JP3622426B2

JP3622426B2 - 前方警報装置

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Publication number: JP3622426B2
Application number: JP18141197A
Authority: JP
Inventors: 和貴溝口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: JPH1123714A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車の前方を走行する前者との車間距離が近づいた時に自動的に警報を発する前方警報装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前方警報装置として図６に示す構成のものが知られている。この従来の前方警報装置１は、前車との車間距離を計測し、距離信号及び警報信号を発するレーザーレーダシステム２と、このレーザーレーダシステム２からの信号を受けて距離表示及び警報表示を行う表示装置３と、レーザーレーダシステム２からの警報信号を受けて警報音を発するブザー４から構成されている。
【０００３】
そしてレーザーレーダシステム２は、電源回路５、諸演算処理を実行するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）６、レーザー発光素子駆動回路７、レーザー発光素子（ＬＥＤ）８、発光用レンズ９、受光用レンズ１０、受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）１１、このＰＤ１１の出力を増幅する増幅回路１２から構成されている。
【０００４】
この従来の前方警報装置１の動作を、図６及び図７に基づいて説明する。レーザーレーダシステム２は自車１３の前面部に取り付けられていて、イグニッションスイッチ等によるオン／オフ信号を受けて作動し、ＣＰＵ６は一定周期でＬＥＤ８の駆動信号を出力する。レーザー発光素子駆動回路７はこの駆動信号を受けてＬＥＤ８を駆動する。ＬＥＤ８は波長λ＝８５０ｎｍに発光強度のピークを有しており、赤外線レーザーを発光する。ＬＥＤ８から発せられたレーザーは発光用レンズ９を通過した後、前方へパルス状の放射光１４として放射される。放射光１４は前方の前車１５のブレーキランプ等のリフレクタ１６で反射され、その一部が反射光１７としてレーザーレーダシステム２へ向けて戻ってくる。この戻ってきた反射光１７は、受光用レンズ１０でフォトダイオード（ＰＤ）１１に集光され、ＰＤ１１で光量に比例した電流に変換される。このＰＤ１１にはＬＥＤ８で発光されるレーザーの波長−発光強度特性に合せて、波長λ＝８５０ｎｍ付近に受光感度のピークを持つ素子が使用されている。ＰＤ１１の出力は、増幅回路１２で増幅され、ＣＰＵ６に入力される。
【０００５】
ＣＰＵ６では増幅回路１２の出力のピークを検出し、そのピークとパルス状の放射光１４の中心との時間間隔ｔを測定し、次の式によって自車１３と前車１５との車間距離Ｄを算出する。
【０００６】
Ｄ＝（ｃ×ｔ）／２ｃ：光速度
ＣＰＵ６は算出した車間距離Ｄを表示装置３に送り出し、表示装置３に車間距離情報として表示される。ＣＰＵ６はさらに、算出した車間距離Ｄを前回算出した車間距離との時間差分によって前車１５との相対速度を算出し、速度センサから入力される自車速及びこの算出した前車１５との相対速度から前車に追突する恐れの小さい安全車間距離を警報車間距離Ｄｓとして算出する。そして、先に算出した車間距離Ｄとこの警報車間距離Ｄｓとを比較して前車への衝突の危険度を判定し、それに応じた警報信号を表示装置３及び警報ブザー４に送り出す。
【０００７】
表示装置３及び警報ブザー４はこの信号を受けて、車間距離表示または車間距離注意の表示を点滅させたり、ブザー音でドライバに車間距離接近を警報する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の前方警報装置では次のような点でなお改良の余地が残されていた。すなわち、自車１３と前車１５との車間距離Ｄが極めて小さくなると、自車１３のレーザー１４の発光から反射光１７の受光までの時間間隔ｔが極めて短くなり、しかもレーザーの減衰が小さいために反射光１７のピークは大きくなる。
【０００９】
