JPH06137858A - 車衝突防止センサ - Google Patents

車衝突防止センサ

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JPH06137858A
JPH06137858A JP4284393A JP28439392A JPH06137858A JP H06137858 A JPH06137858 A JP H06137858A JP 4284393 A JP4284393 A JP 4284393A JP 28439392 A JP28439392 A JP 28439392A JP H06137858 A JPH06137858 A JP H06137858A
Authority
JP
Japan
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light
vehicle
distance
signal
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4284393A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Mizuno
博 水野
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車庫入れ時の車位置を運転者にきめ細かく知
らせる。 【構成】 制御回路11の発振回路部13で、微小間隔
ごとに発光素子1を発光させ、反射光をPSD5で受
け、ここからの一対の出力信号電流I,Iのバラン
スの変化を読んで、車位置を刻々と検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車庫、ガレージまたは
駐車場施設等の壁や支柱等の建造物に配置され、車まで
の離間距離を検出し、該離間距離が小のときに、衝突防
止用の警報器や警告灯等を動作させるための車衝突防止
センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車庫、ガレージ、駐車場施設等の
建造物H内において車Cの検出を行う場合、図8の如
く、検出エリア(例えば、壁等から3m以内)Rに車C
が入ったときに、照明灯やアラーム警報器が動作してい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式では、検出
エリアR内で移動しても、照明やアラーム警報器は常に
ONしたままであり、車Cと車庫、ガレージ、駐車場施
設等の建造物H(例、壁や支柱)との間の距離が正確に
分からなかった。そうすると、車Cを車庫等の建造物H
の近傍ぎりぎり(例えば50cm)に駐車させたいとき
でも、その距離を知ることができない。このため、車C
が建造物Hに衝突する恐れがあった。
【0004】本発明は、上記課題に鑑み、車庫入れ時の
車位置を運転者にきめ細かく知らせ得る車衝突防止セン
サの提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1,2の如く、車庫、ガレージまたは
駐車場施設等の壁や支柱等の建造物に配置され、車まで
の離間距離Dを検出し、該離間距離Dが小のときに、衝
突防止用の警報器や警告灯等を動作させるためのもので
あって、発光素子1と、該発光素子1からの光が車3に
て反射した反射光を受ける受光素子5と、該受光素子5
からの電気信号を処理する信号処理回路8とが設けら
れ、前記受光素子5は、入射する光スポットの位置によ
り一対の信号電流I,Iのバランスが変化する半導
体位置検出素子(PSD)が使用され、前記信号処理回
路8は、前記受光素子5からの変動する一対の信号電流
,Iの出力比を検出するよう構成されたものであ
る。
【0006】本発明請求項2による課題解決手段は、請
求項1記載の車衝突防止センサにおいて、発光素子1や
信号処理回路8を制御する制御回路11が設けられ、該
制御回路11に、前記発光素子駆動用のパルス信号を発
振する発振回路部13が設けられ、該発振回路部13の
パルス間隔は微小に設定されたものである。
【0007】
【作用】上記請求項1による課題解決手段において、車
3が車庫、ガレージまたは駐車場施設等の壁や支柱等の
建造物に近づくと、発光素子1からの光が車3に当た
る。車3にて反射した反射光は、受光素子5に入光す
る。
【0008】ここで、受光素子5として半導体位置検出
素子(PSD)を用いているので、受光素子5において
入射する光スポットの位置により一対の信号電流I
のバランスが変化する。
【0009】そして、信号処理回路8にて、受光素子5
からの変動する一対の信号電流I,Iの出力比を検
出する。
【0010】この検出作業を、請求項2のように、制御
回路11の発振回路部13からのパルス信号に基づい
て、微小間隔で定期的に行えば、車3の進行具合を刻々
