JPS5991381A - 車両用後方障害物表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両後方の障害物までの距離を検出して表示す
る車両用後方障害物表示装置であって、障害物からの超
音波の反射時間により障害物へのＶ２Ｉｆ距離を知るよ
うにした超音波式障害物表示装置に関するものである。

この種の装置は車両のりャバンパ寺に超音波送受波器を
装着し、車内には障害物までの距昌１１をバーグラフ等
で表示する表示装置を設けたもので％　Ｎ’５３波を使
用しているため、テレビカメラ等を使用するのに較べて
安価であり、泥やほこシに対する保守の手間も少ない上
に、降雨、降雪時や夜間にも使用でき、さらに正確な距
離検出ができる点できわめて後れている。

ところで、テレビカメラの如く単向後部付近全域の障害
物の位１ｄを認識することができれば、これに応じて車
両の後退方向を変える等、臨機応変の処置をとることが
できる。ところが、従来の超音波式障害物表示装置は単
数あるいは価数の超音波送受波器を車両後部のバンパ中
央あるいは左右位置に所定方向に向けて固定設置してあ
ｒｌこのために車両後方の特定方向の障害物しか検知で
きなかった。車両後方の障害物検知領域内をすべて検知
するだめには多数の超音波送受波器をパンバ上に設ける
必要があるが、これけ価格的にも、実用的にも非現実的
である。

本発明の障害物表示装置は上記問題点を解決しようとす
るもので、車両後部に１台の超音波送受波器を設け、該
送受波器にて、上記障害物検知領域内を走査するととも
に車室内には上記送受波器にて走査探知した検知領域全
域の障害物の位置を表示する表示装置を設けたものであ
る。

以下、図示の実施例により本発明を説明する。

第１図ないし第１Ｏ図は本発明の第１の実施例を示すも
ので、各図に従い構成と作動を併せて説明する。

Ｎ’ｔ　ｘ図は本発明の構成を示すブロック図である。

図中、１は車両後部に設けた超音波送受波器、３は上記
送受波器１を回転ぜしめて重両後方の障害物探知領域内
を走査せしめる回転機構、２は送受波器１の回転角度を
検知する角度センサ、４は送受波器１より超音波を発信
せしめるとともに障害物よりの反射波を受信し、障害物
までの距離ヲ検出するソナー回路、５は上記角度センサ
２のアナログ信号をデジタル信号に変換するとともに上
記ソナー回路４へ作動開始のトリガー信号を発する角度
センサイングーフェース回路、６は上記角度センサイン
ターフェース回路５とソナー回路４の出力信号を入力し
て送受波器ｌの各回転角度における障害物までの距離を
記憶するとともに、車室内に設置した表示装置７に表示
信号を出力する表示信号処理回路である。

上記超音波送受波器１、角度センサ２および走査機構３
は第２図に示すように車両の後部バンパＡに一体で取り
付けである。すなわち、バンバＡにボルト締めされた筐
体９内に上記角度センサ２および回転機構３が収納さｆ
ｔ、送受波器１は筐体９の上面に立設しである。

超音波送受波器１のフレームは台形の基部１２とその上
端よシ左右に突出せしめた腕部１５よシなる。腕部１５
の下方に湾曲せしめた両端にはそれぞれ超音波振動子１
１が内蔵しである。

基部１２の上記腕部１５と対向する而は図中鎖線で示す
放物面１２ａとしてあシ、振動子１１は放物面１２ａ、
に向けて、その焦点に位置せしめである。そして、振動
子１１より光イ―された超音波は放物面１２ａで反射し
て水平方向に送出される。また、基部１２の下…ｊ中心
より下方へ延びる軸１２１）は筐体９内に回動自在に設
けた回転軸３５に固定接続［７てあシ、これによシ送受
波器１のフレームは基部１２の下面を筐体９の上１ｎｊ
より浮かした状曲で回転軸３５に支承される。

