JPWO2006030832A1 - 監視装置、周囲監視システム、及び監視制御方法 - Google Patents

監視装置、周囲監視システム、及び監視制御方法 Download PDF

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Abstract

本願の監視装置は、広角の単一ビームの電波、またはそれより狭い範囲の複数のビーム方向の電波を送出する送信アンテナ部５０３と、送信アンテナ部５０３が送信し対象物に反射した複数のビーム方向の電波を受信し、第１の給電部５２２および第２の給電部５２３を有する受信アンテナ部５０４と、電波として送出するための信号を送信アンテナ部５０３に伝達する送信部５０２と、受信アンテナ部５０４が受信した電波を、受信アンテナ部５０４から信号として伝達される受信部５０６と、第１の給電部５２２または第２の給電部５２３のいずれかに給電されるように切り替えて、２つの電波のビーム方向を形成させ監視領域を制御するビーム切り替え手段５０５とを備える。

Description

本発明は、電波を送出して、反射した反射信号を受信することにより周囲にある物体や人を検出するための監視装置等に関するものである。
従来の車両の周囲を監視する車両周囲監視装置としては、車両の前方あるいは後方のコーナーに超音波センサを取り付け、周囲の障害物を検知し、あるいは距離を測定し、接触の危険性があれば運転者に報知するものがあった（例えば、特許第３２３２１６２号公報参照）。
図２７は、特許第３２３２１６２号公報に記載された従来の車両周囲監視装置を示す平面図である。図２７において、超音波検知器３ＦＲ、３ＦＬ、３ＲＲ、３ＲＬ、３ＢＲ、３ＢＬが、車体１の前方あるいは後方のコーナーに設置され、相互が干渉しないタイミングで超音波が送信され、周辺の障害物を検知し、障害物との距離を測定し、障害物との距離が接近して危険と判断すると、警報器により警報信号が出力される構成になっていた。
一方、超音波センサは、検知距離が短く、センサの雨滴がついた場合の誤検出等、耐環境性も低いことから、電波を用いたレーダセンサも車両周囲監視装置として広く使用され始めている。従来の車両用レーダ装置は、車両前方に設置され、１０度以下の非常に細いビームで、前方車両との車間距離や相対速度を計測し、車両を制御することに使用されている。従って、その監視領域は車両前方の非常に細く長い領域に限られている。
しかしながら、レーダセンサは、アンテナの指向性により検知範囲が決定されるため、広範囲に渡ってカバーするためには複数のセンサを配置する必要がある。このため、システム全体のコスト高が課題となる。
図２８は、レーダセンサを用いて、車両の後方を隙間なく監視する場合の、レーダセンサの取り付け箇所とそれらの監視領域を示している。このように、数多くのレーダセンサ２８０１〜２８０６が必要になる。
広範囲に渡ってカバーするための別の方法として、スキャンする方法があるが、機械的に回動するため、非常に高価なものになる。また、さらに別の方法として、フェーズド・アレ―アンテナを使用し、アンテナローブを電子的に回転するものもあるが、鋭い収束を達成するために、多数の、位相制御された能動性の送信／受信要素を必要とし、それにより、比較的高い実施コストが必要となる。
すなわち、レーダセンサを用いて車両周囲の広い範囲を監視するためには、非常にコストが高くなるという課題を有していた。
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、例えば、少ない数のレーダセンサで車両周囲等の広い領域を監視できる、監視装置を提供することを目的とする。
第１の本発明は、電波を送出して、その電波が反射された電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置であって、
所定範囲の指向性を有する電波を送出するための、または前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波を異なるビーム方向に送出するための送信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部が送信し、前記対象物で反射した電波を異なるビーム方向毎に受信するための受信アンテナ部と、
前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達される受信部と、
前記受信アンテナ部が前記電波を前記異なるビーム方向毎に受信する際、そのビーム方向を順次切り替えることにより監視領域を制御するビーム切り替え手段とを備えた監視装置である。
第２の本発明は、前記ビーム切り替え手段は、前記送信アンテナ部が前記異なるビーム方向の電波を送出する場合は、その送信電波のビーム方向を順次切り替えて監視領域を制御する、上記第１の本発明の監視装置である。
第３の本発明は、前記送信部から伝達する信号と前記受信部に伝達される信号とを切り替える送受切り替え手段を備え、
前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部を兼ねており、前記送受切り替え手段により電波の送受信が切り替えられるようになっている、上記第２の本発明の監視装置である。
第４の本発明は、前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
前記ビーム切り替え手段は、前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えて、２つの電波のビーム方向を形成させる、上記第３の本発明の監視装置である。
第５の本発明は、前記受信アンテナ部は、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
前記矩形状アンテナ素子は、その一対の対向する角に前記第１の給電部および前記第２の給電部を持ち、残る対向する角に迂回素子をそれぞれ持つ、上記第４の本発明の監視装置である。
第６の本発明は、前記矩形状アンテナ素子は、実質上正方形であり、その一辺は、実質上動作周波数の１／３波長の長さであり、前記迂回素子は、いずれも実質上動作周波数の１／４波長の長さである、上記第５の本発明の監視装置である。
第７の本発明は、前記矩形状アンテナ素子は、誘電体基板の導体面の導体が矩形状に剥がされたスロット部を有するスロットループアンテナであって、前記迂回素子は前記スロット部の一対の対向する角にある迂回スロット部分であって、
前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第２の給電部である、上記第５の本発明の監視装置である。
第８の本発明は、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面が、前記反射板と対面している、上記第７の本発明の監視装置である。
第９の本発明は、前記受信部に伝達された信号によって前記対象物までの距離を決定するとともに、前記異なるビーム方向から受信される複数の電波に対応する複数の信号のうちの２つの信号の振幅の差を、前記２つの信号の振幅の和で正規化した値に基づいて、前記対象物に向かう方向を決定し、前記距離と前記対象物に向かう方向とに基づいて前記対象物の位置を決定する第１の対象物位置決定部をさらに備えた、上記第５の本発明の監視装置である。
本発明により、例えば、少ない数のレーダセンサで車両周囲等の広い領域を監視できる、監視装置を提供できる。