と検出できる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例の車衝突防止センサは、車
庫、ガレージまたは駐車場施設等の壁や支柱等の建造物
に配置され、車までの離間距離Dを検出し、該離間距離
Dが小のときに、接続される衝突防止用の外部警報器や
外部警告灯等にアラーム信号を送信するものである。該
車衝突防止センサは、図1,2の如く、発光素子1から
の光を、レンズ2を介して車3に当て、該車3で反射し
た光を、レンズ4を介して受光素子5で受け、該受光素
子5からの電気信号を信号処理回路8にて処理すること
で、車3までの距離を測定する。
【0012】前記発光素子1としては、一般的な赤外発
光ダイオード(LED)等が使用され、該発光素子1か
らの発散光は、前記レンズ2にて平行光に指向せしめら
れる。
【0013】前記受光素子5としては、半導体位置検出
素子(=Position Sensitive Ph
otodetector:以下、PSDという)が使用
されている。このPSDは、ホトダイオード(PD)が
用いられ、入射する光スポツトの位置により、取出され
る信号電流IとIのバランスが変化する。
【0014】図2に、PSDを用いたセンサの検出原理
図を示す。図2に示すように、発光素子1にて発光され
た光は、レンズ2を介して車3にて反射し、レンズ4を
介してPSD5に入射する。この反射光MがPSD5に
入射する位置(光のスポツト位置)は、車3とセンサと
の離間距離Dによつて変化し、車3が遠くなると(Dが
長くなると)、反射光M1は図2中の破線のようにな
り、PSD5に入射する光のスポツト位置も変化する。
PSD5に入射する光のスポツト位置が変化すると、こ
れに応じてPSD5の両端から取出される信号電流I
とIのバランスが変化する。
【0015】この信号電流IとIのバランスを信号
処理回路にて検出することにより、車3とセンサの距離
を検出することができ、PSD5を用いたセンサとして
使用することができる。
【0016】ここで、PSDの動作原理を図3に基づい
て説明する。PSD5は、図3の(A)に示すように、
シリコンチップの表面にp層、裏面にn層、そして
その中間にあるi層の3層から構成され、PSD5の表
面に光スポットφを照射したとき、生成された電荷(キ
ャリアー)は抵抗層(p層)で光の入射位置と取り出
し電極A,Bまでの距離に逆比例して分割され、各々の
電極A,Bから電流I,Iとして取り出される。
【0017】今、図3の(A)のように、光電流I
電極A,Bの中点から光入射位置P点までの距離をx、
入射位置P点から電極Aまでの抵抗値をR01、入射位
置P点から電極Bまでの抵抗値をR02、電極A,B間
の距離をL、電極A,B間の抵抗値をR、電極A,B
から取り出される電流をそれぞれI,Iとすると、
電流I,Iは以下の(1)(2)式で表される。
【0018】
【数1】
【0019】表面抵抗層(p層)の比抵抗Rの分布
が図3の(B)のように一様であるので、抵抗R01
02は入射位置P点から電極A,Bまでの距離に比例
し、次式で表される。
【0020】
【数2】
【0021】これを(1)(2)式に代入すると、電極
A,Bから取り出される電流I,Iは次式となる。
【0022】
【数3】
【0023】ここで、電流I,Iの和と差の比をと
ると次式となる。
【0024】
【数4】
【0025】このように、受光素子としてPSDを用い
ると、直接位置情報を出力として得られる。
【0026】このPSD5の信号電流IとIを処理
する信号処理回路8の一例を図4に示す。図4におい
て、R〜Rは抵抗、P〜Pは増幅器を示す。P
SD5の信号電流I,Iは、電流電圧変換回路部8
aにて、電圧V01,V02に変換する。V01はV
01=R×I、V02はV02=R×Iとな
る。次に、減算回路部8bにてV02とV01の引算を
行い、I−Iに対応した出力電圧VOAを得る。V
0Aは次式で表わされる。
【0027】
【数5】
【0028】また、加算回路部8cにて、V01とV
02の足し算を行う。図4において、V03は次式で表
わされる。
【0029】
【数6】
【0030】そして、I+Iに対応した出力VOB
を得ることができる。V0Bは次式で表わされる。
【0031】
【数7】
【0032】このVOAとVOBをマイコン等で演算処
理することにより、VOA/VOBを求める。
【0033】V0A/V0Bは次式で表わされる。
【0034】
【数8】
【0035】したがって、(I−I)/(I+I
)は、上述の如く、PSD5に入射する光の位置に対
応しており、(I−I)/(I+I)により、
PSD5に入射する光のスポツト位置がわかる。
【0036】PSD5に入射する光のスポツト位置がわ
かると、前述のように、センサと車3との距離がわか
る。
【0037】このようにして、PSD5の信号電流I