上記回転軸３５の下端は角度センサたるポテンショメー
タ２に接続してアリ、ポテンショメータ２は回転軸３５
の回転角度に応じたｈ度信号を出力する。筐体９内には
また走査機構３を構成するモータ３１が設けてあり、モ
ータ軸に装着したギヤ３２はギヤ３３を介して回転軸３
５に設けたギヤ３４に連結されている。これによりモー
タ３１の回転力が回転軸３５に伝達され、回転軸３５お
よびこれに支承された送受波器１が一定速度で回転せし
められる。

上記回転軸３５にはギヤ３４に接して絶縁性の円柱部材
１６が設けてあり、その外周には帯状の電極１４ａ、１
４’ｂが平行に形成しである。

そして、各′電極１４ａ、１４ｂには回路板２１より延
びる長板状の４’に性ブラシ１３ａ、１３ｂが接触して
いる。ここで上記各’ｔｌＥ１ｍ　ｌ　４　ａ　。

１４’ｂはリード線１１ａにより超音波倣動子１１に接
続され、ブラシＬ３ａ、１３’ｂは回路板２１を介して
ケープ）ｖ２２により外部に設けたソナー回路４（第１
図参照）に接４シｔされている。上記ブー１ｙシ１３　
ａ、　ｌ　３　ｂＳ電１’＠１４ａ、：ｈ４’ｂおよび
振動子１１間の接続を第３図に模式的に示す。超音波振
動子１１はその一方の端子が円柱部材１６（第２図参照
）の外周−周に設けだ電極１４ａに接続され、他方の端
子は円柱部４Ｊ１６の外周半周に分割して設けた屯（、
ｋ　ｌ　４　ｏにそれぞれ接続しである。これにより、
送受教器１の半回転毎に振動子１１の一方が交互にブラ
シ１３ａＳ１３１）により選択される。すなわち、回転
する送受波器１の２つの振動子１１のうち、検知領域を
向いだ振動子１１のみがソナー回路４に接続されて超音
波の受発信を行なう。

第２図におい°Ｃモータ３１１Ｋｌｄリード線３１ａ１
回１洛板２１およびケープ）ｖ　２２　ｋ介して外部よ
り電源が供給される。またポテンショメータ２には回路
板２１の図示しない定′「区Ｌｉ：回路より’ｔ［源が
供給され、その出力信号はケーブル２２を介して外部に
設けた角度センザーｒンターフェーヌ回路５（第１し１
廖照）に入力される。

ソナー回路４およびｔ＊ＪＳセンザインターフェーヌ回
路５のＪ７・ｆ成をそれぞれ第４図、第５図に示ス。へ
５４図において４０１はアナログスイッチ、４０２ｉよ
プリアンプ、４ｏ３は帯域フィルタ、４０４は可変利得
アンプ、４０５は検波回νｉ’ｒ、４０（３は比中父台
ム４０７はフリップフロップ、４０Ｂはゲート、４０９
はカウンタ、４１゜４１２は発振器、４１１は制御回路
である。上記Ｄｔ振器４１０の発振周波数および帯域フ
ィルタ４０３の通過・！ｆ；’域の中心周波数にし超音
波振動子１１の使用７Ｆ、Ｊ波数に調整しである。アナ
ログスイッチ４０１は制御回路４１１の出力信号４１１
ａにて切り換わり、゛発振器４１０の出力パルスを端子
４１３より振動子１１（第２図参照）に送って超音波を
発せしめる（信号４１０ａ）とともに、端子４１３より
入力される反射音の受信信号をプリアンプ４０２にＪ入
る。ｎＪ変利得アンプ４０４は制御回路４１１の出力信
号４１１’ｂにてその利得の大きさが制御される。

すなわち、倣動子１１の送１ｇの余韻がある間は利得が
最小となシ、その後は段階的に利得が増大せしめられて
距１ずによる反射ｄの減哀等を補償し−Ｃいる。フリッ
プフロップ４０７は制御回路４１１の出力信号４１１Ｃ
にてセットされ、比較器４０６の出力信号４０６ａある
いは開側１回路４１１の出力信号４１１ｆにてリセット
される。

