JP2002131417A - 障害物検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲温度の変化による超音波の音速変化を補
正して高精度に障害物の位置検知を行うことができる障
害物検知装置を提供すること。 【解決手段】 超音波送信手段１（第１の超音波センサ
部）と、超音波の反射波を受信する超音波受信手段３
（第３の超音波センサ部）とを有する超音波センサＳａ
と、この超音波センサＳａに対しセンサ間距離ｄで配置
されて超音波受信手段２（第２の超音波センサ部）を有
する超音波センサＳｂとを具備して、超音波センサＳｂ
では、直接波受信時刻ｔｄ及び反射波受信時刻ｔｂを検
出して、センサ間距離ｄと直接波受信時刻ｔｄとにより
超音波の音速値ｃを演算し、求めた音速値ｃと反射波受
信時刻ｔｂとにより障害物Ｐとの距離を演算し、さらに
超音波センサＳａと超音波センサＳｂの両者の反射波受
信時刻ｔａ，ｔｂの時間差及び遅速比較の結果と直接波
受信時刻ｔｄとにより障害物Ｐの方向を演算するように
したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等に設置され
て、超音波により車両周辺の障害物を検知して、主に駐
車や出庫の際の障害物への衝突を未然に防止する障害物
検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、超音波を用いた障害物検知装置
では、超音波を送信し、その超音波の障害物Ｐからの反
射波を受信するまでの伝搬時間を測定することで、障害
物Ｐまでの距離を計算している。

【０００３】ところが超音波の伝搬速度つまり音速値ｃ
は周囲温度等による環境の状態の影響を受け変化する。
空気中の音速値ｃ［m/s］は周囲温度Ｔ［℃］に対して
次式の関係があり、温度により音速値ｃが異なることが
わかる。

【０００４】 ｃ［m/s］＝331.5［m/s］＋0.61×Ｔ［℃］ （１） ここで、ある温度での音速値ｃ（例えば２０℃での音速
値）を用いて常に距離演算を行うと実際の距離より短く
検知されたり、長く検知されたりする。特に実際の距離
よりも短く検知されてしまうと、車両の場合衝突の可能
性が高くなるという問題が生じる。

【０００５】次に障害物Ｐの方向検知における音速変化
による検知誤差について述べる。この一例を図１３に示
す。図１３（ａ）は障害物位置検知を２０℃での音速値
ｃのもとで常に行った場合の方向演算の結果を示すもの
である。グラフの横軸には障害物Ｐの実際の方向を示す
角度をとり、グラフの縦軸には演算によって求めた角度
をとっている。尚、角度は超音波センサの中心軸を基準
としている。実際の周囲温度（外気温度）が２０℃であ
れば、実際の角度と演算した角度には差がなく、丸印の
プロットの結果が得られる。もし、実際の周囲温度が−
３０℃であれば、２０℃に対する音速変化の影響を受け
て、四角印のプロットの結果が得られて実際の角度と演
算した角度とに差異が見られる。また周囲温度が６５℃
の場合では三角印のプロットの結果が得られる。次に、
計算値と実際値の誤差を縦軸にとった結果を図１３
（ｂ）に示す。超音波センサの中心軸からの角度が大き
くなるに従い誤差の影響が大きくなっていることがわか
る。

【０００６】そこで、この音速変化によって生じる誤差
をなくすために、超音波センサからの所定の距離に固定
障害物（基準マークとなるダミー障害物）を設けてこの
障害物に反射した反射波の伝搬時間に基づいて補正を行
う方式が特開平７−１９８８２８に示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
センサの検知エリア内に固定障害物を配置する必要があ
るため、この固定障害物の近傍に本来検知すべき障害物
Ｐがある場合には、固定障害物と障害物Ｐとの反射波を
区別することができず、超音波センサの位置を中心とし
た固定障害物までの距離を半径とする領域付近が非検知
領域となるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、補正用の固定障害物を設
けることなく、周囲温度の変化による超音波の音速変化
を補正して高精度に障害物の位置検知を行うことができ
る障害物検知装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、超音波を送信する超音波送
信手段と、超音波を受信する超音波受信手段とを有し
て、障害物の位置を検出する障害物検知装置において、
超音波送信手段を有する第１の超音波センサ部と、該第
１の超音波センサ部に対し所定の距離で配置されて超音
波受信手段を有する第２の超音波センサ部とを有して、
前記第２の超音波センサ部では、前記超音波送信手段か
ら送信された超音波の直接波を受信した直接波受信時刻
及び前記超音波の障害物からの反射波を受信した反射波
受信時刻を検出する受信時刻検出手段と、前記所定の距
離と前記直接波受信時刻とにより前記超音波の音速値を
演算する音速演算手段と、前記音速値と前記反射波受信
時刻とにより障害物との距離を演算する障害物距離演算
手段とを有したことを特徴とするものである。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の障
害物検知装置において、超音波受信手段と、前記超音波
の障害物からの反射波を受信する反射波受信時刻を検出
する受信時刻検出手段とを有する第３の超音波センサ部
と、前記第２の超音波センサ部と前記第３の超音波セン
サ部とにおける該両者の前記反射波受信時刻の反射波受
信時間差を演算する反射波受信時間差演算手段と、該両
者の前記反射波受信時刻の遅速比較を行う反射波受信時
刻比較手段と、前記反射波受信時間差と前記遅速比較と
の結果と前記直接波受信時刻とにより障害物の方向を演
算する障害物方向演算手段とを有することを特徴とする
ものである。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の障
害物検知装置において、前記第１の超音波センサ部と前
記第３の超音波センサ部を一体化したことを特徴とする
ものである。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の障害物検知装置において、前記
音速値もしくは、前記所定の距離と前記直接波受信時刻
とから周囲温度を演算する周囲温度演算手段を有するこ
とを特徴とするものである。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の障害物検知装置において、前記
第２の超音波センサ部で、前記超音波の直接波の受信レ
ベルを検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベル
に基づき前記超音波受信手段の受信回路の利得を制御す
る利得制御手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項５のいずれかに記載の障害物検知装置において、前記
障害物距離演算手段の出力信号と所定の閾値とを比較す
る接近判定手段と、該接近判定手段の出力信号に基づき
警報を発する報知手段とを有することを特徴とするもの
である。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求
項６のいずれかに記載の障害物検知装置において、前記
反射波受信時刻と障害物に対する所定の距離に相当する
時間差の閾値とを比較して障害物との遠近を判定する遠
近判定手段を有して、遠距離と判定したときは、前記音
速値を一定値とすることを特徴とするものである。

