JPS582087B2 - 障害物検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、障害物の検知装置、特に、移動体に取付けら
れる超音波を利用した障害物の検知装置に関するもので
ある。

近年、自動車の著るしい普及に伴ない、自動車と、人、
自動車あるいは構築物との接触問題は著るしく増大して
おり、このため、自動車に簡単に取付け可能であり、確
実に動作する、所謂、障害物検知装置の開発が望まれて
いる。

この要望に答えるため、機械的、光学的、電気的の種々
の装置が提案、開発されつつあるが未だ満足すべきもの
が得られない状況にある。

超音波を用いる方法もその一つであるが、この方法は、
超音波パルスを送出し、障害物に当り反射した反射波を
受信し、送信から受信までの時間遅れによって障害物の
距離を知ることができるものであるが未だ実用化できる
ものはない。

本発明は、超音波を用いた障害物検知装置、特に警報能
力の優れたこの種装置を提供することを目的とするもの
で、移動体に設けられ、所定時間巾一定周波数の超音波
を繰返し送信する超音波送信部と、送信部から送出され
た超音波が障害物で反射して生じた反射波を受信する超
音波受信部と、受信部の受信した反射波を生じた障害物
の予め設定された一種以上の距離内における存在および
装置の故障診断の結果を時間設定回路の制御により時系
列的に検出する検出部と、検出部の検出結果をそれぞれ
別箇に蓄積する蓄積部と、この著積部に蓄積された検出
結果を警報信号として発生せしめる警報信号発生部とを
有することを第１の特徴とし、さらに、上記の警報信号
発生部の発生する信号および移動体の異なる位置に設け
られた同種の警報信号発生部の発生する信号を両者の発
生時間の異なる状態で交互に発生せしめる警報信号切替
部を有することを第２の特徴とするものである。

この警報信号には異なる周波数の音声の使用、または光
が使用されるが、音と光を両用することもできる。

以下に、本発明障害物検知装置の一実施例として自動車
の後方障害物検知装置について説明する。

第１図はそのブロックダイヤグラムを示すもので、例え
ば、ＢａＴｉＯ３よりなる超音波送信用電歪振動子１は
、マルチバイブレータ回路よりなり３６ＫＣの高周波を
発振する送信超音波周波数発振回路と、この出力を増巾
するためのブリツヂ型終段増巾回路よりなる超音波発信
回路２とともに超音波送信部を構成し、障害物の検知の
必要な方向に超音波を送信する。

この超音波送信回路２は時間設定回路３より送られる２
０サイクルのパルスにより動作し、これが送信超音波の
繰返し周波数となる。

すなわち、このパルスの立上りと同時に超音波の発振を
開始し、パルスの立下りにより発振を停止することによ
り、所定時間巾一定周波数の超音波を送信することがで
きる。

超音波送信用電歪振動子１より送信された所定時間巾の
超音波は障害物が存在する場合、反射波を生じ超音波受
信部で受信される。

超音波受信部は、例えば、ＢａＴｉＯ３よりなる超音波
受信用電歪振動子４と、反射超音波による電歪振動子４
の機械的振動により発生する電圧を増巾する増巾回路５
と所定周波数の超音波以外の雑音を除去するための同調
トランスよりなる同調回路６とよりなる。

同調回路６により雑音の除かれた超音波は、時間設定回
路３、信号検出回路７および信号検出回路の感度切替え
回路（以下、感度切替回路と称する）８よりなる検出部
において、所定距離内の障害物の有無の検出、検知装置
の感度点検、すなわち、故障診断が時系列的に行なわれ
る。

例えば、障害物を検知すべき距離として０〜０．５ｍ、
および０．５〜１ｍを設定し、さらに検知装置の感度点
検を行ないうるよう設定する場合には０〜０．５ｍ、０
．５〜１ｍ内の障害物の有無、および検知装置の感度点
検結果が信号検出回路７より出力される。

第２図の３、７、８はそれぞれ時間設定回路、信号検出
回路および感度切替回路を示すもので、時間設定回路３
は、プログラマブル・ユニジャンクション・トランジス
タ１３、トランジスタ１４，１７および２種の異なる検
知距離を設定するためのトランジスタ１５および１６を
有し、１５，１６はそれぞれ０〜０．５ｍ、０．５〜１
ｍ内の障害物の検知用である。

信号検出回路７は、信号検出用トラジスタ１８が同調回
路６出力端に接続されており、出力はＩＣ３１をへて極
性反転を行ないＮＡＮＤ回路２７に接続されている。

また感度切替回路８はインバータを構成するトランジス
タ２０とＩＣ２１，ＩＣ２２を主体とするＴフリツプフ
ロツプとよりなり、トランジスタ２０のベースに時間設
定回路３のトランジスタ１７のコレククが接続され、Ｉ
Ｃ２２の出力端はコンデンサ２３を介して信号検出回路
７のトランジスタ１８のベースに接続されている。