ゲート４０８はフリップフロップ４０７の出力信号４０
７ａにて開き、このｔｔｋＪに％　ＩＭ　Ｉｇ　４１２
の出力パルスがカウンタ４０９に入力される（信％４０
８ａ）。カウンタ４０９は］１記パルス信号４０８ａを
カウントし、距離信号＋ｏ９ａとＬ／　テ！ｌｉｔ■子
４１５よシ送出する。またカウンタ４０９は＜’ａｌＪ
御回路の出力信号４１１ｄにてリセットされる。制御回
路４１１は端子４１４より入力する角度センサインター
フェース回路５（第１図参照）のトリガ信号５２ａにょ
シ作動をυｉ始し、上記各信号４１１ａ、４１１１）、
４１１ｃ、　　へｌｌｄ、４１１土゛をｊ６シてソナー
回路４全体を制御する。そして、距Ｕ１に測だ終了時に
は端子４１６よシ１ｉｌｌ定終了１ｉ−号４１１ｅを晃
する。

第５１／１において、５１は数十ＫＨｚの発振周波数を
有するｉｂ振器、５２は向期餓分回路、５３は４ビツト
のＡ／Ｄコンバータである。端子５４よ多入力されるポ
テンショメータ２（第２ｕ参照）の出力倍−号はＡ　／
　Ｄコンバータ５３にてデジタル信号に賀挨され、角度
信号５３ａとして端子５６より送出される。同期歎分回
路５２には」：記Ａ／ＤコンバータのＬＳＢのビット信
号５３ｂが入力され、このビット信号５３ｂが反転する
毎に、徽分回路５２よりトリガ信号５２ａが出力されて
端子５５より送出される。上記ポテンショメータ２は回
転角度１８０度周期で同一出力を発し、したがってＡ／
Ｄコンバータ５３の上記ビット信号５３１）はポテンシ
ョメータ２がほぼｌ１度（−１８０度／１６）回転する
毎に反転する。

第９図に上記各信号のタイムチャートを示す。

図中（１）は送受波器１の回転角度に対応した角度信号
１５３ａの変化を示すもので、各数字は所定回転角度に
おける角度信号５３ａのデジタル値である。図中（２）
ないしく９）は上記角度信号５３ａが１５を示す角度区
間（図中鎖線で示す）におけるソナー回路４（第４図参
照）の各信号５２ａ１４１０ａ、４０４ａ、４０５ａＳ
４０６ａ１４０７ａ、４０８ａ、４１１ｅの発生タイミ
ングを示すものである。

上図に基づき、以下にソナー回路４の作動を説明する。

トリガ信号５２ａを受けだ制御回路４１１はアナログス
イッチ４０１を発振器４１０側に切換えて超音波送受波
器ｌ（第２図参照）にパルス信号４１０ａを送る。同時
にフリップフロップ４０７をセットし、その出力信号４
０７ａをｒｌＪレヘ）Ｌｙにする。仁の時カウンタ４０
９はリセットする。次にアナログスイッチ４０１をプリ
アンプ４０２９１１１に切り換えて、受１ｄ信号を受け
、ノイズをカットした後、増幅する（信号４０４ａ　）
ｏ信号４０４ａは検波回路４０５で検波され（信号４０
５ａ）、所定レベル以上に達すると比較器４０６よシ信
号４０６ａが兄せられてフリップフロップ４０７かリセ
ットされる（信号４０７ａ）。

上記フリップフロップ４０７がセットされている期間は
超音波を発信してから反射波を受信するまでの時間であ
る。そして、この囲に発１＝器４１２の出力パルスがゲ
ー）４０８を通ってカウンタ４０９に入力され（信号４
ｏｓａ）、カウントされる。したがって、カウンタ４０
９からは障害物までの距離に比例した距離信号４０９ａ
が出力される。測定すべき最大の距離に対応する時間が
経過すると比較器４０６の出力信号４０６ａの有無に関
係なくフリップフロップ４０７は制御回路４１１の制御
信号４１１ｆによりリセットされ、同時に制御回路４１
１は測定終了信号４１１ｅを発する。