【００１６】請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれかに記載の障害物検知装置において、前記
第１の超音波センサ部と前記第２の超音波センサ部とを
一体構成としたことを特徴とするものである。

【００１７】請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求
項８のいずれかに記載の障害物検知装置において、車両
に設けたことを特徴とするものである。

【００１８】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
障害物検知装置において、前記第１の超音波センサ部及
び第２の超音波センサ部の組み又は該両者一体構成を複
数個車両周辺部に設けたことを特徴とするものである。

【００１９】請求項１１記載の発明は、請求項９又は請
求項１０記載の障害物検知装置において、前記車両の操
作部の状態から車両の進行状態を検知する車両進行状態
検知手段と、該車両進行状態検知手段の出力情報と前記
障害物距離演算手段もしくは前記接近判定手段の出力情
報とに基づいて障害物への衝突可能性を判定する衝突可
能性判定手段を有することを特徴とするものである。

【００２０】請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請
求項１１のいずれかに記載の障害物検知装置において、
前記障害物距離演算手段又は、前記障害物方向演算手段
又は、前記周囲温度演算手段又は、前記報知手段又は、
前記衝突可能性判定手段の少なくとも１つの出力信号結
果を表示又は音又は音声で通知する通知手段を有するこ
とを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
障害物検知装置について図１乃至図１２にもとづき説明
する。

【００２２】図１に本発明の第１の実施の形態の障害物
検知装置のブロック図を示す。超音波センサＳａは、第
１の超音波センサ部として超音波を送信する超音波送信
手段１と超音波送信信号となる送波信号を発生する送波
信号発生手段４を有するとともに、第３の超音波センサ
部として超音波を受信する超音波受信手段３とを有して
いる。すなわち送受兼用となっている。

【００２３】また超音波センサＳｂは、第２の超音波セ
ンサ部として超音波を受信する超音波受信手段２を有し
ている。すなわち受信専用となっている。そして、超音
波センサＳａと超音波センサＳｂとは互いに所定の距離
（センサ間距離）ｄを隔てて配置されている。

【００２４】超音波センサＳｂでは、超音波センサＳａ
の超音波送信手段１から送信された超音波の直接波を受
信した直接波受信時刻ｔｄ及び前記超音波の障害物Ｐか
らの反射波を受信した反射波受信時刻ｔｂを検出する受
信時刻検出手段５と、センサ間距離ｄと直接波受信時刻
ｔｄとにより前記超音波の音速値ｃを演算する音速演算
手段６と、音速値ｃと反射波受信時刻ｔｂとにより障害
物Ｐとの距離を演算する障害物距離演算手段７とを有し
ている。

【００２５】次に、超音波センサＳａの超音波受信手段
３には、第２の超音波センサＳｂの受信時刻検出手段５
と同様の機能をもつ受信時刻検出手段８を有している。
尚、受信時刻検出手段８では反射波の受信時刻ｔａを検
出することが主に行われる。そして、超音波センサＳｂ
（超音波受信手段２及び受信時刻検出手段５）と超音波
センサＳａ（超音波受信手段３及び受信時刻検出手段
８）とにおける該両者の反射波受信時刻ｔａ，ｔｂの時
間差（｜ｔｂ−ｔａ｜）を演算する反射波受信時間差演
算手段９と、反射波受信時刻ｔａ，ｔｂの遅速比較を行
うつまり超音波センサＳａと超音波センサＳｂとでどち
らが超音波の反射波を先に受信したかを検知する反射波
受信時刻比較手段１０と、時間差（｜ｔｂ−ｔａ｜）と
前記遅速比較との結果により障害物Ｐの方向を演算する
障害物方向演算手段１１とを有している。

