

なお、本実施の形態に係る周辺監視システムは、赤外光を利用するＬｉＤＡＲユニット１０と、被検知体と、を備えている。ＬｉＤＡＲユニット１０は、被検知体から出射する赤外光の変化によって被検知体が設けられる物体の状態を識別している。これにより、周囲の物体の識別精度を向上できる。また、車両に設けられる被検知体が複数ある場合、検知した複数の被検知体の相対配置によって、車両の向きを判別できる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上記実施の形態では、主に、識別対象物が車両あるいは交通信号機である例を説明した。識別対象物は上記実施の形態において説明した物体に限定されるものではなく、移動体および固定物を含む各種の物体であってもよい。識別対象物は、たとえば、工場内で各種の動作（たとえば、移動など）を行う装置（たとえば、フォークリフトなど）、作業者（たとえば、作業者が着用する作業着など）、または工場内に配置された固定物（たとえば、信号灯など）などであってもよい。これらの識別対象物に被検知体を設け、観測された被検知体の動きに基づく情報を利用して、それぞれの識別対象物の状態（たとえば、動きなど）を監視することも可能である。

本発明は、被検知体および周辺監視システムに利用できる。

１０ＬｉＤＡＲユニット、１２ハウジング、１４透過部、１６ＬｉＤＡＲ、１８発光素子、２０受光素子、２２Ｒ右側ヘッドランプ、２２Ｌ左側ヘッドランプ、２４Ｒ右側テールランプ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ被検知体、２４Ｌ左側テールランプ、３０車両用信号機、３８歩行者用信号機。

Claims

識別対象物にそれぞれ設けられる第１被検知体および第２被検知体と、
赤外光を利用する周辺監視センサを含むセンサユニットと、を備え、
前記第１被検知体および前記第２被検知体は、それぞれ、赤外光を出射または反射する領域を有し、前記領域が前記識別対象物に対して相対的に変位するように構成され、
前記第１被検知体と第２被検知体との間隔は、前記識別対象物の種類に応じた間隔であり、
前記センサユニットは、前記周辺監視センサによってそれぞれ検知された、前記第１被検知体および前記第２被検知体のそれぞれの前記識別対象物に対する前記領域の変化、および前記第１被検知体と前記第２被検知体との間隔に基づいて、前記識別対象物の種類を識別することを特徴とする周辺監視システム。
前記識別対象物は、移動体であり、
前記第１被検知体は、前記周辺監視センサに対して、前記第１被検知体が前記移動体の動きとは異なる動きに見えるように構成され、
前記第２被検知体は、前記周辺監視センサに対して、前記第２被検知体が前記移動体の動きとは異なる動きに見えるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の周辺監視システム。
前記第１被検知体および前記第２被検知体は、それぞれ、赤外光を反射する領域の反射位置または反射方向が変化するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の周辺監視システム。
前記第１被検知体および前記第２被検知体は、それぞれ、赤外光を出射する領域が変化するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の周辺監視システム。
前記移動体は、車両であり、
前記第１被検知体および前記第２被検知体は、それぞれ、前記車両が有する車両用灯具に設けられることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の周辺監視システム。
前記識別対象物は、固定物であり、
前記第１被検知体は、前記周辺監視センサに対して、前記第１被検知体が動いて見えるように構成され、
前記第２被検知体は、前記周辺監視センサに対して、前記第２被検知体が動いて見えるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の周辺監視システム。
前記固定物は、交通信号機であり、
前記第１被検知体および前記第２被検知体は、それぞれ、前記交通信号機の点灯状態に応じて動きが異なって見えるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の周辺監視システム。