JP2005009922A - 車両用物体検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信アンテナ211としては、その指向性が車両右側に偏るアンテナを用い、受信アンテナ212としては、その指向性が車両左側に偏るアンテナを用いている。そして、送信アンテナ211、および受信アンテナ212は、個々の指向性の偏りが互いに向き合うように配置されることになる。この場合、検出エリア301としては、車両中心軸方向に対して左右対称の形状になる。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両周辺の物体を検知する車両用物体検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、市販のコーナーソナー、バックソナーのように超音波パルスレーダーを用いて車両後方の障害物(物体)の検知を行うものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、超音波パルスレーダーを用いて車両後方の障害物を検知したとき、障害物の存在を乗員に報知するものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
しかし、超音波パルスレーダーでは、障害物が車両近傍でしか検出できず、車両から離れた障害物を検出することができなかった。そこで、近年、超音波に代わる電波を用いたレーダーを採用して、障害物の検知可能なエリアを広げるようにした電波式レーダー装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開昭57−172840号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平9−263199号公報
【0006】
【特許文献3】
特開平8−152470号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電波式レーダー装置では、障害物に向けて送信信号を送信する送信アンテナと、障害物から反射される反射信号を受信する受信アンテナとが用いられるものの、送信アンテナ及び受信アンテナとしては、完全に左右対称な形状に成形することができない。したがって、例えば、送信アンテナ及び受信アンテナのそれぞれの水平方向の指向性としても、図19(a)に示すように、右側(或いは左側)に偏ることになる。
【0008】
なお、図19(a)の横軸は図19(b)に示す水平面における角度を示し、この角度にて0度〜+90度が右側への回転角度を示しており、角度にて0度〜−90度が左側への回転角度を示している。
【0009】
例えば、送信アンテナ及び受信アンテナを車両後方に向けて配置して車両後方の障害物を検知する場合、送信アンテナ及び受信アンテナの指向性がそれぞれ右側に偏っていると、送信アンテナ及び受信アンテナによる障害物の検知エリアが左右対称に成らず、図20に示すように、右側に偏ることになる。
【0010】
この場合、車両後方の右側では検出する必要の無いエリアにて障害物が検出されてしまい、車両後方の左側では検出すべきエリアにて障害物を検出できなくなる。
【0011】
本発明は、上記点に鑑み、アンテナの指向性の偏りを利用して、物体を検出する検知エリアを左右対称に近づくようにした車両用物体検知装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、送信信号を電波を媒体として送信する送信アンテナ(211)と、物体により反射される送信信号の反射信号を受信する受信アンテナ(212)と、受信される反射信号に応じて、検知エリア内にて物体を検知する検知手段(217)と、を有する車両用物体検知装置であって、送信アンテナ、および受信アンテナは、個々の指向性の偏りが互いに向き合うように配置されていることを特徴とする。
【0013】
これにより、検知エリアを左右対称に近づくようにすることができる。
【0014】
例えば、請求項2に記載の発明のように、送信アンテナ及び受信アンテナのうち一方は、車両左右方向の一側に配置され、かつ、送信アンテナ及び受信アンテナのうち他方は、車両左右方向の他側に配置されているようにしてもよい。
【0015】