【００２６】次に動作について、図２及び図３のタイミ
ングチャート、並びに図４の障害物位置検知概要図に基
づき説明する。超音波センサＳａの送波信号発生手段４
において送波信号が発せられると（図２（ａ））、超音
波送信手段１で超音波が送信される。この送波信号はパ
ルス波形であり、送波信号がＨＩＧＨレベルである間、
一定周波数（例えば４０ｋＨｚ）の超音波が送信され
る。そして送波信号はＬＯＷレベルになり、超音波は送
信されなくなる。

【００２７】次に超音波センサＳｂの超音波受信手段２
においては、送信された超音波の直接波が受信されると
ともに、その後その超音波の反射波が受信される（図２
（ｃ））。受信時刻検出手段５では、この直接波及び反
射波の受信波形がある閾値レベルにより波形整形が行わ
れて直接波受信時刻ｔｄと反射波受信時刻ｔｂとが検出
される（図２（ｃ））。尚、この直接波受信時刻ｔｄと
反射波受信時刻ｔｂは、超音波が送信された時を基準と
するものである。

【００２８】ここで、音速演算手段６において、直接波
受信時刻ｔｄと、超音波センサＳａと超音波センサＳｂ
とのセンサ間距離ｄに基づいて、超音波の音速値ｃの演
算が行われる。音速値ｃ［m/s］は、次式で求めること
ができる。

【００２９】 ｃ［m/s］＝ｄ［m］／ｔｄ［s］ （２） そして、障害物距離演算手段７において、この音速値ｃ
と反射波受信時刻ｔｂとに基づいて障害物距離（障害物
Ｐと超音波センサＳａ，Ｓｂとの距離）Ｌの演算が行わ
れる。障害物距離Ｌは、 Ｌ［m］＝ｔｂ［s］×ｃ［m/s］／２ （３） で求めることができる。

【００３０】次に障害物Ｐの方向を検知する動作につい
て説明する。超音波センサＳｂでの超音波受信について
は上述の通りであるが（図２（ｃ））、超音波センサＳ
ａの超音波受信手段３においても同様に超音波の受信が
行われる。つまり超音波センサＳａから送信された超音
波を同じ超音波センサＳａで受信が行われることにな
る。この様子を図２（ｂ）に示す。先ず超音波センサＳ
ａ自身が送信した超音波が直接受信される。そして送波
信号がＬＯＷになれば受信されなくなるが、送波信号が
ＬＯＷレベルになっても超音波振動子の振動が停止する
までに時間を要するため、しばらく残響信号が残る。そ
してその後その超音波の反射波が受信される。そして図
２（ｃ）と同様にこの直接波及び反射波の受信波形があ
る閾値レベルにより波形整形が行われて残響信号の無く
なる時刻ｔｒと反射波受信時刻ｔａとが検出される。こ
こで、障害物方向を検知する場合に必要となるのが反射
波受信時刻ｔａである。

【００３１】図３のタイミングチャートに超音波センサ
Ｓａ，Ｓｂの各々における反射波受信時刻ｔａ，ｔｂの
種々状況について示している。第１の状況（Ｃａｓｅ
１）では、反射波受信時刻ｔａが反射波受信時刻ｔｂよ
り先である場合である。第２の状況（Ｃａｓｅ２）で
は、反射波受信時刻ｔｂが反射波受信時刻ｔａより先で
ある場合である。第３の状況（Ｃａｓｅ３）では、反射
波受信時刻ｔａのみ検出された場合である。第４の状況
（Ｃａｓｅ４）では、反射波受信時刻ｔｂのみ検出され
た場合である。ここでは、第１の状況と第２の状況にお
ける障害物方向検知動作について図４を用いて説明す
る。

【００３２】図４（ａ）は、超音波センサＳａ，Ｓｂが
車両２０の周辺部（車両輪郭線）に設けられて近傍に障
害物Ｐが存在している様子を示している。ここで、Ｈは
超音波センサＳａ及びＳｂの位置する面すなわち超音波
センサの取付面の接線を示し、Ｌ０は超音波センサＳａ
と超音波センサＳｂとの中間点（センサ中心Ｏ）におけ
る取付面Ｈに対する法線を示している。また、φは法線
Ｌ０を基準とした障害物Ｐの位置の角度（方向）を示す
ものである。ここで、障害物位置角度φがφ＞０であれ
ば法線Ｌ０の右側に障害物Ｐが位置し、角度φがφ＜０
であれば法線Ｌ０の左側に障害物Ｐが位置することにな
る。

【００３３】第１の状況すなわち超音波センサＳｂが超
音波センサＳａより遅れて反射波を受信する場合の一例
を図４（ｂ）の左図に示す。この場合では障害物Ｐが法
線Ｌ０に対して右側にある。反射波受信時刻ｔｂと受信
時刻ｔａとの差は図中に示した距離差Ｌｘによるもので
ある。超音波センサＳｂと超音波の反射波の伝搬方向と
のなす角を伝搬方向角θとすると、伝搬方向角θと障害
物位置角度φは次のように表される。