本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置のブロック構成図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの構成を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの構成を示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、方位角φ＝５０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、方位角φ＝１３０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置の配置例を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置の監視領域を示した図 本発明の実施の形態１における、他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態１における、別の他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態２における車両周囲監視装置のブロック構成図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの構成を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの構成を示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図（ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、方位角φ＝５０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図（ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、方位角φ＝１３０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態２における、他の構成のアンテナの構成を示す上面図（ｂ）本発明の実施の形態２における、他の構成のアンテナの構成を示す側面図 （ａ）本発明の実施の形態２における、別の他の構成のアンテナの構成を示す全体構成図（ｂ）本発明の実施の形態２における、別の他の構成のアンテナの構成を示す誘電体基板の上面図（ｃ）本発明の実施の形態２における、別の他の構成のアンテナの構成を示す誘電体基板の下面図 本発明の実施の形態２における、他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態２における、別の他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置の配置例とその監視領域を示した図 本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置の、他の配置例とその監視領域を示した図 本発明の実施の形態４における車両周囲監視システムのブロック構成図 本発明の実施の形態４における車両周囲監視装置の配置例とその監視領域を示した図 本発明の実施の形態４における車両周囲監視装置の信号を送信するタイミングの一例を示した図 本発明の実施の形態４における、他の構成の車両周囲監視システムのブロック構成図 （ａ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求める方法を説明するための、２つのビームパターンを示す図（ｂ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求める方法を説明するための、和および差のパターンを示す図（ｃ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求める方法を説明するための、角度誤差電圧を示す図 本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求めるフローチャート （ａ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る車室内の表示画面を示す図（ｂ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る車両後方の検出場面を示す図 （ａ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る、検出対象が回避不可能な状態を示す図（ｂ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る、検出対象が回避可能な状態を示す図 従来の車両周囲監視装置の配置図 従来のセンサで車両後方をカバーしようとした場合のセンサの配置とその監視領域の一例を示した図
符号の説明
ｄ１ 放射素子と反射素子との距離
ｄ２ 放射素子と導波素子との距離及び導波素子間の距離
１０１ タイミング制御部
１０２ 送信部
１０３ 送信アンテナ
１０４ 受信アンテナ
１０６ 受信部
１０７ 処理部
２０１ 放射素子
２０２、２１２ 反射素子
２０３、２１３ 導波素子
６０１、６１１ 放射素子
６０２、６１２ 反射素子
６０３、６０４、６１３ 導波素子
１９７０ 中央制御演算部
１９７１ 中央タイミング制御部
１９７２ 中央処理部
１９８０ 走行状況情報格納部
１９８１ 車速センサ
１９８２ 舵角センサ
１９９０ 表示部
１００、１１００、１７００、１７１０、１８００、１８１０、１８２０、１８３０、１９１０、１９２０、１９３０ 車両周囲監視装置
１１０１、１１０２、１７０１、１７０２、１７１１、１７１２、１８０１、１８０２、１８１１、１８１２、１８２１、１８２２、１８３１、１８３２、２００１、２００２、２０１１、２０１２、２０２１、２０２２ 監視領域
２２００ 送信モジュール
２２０１ タイミング制御部
２２０２ 送信部
２２０３ 送信アンテナ
２２１０ 受信モジュール
２２１１ タイミング制御部
２２１２ 給電切替スイッチ
２５１３ 受信アンテナ部
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置のブロック構成図を示したものである。
図１において、車両周囲監視装置１００は、タイミング制御部１０１と、電波を送信する送信部１０２と、複数のビームをもつ送信アンテナ１０３と、受信アンテナ１０４と、アンテナのビーム方向を切り替えるビーム方向指定手段１０５と、反射信号を受信する受信部１０６と、処理部１０７を備えている。送信部１０２、ビーム方向指定手段１０５、受信部１０６、処理部１０７は、タイミング制御部１０１からのタイミング信号に基づいて制御される。なお、車両周囲監視装置１００は、本発明の監視装置の一例であり、送信アンテナ１０３および受信アンテナ１０４は、それぞれ、本発明の送信アンテナ部および受信アンテナ部の一例である。また、ビーム方向指定手段１０５は、本発明のビーム切り替え手段の一例である。
送信アンテナ１０３は、いずれも、１つの給電素子１１１と複数の無給電素子からなる第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０を有しており、第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０は、給電素子１１１を共有した構成になっている。
受信アンテナ１０４は、送信アンテナ１０３と同様の構成であり、第１のアンテナ１３０と第２のアンテナ１４０を有しており、第１のアンテナ１３０と第２のアンテナ１４０は、給電素子１１１を共有した構成になっている。
次に、図１を用いて、本実施の形態１の車両周囲監視装置１００の動作について説明する。
それぞれの無給電素子１１２は、オープンショートスイッチ１１３を具備している。そして、送信アンテナ１０３において、第１のアンテナ１１０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチ１１３がオープンの時は、第２のアンテナ１２０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチはショートになり、第１のアンテナ１１０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチがショートの時は、第２のアンテナ１２０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチはオープンになるよう、ビーム方向指定手段１０５が制御を行う。同様に、受信アンテナ１０４においても、ビーム方向指定手段１０５が制御を行う。
ビーム方向指定手段１０５は、タイミング制御部１０１からのタイミング信号に基づいて、所定の方向にビームが形成されるようそれぞれの無給電素子１１２のオープンショートスイッチ１１３を制御する。
同じくタイミング信号に基づいて、送信部１０２から伝達される信号が、送信アンテナ１０３から送出される。周囲に検出対象が存在する場合、送出された信号は、検出対象に当たって反射する。ここで、検出対象とは、本車両周囲監視装置１００が搭載される車両の周囲に位置する車両、物体や人体を意味する。