また、請求項1に記載の発明に代わる、請求項3に記載の発明においては、送信信号を電波を媒体として送信する送信アンテナ(211)と、物体により反射される送信信号の反射信号を受信する受信アンテナ(212)と、受信される反射信号に応じて、検知エリア内にて物体を検知する検知手段(217)と、を有する車両用物体検知装置であって、送信アンテナ、および受信アンテナは、個々の指向性の偏りが互いに逆向きに向けるように配置されていることを特徴としている。
【0016】
この場合も、請求項1に記載の発明と同様、検知エリアを左右対称に近づくようにすることができる。
【0017】
請求項4に記載の発明では、送信信号を電波を媒体として送信する送信アンテナ(211)と、物体により反射される送信信号の反射信号を受信する受信アンテナ(212)と、受信される反射信号に応じて、検知エリア内にて物体を検知する検知手段(217)と、を有する車両用物体検知装置であって、送信アンテナおよび受信アンテナは、車両外方を照明する車両用の防水型ランプユニット(101a、101b)内に配置されていることを特徴とする。
【0018】
これにより、車両用の防水型ランプユニットを利用することにより、送信アンテナおよび受信アンテナに対する防水部材を新たに採用する必要がなくなる。
【0019】
請求項5に記載の発明では、車両用ランプユニットには、送信アンテナから送信される送信信号を所望方向に向け反射するリフレクタ(105b)が備えられていることを特徴とする。
【0020】
これにより、リフレクタを用いて、送信信号を送信する指向性を調整することができる。
【0021】
請求項6に記載の発明では、車両用ランプユニットには、所望方向の方向から到来する反射信号だけを受信アンテナで受信するためのリフレクタ(105a)が備えられていることを特徴とする。
【0022】
これにより、リフレクタを用いて、反射信号を受信する指向性を調整することができる。
【0023】
請求項7に記載の発明では、送信アンテナ及び受信アンテナは、車両のバンパーよりも上側に配置されていることを特徴とする。
【0024】
これにより、例えば、送信アンテナ及び受信アンテナをバンパーに配置する場合に比べて、上側の障害物や遠くの障害物を検出することができる。
【0025】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0026】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る物体検知装置が適用された自動車用の物体検知装置の構成を図1に示す。
【0027】
物体検知装置は、図1に示すように、検出ECU217、送信機201、受信機202、報知部215、および、表示部・入力216から構成されている。また、送信機201は、送信アンテナ211及び送信回路213から構成されており、受信機202は、受信アンテナ212、及び受信回路214から構成されている。
【0028】
送信回路213は、検出ECU217から出力される開始パルス信号の立ち上がりタイミングにて一定周波数の送信パルス信号の出力を開始する。この送信パルス信号は、予め決められた一定期間だけ送信回路213から出力されるものである。
【0029】
送信アンテナ211としては、例えば、車両後側バンパーの裏側もしくは表側にて車両後側に向けて配置されるパッチアンテナ(平面アンテナ)等が用いられ、送信アンテナ211は、送信回路213から出力される送信パルス信号(送信信号)を電波を媒体として車両後側に向け送信する。
【0030】
受信アンテナ212としては、車両後側バンパーの裏側もしくは表側にて車両後側に向けて配置されるパッチアンテナ(平面アンテナ)等が用いられ、受信アンテナ212は、検出対象物(障害物)により反射される送信パルス信号の反射パルス信号を電波を媒体として受信する。受信回路214は、受信アンテナ212で受信される反射パルス信号を出力する。
【0031】
なお、送信アンテナ211及び受信アンテナ212は、車両左右方向に並べて配置されている。
【0032】
検出ECU217は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成されたもので検出エリア301内にて検出対象物が存在するか否かを判定する判定処理を実行する。
【0033】
具体的には、反射パルス信号の受信電力が一定レベル以上であると判定したとき、送信パルス信号の立ち上がりタイミングTaから反射パルス信号の立ち上がりタイミングTbまでの期間Δtを求めるとともに、この期間Δtから回路内遅延時間tqを引いて伝搬時間t(=Δt−tq)を求める。この伝搬時間tは、送信パルスを送信してから検出対象物で反射されて受信されるのに要する時間である。