一方、自動車では、特に高速道路を走行している際に前車との車間距離を監視する必要があるために、車間距離１００ｍ程度における微弱な反射光も検出できるように増幅回路１２のゲインをある程度高く設定する必要がある。その結果、車間距離が非常に短くなると反射光の強度が強くなりすぎ、増幅回路１２が出力は図７（ｂ）に破線１８で示すように飽和してしまう。このような飽和状態では、反射光の受光増幅信号１８がピークを持たないために、ＣＰＵ６は発光から反射光の受光までの時間間隔を正確に計測することができなくなり、車間距離を算出することができず、前方警報装置１が警報装置として作動しなくなる。
【００１０】
そこで、車間距離が計測できなくなる程度に車間距離が短くなるのが短時間の場合には、すぐに計測可能な状態に復帰するが、定常的に車間距離が短くなっている場合、例えば、渋滞路のような場合には長時間にわたって前方警報装置として動作しなくなる。
【００１１】
ところが、特に渋滞路においては、前車がブレーキを踏んで減速していることをドライバが気付かず、追突事故が発生するケースがあるが、このような状況において前車ブレーキ警報が発せられれば、追突事故を回避できる。
【００１２】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、前車との車間距離が極端に短くなって車間距離を計測できなくなった場合でも、前車の挙動を同じ前方警報装置で監視し、適切なタイミングで前車ブレーキ注意の警報を発することができるようにした前方警報装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、発光素子を発光させ、自車の前方に向けてレーザーを放射し、前方に存在する前車に当たって反射してくる反射光を受光素子で検出し、レーザーの放射タイミングから反射光の受光タイミングまでの時間差に基づいて前車までの車間距離を計測し、当該車間距離が基準値よりも近い時に車間距離警報を出力する前方警報装置において、受光素子の受光状態に基づき、車間距離計測が不可能、かつ前車が近接位置に存在していることを判別する前車近接判定手段と、前車近接判定手段が前車が近接位置に存在していると判別している時に、発光素子の発光を停止し、受光素子の受光量の瞬時変化を監視する受光量変化監視手段と、受光量変化監視手段が受光量の所定値以上の瞬時変化を検出した時に前車ブレーキ警報を出力する前車ブレーキ警報手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の前方警報装置において、発光素子が赤外線を発光し、受光素子が赤外線と共に赤色光領域を検出する波長−感度特性を有するようにしたものである。
【００１５】
請求項１及び請求項２の発明の前方警報装置では、発光素子を発光させて前方に向けてレーザーを放射し、前方に存在する前車に当たって反射してくる反射光を受光素子で検出し、レーザーの放射タイミングから反射光の受光タイミングまでの時間差に基づいて前車までの車間距離を計測し、当該車間距離が基準値よりも近い時に車間距離警報を出力する。そして受光素子の受光状態に基づき、前車近接判定手段が車間距離計測が不能、かつ前車が近接位置に存在していることを判別した時には発光素子の発光を停止し、受光量変化監視手段によって受光素子の受光量の瞬時変化を監視させるようにし、受光素子の受光量が所定値以上に瞬時変化した時には前車ブレーキ警報手段に前車ブレーキ警報を出力させる。
【００１６】
これによって、特に渋滞路での数珠つなぎ状態のように前車との車間距離が小さく、受光素子による反射光の受光量が飽和するような状態では、前車がブレーキをかけた時に発光するブレーキランプの受光量の増加を検出して前車ブレーキ警報を発してドライバに注意を促すことができるようになり、このような状態での追突警戒に役立てることができる。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または２の前方警報装置において、前車ブレーキ警報手段が、前車ブレーキ警報を一定時間だけ出力するようにしたものであり、特に追突が発生しやすい状況である前車がブレーキを踏んだ時から一定時間、前車ブレーキ警報を発することによってドライバに追突警戒を促すことができる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１〜３の前方警報装置において、前記前車ブレーキ警報手段として運転席前方のオーディオスイッチ群の設置場所の近くに設置された警報ランプを用いたものであり、前車への注意がおろそかになりがちなオーディオスイッチ群の操作時に前車のブレーキ操作を警報ランプの点灯によってドライバに認識させることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように請求項１及び請求項２の発明によれば、特に渋滞路での数珠つなぎ状態のように、前車との車間距離が小さく、受光素子による反射光の受光量が飽和するような状態で、前車がブレーキをかけた時に発光するブレーキランプの受光量の増加を検出して前車ブレーキ警報を発してドライバに注意を促すことができ、このような状態での追突警戒に役立てることができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、特に追突が発生しやすい状況である前車がブレーキを踏んだ時から一定時間、前車ブレーキ警報を発することによってドライバに追突警戒を促すことができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、前車への注意がおろそかになりがちなオーディオスイッチ群の操作時に前車のブレーキ操作を警報ランプの点灯によってドライバに認識させることができ、安全運転の補助の効果性を高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態を示しており、この実施の形態の前車警報装置１は、前車との車間距離を計測し、距離信号及び警報信号を発するレーザーレーダシステム２０と、このレーザーレーダシステム２０からの信号を受けて距離表示及び警報表示を行う表示装置３と、レーザーレーダシステム２０からの警報信号を受けて警報音を発するブザー４と、前車ブレーキ警報ランプ２１から構成されている。
【００２３】
レーザーレーダシステム２０は、図６に示した従来例と同様の電源回路５、レーザー発光素子駆動回路７、レーザー発光素子（ＬＥＤ）８、発光用レンズ９、受光用レンズ１０を備え、さらに本発明の特徴であるレーザー反射光の波長（赤外線波長）に対する感度を有し、さらに赤色光に対する感度も有する受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）２２、このＰＤ２２の出力を増幅する増幅回路１２を備えている。そしてこれらの各要素の動作制御と演算処理を実行するＣＰＵ２３にも、後述する本発明特有の新機能が組み込まれている。
【００２４】
図２により、前方警報装置１のマンマシンインタフェースとなる表示装置３、警報ランプ２１の適切な設置場所について説明する。インストルメントパネル３１のセンタークラスタ部３２に、エアコンスイッチ３３、モニター３４、オーディオスイッチ３５、エアコン吹き出し口３６、リアデフォッガースイッチ３７、ハザードスイッチ３８が設置されているとすると、車間距離の表示装置３はこのセンタークラスタ部３２の上部に、また前車近接を警報するために点灯する警報ランプ２１はセンタークラスタ部３２の上下中間部に設置する。
【００２５】
一般的に渋滞路では車速が遅いこともあって、エアコン操作やオーディオ操作の時間も長く、頻繁になりがちである。スイッチ操作時にはドライバの視線がスイッチ群付近にあることが多く、そのような場面では前車のブレーキランプ点灯の視認が遅れやすくなる。そこで、前車ブレーキ警報ランプ２１は、ドライバの視線が前車のブレーキ操作の認識が遅れやすくなる位置にある時にいちばん視認しやすい位置、したがって、これらエアコン操作やオーディオ操作をする時の視線位置の付近に設置するのが好ましい。しかも、インストルメントパネル３１のセンタークラスタ部３２の位置に設置した場合、ドライバが前方を注視している時に前車ブレーキ警報ランプ２１の点灯が目に入らず、煩わしさも起こさない。
【００２６】
一方、前車との車間距離を表示する表示装置３については、ドライバに継続的に車間距離情報を与える役割を果たすものなので、前方注視状態で視線をそれほど移動させる必要がない位置、したがって、インストルメントパネル３１の上部でドライバ席の前方に当る場所で、かつ前方視線を遮ることがない場所に設置するのが好ましく、この実施の形態ではセンタークラスタ部３２の上部位置に設置している。
【００２７】