第６図に表示信号処理回路６の構成を示す。

図中６１はＲＡＭで、超音波送受波器１の各回転角度に
おける障害物までの距離を記憶する。

６２．６５はにビットの入力を一個の出力にデコードす
るデコーダ、６３はＯＲゲート配列、６４はデータセレ
クタ、６６は制御回路、６７は比較器、６８はｎ進カウ
ンタ、６９は発振器である。

上記ＯＲゲート配列６３は第８図に示す如く２人力ＯＲ
ゲート６３１をカスケード接続したもので、デコーダ６
２（第６図参照）の出力信号６２ａの最小ビットが初段
のＯＲグー）６３１に接続され、最大ビットが最終段の
ＯＲゲート６３１に接続しである。初段のＯＲゲート６
３１の残る入力端子には比較器６７の出力信号６７ａが
入力されている。

第６図においてｎ進カウンタ６８はｎの値をＪ商当に選
ぶことにより、発振器６９の出力パルスをカウントして
角度アドレス信号６８ａを出力する。本実施例では上記
ｎの値は１６としてあり、角度アドレス信号６８ａはＯ
から１５までその値が周期的に変わる。

端子６０３より距離測定終了信号４１１ａが入力すると
、制御回路６６はデータセレクタ６４を制御して端子６
０２より入力する角度信号５３ａをＲＡＭ６１に入力す
る。次にＲＡＭ６１に葺き込み信号６６ａを発し、端子
６０１に入力する距離信号４０９ａを上記角度信号５３
ａで指定するアドレスに書き込む。書き込みが終了する
と今度はデータセレクタ６４を介してｎ進カウンタ６８
の角度アドレス信号６８ａがＲＡＭ６１に与えられる。

アドレス信号６８ａは周期的に変化し、信号６８ａで指
定したアドレスに記憶された距離信号４０９ａが順次読
み出される（信号６１ａ）。

デコーダ６２は上記読み出された距離信号６１ａ１７１
Ｊ応したビットが「１」レベルとなった出力信号６２ａ
ｆ：発する。この信号６２ａはＯＲゲート配列６３によ
り表示用距離信号６３ａに変換され、端子６０４より送
出される。表示用距離信号６３ａは上記「ｌ」レベルと
なったビットよシ上位のビットが全て「１」レベルとな
る。ｎ進カウンタ６８の角度アドレス信号６８ａはデコ
ーダ６５にも入力され、アドレス信号６８ａに対応した
ビットが１１」レベルとなった表示用角度信号６５ａを
端子６０５より送出する。コンパレータ６７では角度信
号５３ａと角度アドレス信号６８ａを比較し、両者が一
致すると出力信号６７ａを発する。信号６７ａによｆｉ
ＯＲゲート配列６３から出力される表示用距離信号は全
てのビットが「１」レベルとなる。

本実施例では上記表示用距離信号６３ａは１０ビツトで
あり、表示用角度信号６５ａは１６ビツトである。

表示装置７の構成を第７図に示す。図中ｒ７１．７３は
ドライバ回路、マ２は表示素子配列である。表示素子と
しては発光ダイオード、蛍光表７Ｆ、管、液晶等が使用
できる。表示素子配列７２中の各素子はマトリックス結
線されて、Ｆ３−リ、端子７４より入力する表示用距離
信号６３ａと端子７５より入力する表示用角度信号６５
ａで選択された表示素子が点灯する。すなわち、信号６
３ａの「ｉ」レベルとなったビットで行が選択され、信
号６５ａの１１」レベルとなったビットで列が選択され
て、選択された行と列の交点に位置する表示素子が点灯
せしめられる。

第１０図に上記表示装置マの正面図を示す。

表示装置７は車両後退時に運転者が視認し得る車室内の
りャトレイ等に設置される。図中７６は車幅を表示する
マークで、表示素子配列７２の表示素子は車幅内および
その近傍に限って設けである。上記表示素子配列７２は
放射状に１６等分されており、これは上記表示用角度信
号６５ａの各ビットに対応している。表示素子配列７２
はまだ同心ｗ篇大１０等分されており、これは上記表示
用距離信号６３ａの各ビットに対応している。