【0034】
そして、伝搬時間tに電波の光速cを掛けて2で割ることで自動車から検出対象物(障害物)までの検出距離k(=t×c/2)を求める。この検出距離kが一定距離未満ときには、検出エリア301内にて検出対象物が存在する判定して、スピーカなどの報知手段215から警報を出力させる。また、報知手段215としてディスプレイ等を用いて画像表示により検出対象物の存在を報知するようにしてもよい。
【0035】
次に、本実施形態の作動及び特徴について述べる。すなわち、検出エリア301は、図3に示すように、送信アンテナ211及び受信アンテナ212のそれぞれの指向性により決まる。つまり、送信アンテナ211としては、その指向性が車両右側に偏るアンテナを用い、受信アンテナ212としては、その指向性が車両左側に偏るアンテナを用いている。このことにより、送信アンテナ211、および受信アンテナ212は、個々の指向性の偏りが互いに向き合うように配置されることになる。この場合、検出エリア301としては、車両中心軸方向に対して左右対称の形状になる。
【0036】
この場合、送信アンテナ211、受信アンテナ212の指向性に基づき、検出エリア301を車幅程度に狭めるように設定することが可能で、車幅外の障害物を検出することを望まない場合には有効である。
【0037】
なお、上述の実施形態では、送信アンテナ211、受信アンテナ212として、パッチアンテナ(平面アンテナ)を用いる例を示したが、これに代えて、アレイアンテナ等の他の種類のアンテナを用いるようにしてもよい。
さらに、本発明の実施にあたり、送信アンテナ211、および受信アンテナ212としては、アンテナの指向性の偏り度合いが同等なものを組み合わせて使うことで、検出エリア301の形状をより精度の高い左右対称にすることができる。
【0038】
(第2実施形態)
上述の第1の実施形態では、検出エリア301が車両中心軸方向に対して左右対称の形状になるようにして、送信アンテナ211、および受信アンテナ212を、個々の指向性の偏りが互いに向き合うように配置する例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、図4に示すように、送信アンテナ211、および受信アンテナ212を、個々の指向性の偏りが互いにが逆向きになるように配置する。
【0039】
この場合、検出エリア301としては、車両中心軸方向に対して左右対称の形状になるだけでなく、上述の第1実施形態に比べて、検出エリア301を車両左右方向(すなわち、車両幅方向)に広げることができる。
【0040】
例えば、上述の第1の実施形態とは異なり、車幅外の障害物も検出することを望む場合には、有効である。また、車両が曲ながら後退するときや、左折時など後側方の障害物も検出することが望まれている場合には、有効である。
この場合も、送信アンテナ211、および受信アンテナ212として、アンテナの指向性の偏り度合いが同等なものを組み合わせて使うことで、検出エリア301の形状をより精度の高い左右対称にすることができる。
【0041】
(第3実施形態)
本第3実施形態では、上述の第1実施形態にて述べた送信アンテナ211、および受信アンテナ212を車両後方にて車幅方向の端側に配置する。すなわち、図5に示すように、指向性が車両右側に偏っている送信アンテナ211を車両後方左側端部に配置し、指向性が車両左側に偏っている受信アンテナ212を車両後方右側端部に配置する。
【0042】
この場合、指向性の偏りの無い送信アンテナ211を車両後方左側端部に配置し、かつ、指向性の偏りの無い受信アンテナ212を車両後方右側端部に配置した場合に比べて、図5、図6に示すように、検知エリア301を車幅方向(車両左右方向)に狭くすることができる。このため、車幅方向にて不要なエリアで検出対象物(障害物)を検出することを未然に防ぐことができる。このように、送信アンテナ211、および受信アンテナ212として、アンテナの指向性の偏り具合いを選定したり、あるいは意図的に指向性の偏ったアンテナを作り配置することで、検知エリア301を制御できる。
【0043】
なお、図5、6では、送信アンテナ211及び受信アンテナ212間を約1.5mほど離して配置した例を示している。また、図6は、指向性の偏りの無い送信アンテナ211を車両後方左側端部に配置し、かつ、指向性の偏りの無い受信アンテナ212を車両後方右側端部に配置した例を示す。