【００３４】 θ＝arccos（Ｌｘ／ｄ）＝arccos（｜ｔｂ−ｔａ｜／ｔｄ） （４） φ＝90°−θ （５） 次に第２の状況すなわち超音波センサＳａが超音波セン
サＳｂより遅れて反射波を受信する場合の一例を図４
（ｂ）の右図に示す。この場合では障害物Ｐが法線Ｌ０
に対して左側にある。反射波受信時刻ｔｂと受信時刻ｔ
ａとの差は図中に示した距離差Ｌｘによるものである。
超音波センサＳａと超音波の反射波の伝搬方向とのなす
角を伝搬方向角θとすると、伝搬方向角θと障害物位置
角度φは次のように表される。

【００３５】 θ＝arccos（Ｌｘ／ｄ）＝arccos（｜ｔｂ−ｔａ｜／ｔｄ） （４）’ φ＝−（90°−θ） （６） つまり超音波センサＳａの反射波受信時刻ｔａと、超音
波センサＳｂの反射波受信時刻ｔｂとの時間差により伝
搬方向角θ及び障害物位置角度φの大きさを求め、また
反射波受信時刻ｔａと反射波受信時刻ｔｂとの時刻比較
を行うことにより障害物位置角度φの方向を求めてい
る。

【００３６】以上のようにして、障害物距離Ｌ及び障害
物位置角度φを求めることができ障害物Ｐの位置を検知
することができる。所謂障害物の２次元位置を検知する
ことができる２次元超音波センサの機能をもつ。図５に
超音波センサＳａ，Ｓｂの構造例を示す。両者を所定の
間隔ｄ（センサ間距離）で配置し、超音波センサＳａで
は超音波の送信及び反射波の受信が行われ、超音波セン
サＳｂでは超音波の直接波と反射波の受信が行われて図
２乃至図３に示した動作が行われる。

【００３７】このように、超音波送信手段１（第１の超
音波センサ部）と、超音波の障害物Ｐからの反射波を受
信する超音波受信手段３（第３の超音波センサ部）と、
反射波受信時刻ｔａを検出する受信時刻検出手段８とを
有する超音波センサＳａと、この超音波センサＳａに対
し所定の距離（センサ間距離）ｄで配置されて超音波受
信手段２（第２の超音波センサ部）を有する超音波セン
サＳｂとを具備して、超音波センサＳｂでは、超音波送
信手段１から送信された超音波の直接波を受信した直接
波受信時刻ｔｄ及び前記超音波の障害物Ｐからの反射波
を受信した反射波受信時刻ｔｂを検出する受信時刻検出
手段５と、センサ間距離ｄと直接波受信時刻ｔｄとによ
り前記超音波の音速値ｃを演算する音速演算手段６と、
音速値ｃと反射波受信時刻ｔｂとにより障害物Ｐとの距
離を演算する障害物距離演算手段７とを有し、さらに超
音波センサＳａと超音波センサＳｂの両者の反射波受信
時刻ｔａ，ｔｂの反射波受信時間差（｜ｔｂ−ｔａ｜）
を演算する反射波受信時間差演算手段９と、該両者の反
射波受信時刻ｔａ，ｔｂの遅速比較を行う反射波受信時
刻比較手段１０と、反射波受信時間差（｜ｔｂ−ｔａ
｜）と前記遅速比較との結果と直接波受信時刻ｔｄとに
より障害物Ｐの方向を演算する障害物方向演算手段１１
とを有するようにしたので、音速値ｃを求めながらすな
わち音速値ｃを補正しながら障害物距離Ｌ及び障害物位
置角度φを求めることができ、高い精度で障害物Ｐの位
置を検知することができるという効果を奏する。

【００３８】図６は本発明の第２の実施の形態を示すブ
ロック図である。基本的構造及び作用については第１の
実施の形態と同様であるが、ここでは、音速演算手段６
で求められた音速値ｃをもとに周囲温度を求める周囲温
度を演算する周囲温度演算手段１２を有している。音速
値ｃは周囲温度により変化する。本発明はその温度変化
に影響されずに正確に障害物Ｐの位置を検知することを
目的としているものであるが、逆に音速値ｃから周囲温
度を求めるようにしたのが第２の実施の形態である。

【００３９】前記の式（１）の関係から周囲温度Ｔ
［℃］は次の式により計算することができる。

【００４０】 Ｔ［℃］＝（ｃ［m/s］−331.5［m/s］）／0.61 （７） また、前記の式（２）の関係から、周囲温度Ｔ［℃］は
次の式により直接波受信時刻ｔｄとセンサ間距離ｄから
計算することができる。

【００４１】 Ｔ［℃］＝ｄ［m］／（0.61×ｔｄ［s］）−331.5［m/s］／0.61 （８） このように、音速値ｃもしくは、センサ間距離ｄと直接
波受信時刻ｔｄとから周囲温度を演算する周囲温度演算
手段を有するようにしたので、別途温度計測のための装
置を設けることなく周囲温度Ｔを検知することができる
という効果を奏する。