受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）２２は赤外線レーザーに対する鋭敏な受光感度を有し、かつ前車のブレーキランプの発光色である赤色可視光に対しても受光感度を有するものとする必要があり、赤外線レーザーの波長帯８５０ｎｍと共に赤色可視光の波長帯である６５０ｎｍ〜８００ｎｍもカバーする感度特性を備えたものを使用する。図３はこのような波長帯域を有するフォトダイオード（ＰＤ）として使用することができるＮＥＣ製ＰＤ（型番：ＮＤＬ２１０２）の感度特性を示している。この図３の感度特性図で、縦軸における量子効率ηは入射した光子数に対して放出される電子数の割合を示しており、受光感度に比例していて、この特性図からＮＤＬ２１０２のＰＤ２２は、８５０ｎｍの赤外線に感度のピークを有し、かつ赤色可視光の波長帯域にも感度を有していることが分かる。
【００２８】
次に、上記構成の前方警報装置１の動作を図４、図５及び従来例でも用いた図７に基づいて説明する。レーザーレーダシステム２０は従来例と同様に自車１３の前面部に取り付けられて、イグニッションスイッチ等によるオン／オフ信号を受けて作動し、ＣＰＵ２３は一定周期でＬＥＤ８の駆動信号を出力する。レーザー発光素子駆動回路７はこの駆動信号を受けてＬＥＤ８を駆動する。ＬＥＤ８は波長λ＝８５０ｎｍに発光強度のピークを有しており、赤外線レーザーを発光する。ＬＥＤ８から発せられたレーザーは発光用レンズ９を通過した後、前方へパルス状の放射光１４として放射される。放射光１４は前方の前車１５のブレーキランプ等のリフレクタ１６で反射され、その一部が反射光１７としてレーザーレーダシステム２へ向けて戻ってくる。この戻ってきた反射光１７は、受光用レンズ１０でフォトダイオード（ＰＤ）２２に集光され、ＰＤ２２で光量に比例した電流に変換される。ＰＤ２２の出力は、増幅回路１２で増幅され、ＣＰＵ２３に入力される。
【００２９】
ＣＰＵ２３では、増幅回路１２から入力される受光量がある基準値を超えて飽和していないかどうかによって、車間距離計測が可能かどうか判定する（ステップＳ１，Ｓ２）。そして車間距離計測が可能であれば、従来例と同様の動作で、通常の車間距離による警報モードで動作する（ステップＳ９）。
【００３０】
この通常の警報モードでは、ＣＰＵ２３が増幅回路１２の出力のピークを検出し、そのピークとパルス状の放射光１４の中心との時間間隔ｔを測定し、前述の式によって自車１３と前車１５との車間距離Ｄを算出し、算出した車間距離Ｄを表示装置３に送り出し、表示装置３に車間距離情報として表示する。
【００３１】
ＣＰＵ２３はさらに、算出した車間距離Ｄを前回算出した車間距離との時間差分によって前車１５との相対速度を算出し、速度センサから入力される自車速及びこの算出した前車１５との相対速度から前車に追突する恐れの小さい安全車間距離を警報車間距離Ｄｓとして算出し、先に算出した車間距離Ｄとこの警報車間距離Ｄｓとを比較して前車への衝突の危険度を判定し、それに応じた警報信号を表示装置３及び警報ブザー４に送り出す。
【００３２】
一方、ステップＳ２で車間距離計測が不可と判定した場合には、別のフローになる（ステップＳ３）。車間距離計測ができない場合というのは、前車との距離が近すぎて増幅回路１２の出力が飽和してしまって検出できない場合と、前車との距離が遠すぎて反射光強度が弱すぎて検出できない場合とに大別できる。そして、反射光強度が弱すぎて車間距離が検出できない場合には、前車は自車の前方、十分遠くに存在するので追突の恐れがない。そこでこの場合には、再度距離計測を行う（ステップＳ９）。
【００３３】
他方、前車との距離が近すぎて増幅回路１２の出力が飽和してしまって検出できない場合には、前車のブレーキランプ警報モードに入る（ステップＳ４）。このブレーキランプ警報モードに入ると、ＣＰＵ２３は発光素子８の駆動回路７に対する駆動信号を停止してレーザーの発光を停止する。これによって、ＰＤ２２はＬＥＤ８の放射するレーザー放射光１４の反射光１７ではなく、自車１３の前方から入射してくる赤色光〜赤外線の波長帯域の光を検出するようになる。
【００３４】
ここで、渋滞路で数珠つなぎ状態の場合を想定して、以下、前車ブレーキランプ警報モードの動作を説明する。図５（ａ）に示すように前車がブレーキを踏んでそのブレーキランプが点灯すると、同図（ｂ）に示すようにＰＤ２２の赤色光の受光量Ｌが瞬間的に増加し、同図（ｃ）に示すように受光量Ｌの時間微分値も高く出る。その後、自車１３がブレーキを踏まなければ車間距離が詰まり、受光量Ｌは漸次増加する。やがて、前車がブレーキを離し、ブレーキランプが消灯すると、ＰＤ２２の受光量は瞬間的にダウンする。その後も、自車１３がブレーキを踏まなければ前車との車間距離がさらに詰まり、受光量Ｌはわずかながら緩やかに増大する。