以下、これら回路の動作状態を第３図により説明する。

時間設定回路３のユニジャンクション・トランジスタ１
３が動作状態に入ると同図ａの如き、極めて時間巾の短
いパルスを発生する。

このパルスによりまづ、トランジスタ１５のベース電圧
が同図ｂの如く変化し、これに従ってコレクタ電圧は一
定時間同図ｃの如くＨの状になり、この状態は、障害物
の検知距離（例えば、０〜０．５ｍ）に応じて設定され
る。

このトランジスタ１５のコレクタ電圧の変化によりトラ
ンジスタ１４のコレクタ電圧は同図ｄの如くＬの状態に
なり、このコレクタ電圧の変化によりトランジスタ１７
のベース電圧は同図ｅの如く下り、トランジスタ１７の
コレクタには同図ｆの如きパルスを生ずる。

また、トランジスタ１５のコレクタ電圧が下ると、同図
ｇに示す如くトランジスタ１６のベース電圧は下り、コ
レクタ電圧は同図ｈの如くＨの状態になりベース電圧が
回復すると、コレクタ電圧はＬの状態になる。

このトランジスタ１６のコレクタ電圧のＨの状態にある
時間は別の障害物の検知距離（例えば、０．５〜１ｍ）
に対応する。

この同図ｆに示すパルスは超音波発振回路２にかゝり同
図ｉの如き所定時間巾の超音波が送信される。

また、時間般定回路３のトランジスタ１７のコレクタに
生ずる正のパルス（同図ｆ）は感度切替回路８のトラン
ジスタ２０に入力し、コレクタ電圧は同図Ｊに示す如く
負のパルスとなり、Ｔフリツプフロツプに入力する。

従ってＩＣ２２の出力は同図ｋに示す如くＬの状態にな
る。

このＴフリツプフロツプのＩＣ２２の出力がＬ状態に変
るとダイオード２４は遮断され、コンデンサ２３によっ
てトランジスタ１８のベース電位は同図１の如く大きく
負に引下げられ、出力増巾器のトランジスタ２５のベー
ス電位も同図ｍの如くなり、その後抵抗２６を通る電流
によつそ次第に上昇して増巾作用のある一定の正電位に
落ちつく。

次に、プログラマブル・ユニジャンクション・トランジ
スタ１３が１／２０秒後次のパルスを発振すると、前と
同様に動作するが、ＴフリツプフロツプのＩＣ２２の出
力は同図ｋに示す如くＨの状態になるが、この場合には
トランジスタ１８およびトランジスタ２５のベース電圧
は変化しない従って、超音波送信１回おきに、Ｔフリツ
プフロツプのＩＣ２２の出力はＬおよびＨの状態の繰り
返しとなり、これに応じて、トランジスタ１８の動作状
態を切り換えることができる。

このＩＣ２２の出力電圧がＬの状態のときが障害物検知
の状態であり、Ｈの状態のときが装置の感度点検の状態
である。

同図ｎは、トランジスタ１８のベースに加わる信号、す
なわち、同図ｌとｉの合成波を示すものであり、左半分
には反射波Ｒが存在する状態を示してある。

すなわち、信号検出回路７のトランジスタ１８のベース
に加わる信号は時間設定回路３および信号検出回路感度
切替回路８からの合成波電圧が同図ｎの如くかゝつてい
る場合、同調トランスＴの２次出力電圧の出力振巾の波
頭がトランジスタ１８の導通域に達する場合にはトラン
ジスタ１８のコレクタ電位が下り、その電位が一定値以
下迄下ると、検出信号として出力する。

信号検出回路７より出力された検出結果は、警報音切替
回路９、警報音発振回路１０およびスピーカー１１より
なる警報音発生部から音声信号として送出される。

警報音切替回路９は時間設定回路３および感度切替回路
８によって制御されるＮＡＮＤゲート２７およびＲＳフ
リツプフロツプ回路２８よりなり、信号検出回路７より
送られる検出結果をそれぞれ対応するＲＳフリツプフロ
ツプ回路２８に蓄積し、この蓄積結果に基づき警報音発
生回路１０を構成するマルチバイブレータの発振周波数
を変化せしめ、これによってスピーカー１１から時系列
的に異なる音階の音として送出される。

すなわち、信号検出回路７のトランジスタ１８の出力信
号、感度切替回蕗８のＴフリツプフロツプの出力信号お
よび時間設定回路３のトランジスタ１５および１６の出
力信号とＡＮＤをとることにより、信号検出回路７のト
ランジスタ１８の出力信号が０〜０．５ｍ、０．５〜１
ｍ内の障害物検知時であるか感度点検時に生じたかを識
別し次段のＲＳフリツプフロツプ回路２８にそれぞれ記
憶される。