【００４２】図７は本発明の第３の実施の形態を示すブ
ロック図である。基本的構造及び作用については第１の
実施の形態と同様であるが、ここでは、障害物Ｐが遠く
にあるか近くにあるかを判定する遠近判定手段１３を有
している。遠近を判定する手法としては、障害物Ｐに対
するある所定の距離を時間差に変換した閾値を設け、こ
の閾値（時間）より反射波受信時刻ｔｂが大きければ障
害物Ｐが遠距離にあると判定し、閾値より反射波受信時
刻ｔｂが小さければ障害物Ｐが近距離にあると判定する
ものである。そして、遠距離にあると判定すれば、音速
演算手段６での演算を停止するように制御する。つま
り、障害物Ｐが遠距離であれば、障害物Ｐとの距離演算
に特に精度が要求されないため音速演算手段６を停止さ
せて音速値ｃを一定あるいは定数として障害物距離演算
手段７で障害物距離を求めるようにし、近距離であれ
ば、距離演算の精度が要求されるため音速演算手段６で
その時の環境下での音速値ｃを正確に演算し、障害物距
離演算手段７で高い精度で障害物距離を求めるようにし
ている。

【００４３】例えば閾値を３［ms］とする。これは音速
３４０［m/s］の場合５１［cm］の距離に相当する。こ
こで、３［ms］未満であれば近距離と判定し、直接波受
信時刻ｔｄから求めた音速値ｃで距離演算を行い、３
［ms］以上であれば、一定値として２０℃での音速値ｃ
＝３４３．７［m/s］を用いて距離計算を行う。

【００４４】このように、反射波受信時刻ｔｂと障害物
Ｐに対する所定の距離に相当する時間差の閾値とを比較
して障害物Ｐとの遠近を判定する遠近判定手段１３を有
して、遠距離と判定したときは音速値ｃを一定値とする
ようにしたので、障害物Ｐの距離に応じた精度で距離計
算を行うことができ、また遠距離にあるときの演算時間
を短縮することができるという効果を奏する。

【００４５】図８は本発明の第４の実施の形態を示すブ
ロック図である。基本的構造及び作用につては第１の実
施の形態と同様であるが、ここでは、受信時刻検出手段
５で直接波受信時刻ｔｄを検出する際に直接波の受信レ
ベルを検出する受信レベル検出手段１４を有し、この受
信レベルに基づき超音波センサＳｂもしくは超音波セン
サＳａの超音波受信手段３，２の内部の受信回路のアン
プＡＭＰの利得を制御するようにしている。例えば、受
信した直接波の受信レベルが規定値以下であれば、受信
回路の利得を上げ、規定値以上であれば、受信回路の利
得を下げて感度の適正化を行う。

【００４６】このように、超音波センサＳａ（第２の超
音波センサ部）において、超音波の直接波の受信レベル
を検出する受信レベル検出手段１４と、前記受信レベル
に基づき超音波センサＳｂもしくは超音波センサＳａの
超音波受信手段３，２の受信回路の利得を制御する利得
制御手段とを有するようにしたので、超音波センサの個
体間の送受信感度のばらつきや、周囲環境条件（温湿
度）の変化による超音波減衰の影響が補正され、常に一
定の感度で障害物検出動作を行うことができるという効
果を奏する。

【００４７】図９は本発明の第５の実施の形態を示すブ
ロック図である。これは主に、第１の実施の形態から第
４の実施の形態で得られた障害物位置情報や周囲温度情
報を表示あるいは報知する手段を示すものである。ここ
では特に超音波センサＳａ，Ｓｂが車両（２０）に設置
される場合を想定している。以下構成について説明す
る。障害物距離演算手段７で求められた障害物距離と所
定の閾値とを比較して、閾値以下であれば障害物Ｐが接
近したと判定する接近判定手段１６を有する。また、車
両（２０）の速さ、車両（２０）を操作するハンドルの
操舵角やシフト位置等の情報を取得して車両（２０）の
進行状態を検知する車両進行状態検知手段１５と、この
進行状態と求められた障害物距離とから車両（２０）と
障害物Ｐとの衝突可能性を判定する衝突可能性判定手段
１７を有している。尚、ここで、障害物距離の代わりに
接近判定手段１６の情報を入力に用いてもよい。

【００４８】そして、障害物距離演算手段７、障害物方
向演算手段１１、接近判定手段１６、衝突可能性判定手
段１７、周囲温度演算手段１２の結果及び情報を通知す
る通知手段１９を有している。障害物距離及び障害物方
向による障害物位置情報は、障害物位置表示部１９ａに
表示するようにし、接近判定情報や衝突可能性情報は、
表示部１９ａとしてＬＥＤを点灯させたり警報部１９ｂ
として警報音を鳴らして運転者に報知するようにする。
さらに、周囲温度演算手段１２により求められた周囲温
度情報は外気温表示部１９ｃに表示して車両（２０）の
周囲温度を運転者に通知するようにする。

【００４９】次に図１０から図１２に本発明の車両への
実施形態を示す。図１０は本発明を車両２０に適用した
一例のブロック図である。

【００５０】図１０では、障害物検知装置の本体部（障
害物位置検知手段）１００として、超音波センサＳａ，
Ｓｂとその超音波送信手段１、超音波受信手段２，３を
有してなる超音波送受信回路２１があり、マイクロコン
ピュータＣＰＵ内においては、送波信号発生手段４、受
信時刻検出手段５，８、音速演算手段６、障害物距離演
算手段７、障害物方向演算手段１１等の障害物位置を計
算する処理手段２２、車両進行状態検知手段１５として
の処理手段１５ａ、衝突可能性判定手段１７を有してい
る。さらに車両進行状態を検知するために、ハンドルの
操舵角を検出するハンドル操舵角センサ１５ｂと、例え
ばオートマチックトランスミッション（ＡＴ）切替用の
シフトレバー位置（ドライブ，リバース，ニュートラ
ル，パーキング）の情報を得るシフト位置センサ１５ｃ
を備えている。また、通知手段１９として、障害物位置
表示部１９ａと、警報部１９ｂ（ブザー）を備えてい
る。