このような検出対象からの反射信号は、受信アンテナ１０４から受信部１０６に伝達され、処理部１０７で処理されて、検出対象の有無、検出対象との距離、検出対象の速度の情報を得る。そして、これらの情報が、車両周囲監視装置１００に接続された出力手段１０８によって、表示、音声出力等で出力される。
次に、本実施の形態１における車両周囲監視装置１００の送信アンテナ１０３および受信アンテナ１０４の構成として、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成を用いた場合について説明する。
図２は、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成のアンテナの構成図を示しており、図２（ａ）は斜視図を、図２（ｂ）は上方から見た平面図を示している。ここでは、アンテナの動作周波数を２４ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図２に示すような座標軸を定義している。
図２に示すアンテナは、放射素子２０１、反射素子２０２、複数の導波素子２０３からなる第１の八木・宇田アレーアンテナと、放射素子２０１、反射素子２１２、複数の導波素子２１３からなる第２の八木・宇田アレーアンテナとで構成される。これらの２つの八木・宇田アレーアンテナは、図２に示す様に、放射素子２０１を共有しており、Ｙ軸上の放射素子２０１を中心にして、Ｙ軸を基準としてそれぞれ反対方向に傾斜して配列されている。Ｙ軸との傾きを、Ｘ軸を基準にして説明すると、第１の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向から角度φ＝αだけ傾斜した方向に沿って配列されている。また、第２の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向から角度φ＝１８０−αだけ傾斜した方向に沿って配列されている。
放射素子２０１は、長さが６ｍｍの半波長ダイポールアンテナである。反射素子２０２及び２１２は、放射素子２０１からｄ１離れた位置に配置された長さが６ｍｍの線状素子である。導波素子２０３及び２１３は、放射素子２０１からｄ２離れた位置に複数個配列され、それらの間隔はｄ２である。このとき、導波素子２０３及び２１３の長さは、それぞれ５ｍｍに設定される。
図２（ｂ）に示すように、反射素子２０２と複数の導波素子２０３は、放射素子２０１に平行に一直線上に配置されて第１の八木・宇田アレーアンテナを構成している。同様に、反射素子２１２と複数の導波素子２１３は、放射素子２０１に平行に一直線上に配置されて第２の八木・宇田アレーアンテナを構成している。なお、反射素子２０２、放射素子２０１、複数の導波素子２０３が一直線上に並んでいる第１の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向の一例であり、反射素子２１２、放射素子２０１、複数の導波素子２１３が一直線上に並んでいる第２の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向とは異なる方向の一例である。
反射素子２０２及び２１２、導波素子２０３及び２１３は、それぞれの素子の中央に、例えば、ＰＩＮダイオードを用いたスイッチ素子が設けられている。このため、これらの反射素子および導波素子は、ＰＩＮダイオードに順バイアスを印加しスイッチ素子をオンさせた場合は、反射素子または導波素子として動作し、ＰＩＮダイオードに逆バイアスを印加しスイッチ素子をオフさせた場合は、それぞれの反射素子または導波素子の中央で切り離された状態となるため、反射素子及び導波素子として動作しない。なお、これらのスイッチ素子は、図１で示すオープンショートスイッチ１１３に相当する。
図１に示す送信アンテナ１０３、及び受信アンテナ１０４を構成する第１・第２のアンテナの指向性と、上記八木・宇田アレーアンテナの方向との対応関係は次の通りである。即ち、送信アンテナ１０３の第１のアンテナ１１０と、受信アンテナ１０４の第１のアンテナ１３０は、ともに同じ指向性（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）を有しており、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した第１の八木・宇田アレーアンテナにより構成されている。また、送信アンテナ１０３の第２のアンテナ１２０と、受信アンテナ１０４の第２のアンテナ１４０は、ともに同じ指向性（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）を有しており、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した第２の八木・宇田アレーアンテナにより構成されている。
次に、図２に示す構成を有するアンテナの動作について説明する。
第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２０２及び導波素子２０３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオンさせた場合、第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２１２及び導波素子２１３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオフさせるようにスイッチ制御を行う。また、同様に、第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２１２及び導波素子２１３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオンさせた場合、第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２０２及び導波素子２０３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオフさせるようにスイッチ制御を行う。このようにスイッチ素子の状態を切り替えることで、第１の八木・宇田アレーアンテナと第２の八木・宇田アレーアンテナを切替動作させることができるため、主ビーム方向を切り替えることが可能となる。尚、本発明の「異なるビーム方向」とは、例えば主ビーム方向に着目して、その主ビーム方向が異なる場合が、一例となる。
図３は、Ｙ軸方向から４０度傾いたφ＝５０度の第１の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図３（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図３（ｂ）は、方位角φ＝５０度における垂直面の指向性を示している。
上述したビーム方向指定手段１０５におけるスイッチ制御により、送信アンテナ１０３の第１のアンテナ１１０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）のタイミングで、受信アンテナ１０４の第１のアンテナ１３０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）となる。その後、送信アンテナ１０３の第２のアンテナ１２０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）のタイミングで、受信アンテナ１０４の第２のアンテナ１４０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）となる。この様に、ＯＮすべきアンテナを順次切り替える。
図３（ａ）において、指向性３０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝５０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図３（ｂ）において、指向性３０２は、指向性３０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