この記憶は信号検出回路７の出力信号が出なくなるとＮ
ＡＮＤ回路２７の出力電圧が変り、ＲＳフリツプフロツ
プ回路２８がリセットされ、記憶は消される。

このようにして、実施例の障害物検知装置では、トラン
ジスタ１７のコレクタの信号によって繰り返し超音波が
送信される中で、１回置きに、ＩＣ２２の信号によって
、信号検出回路７の感度を変えて故障診断を行ない、そ
の間に障害物の測定を行なって、その結果が警報信号と
して発生するようになっているが、以下、その回路動作
の詳細について説明する。

トランジスタ１７のパルスと同時に、トランジスタ１５
、少しおくれてトランジスタ１６のパルスが繰り返し動
いているときに、トランジスタ１７の正パルスに続いて
ＩＣ２２がＨの状態になり、信号検出回路７も高感度に
変化したさきには、ＮＡＮＤ回路２７ｅにおいてＡＮＤ
信号が通過し、信号蓄積回路としてのフリツプフロツプ
回路２８ｃに入り、そのＣの出力はＬの状態となるが、
トランジスタ１７の指令によって送信された超音波は、
超音波受信用電歪振動子４で受信され、高感度時の信号
検出回路７に達し信号化され、トランジスタ１７がＬの
状態になった直后、Ｃの出力はトランジスタ１８の信号
によってＩＣ２２とＮＡＮＤ回路２７ｄでＡＮＤされＨ
の状態となる。

このように、一度Ｌの状態になったＣの信号を超音波を
送信させた信号でＨの状態にもどし、この信号で警報音
を発生するスイッチが入れられる。

従って、送信および受信の能力がなくなった時はＣの信
号が再びＨの状態になることはなく、警報の安全音は聞
えないことになる。

このようにして安全音が聞えている状態で、続いて超音
波が送信されるときに、ＩＣ２２はトランジスタ１７に
よってＬの状態となり、ＩＣ２１がＨの状態となる。

そして、ＩＣ２１のＨの状態とトランジスタ１７のＨの
状態から、ＡＮＤ信号がＮＡＮＤ回路２７ｃを通じてフ
リツプフロツプ回路２８ａおよび２８ｂをクリヤーして
、一定距離内に障害物があれば、トランジスタ１５又は
１６とＩＣ２１とに対してトランジスタ１８の検出信号
がＮＡＮＤ回路２７ａおよび２７ｂにより、ＡＮＤされ
フリツプフロツプ回路２８ａおよび２８ｂに蓄積される
。

一定距離内に障害物がなければ、安全音のみ（低い音）
となるが、０．５〜１ｍの間に障害物があるときは、ト
ランジスタ１６の時間帯にＩＣ２１とトランジスタ１８
からの信号とがＮＡＮＤ回路２７ｂによりＡＮＤされフ
リツプフロツプ回路２８ｂに蓄積され、ＡはＬの状態の
ままで、ＢだけＨの状態となるためＤ点の電圧は上り、
中間の周波数の警報音となり、同様に、０〜０．５ｍの
間に障害物があるときは、トランジスタ１５によりフリ
ツプフロツプ回路２８ａが働きＡがＨの状態となるとＥ
点の信号によりＢも強制的にＨの状態となり、Ｄ点の電
圧はさらに高くなり、高い周波数の警報音がスピーカー
１１から出る。

これらの蓄積信号は、次の故障診断の間も、フリツプフ
ロツプ回路２８ａおよび２８ｂによって蓄積を続けられ
、その次のトランジスタ１７のパルスによって障害物が
検知される時に消される。

障害物があれば再び蓄積されて連続のように動作する。

フリツプフロツプ回路２８ｃについても同様である。

表は、Ｄ点における警報音発生回路用コントロール信号
とフリツプフロツプ回路２８ａおよび２８ｂのＡ，Ｂの
状態との関係を示すものである。

このように構成される自動車の後方障害物検知装置は、
装置の小型化、取り扱いの容易さの点で超音波送信用電
歪振動子と超音波受信用電歪振動子は並列して一つの装
置内に組み込まれ、例えば、自動車の後部ダンパーに取
り付けられ、スピーカー１１は自動車の運転者の聞き易
い位置に取り付けられる。

また、警報音は、感度点検信号を最も低く弱い音とし、
１ｍ、０．５ｍと近づくに伴い高く強い音とするのが人
間工学上からも望ましい。

なお、このような構成をとる場合、指向特性は中心軸か
ら３０度程度で、１ｍ又は０．５ｍの球面内の反射波の
みを検知できるだけなので、自動車の車巾全体（約１．
８ｍ巾）を警戒範囲に入れるためには、後方に２個の障
害物検知装置を並べて設置する必要がある。