【００５１】図１１は超音波センサＳａ，Ｓｂの組を車
両（２０）周辺（バンパ部）に配置した外観を示すもの
である。ここで、超音波センサＳａ，Ｓｂの組（２次元
センサ）として、図５に示したような一体構成のものを
車両の左フロントコーナ（左前）、右フロントコーナ
（右前）、左リアコーナ（左後）、右リアコーナ（右
後）に配置している状態を示している。図１１（ｂ）に
取付状態の詳細部（例：左フロントコーナ）を示す。

【００５２】ここで、超音波の送波信号を例えば、左前
→右前→左後→右後→左前・・とコーナ毎に１００ｍｓ
毎の周期で送信するようにする。多くの車両（乗用車）
では、車両の前方はエンジンからの発熱により高温とな
っており、それに対し後方は、低温となっている。この
ように車両の部位によって周囲温度に差がある場合では
１箇所で測定した音速値ｃに基づく障害物距離の演算
（補正）を行うと、他の箇所において誤差が発生する。
例えば、車両２０の前方で測定した音速値ｃを用いて車
両後部の障害物距離を演算すると、その車両後部での実
際の音速値ｃよりも大きな音速値ｃで距離の演算を行う
ことになり、実際の障害物Ｐまでの距離より演算値の方
が大きくなり危険である。そこで、コーナ毎に周期的に
超音波を送波すると同時に各々で音速値ｃを求めるよう
にすれば、車両周辺の温度分布に応じた正確な距離演算
を行うことができるという効果を奏する。

【００５３】図１２は車両２０を運転する運転者に障害
物Ｐの位置及び接近を通知する通知手段１９の一例を示
したものである。ここで通知手段１９は、表示部１９ａ
と警報部（ブザー鳴動）１９ｂにより運転者に通知する
ものである。また、周囲温度（外気温度）を表示する外
気温表示部１９ｃを有している。

【００５４】表示部１９ａには、車両２０のイメージ図
がありその中央部に超音波センサＳａ，Ｓｂの動作状態
を示す電源インジケータを設けている。そして、車両２
０の４箇所のコーナ部に設置された超音波センサＳａ，
Ｓｂに対応して、車両イメージ図の４角にＬＥＤを設け
て、衝突可能性判定手段１７の結果に基づいてＬＥＤの
点灯／消灯を行う。例えば衝突可能性有りと判定された
コーナに対しては赤色ＬＥＤを点灯、衝突可能性無しと
判定されたコーナに対しては緑色ＬＥＤを点灯し、非検
知と判定されたコーナに対してはＬＥＤを消灯する。

【００５５】また、ブザー（警報部１９ｂ）による報知
の例としては、４箇所のコーナの内「衝突可能性有り」
と判定されたコーナが有る場合には高音で鳴動、障害物
Ｐは検知したが「衝突可能性無し」と判定された場合に
は低音で鳴動、非検知と判定された場合はブザー鳴動せ
ずというような方法が考えられる。またブザーの鳴動は
これに限定されるものではなく、車両２０から障害物Ｐ
までの距離に応じてブザーの大きさや周波数を変えた
り、断続音の間隔を変化させる等、ブザー音の形態を変
化させて危険度のレベルを運転者に報知する方法もあ
る。

【００５６】さらに障害物検知の過程で演算した周囲温
度の値を外気温表示部１９ｃに表示するようにする。こ
こで、４箇所のコーナでの外気温を表示してもよいし、
４箇所のコーナの平均値を表示するようにしてもよい。

【００５７】尚、通知手段１９の形態は図１２に限定さ
れるものではない。外気温表示部１９ｃを外気温表示計
として独立した構成にしてもよいし、車内空調システム
やその他の機器の表示部に組み込んだ構成にしてもよ
い。さらに、通知手段１９をカーナビゲーションシステ
ム用の液晶ディスプレイの一部に表示してもよい。また
ブザーによる警報の他に音声により障害物Ｐの位置や衝
突可能性の有無を報知するようにしてもよい。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１記載の発
明によれば、超音波を送信する超音波送信手段と、超音
波を受信する超音波受信手段とを有して、障害物の位置
を検出する障害物検知装置において、超音波送信手段を
有する第１の超音波センサ部と、該第１の超音波センサ
部に対し所定の距離で配置されて超音波受信手段を有す
る第２の超音波センサ部とを有して、前記第２の超音波
センサ部では、前記超音波送信手段から送信された超音
波の直接波を受信した直接波受信時刻及び前記超音波の
障害物からの反射波を受信した反射波受信時刻を検出す
る受信時刻検出手段と、前記所定の距離と前記直接波受
信時刻とにより前記超音波の音速値を演算する音速演算
手段と、前記音速値と前記反射波受信時刻とにより障害
物との距離を演算する障害物距離演算手段とを有するよ
うにしたので、固定障害物を設けることなく、周囲温度
の変化による超音波の音速変化を補正して高精度に障害
物の位置検知を行うことができる障害物検知装置を提供
することができた。