とIを信号処理回路8にて処理することにより、セン
サと車3の距離を検出することができる。
【0038】また、PSD5の他の信号処理回路8の例
を図5に示す。図5の回路において、15は対数変換回
路部、16は差動増幅回路部、17,18はlogダイ
オードで、その出力V01,V02は次式で表される。
なお、kはボルツマン定数、Tは絶対温度(°K)、q
は電子の電荷量である。
【0039】
【数9】
【0040】そして、増幅回路部16内からの出力V
は次式で表わされる。
【0041】
【数10】
【0042】この回路部により、log(I/I
に対応した出力を得ることができる。I/Iは、P
SDに入射する光のスポツト位置に対応しており、lo
g(I/I)により、PSDに入射する光のスポツ
ト位置がわかる。PSD5に入射する光のスポツト位置
がわかると、前述のように、センサと車3との距離を検
出することができる。
【0043】また、該信号処理回路8には、図1の如
く、これを制御する制御回路11が接続されている。該
制御回路11は、一般的な集積回路が使用され、発振回
路部13と、アナログ/デジタル変換部(以下、A/D
変換部と略す)21とを備えている。
【0044】前記発振回路部13は、入力端子Vinに
入力されたセンシング開始信号(HighからLowに
立下った信号)に基づいて、発光素子駆動用のパルスを
発生させたり、必要な各種制御信号を発生する。
【0045】前記A/D変換部21は、前記信号処理回
路8からの測距結果情報としてのアナログ出力信号を、
A/D変換し、外部に出力する。
【0046】該制御回路11の外部出力端子には、図1
の如く、外部装置としてのマイクロコンピュータ22が
接続される。
【0047】該マイクロコンピュータ22は、CPU、
ROM、RAMおよびデジタル/アナログ変換部(以
下、D/A変換部と略す)23が内蔵されている。
【0048】前記CPUには、衝突防止用の外部警報器
や外部警告灯等24が接続され、これらにアラーム信号
を送信する。
【0049】前記D/A変換部23は、図1の如く、車
庫の自動扉等を駆動するためのモータ回転コントロール
回路25等が接続され、車3が駐車したことを確認した
後、車庫の自動扉を自動的に閉じるよう構成してもよ
い。
【0050】ここで、図1中、31は発光素子1をパル
ス発光駆動する発光素子駆動回路であり、該駆動回路3
1による発光タイミングは、前記制御回路11の発振回
路部13にて制御される。
【0051】また、図1中、32は電源供給用のレギュ
レータである。該レギュレータ32の前記信号処理回路
8への電源供給は、前記制御回路11によるスイッチ3
3のオン/オフにて制御され、例えば、発光素子1の駆
動時のみスイッチ33がオンするよう動作するのが望ま
しい。
【0052】上記構成において、例えば、入力端子Vi
nへの入力信号が、HighからLowに立下がった時
点で、これをセンシング開始信号として受信し、測距を
スタートする。すなわち、発振回路部13は、入力端子
Vinに入力されたセンシング開始信号に基づいて、発
光素子駆動用のパルスを発生する。そして、発光素子駆
動回路31にて、発光素子1をパルス発光駆動し、光を
車3に照射する。
【0053】そして、発光素子1からの光が車3にて反
射した反射光を、受光素子5にて受ける。
【0054】これと同時に、制御回路11にて、スイッ
チ33をオンにし、信号処理回路8を動作させる。
【0055】そうすると、受光素子としてのPSD5に
入射する光スポットの位置により、一対の信号電流
,Iのバランスが決まる。そして、信号処理回路
8で、受光素子5からの変動する一対の信号電流I
の出力比を検出する。
【0056】なお、実際にPSDを使用し、反射物まで
の離間距離Dに対する信号電流I,Iの出力比の測
定結果を図6に示す。実験では、反射物として灰色紙を
検出したが、反射物として車を検出しても同様の傾向を
示すことは言うまでもない。
【0057】上記の検出結果は、A/D変換部21にて
A/D変換され、デジタル信号としてマイクロコンピュ
ータ22に送信される。
【0058】具体的には、例えば検出結果が、離間距離
Dが50cm未満のとき、A/D変換後のデジタル値は
「001」、離間距離Dが50cm以上で1m未満のと
き、A/D変換後のデジタル値は「010」、離間距離
Dが1m以上で3m未満のとき、A/D変換後のデジタ
ル値は「011」、離間距離Dが3m以上のとき、A/
D変換後のデジタル値は「100」となる。
【0059】そして、マイクロコンピュータ22にて、
一定の微小時間(例えば100ms)ごとに信号の変化
をメモリに記憶させる。そして、ある時点で記憶した信
号と、これより一定の微小時間後に受けた信号との比較
を行う。
【0060】このように、PSDへの入射光のスポット
位置を検出することにより、車との距離を検出する方式
であるため、図8の如く、車3が近づいて来たときの距