この場合には、これらの２個の装置の送信する超音波が
相互に干渉するのをさけるため送出超音波を同期して送
出しなければならず、その結果、２台の装置の警報音が
運転者に送られた場合には、何れの装置よりの警報であ
るかを区別をできず、特に感度点検信号の一方が鳴って
いない場合にも気付かない危険を生ずる。

このため、この自動車障害物検知装置には、警報音左右
切替回路１２を設け、この回路で２サイクルの矩形波を
発生せしめ、例えば、右側の感度点検結果に対応する音
の次に左側の感度点検結果に対応する音が出るよう、左
右の警報音を交互に、周期的に切替えて一個のスピーカ
ー１１から発音させ、しかも、左と右とで発音時間の長
さを変えることにより、片方のみ発音している場合は、
断続音となり、双方が同じ周波数で発音して居れば連続
音となることにより、故障診断および異なる検知範囲内
の障害物の有無の検出を可能とする。

このような左右音の切替えは、１台目の装置の左右切替
回路の端子２８に２台目の装置の端子２９を接続するこ
とにより行なわれる。

この実施例の自動車の後方障害物検知装置は、故障診断
および異なる検知範囲内の障害物の有無の検出をすべて
自動的に切替えて行なうので、小型に作成でき、取付け
も容易で、信頼性の点でも優れているのみならず、総て
の検出結果を音によって運転者に知らせることができる
ので、運転者はメーター等を目で見る必要もない等の効
果を有するものである。

以上の実施例は、検出結果を音で表示する例を示したが
、警報音切替回路９のＲＳフリツプフロツプには蓄積さ
れた検出結果を用いて光表示または計器表示することも
でき、特に、装置が正常な状態にある場合には故障診断
結果の警報音はたえず発せられるので運転者に耳ざわり
になることもあるので、故障診断結果のみ光で表示する
こともできる。

なお、この装置は、自動車の後方障害物の検知のみなら
ず、一般に、移動体と他の物体との接近の検出に広く応
用しうろことは言うまでもなく、警報能力の拡大により
、この種装置の有効性を高めるものであって工業上の効
果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明障害物検知装置の一実施例のブロックダ
イヤグラム、第２図は本発明移動体障害物検知装置の一
実施例の要部回路図、第３図は同じくタイムチャートで
ある。 図において、１は超音波送信用電歪振動子、２は超音波
発振回路、３は時間設定回路、４は超音波受信用電歪振
動子、５は増巾回路、６は同調回路、７は信号検出回路
、８は信号検出回路感度切替回路、９は警報音切替回路
、１０は警報音発生回路、１１はスピーカー、１２は警
報音左右切替回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定時間巾一定周波数の超音波を繰返し送信する超
   音波送信部と、該送信部から送信された超音波が障害物
   で反射して生じた反射波を受信する超音波受信部と、該
   受信部の受信した反射波を生じた障害物の予め設定され
   た一種以上の距離内における存在および装置の故障診断
   の結果を時間設定回路の制御により時系列的に検出する
   検出部と、該検出部の検出結果をそれぞれ別箇に蓄積す
   る蓄積部と、該蓄積部に蓄積された検出結果を警報信号
   として発生せしめる警報信号発生部とを有することを特
   徴とする障害物検知装置。 ２ 前記警報信号が異なる周波数の音声信号である特許
   請求の範囲第１項記載の障害物検知装置。 ３ 前記音声信号が、故障診断時は最も低く弱い音であ
   り、異なる距離に対する信号音は、近距離ほど高く強い
   音である特許請求の範囲第２項記載の障害物検知装置。 ４ 前記警報信号が光信号である特許請求の範囲第１項
   記載の障害物検知装置。 ５ 前記警報信号が障害物が予め設定された距離内にあ
   るときは音声信号、装置の故障診断結果であるときは光
   信号である特許請求の範囲第１項記載の障害物検知装置
   。 ６ 移動体に設けられ、所定時間巾一定周波数の超音波
   を繰返し送信する超音波送信部と、該送信部から送信さ
   れた超音波が障害物で反射して生じた反射波を受信する
   超音波受信部と、該受信部の受信した反射波を生じた障
   害物の予め設定された一種以上の距離内における存在お
   よび装置の故障診断の結果を時間設定回路の制御により
   時系列的に検出する検出部と、該検出部の検出結果をそ
   れぞれ別箇に蓄積する蓄積部と、該蓄積部に蓄積された
   検出結果を警報信号として発生せしめる警報信号発生部
   と、前記警報信号発生部の発生する信号および前記移動
   体の異なる位置に設けられた同種の装置の警報信号発生
   部の発生する信号を両者の発生時間の異なる状態で交互
   に発生せしめる警報信号切替部とを有する障害物検知装
   置。 ７ 前記警報信号が異なる周波数の音声信号である特許
   請求の範囲第６項記載の障害物検知装置。