【0044】
また、検知エリア301を車幅方向に狭くするのには、図7に示すように、指向性の偏りの無い送信アンテナ211を車両後方左側端部にて車両右側に向けて傾けて配置し、かつ、指向性の偏りの無い受信アンテナ212を車両後方右側端部にて車両左側に向けて傾けて配置することも考えられるものの、送信アンテナ211及び受信アンテナ212を傾けて配置するための部材が必要となり、コストアップを生じる可能性がある。このため、本実施形態の方が、製造コストの面で有効である。
【0045】
(第4実施形態)
上述の第1、第2実施形態では、車両バンパーBの裏側もしくは表側にて送信アンテナ211、受信アンテナ212を配置した例を示したが、これに代えて、本第4実施形態では、図8に示すように、車両後方を照明する防水型のコンビネーションランプユニット101a、101b内に送信アンテナ211、受信アンテナ212を内蔵させるようにする。
【0046】
ここで、コンビネーションランプユニット101a、101bは、車両後方のバンパーの上側に配置されている。このため、送信アンテナ211及び受信アンテナ212をバンパーに配置した場合に比べて、上側の検出対象物(障害物)を検出することが可能になる。
【0047】
例えば、車両右側のコンビネーションランプユニット101aに送信アンテナ211を内蔵させ、車両左側のコンビネーションランプユニット101bに受信アンテナ212を内蔵させる。
【0048】
ここで、図9(a)、(b)、(c)に示すように、コンビネーションランプユニット101a、101bとしては、ランプ103、ランプ103から照射される光を車両後方に反射するリフレクタ105、ランプ103を車両後方から覆うように配設されるランプカバー104から構成される。そして、送信アンテナ211及び受信アンテナ212は、リフレクタ105及びランプカバー104の間に挟まれるように配置されている。
【0049】
なお、図9(a)は、コンビネーションランプユニット101a(101b)をユニット正面から視た図、図9(b)は、コンビネーションランプユニット101a(101b)を上側から視た図、図9(c)は、コンビネーションランプユニット101a(101b)を右側から視た図である。
【0050】
ここで、送信アンテナ211及び受信アンテナ212をコンビネーションランプユニット101a、101bに内蔵する場合と、送信アンテナ211及び受信アンテナ212をバンパーBに配置する場合との差について図10〜図12を用いて述べる。
【0051】
図11は、横軸は、地面上の検出対象物との距離を示し、縦軸は、送信アンテナから視た地面上の検出対象物の角度θを示し、実線は、送信アンテナ211、受信アンテナ212を地面から1mの高さに配置した(すなわち、コンビネーションランプユニット101a、101bに内蔵した場合を想定)例を示し、鎖線は、送信アンテナ211、受信アンテナ212を地面からO.5mの高さに配置した(すなわち、バンパーBに配置した場合を想定)例を示す。
【0052】
また、車両から近距離で送信パルス信号が地面に到達して反射すると、その反射信号により検出対象物の検出に悪影響を与える可能性がある。このため、送信アンテナ211を配置する高さを高くするほど、指向性の広がる角度θを狭くすることなく、送信パルス信号を遠方に送信することができる。
【0053】
ここで、送信アンテナ211(受信アンテナ212)としては、平面パッチアンテナ素子を複数個用いてアレイアンテナを構成したものを用いるときには、指向性の広がる角度θを狭くするには、平面パッチアンテナ素子を数多く用いることが必要になるものの、本実施形態では、送信アンテナ211及び受信アンテナ212をコンビネーションランプユニット101a、101bに内蔵しているため、上述の第1、第2実施形態に比べて、送信アンテナ211及び受信アンテナ212の高さを高くすることができ、平面パッチアンテナ素子を用いる個数を減らすことができる。
【0054】
また、ランプカバー104を誘電体材料から成形するようにした場合には、
送信アンアテナ211から出力される送信パルス信号がランプカバー104で反射されることを考慮して、送信パルス信号がランプカバー104を通過した後利得が最大になるようにすることが好ましい。
【0055】