図４は、Ｙ軸方向から、第１の八木・宇田アレーアンテナとは反対方向に４０度傾いたφ＝１３０度の第２の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図４（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図４（ｂ）は、方位角φ＝＋１３０度における垂直面の指向性を示している。
図４（ａ）において、指向性４０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝１３０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図４（ｂ）において、指向性４０２は、指向性４０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
図５は、本実施の形態１における車両周囲監視装置の配置とその監視領域の一例を示したものである。図５（ａ）は、車両周囲監視装置の配置を示す図であり、図５（ｂ）は、その監視領域を上から示した図である。
図５（ａ）において、車両周囲監視装置１１００は、車両の前方の中央部付近、例えば電波を透過する樹脂製のバンパー内に、図２におけるＺ軸が地面に対して垂直方向に、Ｙ軸が車両前進方向になるように設置される。なお、車両周囲監視装置１１００は、図１に示した車両周囲監視装置１００と同じものである。
また、アンテナのビームは、Ｙ軸方向（φ＝９０度）に対してできるだけ傾いた状態、即ち、方位角φが０度又は１８０度に近い状態になるようにチルトさせる。これにより、図５（ｂ）に示すような監視領域１１０１と監視領域１１０２の２つの監視領域を、１つの車両周囲監視装置１１００で検知できる構成になる。これにより、見通しの悪い交差点やＴ字路などを走行する際に、車両左右方向の近距離領域を監視できる。
以上の構成によって、車両の交差点やＴ字路などへの進入を最小限に留め、接近車両や自転車、通行人の確認を補助することが１つの車両周囲監視装置で可能となる。
なお、上記では、車両周囲監視装置を図５に示す位置に設置することとしたが、必ずしも図１に示す車両周囲監視装置１００の構成の全てを図５に示す位置に設置する必要はない。送信アンテナ１０３および受信アンテナ１０４のみが図５の位置に設置されていればよく、車両周囲監視装置１００のその他の構成部分については車両の他の位置に設置されてもよい。
なお、本実施の形態１の図１に示す車両周囲監視装置１００の構成においては、送信アンテナ１０３も受信アンテナ１０４と同様にビームを切り替える構成としたが、送信側は任意のアンテナ、たとえばパッチアンテナ等で構成してもよい。
図６は、送信側をパッチアンテナとした場合の車両周囲監視装置１２００の構成図を示している。図１に示す車両周囲監視装置１００の送信アンテナ１０３の部分が、送信アンテナ１２０３となっている点のみが異なる。送信アンテナ１２０３は、広い指向性を有するパッチアンテナである。なお、図１と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
なお、図６に示す送信アンテナ１２０３から送出される電波が、本発明の、「所定範囲の指向性を有する電波」の一例であり、図１に示す車両周囲監視装置１００の送信アンテナ１０３から送出される複数方向の電波が、本発明の、「前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波」であって、「異なるビーム方向に送出」される電波の一例である。
図６において、送信アンテナ１２０３の信号送信範囲は、第１のアンテナ１３０のビーム方向で監視する領域と、第２のアンテナ１４０のビーム方向で監視する領域の、両方の監視領域を含む範囲を有するものである。このように、送信側のアンテナは、受信側のアンテナの複数の監視領域を包含する範囲に電波を送出できるアンテナであればよい。
また、図１に示す車両周囲監視装置１００の構成においては、送信アンテナ１０３と受信アンテナ１０４を個別に備える構成としたが、アンテナを送受で共用させ、信号の送受信を切り替える構成としてもよい。
図７は、送信アンテナと受信アンテナを共用した場合の車両周囲監視装置１４５０の構成図を示している。図１に示す車両周囲監視装置１００とは、送受切替スイッチ１４００を備え、送信アンテナと受信アンテナを共用とした点が異なる。なお、図１と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
図７に示す送受信アンテナ１４０４は、図１に示す受信アンテナ１０４と同じ構成である。送受切替スイッチ１４００は、送受信アンテナ１４０４からの電波の送受信のタイミングに応じて、給電素子１１１との接続を切り替える制御を行う。
送受切替スイッチ１４００は、送受信アンテナ１４０４から電波を送出させる際には、送信部１０２が給電素子１１１に接続されるように制御し、送受信アンテナ１４０４で電波を受信させる際には、受信部１０６が給電素子１１１に接続されるように制御する。このようにして、送受信アンテナ１４０４を送受信で共用させることができる。なお、送受切替スイッチ１４００は、本発明の送受切り替え手段の一例である。
また、本実施の形態１において、送信アンテナおよび受信アンテナを構成する素子には、ダイポールアンテナを用いたが、その限りではない。
さらに、本実施の形態１において、車両周囲監視装置を車両前方に設置した前方監視装置で説明したが、車両後方に設置した後方監視装置としても良い。
加えて、本実施の形態１の（車両周囲監視装置の）アンテナを、図２に示したアンテナのＺ方向に複数配置し、複数のアンテナを各々給電するアレイ構成にして、Ｚ軸方向を絞ったビーム構成にすることにより、監視領域の長距離化をはかることも考えられる。この場合、車に搭載した場合、地面からの反射の影響を低減することも可能となる。
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における車両周囲監視装置のブロック構成図を示したものである。
本実施の形態２の車両周囲監視装置５００は、図１に示す実施の形態１の車両周囲監視装置１００の構成とは、送信アンテナおよび受信アンテナが、それぞれ複数の給電ポートを有し、給電ポートの給電を切り替えることにより、複数のビーム方向を有する点が異なる。なお、車両周囲監視装置５００は、本発明の監視装置の一例である。
図８に示す、タイミング制御部５０１、送信部５０２、受信部５０６、処理部５０７、出力手段５０８は、それぞれ、図１に示す、タイミング制御部１０１、送信部１０２、受信部１０６、処理部１０７、出力手段１０８と同じ機能を有する。
送信アンテナ部５０３は、送信アンテナ素子５１１と、送信アンテナ素子５１１に給電する２つの給電部、第１の給電部５１２および第２の給電部５１３を備えている。同様に、受信アンテナ部５０４は、受信アンテナ素子５２１と、受信アンテナ素子５２１に給電する２つの給電部、第１の給電部５２２および第２の給電部５２３を備えている。
タイミング制御部５０１からのタイミング信号に基づいて、ビーム方向指定手段５０５が、給電切替スイッチ５１０、５２０を制御し、第１の給電部５１２、５２２に給電する場合と、第２の給電部５１３、５２３に給電する場合を切り替えて、所定の方向にビームが形成されるようにする。なお、ビーム方向指定手段５０５は、本発明のビーム切り替え手段の一例である。
次に、本実施の形態２における車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４の構成として、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成を用いた場合について説明する。
図９は、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成のアンテナの構成図を示しており、図９（ａ）は斜視図を、図９（ｂ）は上方から見た平面図を示している。ここでは、アンテナの動作周波数を２４ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図９に示すような座標軸を定義している。