【００３５】
このような状況で、ＣＰＵ２３は、前車がブレーキを踏み、ブレーキランプが点灯することによって受光量が瞬間的に増加し、受光量の微分値があるしきい値を超えた時点から一定時間Ｔｃだけ警報ランプ２１を点灯し、ドライバに前車１５がブレーキを踏んだことを知らせる。
【００３６】
ブレーキランプ警報モードに入ってから一定時間Ｔａが経過すると、車間距離計測を再開する（ステップＳ５，Ｓ６）。ここで時間Ｔａは一定時間としてあらかじめ設定しておくことができるが、また車間距離測定できなくなる直前の車間距離Ｄ１とその時点の車速Ｖ１とより、Ｔａ＝Ｄ１／Ｖ１で算出して設定することもできる。
【００３７】
Ｔａ時間経過後も車間距離計測が不可能であれば、引き続きブレーキランプ警報モードを維持する（ステップＳ７，Ｓ４）。また車間距離計測が可能になっても、ある車間距離Ｄａ以上である状態が一定時間Ｔｂ継続した場合に限って車間距離警報モードに移行し、そうでない場合には、渋滞路で一時的に前車との車間距離が開いただけでまたすぐ、車間距離が詰まるものとみなして、引き続きブレーキランプ警報モードを維持する（ステップＳ８）。
【００３８】
このようにして本発明の前方警報装置では、前車との車間距離が短くて車間距離検出ができなくなれば、発光素子８の発光を停止し、ＰＤ２２によって前車のブレーキランプの光量を検出し、光量が瞬間的に増大した場合には前車がブレーキを踏んだと判断してドライバに表示あるいはブザー音により警告を与えることにより、車間距離が短くて車間距離計測ができない場合においても、前車に接近して追突事故を起こす可能性があることをドライバに自動的に警告し、ドライバの安全運転を補助することができる。
【００３９】
なお、上記の実施の形態でＴａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｄａの値は特に限定されないが、実状を勘案して適当な値に設定し、またその増減調整も行うことができるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の回路ブロック図。
【図２】上記の実施の形態の警報ランプと表示装置の設置場所を示す説明図。
【図３】上記の実施の形態で使用するフォトダイオードの感度特性グラフ。
【図４】上記の実施の形態の動作のフローチャート。
【図５】上記の実施の形態の動作を示すタイミングチャート。
【図６】従来例の回路ブロック図。
【図７】従来例との車間距離警報動作のタイミングチャート。
【符号の説明】
１前方警報装置
３表示装置
４ブザー
５電源回路
７駆動回路
８発光素子
９発光用レンズ
１０受光用レンズ
１２増幅回路
１４放射光
１７反射光
２１警報ランプ
２２フォトダイオード
２３ＣＰＵ
３１インストルメントパネル
３２センタークラスタ部
３３エアコンスイッチ
３４モニタ
３５オーディオスイッチ

Claims

発光素子を発光させ、自車の前方に向けてレーザーを放射し、前方に存在する前車に当たって反射してくる反射光を受光素子で検出し、前記レーザーの放射タイミングから前記反射光の受光タイミングまでの時間差に基づいて前記前車までの車間距離を計測し、当該車間距離が基準値よりも近い時に車間距離警報を出力する前方警報装置において、
前記受光素子の受光状態に基づき、前記車間距離計測が不可能、かつ前記前車が近接位置に存在していることを判別する前車近接判定手段と、
前記前車近接判定手段が前記前車が近接位置に存在していると判別している時に、前記発光素子の発光を停止し、前記受光素子の受光量の瞬時変化を監視する受光量変化監視手段と、
前記受光量変化監視手段が前記受光量の所定値以上の瞬時変化を検出した時に前車ブレーキ警報を出力する前車ブレーキ警報手段とを備えて成る前方警報装置。
前記発光素子が赤外線を発光し、前記受光素子が前記赤外線と共に赤色光領域を検出する波長−感度特性を有することを特徴とする請求項１に記載の前方警報装置。
前記前車ブレーキ警報手段が、前記前車ブレーキ警報を一定時間だけ出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の前方警報装置。
前記前車ブレーキ警報手段が、運転席前方のオーディオスイッチ群の設置場所の近くに設置された警報ランプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の前方警報装置。