第６図のｎ進カウンタ６８より角度アドレス信号６８ａ
が順次発せられると、これに応じて角度表示信号６５ａ
および距離表示信号６３ａが表示装置７に出力される。

これにより、表示素子配列７２中の上記各１８号６３ａ
、６５ａで選択された表示素子が点灯する（第１０図の
斜線部）。距離表示信号６３ａは前述の如く障害物まで
の距離に対応したビットより上位のビットがすべて「１
」レベルとなるから、障害物の前縁を示す表示素子以降
が全て点灯する（図中７２ａの部分）。また、超音波送
受波器１の走査角度と角度アドレス信す６８ａが一致し
た場合には第６図の信号６７ａにより距離表示信号６３
ａは全てのビットが「１」レベルとなるから、この時、
角度表示信号６５ａで選択した表示素子が全て点灯する
（第１０図中７２　’ｂの部分）。このようにして、表
示装置７にＩｄ車両後部付近全域の障害物の位置が表示
されるととも忙送受波器１が探査している方向も併せて
表示される。

このように本発明の後方障害物表示装置は車両後部に設
けた１台の超音波送受波器を所定速度で回転せしめ、送
受波器の互いに対称位置に設けた２個の超音波振動子に
より父互に超音波の受発信を行なわしめることにより、
車両後方の障害物検知領域を全て検知して、車窓内の表
示装置に上記領域内の障害物の位置を表示するようにし
だので、東向の後退を極めて安全かつスムーズに杓なう
ことができ、まだ多数の送受波器を設ける必要がなく、
経済的である。

第１１図は本発明の第２の実施例を示すもので、アナロ
グスイッチ１日を設け、これにより超音波送受波器１０
２個の振動子１１を切り換えるようにしたものである。

振動子１１の各端子はそれぞれ’４ｔＭ１４ａ、１４　
ｂ、１４０と接続され、上記各ｔ［ｌ：、＠１ａａ、　
１＊ｂ、１４０にはそれぞれブラシｉ３ａ、１３’ｂ、
１３Ｃが接触している。本実施例ではポテンショメータ
２（第２図Ｇ　ｌ！！（）に３６０度周期のものを使用
し、Ａ／Ｄコンバータ５３に５ビツトのものを使用して
、そのＭＳＢのビット信号５３０にて上記アナログスイ
ッチ１８を切り換える。これによυ、送受波器ｌの１８
０度回転毎に振動子１１が切り換えられる。本実施例で
は振動子１１の切り換えが電気的に行なわれるから、第
１の実施例よシ信頼性が向上する。

第１２図は本発明の第３の実施例を示すもので、超音波
送受波器１の振動子１１を一個とし、これを検知領域に
向けて往復作動せしめたものである。ギヤ３２．３３を
介してモータ３１により回転駆動せしめられるギヤ３９
にはこれと一体回転するクランク３６が設けである。一
方、送受波器ｌの回転軸３５にはアーム３Ｂが設けられ
、このアーム３８と上記クランク３６の先端間にはリン
ク３７が架設しである。リンク３７の両端は回動自在に
結合してあり、クランク３６、＋）ンク３１、アーム３
８で構成されるリンク機構により、ギヤ３９の回転運動
が回転軸３５の往復運動に変換される。このような構造
にょっても第１の実施例と同様の効果がある上に、振動
子１１は一個で良く、切り換え回路も不要である。

以上の実施例では超音波送受波器をモータとギヤあるい
はモータ、ギヤおよびリンク機構よりなる回転機構によ
って回転せしめているが、モータにより直接回転せしめ
るか、あるいはソレノイドとリンク機構を組み合わせた
回転機構を用いても良い。

また角度七ンサとしてはポテンショメータ以外にシャフ
トエンコーダを使用しても良い。

第１３図は本発明の第４の実施例を示すもので、表示信
号処理回路６に代えてマイクロコンピュータを使用した
場合のプログラムフローチャートである。上記マイクロ
コンピュータとしては２組の入力ポートと３組の出力ポ
ートおよび１つの割込要求端子を有するものを使用する
。