図９に示すアンテナは、放射素子６０１、反射素子６０２、導波素子６０３、６０４からなる第１の八木・宇田アレーアンテナと、放射素子６１１、反射素子６１２、導波素子６１３、６０４からなる第２の八木・宇田アレーアンテナとで構成される。これらの２つの八木・宇田アレーアンテナは、最端の導波素子６０４を共有しており、Ｙ軸上の導波素子６０４を中心にして、Ｙ軸を基準としてそれぞれ反対方向に傾斜して配列されている。Ｙ軸との傾きを、Ｘ軸を基準にして説明すると、第１の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向から角度φ＝α’だけ傾斜した方向に沿って配列されている。また、第２の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向からφ＝１８０−α’だけ傾斜した方向に沿って配列されている。
放射素子６０１及び６１１は、長さが６ｍｍの半波長ダイポールアンテナである。反射素子６０２及び６１２は、それぞれ、放射素子６０１、６１１からｄ１離れた位置に配置された長さが６ｍｍの線状素子である。導波素子６０３、６０４、６１３は、放射素子６０１及び６１１からｄ２離れた位置に複数個配列され、それらの間隔はｄ２である。このとき、導波素子６０３、６０４、６１３の長さは５ｍｍに設定される。
図９（ｂ）に示すように、反射素子６０２と導波素子６０３、６０４は、放射素子６０１に平行に一直線上に配置されて第１の八木・宇田アレーアンテナを構成している。同様に、反射素子６１２と導波素子６１３、６０４は、放射素子６１１に平行に一直線上に配置されて第２の八木・宇田アレーアンテナを構成している。なお、反射素子６０２、放射素子６０１、導波素子６０３、６０４が一直線上に並んでいる第１の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向の一例であり、反射素子６１２、放射素子６１１、導波素子６１３、６０４が一直線上に並んでいる第２の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向とは異なる方向の一例である。
放射素子６０１、６１１の中央部には給電部が設けられている。放射素子６０１の給電部が、図８に示す第１の給電部５１２または５２２に相当し、放射素子６１１の給電部が、図８に示す第２の給電部５１３または５２３に相当する。
次に、図９に示す構成を有するアンテナの動作について説明する。
第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６０１に給電した場合、第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６１１がオープンになるように切り替え動作を行う。また、同様に第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６１１に給電した場合、第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６０１がオープンになるように切り替え動作を行う。
このように、給電する放射素子を切り替えることで、第１の八木・宇田アレーアンテナと第２の八木・宇田アレーアンテナを切替動作させることができるため、主ビーム方向を切り替えることが可能となる。
図１０は、Ｙ軸方向から４０度傾いたφ＝５０度の第１の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図１０（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図１０（ｂ）は、方位角φ＝５０度における垂直面の指向性を示している。
図１０（ａ）において、指向性７０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝５０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図１０（ｂ）において、指向性７０２は、指向性７０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
図１１は、Ｙ軸方向から、第１の八木・宇田アレーアンテナとは反対方向に４０度傾いたφ＝１３０度の第２の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図１１（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図１１（ｂ）は、方位角φ＝１３０度における垂直面の指向性を示している。
図１１（ａ）において、指向性８０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝１３０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図１１（ｂ）において、指向性８０２は、指向性８０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
次に、本実施の形態２における車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４の構成として、上記の八木・宇田アレーアンテナとは別の構成のアンテナを用いた場合について説明する。
図１２は、アンテナ部の別の構成の具体例を示したものである。図１２（ａ）は、そのアンテナ部の上面図を、図１２（ｂ）は、側面図を示している。本アンテナに関して、詳細は、「社団法人 電子情報通信学会 技術報告書（信学技報）Ａ−Ｐ２００３−１５７（２００３−１１）」に記載されている。
図１２（ａ）に示すとおり、このアンテナ素子９００は、１辺が約１／３波長の正方形形状のループ素子９０１と、ループ素子９０１の対向する一組の頂点に接続される長さが約１／４波長の折り返し形状の迂回素子９０２と、他の２頂点に設けられる第１給電ポート９０３および第２給電ポート９０４からなる。なお、アンテナ素子９００は、本発明の矩形状アンテナ素子の一例である。
さらに、図１２（ｂ）に示すように、このアンテナ素子９００から所定の距離ｈだけ離れた位置に、反射板９０５（例えば１辺約２波長程度）をアンテナ素子９００と平行に配置した構成になっている。例えば、アンテナ装置の動作周波数を２４ＧＨｚに設定し、誘電率２．２６の基板上に素子を形成した場合、ループ素子９０１の一辺は約３．３ｍｍ、迂回素子９０２は約２．５ｍｍを折り返した形状、角度βはほぼ９０度に設定される。
次に、図１２に示すアンテナ部の動作について説明する。図１２（ａ）において、片方の給電ポート（例えば第１給電ポート９０３）を励振、もう片方の給電ポート（例えば第２給電ポート９０４）を短絡とした場合、電流振幅は各々のポートでピークとなる。このとき、ピーク点間において電流位相差が生じる。これにより、図１０に示した場合と同様、このピーク点間の位相差により、本アンテナの放射パターンは、―Ｘ方向へチルトした主ビームとなる。
なお、図１２（ａ）において迂回素子９０２は、ループ素子９０１との相互結合を低減するために、ループの外側に突出するように配置したが、ループの内側に配置しても構わない。
図１３は、本実施の形態２における車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４の、さらに別の構成の具体例を示したものである、迂回素子装荷スロットループアンテナのスロット構成について示したものである。
図１３（ａ）は、迂回素子装荷スロットループアンテナの全体構成図、図１３（ｂ）は、誘電体基板を＋Ｚ軸側から見た上面図、図１３（ｃ）は、誘電体基板を−Ｚ軸側から見た下面図を示している。
このアンテナのスロット素子は、誘電体基板１００７の＋Ｚ面側の銅箔を切削することで形成されており、−Ｚ面側に形成されたマイクロストリップライン（ＭＳＬ）１００５との電磁結合により給電されるようになっている。なお、このスロット素子が、本発明のスロットループアンテナの一例である。
図１３に示される黒いスロットの部分は、銅箔を切削した穴の部分である。つまり、図１３（ｂ）に示すグランド面１００６側の、黒いスロットの部分の外側及び内側の灰色の部分が、銅箔が残っている導体の部分である。そして、黒いスロット部分が、銅箔が切削された部分である。このグランド面１００６側では、スロットの内側の灰色の部分が、スロットによってスロットの外側の部分と分断されるため、図１３（ｃ）に示すように、誘電体基板１００７の下面側で、導体部分のショートピン１００８に接続されるショートライン１００９により、スロットの外側の導体部分と接続させている。