【００５９】請求項２記載の発明においては、超音波受
信手段と、前記超音波の障害物からの反射波を受信する
反射波受信時刻を検出する受信時刻検出手段とを有する
第３の超音波センサ部と、前記第２の超音波センサ部と
前記第３の超音波センサ部とにおける該両者の前記反射
波受信時刻の反射波受信時間差を演算する反射波受信時
間差演算手段と、該両者の前記反射波受信時刻の遅速比
較を行う反射波受信時刻比較手段と、前記反射波受信時
間差と前記遅速比較との結果と前記直接波受信時刻とに
より障害物の方向を演算する障害物方向演算手段とを有
するようにしたので、高い精度で障害物の方向を検知す
ることができるという効果を奏する。

【００６０】請求項３記載の発明においては、前記第１
の超音波センサ部と前記第３の超音波センサ部を一体化
するようにしたので、２つの超音波センサで２次元セン
サとしての機能と、高精度の障害物位置検知機能の両方
を実現することができるという効果を奏する。

【００６１】請求項４記載の発明においては、前記音速
値もしくは、前記所定の距離と前記直接波受信時刻とか
ら周囲温度を演算する周囲温度演算手段を有するように
したので、別途温度計測のための装置を設けることなく
周囲温度Ｔを検知することができるという効果を奏す
る。

【００６２】請求項５記載の発明においては、前記第２
の超音波センサ部で、前記超音波の直接波の受信レベル
を検出する受信レベル検出手段と、前記受信レベルに基
づき前記超音波受信手段の受信回路の利得を制御する利
得制御手段とを有するようにしたので、超音波センサの
個体間の送受信感度のばらつきや、周囲環境条件（温湿
度）の変化による超音波減衰の影響が補正され、常に一
定の感度で障害物検出動作を行うことができるという効
果を奏する。

【００６３】請求項６記載の発明においては、前記障害
物距離演算手段の出力信号と所定の閾値とを比較する接
近判定手段と、該接近判定手段の出力信号に基づき警報
を発する報知手段とを有するようにしたので、障害物が
接近したときに車両の運転者に報知することができると
いう効果を奏する。

【００６４】請求項７記載の発明においては、前記反射
波受信時刻と障害物に対する所定の距離に相当する時間
差の閾値とを比較して障害物との遠近を判定する遠近判
定手段を有して、遠距離と判定したときは前記音速値を
一定値とするようにしたので、障害物の距離に応じた精
度で距離計算を行うことができ、また遠距離のあるとき
の演算時間を短縮することができるという効果を奏す
る。

【００６５】請求項８記載の発明においては、前記第１
の超音波センサ部と前記第２の超音波センサ部とを一体
構成としたので、車両他への超音波センサの設置が容易
になるという効果を奏する。

【００６６】請求項９記載の発明においては、障害物検
知装置を車両に設けるようにしたので、車両の障害物へ
の衝突を防止することができるという効果を奏する。

【００６７】請求項１０記載の発明においては、前記第
１の超音波センサ部及び第２の超音波センサ部の組み又
は該両者一体構成を複数個車両周辺部に設けるようにし
たので、車両周辺の障害物の位置を精度よく検知するこ
とができるとともに、車両周辺の温度分布に応じた正確
な距離演算を行うことができるという効果を奏する。

【００６８】請求項１１記載の発明においては、前記車
両の操作部の状態から車両の進行状態を検知する車両進
行状態検知手段と、該車両進行状態検知手段の出力情報
と前記障害物距離演算手段もしくは前記接近判定手段の
出力情報とに基づいて障害物への衝突可能性を判定する
衝突可能性判定手段を有するようにしたので、車両の進
行状態を含めた衝突可能性を判定することができるとい
う効果を奏する。

【００６９】請求項１２記載の発明においては、前記障
害物距離演算手段又は、前記障害物方向演算手段又は、
前記周囲温度演算手段又は、前記報知手段又は、前記衝
突可能性判定手段の少なくとも１つの出力信号結果を表
示又は音又は音声で通知する通知手段を有するようにし
たので、車両の運転者に障害物情報を適切に通知して、
車両と障害物との接触や衝突を防止することができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の障害物検知装置の
ブロック図である。

【図２】本発明の障害物検知装置に係わる超音波センサ
の超音波送受信のタイミングチャートである。

【図３】本発明の障害物検知装置に係わる超音波センサ
の超音波送受信のタイミングチャートである。

【図４】本発明の障害物検知装置に係わる障害物位置検
知動作を示す図である。

【図５】本発明の障害物検知装置に係わる超音波センサ
の構造の一例を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の障害物検知装置の
ブロック図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態の障害物検知装置の
ブロック図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態の障害物検知装置の
ブロック図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態の障害物検知装置の
ブロック図である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態として車載用の障
害物検知装置のブロック図である。