離Dにより、マイコン制御にて警告灯の点灯やアラーム
音の発生を行う。
【0061】すなわち、図8の如く、例えば3mから5
0cmの距離に車3が近づいてきたとき、上述のA/D
変換後のデジタル値は、一定の微小時間(例えば100
ms)ごとに変化し、車3の進行具合を刻々と検出でき
る。
【0062】そして、車3が3m離間しているときに
は、衝突防止用の外部警報器や外部警告灯等24はON
せず、離間距離が3m未満50cm以上になってはじめ
て警告灯やアラーム音がONする。
【0063】この場合、例えば、離間距離Dが1mのと
きには警告灯の色を緑色とし、50cmでは赤色とする
等、距離Dによって警告灯の色や外部警報器のアラーム
音の音色を変えると、運転者にきめの細かい情報を提供
でき、衝突防止に役立つ。
【0064】以上のように、PSDを使用したセンサを
用いることにより、車が近づいてきた状態を刻々ととら
えて、警告灯を点灯させたり、アラーム音を発生させた
りすることができる。
【0065】なお、実際にPSDを使用し、反射物まで
の離間距離Dに対する測定結果を図7に示す。実験で
は、反射物として、グレー色の服を着用した人物のみぞ
おち付近を検出したもので、400ガウスの屋内蛍光灯
下で、各離間距離Dについて6回づつ検出した。図7の
とおり、離間距離Dが4.5mや5.0mのときには、
6回中の6回とも検出できなかったのに対し、離間距離
Dが4.0mのとき、6回中の2回が検出できた。ま
た、離間距離Dが3.5m以下のとき、6回中の6回と
も検出できた。したがって、検出エリアとしては、0〜
3.5mが適していると言える。
【0066】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0067】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項1によると、受光素子として、入射する光スポット
の位置により一対の信号電流のバランスが変化する半導
体位置検出素子(PSD)を使用し、信号処理回路にて
一対の信号電流の出力比を検出するので、運転者に、車
の位置情報をきめ細かく伝えることができる。
【0068】請求項2によると、制御回路の発振回路部
のパルス信号に基づいて、微小間隔で車の位置検知を行
うことができ、車が近づいてきた状態を刻々ととらえ
て、警告灯を点灯させたり、アラーム音を発生させたり
することができるといった優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る車衝突防止センサの制
御ブロック図
【図2】本発明の一実施例に係る車衝突防止センサの検
出原理図
【図3】(A)は受光素子の動作原理図、(B)は表面
抵抗層の比抵抗の分布図
【図4】本発明の一実施例に係る信号処理回路の一例を
示す図
【図5】本発明の一実施例に係る信号処理回路の他の例
を示す図
【図6】本発明の一実施例の反射物までの離間距離に対
する信号電流出力比を測定した図
【図7】本発明の一実施例による反射物までの離間距離
に対する測定結果を示す図
【図8】一般的な車衝突防止センサの検出原理図
【符号の説明】
1 発光素子 3 車 5 受光素子 8 信号処理回路 9 駆動回路 11 制御回路 13 発振回路部 I,I 信号電流

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車庫、ガレージまたは駐車場施設等の壁
    や支柱等の建造物に配置され、車までの離間距離を検出
    し、該離間距離が小のときに、衝突防止用の警報器や警
    告灯等を動作させるためのものであって、発光素子と、
    該発光素子からの光が車にて反射した反射光を受ける受
    光素子と、該受光素子からの電気信号を処理する信号処
    理回路とが設けられ、前記受光素子は、入射する光スポ
    ットの位置により一対の信号電流のバランスが変化する
    半導体位置検出素子が使用され、前記信号処理回路は、
    前記受光素子からの変動する一対の信号電流の出力比を
    検出するよう構成されたことを特徴とする車衝突防止セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の車衝突防止センサにおい
    て、発光素子や信号処理回路を制御する制御回路が設け
    られ、該制御回路に、前記発光素子駆動用のパルスを発
    振する発振回路部が設けられ、該発振回路部のパルス間
    隔は微小に設定されたことを特徴とする車衝突防止セン
    サ。
JP4284393A 1992-10-22 1992-10-22 車衝突防止センサ Pending JPH06137858A (ja)

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