図１３（ａ）に示すように、スロット部分は、正方形形状のループスロット１００１に、ループスロット１００１の対向する一組の頂点に接続される折り返し形状の迂回スロット１００２が接続された形状をしている。そして、ＭＳＬ１００５の、スロットに給電する側とは反対側の端部に、第１給電ポート１００３および第２給電ポート１００４が設けられている。
ＭＳＬ１００５は、ループスロット１００１との結合部から長さＬ１の位置で開放されている。この長さＬ１を調整することにより、インピーダンス整合をとることができる。また、図９に示した線状素子の場合と同様に、励振する給電ポートを切り替えて主ビーム方向を制御するためには、図１３に示すスロット構成では、励振されない給電ポート側のループスロット１００１とＭＳＬ１００５との結合部で開放する必要がある。このためには、結合部からの長さＬ２が、１／４波長の整数倍となる箇所においてＭＳＬ１００５を給電すればよい。
なお、図１３において迂回スロット１００２は、ループスロット１００１との相互結合を低減するために、ループの外側に突出するように配置したが、ループの内側に配置しても構わない。
なお、本実施の形態２の図８に示す車両周囲監視装置５００の構成においては、送信アンテナ部５０３も受信アンテナ部５０４と同様にビームを切り替える構成としたが、送信側は任意のアンテナ、たとえばパッチアンテナ等で構成してもよい。
図１４は、送信側をパッチアンテナとした場合の車両周囲監視装置１３００の構成図を示している。図８に示す車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３の部分が、送信アンテナ１３０３となっている点のみが異なる。送信アンテナ１３０３は、広い指向性を有するパッチアンテナである。なお、図８と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
また、図８に示す車両周囲監視装置５００の構成においては、送信アンテナ部５０３と受信アンテナ部５０４を個別に備える構成としたが、アンテナ部を送受で共用し、信号の送受信を切り替える構成としてもよい。
図１５は、送信アンテナ部と受信アンテナ部を共用した場合の車両周囲監視装置１５５０の構成図を示している。図８に示す車両周囲監視装置５００とは、送受切替スイッチ１５００を備え、送信アンテナ部と受信アンテナ部を共用とした点が異なる。なお、図８と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
図１５に示す送受信アンテナ部１５０４は、図８に示す受信アンテナ部５０４と同じ構成である。送受切替スイッチ１５００は、送受信アンテナ部１５０４における電波の送受信のタイミングに応じて、給電切替スイッチ１５２０との接続を切り替える制御を行う。
送受切替スイッチ１５００は、送受信アンテナ部１５０４から電波を送出させる際には、送信部５０２が給電切替スイッチ１５２０に接続されるように制御し、送受信アンテナ部１５０４で電波を受信させる際には、受信部５０６が給電切替スイッチ１５２０に接続されるように制御する。このようにして、送受信アンテナ部１５０４を送受信で共用させることができる。
また、本実施の形態２において、送信アンテナ部および受信アンテナ部を構成するアンテナ素子には、ダイポールアンテナや迂回素子を装荷したループアンテナを用いたが、その限りではない。
また、本実施の形態２の車両周囲監視装置も、実施の形態１と同様に、図５に示すような車両周囲監視装置として使用できる。
（実施の形態３）
図１６は、本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置１６５０のブロック構成図を示したものである。
本実施の形態３の車両周囲監視装置１６５０は、図８に示す実施の形態２の車両周囲監視装置５００とは、車両の走行状態情報を格納する走行状況情報格納部１６００を具備した点が異なる。図１６において、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。なお、走行状況情報格納部１６００は、本発明の走行情報格納部の一例である。
走行状況情報格納部１６００は、車両に備えられた車速センサ１６０１や舵角センサ１６０２や方向指示器などのスイッチ１６０３からの車両の走行状態情報を格納する。そして、走行状況情報格納部１６００に格納されたその走行状況情報に基づいて、ビーム方向指定手段１６０５が、送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４のビーム方向を決定する。
図１７は、本実施の形態３の車両周囲監視装置１６５０の配置例と、そのときの監視領域を示した図である。
図１７において、車両周囲監視装置は車両の側面、より具体的には例えばドアミラー内に設置される。図１７に示す車両周囲監視装置１７００および１７１０は、図１６に示す車両周囲監視装置１６５０と同じものである。各車両周囲監視装置１７００、１７１０の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４のビームは、φ＝９０度または−９０度に近い状態になるようにチルトさせる。
具体的に説明すると、図９に示す構成の場合には、導波素子６０４を中心に第１の八木・宇田アレーアンテナをＹ軸方向から角度−９０度弱だけ＋Ｘ方向に傾けて配置し、第２八木・宇田アレーアンテナをＹ軸方向から角度＋９０度弱だけ−Ｘ方向に傾けて配置する。
また、図１２に示す構成の場合には、アンテナ素子９００および反射板９０５の距離を０．４〜０．５波長（動作周波数２４ＧＨｚの場合は、５．００〜６．２５ｍｍ）に設定する。このアンテナはアンテナ素子と反射板の距離を変えることにより、ビーム方向を変えることができる。
これにより、車両の左側に設置された車両周囲監視装置１７００は、左側前方領域１７０１と、左側後方領域１７０２を監視領域とし、車両の右側に設置された車両周囲監視装置１７１０は、右側前方領域１７１１と、右側後方領域１７１２を監視領域とする。
以上の構成により、車両周囲監視装置を設置できる位置が限られる車両側方の監視において、１つの車両周囲監視装置で２つの方向（前後方向）をカバーすることが可能となる。
なお、ドアミラーは、本発明のサイドミラーの一例である。サイドミラーとは、ドアミラー以外の、例えばフェンダーミラーなどであってもよい。
次に、複数の監視領域を監視状態にする手順について説明する。
一般的には、車両周囲監視装置１７００および車両周囲監視装置１７１０の給電を、所定の時間毎に交互に切り替え、監視領域１７０１と監視領域１７０２を交互に監視する、あるいは、監視領域１７１１と監視領域１７１２を交互に監視する状態とする。しかし、走行シーンに応じて、スイッチ等を通じた運転者からの入力により、監視状態とする領域をコントロールすることも可能である。
例えば、低速のクルーズコントロール状態で走行している場合においては、車両周囲監視装置１７００の監視領域１７０１と、車両周囲監視装置１７１０の監視領域１７１１の、前方だけを監視状態にするよう制御する。これにより、割り込み車両をいち早く検知し、車両を的確に制御することが可能となる。
逆に、運転者の意思で運転しかつ高速で走行している場合においては、車両周囲監視装置１７００の監視領域１７０２と、車両周囲監視装置１７１０の監視領域１７１２の後方だけを監視状態にするよう制御する。これにより、後方車両や死角内に存在する車両をいち早く認知し運転者に知らせることにより、右左折の際の巻き込みや車線変更の際の衝突を防ぐことができる。特に、運転者が左右いずれかの車線変更を意図し方向指示器で方向を示唆した場合は、当該方向の後方、すなわち右に車線変更する場合は監視領域１７１２のみを、左に車線変更する場合は監視領域１７０２のみを動作させてもよい。
さらには、ハンドルを左に切りながら前進する場合は、車両周囲監視装置１７００は監視領域１７０１と監視領域１７０２を交互に監視し、車両周囲監視装置１７１０は監視領域１７１１のみを監視状態とする、あるいは、逆にハンドルを右に切りながら前進する場合は、車両周囲監視装置１７１０は監視領域１７１１と監視領域１７１２を交互に監視し、車両周囲監視装置１７００は監視領域１７０１のみを監視状態とする。
これにより、曲がる方向の後方を監視領域とすることにより、巻き込み事故を防ぐとともに、前方のうち運転者が注視する方向とは反対側も常にセンサが監視状態となることで、右左折の際の見落とし衝突事故を低減することが可能となる。