【図１１】車載用の障害物検知装置の超音波センサの配
置の一例を示す外観図である。

【図１２】車載用の障害物検知装置の表示部の一例を示
す図である。

【図１３】従来の障害物検知装置における誤差を示す図
である。

【符号の説明】

１ 超音波送信手段（第１の超音波センサ部） ２ 超音波受信手段（第３の超音波センサ部） ３ 超音波受信手段（第２の超音波センサ部） ４ 送波信号発生手段 ５ 受信時刻検出手段 ６ 音速演算手段 ７ 障害物距離演算手段 ８ 受信時刻検出手段 ９ 反射波受信時間差演算手段 １０ 反射波受信時刻比較手段 １１ 障害物方向演算手段 １２ 周囲温度演算手段 １３ 遠近判定手段 １４ 受信レベル検知手段 １５ 車両進行状態検知手段 １６ 近接判定手段 １７ 衝突可能性判定手段 １９ 通知手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｌ (72)発明者 中川 裕司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5H180 AA01 CC11 LL01 LL02 LL07 LL08 LL17 5J083 AA02 AB13 AC08 AD04 AF05 BA01 BE18 CA01 CA07 EB11

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を送信する超音波送信手段と、超
   音波を受信する超音波受信手段とを有して、障害物の位
   置を検出する障害物検知装置において、 超音波送信手段を有する第１の超音波センサ部と、該第
   １の超音波センサ部に対し所定の距離で配置されて超音
   波受信手段を有する第２の超音波センサ部とを有して、
   前記第２の超音波センサ部では、前記超音波送信手段か
   ら送信された超音波の直接波を受信した直接波受信時刻
   及び前記超音波の障害物からの反射波を受信した反射波
   受信時刻を検出する受信時刻検出手段と、前記所定の距
   離と前記直接波受信時刻とにより前記超音波の音速値を
   演算する音速演算手段と、前記音速値と前記反射波受信
   時刻とにより障害物との距離を演算する障害物距離演算
   手段とを有したことを特徴とする障害物検知装置。
2. 【請求項２】 超音波受信手段と、前記超音波の障害物
   からの反射波を受信する反射波受信時刻を検出する受信
   時刻検出手段とを有する第３の超音波センサ部と、前記
   第２の超音波センサ部と前記第３の超音波センサ部とに
   おける該両者の前記反射波受信時刻の反射波受信時間差
   を演算する反射波受信時間差演算手段と、該両者の前記
   反射波受信時刻の遅速比較を行う反射波受信時刻比較手
   段と、前記反射波受信時間差と前記遅速比較との結果と
   前記直接波受信時刻とにより障害物の方向を演算する障
   害物方向演算手段とを有することを特徴とする請求項１
   記載の障害物検知装置。
3. 【請求項３】 前記第１の超音波センサ部と前記第３の
   超音波センサ部を一体化したことを特徴とする請求項２
   記載の障害物検知装置。
4. 【請求項４】 前記音速値もしくは、前記所定の距離と
   前記直接波受信時刻とから周囲温度を演算する周囲温度
   演算手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項
   ３のいずれかに記載の障害物検知装置。
5. 【請求項５】 前記第２の超音波センサ部において、前
   記超音波の直接波の受信レベルを検出する受信レベル検
   出手段と、前記受信レベルに基づき前記超音波受信手段
   の受信回路の利得を制御する利得制御手段とを有するこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の障害物検知装置。
6. 【請求項６】 前記障害物距離演算手段の出力信号と所
   定の閾値とを比較する接近判定手段と、該接近判定手段
   の出力信号に基づき警報を発する報知手段とを有するこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の障害物検知装置。
7. 【請求項７】 前記反射波受信時刻と障害物に対する所
   定の距離に相当する時間差の閾値とを比較して障害物と
   の遠近を判定する遠近判定手段を有して、遠距離と判定
   したときは、前記音速値を一定値とすることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の障害物検知
   装置。
8. 【請求項８】 前記第１の超音波センサ部と前記第２の
   超音波センサ部とを一体構成としたことを特徴とする請
   求項１乃至請求項７のいずれかに記載の障害物検知装
   置。
9. 【請求項９】 車両に設けたことを特徴とする請求項１
   乃至請求項８のいずれかに記載の障害物検知装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の超音波センサ部及び第２の
    超音波センサ部の組み又は該両者一体構成を複数個車両
    周辺部に設けたことを特徴とする請求項９記載の障害物
    検知装置。
11. 【請求項１１】 前記車両の操作部の状態から車両の進
    行状態を検知する車両進行状態検知手段と、該車両進行
    状態検知手段の出力情報と前記障害物距離演算手段もし
    くは前記接近判定手段の出力情報とに基づいて障害物へ
    の衝突可能性を判定する衝突可能性判定手段を有するこ
    とを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の障害物検
    知装置。
12. 【請求項１２】 前記障害物距離演算手段又は、前記障
    害物方向演算手段又は、前記周囲温度演算手段又は、前
    記報知手段又は、前記衝突可能性判定手段の少なくとも
    １つの出力信号結果を表示又は音又は音声で通知する通
    知手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１
    １のいずれかに記載の障害物検知装置。