この場合、図13に示すように、ランプカバー104及び送信アンアテナ211(受信アンテナ212)間の距離を、{n・(λ/2)}とする。なお、nは整数、λは送信パルス信号の自由空間での波長である。例えば、ランプカバー104及び送信アンアテナ211(受信アンテナ212)間の距離を、λ/2としたとき、前記ランプカバーの厚み寸法は、ランプカバー材の誘電率で短縮した波長λ’を基にλ’/4とする。
【0056】
(第5実施形態)
本第5実施形態では、図14(a)、(b)に示すように、上述の第4実施形態のコンビネーションランプユニット101aに車両後方(所望方向の方向)から到来する反射信号だけを受信アンテナ212に向け反射するリフレクタ105aを用い、上述の第4実施形態のコンビネーションランプユニット101bに、送信アンテナ211から送信される送信パルス信号を車両後方(所望方向)に向け反射するリフレクタ105bを用いる。
【0057】
このことにより、送信アンテナ211による送信の指向性を調整し、かつ、受信アンテナ212による受信の指向性を調整することができる。また、リフレクタ105a、105bとしては、図14(b)に示すように、後方に向けて断面が広がるようにテーパ状に形成されている。
【0058】
(第6実施形態)
本第6実施形態では、図15(a)、(b)、(c)に示すように、送信アンテナ211及び受信アンテナ212を同一のコンビネーションランプユニット101a内にてランプ103を挟んで配置する。なお、図15(a)は、コンビネーションランプユニット101aをランプ正面から視た図、図15(b)は、コンビネーションランプユニット101aを上側から視た図、図15(c)は、コンビネーションランプユニット101aを右側から視た図である。
【0059】
(第7実施形態)
本第7実施形態では、図16(a)、(b)に示すように、送信アンテナ211及び受信アンテナ212を同一のコンビネーションランプユニット101a内に内蔵し、かつ、受信アンテナ212、送信アンテナ211に対するリフレクタ105a、105bを備えるようにする。
【0060】
この場合、受信アンテナ212、送信アンテナ211がリフレクタ105a、105bのそれぞれの奥側に配設されることになるので、送信アンテナ211から送信される送信パルス信号が回り込んで受信アンテナ212で直接受信させることを防止し得る。
【0061】
なお、上述の第7実施形態では、図16(a)、(b)に示すように、送信アンテナ211、受信アンテナ212として、パッチアンテナ(平面アンテナ)を用いる例を示したが、これに限らず、モノポールアンテナ等を用いるようにしてもよい。
【0062】
(第8実施形態)
本第8実施形態では、図17(a)、(b)に示すように、送信アンテナ211、受信アンテナ212として、金属性棒部材を用いた同軸導波管変換器を用いて、送信アンテナ211、受信アンテナ212をリフレクタ105a、105bの奥側、すなわちランプ103の基部側に配置する。この場合、送信アンテナ211(受信アンテナ212)及びリフレクタ105a(105b)により、ホーン型アンテナを成形することになる。
【0063】
なお、上述の第8実施形態では、送信アンテナ211、受信アンテナ212として、同軸導波管変換器を用いた例を示したが、これに代えて、平面アンテナを用いるようにしてもよい。
【0064】
(第9実施形態)
本第9実施形態では、図18に示すように、リフレクタ105a(105b)及び送信アンテナ211(受信アンテナ212)によりアンテナユニット107a(107b)を構成し、アンテナユニット107a(107b)をコンビネーションランプユニット101aに対し後付するようにする。
【0065】
具体的には、アンテナユニット107a(107b)には、車両後側に向けて断面が広がるテーパ状に形成されるリフレクタ105a(105b)及び送信アンテナ211(受信アンテナ212)から構成され、アンテナユニット107a(107b)は、コンビネーションランプユニット101aの穴106に対し接続されることになる。またこのアンテナはホーンアンテナの形状でもよい。
【0066】
(その他の実施形態)
上述の各実施形態では、送信パルス信号を車両後側に向け送信する例を示したが、これに代えて、車両後方以外に車両前側、或いは、車両側方に向けて送信するようにしてもよい。また、上述の各実施形態では、パルスレーダー方式の例を示したが、これに加えてドップラーレーダー等他のレーダー方式に適応してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の物体検知装置の構成を示すブロック図である。