かかる構成によれば、車両の走行状態に応じて車両周囲監視装置への給電を制御することにより、監視領域を切り換えることが可能となり、衝突の可能性の高い方向に監視領域を向けることができる。
図１８は、本実施の形態３の車両周囲監視装置の他の配置例と、そのときの監視領域を示したものである。
図１８において、車両周囲監視装置１８００、１８１０、１８２０、１８３０は車両の各コーナーに設置される。車両周囲監視装置１８００、１８１０、１８２０、１８３０は、いずれも図１６に示す車両周囲監視装置１６５０と同じものである。
このように設置することにより、車両の左前方に設置された車両周囲監視装置１８００によって、前方左側の監視領域１８０１および左側前方の監視領域１８０２を、車両の右前方に設置された車両周囲監視装置１８１０によって、前方右側の監視領域１８１１および右側前方の監視領域１８１２を、車両の右後方に設置された車両周囲監視装置１８２０によって、後方右側の監視領域１８２１および右側後方の監視領域１８２２を、車両の左後方に設置された車両周囲監視装置１８３０によって、後方左側の監視領域１８３１および左側後方の監視領域１８３２を、車両の監視領域にできる。
車両が高速で走行する場合は、各車両周囲監視装置への給電を制御することにより、監視領域１８０１と監視領域１８１１と監視領域１８２１と監視領域１８３１が監視される状態とする。
また、ハンドルを切る場合は、切る方向と切る角度によって、動作させる監視領域を変えることもできる。例えば、前進しながら左に小さくハンドルを切る場合は監視領域１８０１を監視状態とし、さらに大きく切る場合は監視領域１８０２を監視状態とする。この際、同時に１８２２を監視領域としても構わない。他の方向に移動する場合も同様である。
あるいは、発車時のように一旦できるだけ全周囲を監視し確認したい場合においては、１８０１と１８１２を同時に監視領域として動作させ、次に１８０２と１８１１を同時に監視領域として動作させる。
以上の構成によって、各車両周囲監視装置が互いに干渉をすることなく、車両周囲の広い範囲を効率的に監視することが可能となる。
なお、図１７においてはドアミラー内に、図１８においては車両の各コーナー部に、それぞれ車両周囲監視装置を設置することとしたが、こららの設置位置には、車両周囲監視装置のアンテナ部分、つまり図１６に示す送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４が少なくとも設置されていればよく、車両周囲監視装置のそれ以外の構成部分は、車両の他の部分に設置されてもよい。
（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４における車両周囲監視システムのブロック構成図を示したものである。図１９を用いて、本実施の形態４の車両周囲監視システムの構成とともに動作について説明する。なお、図１９に示す車両周囲監視システムは、本発明の周囲監視システムの一例である。
図１９において、本実施の形態４の車両周囲監視システムは、複数の車両周囲監視装置、一例として６個の車両周囲監視装置１９１０、１９２０、・・・、１９６０と、中央制御演算部１９７０と、車速センサ１９８１や舵角センサ１９８２や方向指示器などのスイッチ１９８３からの車両の走行状態情報を格納する走行状況情報格納部１９８０と、表示部１９９０とを備えている。
各車両周囲監視装置１９１０、１９２０、・・・、１９６０は、実施の形態１の図１の車両周囲監視装置１００、図６の車両周囲監視装置１２００、図７の車両周囲監視装置１４５０、実施の形態２の図８の車両周囲監視装置５００、図１４の車両周囲監視装置１３００、図１５の車両周囲監視装置１５５０の、いずれかと同様の構成の車両周囲監視装置である。図１９では、一例として、図８の車両周囲監視装置５００と同じ構成で示している。
中央制御演算部１９７０は、中央タイミング制御部１９７１、中央処理部１９７２および中央ビーム方向指定手段１９７３を備えている。
中央タイミング制御部１９７１は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の、タイミング制御部（１０１、１４０１、５０１、１５０１のいずれか）に接続され、中央ビーム方向指定手段１９７３は、ビーム方向指定手段（１０５または５０５）に接続されている。また、図７または図１５の構成の場合には、送受切替スイッチ（１４００または１５００）にも接続されており、これらは、中央タイミング制御部１９７１からの制御信号に基づいて動作する。
また、中央処理部１９７２は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の、受信部（１０６または５０６）または処理部（１０７または５０７）に接続されている。そして、受信部（１０６または５０６）または処理部（１０７または５０７）は、中央処理部１９７２へ、受信信号または受信信号を処理した結果を送る。
中央処理部１９７２は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の受信部（１０６または５０６）または処理部（１０７または５０７）からの、対象を検出した情報をもとに、障害物や周囲の人、別の車両との衝突の危険度を判断し、ドライバーが認識しやすいデータに加工したうえで、表示部１９９０によってその結果を運転者に報知する。
中央ビーム方向指定手段１９７３は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の各ビーム方向指定手段（１０５または５０５）に信号を送出し、ビームの方向を決定する。
図２０は、本実施の形態４における車両周囲監視システムの車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の配置例と、それらの監視領域の一例を示した図である。
図２０において、車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が、車両の後方の、例えばバンパー内部に設置される。また、図２０には示していないが、車両周囲監視装置１９４０、１９５０、１９６０が、同様に車両の前方のバンパー内に設置されている。ここでは、車両の後方に設置した車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０について説明する。
図２０では、車両の後方の、左端、中央、右端の３箇所に車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が、それぞれ設置されており、各車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０がそれぞれ２方向（例えば、車両周囲監視装置１９１０の場合は、監視領域２００１および２００２）をカバーするため、全部で６方向、すなわち監視領域２００１、２００２、２０１１、２０１２、２０２１、２０２２をカバーする構成となっている。
この場合、受信アンテナ部のビームは車両周囲監視装置の中心部も検知領域とするため、ここがヌルポイントになってはいけない。従って、１つのビームに対してあまりチルトをさせない状態になっており、具体的に主ビームのチルト角はビームの半値角程度に設定される。これにより、同じビーム幅をもつ車両周囲監視装置を用いた場合、図２８に示すように従来は６つの車両周囲監視装置が必要になるところを、本実施の形態４では、３つの車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０でカバーすることが可能になる。
以上の構成によって、車両後方の広い領域を、数少ない車両周囲監視装置で監視することができる。
次に、複数の監視領域を監視状態にする手順について説明する。
一般的に各々の監視領域は、時分割で動作させることによって、互いの干渉を防ぐことができる。しかし、干渉の影響がない場合または許容される範囲内の場合において、同時に監視状態として動作させる領域を増やすと、より効率的に車両の周囲を監視することができ、システムの応答を早くすることができる。