そして、上記各入力ポートには角度信号５３ａおよび距
離信号４０９ａを入力し、上記各出力ポートは表示用角
度信号６５ａおよび表示用距離信号６３ａを出力する。

割込要求端子には距離測定終了信号４１１ｅを入力する
。

フローチャートにおいて、Ｏｉは距離測定終了信号の発
生時に読み込まれた角度信号５３ａ、ｒ（θ１）はこの
時の距離信号４０９ａである。

本実施例ではθ１の値は０から１５の値をとυ得る。θ
はメインプログラムの一巡毎にその内容が１づつ増加す
るカウント用メモリで、本実施例ではその内容が１５を
超えるとリセットされる。Ｄ（θ）は角度信号をデコー
ドした表示用角度信号、Ｄ　（ｒ（の）は距離信号をデ
コードした表示用距離信号である。またＡ（のけ所定の
回転角度における障害物接近限度距離である。

ステップ８１において角度信号０１で指定されるメモリ
に距ト撒信号ｒ（θ１）を記１．値する。ステップ８２
では角度イホ号０１とカウント用メモリθの値を比較し
、等しければステップ８４へ、等しくなければステップ
８３へ進む。ステップ号５５ａおよび表示用距離信号６
３ａとして出力する。ステップ８４では表示用距離信号
Ｄ（ｒ（の）すなわち６３ａの全てのビットを「１」レ
ベルにして出力する。ステップ８５では距離信号ｒ（θ
）と接近限度距離Ａ（のを比較し、接近限度距離Ａψ）
以内にある場合はステップ８６にて図示しない警報器に
警報信号を出力する。

本実施例でも躬１の実施例と同様の効果を生じる。

以上の如く、本’ｒｂ明の車両用後方障害物検知装置は
車両後部に設けた１台の超音波送受波器にて車両後方の
ｌｉｉδ害物検知領域を走査し、車室内に設けた表示器
に検知領域全域の障害物の位ｉＮ／を表示するようにし
だので、車両の後退が安全かつスムーズなものになり、
まだ装置の価格も安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第゛１０図は本発明の第１の実施例を示す
もので、第１図は全体構成を示すブロック図、第２図は
車両の後部バンパに設けた超音波送受波部の断面図、第
３図は超音波摂動予選択機構の説明図、第４図はソナー
回路の構成を示すブロック図、第５図は角度センサイン
ターフェース回路の構成を示すブロック図、第６図は表
示信号処理回路の構成を示すブロック図、第７図は表示
装置の構成を示すブロック図、第８図はＯＲゲート配列
回路の回路図、第９図はソナー回路の各信号のタイムチ
ャート、第１０図は表示装置の正面図、第１１図は本究
明の第２の実施例を示す回路図、第１２図は本究明の第
３の実施例を示す超音波送受波部の断面図、第１３図は
本発明の第４の実施例を示すプログラムフローチャート
である。 Ａ・・・・・・後部パンパ ト・・・・・超音波送受波器 ２・・・・・・ポテンショメータ ３・・・・・・走査機構 ４・・・・・・ソナー回路 ５・・・・・・角度センサインターフェース回路６・・
・・・・表示信号処理回路 ′ｌ・・・・・・表示装置１ｘ 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 （９）　ｏ　　　　　　　　　　　　ｒＬ臥−一一第１
０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両後部に設けた１台の超音波送受波器と、該送受波器
   を車両後方の障害物探知領域内で走査せしめる走査手段
   と、所定の走査角度で上記送受波器より超音波を発信せ
   しめるとともに障害物よりの反射波を受信する送受信回
   路と、上記発信より受信までの時間から障害物までの距
   離を検出する距噛検出回路と、上記送受波器の走査角度
   を検知する角度検知手段と、各走査角度における障害物
   までの距陣を表示する表示装置とよりなる車両用後方障
   害物表示装置ｄ。