【図2】第1実施形態の送信パルス信号、反射パルス信号のタイムチャートである。
【図3】第1実施形態の検知エリアの形状を示す図である。
【図4】本発明の第2実施形態の検知エリアの形状を示す図である。
【図5】本発明の第3実施形態の作用を説明するための図である。
【図6】本発明の第3実施形態の検知エリアの形状を示す図である。
【図7】本発明の第3実施形態の作用を説明するための図である。
【図8】本発明の第4実施形態の作用を説明するための図である。
【図9】第4実施形態のコンビネーションランプユニットを示す図である。
【図10】第4実施形態の効果を説明するための図である。
【図11】第4実施形態の効果を説明するための図である。
【図12】第4実施形態の効果を説明するための図である。
【図13】第4実施形態の作用を説明するための図である。
【図14】本発明の第5実施形態のコンビネーションランプユニットを示す図である。
【図15】本発明の第6実施形態のコンビネーションランプユニットを示す図である。
【図16】本発明の第7実施形態のコンビネーションランプユニットを示す図である。
【図17】本発明の第8実施形態のコンビネーションランプユニットを示す図である。
【図18】本発明の第9実施形態のコンビネーションランプユニットを示す図である。
【図19】従来の電波式レーダー装置の作動を説明するための図である。
【図20】従来の電波式レーダー装置の作動を説明するための図である。
【符号の説明】
211…送信アンテナ、212…受信アンテナ、301…検出エリア。
Claims (7)
- 送信信号を電波を媒体として送信する送信アンテナ(211)と、
物体により反射される前記送信信号の反射信号を受信する受信アンテナ(212)と、
前記受信される反射信号に応じて、検知エリア内にて前記物体を検知する検知手段(217)と、を有する車両用物体検知装置であって、
前記送信アンテナ、および前記受信アンテナは、個々の指向性の偏りが互いに向き合うように配置されていることを特徴とする車両用物体検知装置。 - 前記送信アンテナ及び受信アンテナのうち一方は、車両左右方向の一側に配置され、かつ、前記送信アンテナ及び受信アンテナのうち他方は、車両左右方向の他側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用物体検知装置。
- 送信信号を電波を媒体として送信する送信アンテナ(211)と、
物体により反射される前記送信信号の反射信号を受信する受信アンテナ(212)と、
前記受信される反射信号に応じて、検知エリア内にて前記物体を検知する検知手段(217)と、を有する車両用物体検知装置であって、
前記送信アンテナ、および前記受信アンテナは、個々の指向性の偏りが互いに逆向きに向けるように配置されていることを特徴とする車両用物体検知装置。 - 送信信号を電波を媒体として送信する送信アンテナ(211)と、
物体により反射される前記送信信号の反射信号を受信する受信アンテナ(212)と、
前記受信される反射信号に応じて、検知エリア内にて前記物体を検知する検知手段(217)と、を有する車両用物体検知装置であって、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナは、車両外方を照明する車両用の防水型ランプユニット(101a、101b)内に配置されていることを特徴とする車両用物体検知装置。 - 前記車両用ランプユニットには、前記送信アンテナから送信される送信信号を所望方向に向け反射するリフレクタ(105b)が備えられていることを特徴とする請求項4に記載の車両用物体検知装置。
- 前記車両用ランプユニットには、所望方向の方向から到来する反射信号だけを前記受信アンテナで受信するためのリフレクタ(105a)が備えられていることを特徴とする請求項4又は5に記載の車両用物体検知装置。
- 前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、車両のバンパーよりも上側に配置されていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の車両用物体検知装置。
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