具体的には、図２１に示すようなタイミングで、中央ビーム方向指定手段１９７３が、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の各ビーム方向指定手段（１０５または５０５）を制御し、各監視領域の検知を行わせる。図２１は、図２０に示す車両周囲監視装置１９１０〜１９３０をアクティブな状態にさせる時間変化、つまり、車両周囲監視装置１９１０〜１９３０がパルスを送受信するパルスレーダであるとすると、それぞれの車両周囲監視装置１９１０〜１９３０がパルスを送信するタイミングの一例を示した図である。
図２１に示すように、監視領域２００１を動作させている場合は、監視領域２０１１、２０２１を同時に動作させ、監視領域２００２を動作させている場合は、監視領域２０１２、２０２２を同時に動作させる。これにより、互いに干渉させることなく、かつ効率的に障害物の検知が可能となる。
以上の構成によって、車両周囲監視装置への給電を制御し監視領域を切り換えることによって、車両周囲監視装置が互いに干渉をすることなく、車両周囲の広い範囲を効率的に監視することが可能となる。
なお、本実施の形態４においては、車両周囲監視装置を車両後方に設置した場合についてのみ説明したが、車両前方に設置した車両周囲監視装置についても同様に制御される。また、車両の後方のみ、または前方のみに車両周囲監視装置が設置されるようにしてもよい。
なお、図１９に示す本実施の形態４では、車両周囲監視装置１９１０〜１９６０がタイミング制御部（１０１、１４０１、５０１、１５０１のいずれか）を備える構成としたが、これを、中央制御演算部１９７０の中央タイミング制御部１９７１と共用させる構成としてもかまわない。
また、車両周囲監視装置１９１０〜１９６０が処理部（１０７または５０７）を備える構成としたが、これを、中央制御演算部１９７０の中央処理部１９７２と共用させる構成としてもかまわない。
また、図１９に示す車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の構成を、送信モジュールと受信モジュールに分けた構成にしてもよい。図２２は、送信モジュールと受信モジュールに分けた構成とした、本実施の形態４の車両監視システムの構成図を示している。
図２２の車両監視システムは、１つの送信モジュール２２００と、複数の受信モジュール２２１０〜２２６０で構成される。
送信モジュール２２００は、例えば、図１、図６、図７、図８、図１４、図１５に示される車両周囲監視装置の送信部分の構成であればよく、受信モジュール２２１０〜２２６０は、例えば、図１、図６、図７、図８、図１４、図１５に示される車両周囲監視装置の受信部分の構成であればよい。
図２２では、その一例として、図１４に示す車両周囲監視装置１３００の送信部分の構成を送信モジュール２２００とし、受信部分の構成を受信モジュール２２１０〜２２６０としている。
図２２に示す、送信部２２０２、送信アンテナ２２０３、給電切替スイッチ２２１２、受信アンテナ部２２１３は、それぞれ、図１４に示す、送信部５０２、送信アンテナ１３０３、給電切替スイッチ５２０、受信アンテナ部５０４と同様の構成である。また、タイミング制御部２２０１は、図１４のタイミング制御部５０１の送信側のタイミング制御を行う機能を有しており、タイミング制御部２２１１は、図１４のタイミング制御部５０１の受信側のタイミング制御を行う機能を有している。
また、表示部２２９０、走行状況情報格納部２２８０、車速センサ２２８１、舵角センサ２２８２、スイッチ２２８３は、それぞれ、図１９に示す、表示部１９９０、走行状況情報格納部１９８０、車速センサ１９８１、舵角センサ１９８２、スイッチ１９８３と同様の構成である。また、中央制御演算部２２７０に備えられた、中央タイミング制御部２２７１および中央処理部２２７２は、それぞれ、図１９の、中央タイミング制御部１９７１および中央処理部１９７２と同様の機能を有する。
この場合、受信モジュール２２１０〜２２６０側はビーム方向を切り替えるアンテナで構成され、給電切替スイッチ２２１２を含む構成であるが、送信モジュール２２００側は任意のアンテナ、たとえばパッチアンテナ等で構成してもよい。
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５の車両周囲監視装置および車両周囲監視システムについて説明する。
本実施の形態５の車両周囲監視装置および車両周囲監視システムは、実施の形態１〜４で説明した車両周囲監視装置および車両周囲監視システムと同様の構成であるが、検出対象の位置をより正確に検出できるようにしたものである。
実施の形態１〜４に説明したように、各実施の形態の車両周囲監視装置は、受信アンテナのビーム方向を切り替えることにより、１つの車両周囲監視装置で、異なる２方向の監視領域を監視することができる。また、前述したように、周囲の状況や用途に応じて、この２方向のなす角度を任意に設定することができる。この２方向のなす角度を、それらの２つの監視領域が一部重なるような角度に設定しておくと、検出対象が両方の監視領域の重なる領域に位置している場合には、その検出対象が両方の監視領域で検出されることになる。
例えば、図２０に示す車両周囲監視装置１９３０のように、２つの監視領域２０２１と２０２２の一部が重なるように受信アンテナの２つのビーム方向が設定されている場合には、検出対象が両方の監視領域が重なる領域にあると、その検出対象が存在する方向を２方向に分離して検出することができる。なお、車両周囲監視装置１９３０に対して検出対象が存在する方向が、本発明の、対象物に向かう方向の一例である。
本実施の形態５の車両周囲監視装置は、このような、ビームの発射位置がほぼ同じところにあり一部が重なりあった２つの監視領域（例えば、車両周囲監視装置１９３０に対する監視領域２０２１と２０２２）を一組として扱うことにより、検出対象が存在する方向の角度をより細かな角度分解能で算出して、検出対象の正確な位置を認識するものである。
次に、本実施の形態５の車両周囲監視装置において、検出対象が存在している方向の角度を求める方法について、図２３を用いて説明する。
ここでは、図１に示す構成の車両周囲監視装置１００を、図２０に示す車両周囲監視装置１９３０として使用しているものとして説明する。
図２３（ａ）は、２つの監視領域２０２１および２０２２に対応する、一部が重なりあった２つの切替ビームのパターンを示している。処理部１０７は、これら２つの切替ビームからの反射信号を保持し、その振幅の和信号（Σ）と差信号（Δ）を生成する。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の２つのビームパターンから処理部１０７によって生成された和信号（Σ）と差信号（Δ）のパターンを示している。
そして、処理部１０７は、差信号（Δ）を和信号（Σ）で正規化した角度誤差電圧εを生成する。すなわち、角度誤差電圧εは、式（１）によって演算で得られる。
ε＝Δ／Σ ・・・・・・（１）
図２３（ｃ）は、差信号（Δ）を和信号（Σ）で正規化した角度誤差電圧εと角度の関係を示している。このように、角度誤差電圧εは、概ねＳ字形状となり、２つのビームの間の方向からのずれが検出できる。和信号（Σ）で正規化するのは、差信号（Δ）のみで測角しようとすると、目標の大きさや距離によって信号が大きく変化してしまうためである。
２つのビームの間の方向をθ０、角度誤差電圧εから得られた角度をΔθとすると、対
象物の存在する方向θは、式（２）で表される。
θ＝θ０＋Δθ ・・・・・・（２）
処理部１０７は、式（２）より、検出対象の存在する方向θを得る。
なお、和信号（Σ）と差信号（Δ）は、例えば、反射信号をＡＤ変換し得られたデジタル信号をデジタル処理することによって生成する方法や、あるいは、反射信号そのものを前置比較器（プリコンパレータ）に通すことにより生成する方法によって得られる。
図２４は、対象物の存在する方向θを求めるフローチャートを示したものである。
まず、ビーム方向指定手段１０５が、監視領域が２０２１になるようにアンテナビームを設定し、検出対象が存在する場合、受信部１０６が、検出対象に反射して戻ってきた反射信号（Ａ）を取得し受信部１０６内の記憶領域に保持する（Ｓ２４０１）。
次に、ビーム方向指定手段１０５が、監視領域が２０２２になるようにアンテナビームを設定し、検出対象が存在する場合、受信部１０６が、検出対象に反射して戻ってきた反射信号（Ｂ）を取得し受信部１０６内の記憶領域に保持する（Ｓ２４０２）。
続いて、処理部１０７は、反射信号（Ａ）と反射信号（Ｂ）の和信号（Σ）を生成し（Ｓ２４０３）、かつ反射信号（Ａ）と反射信号（Ｂ）の差信号（Δ）を生成する（Ｓ２４０４）。そして、これらの得られた差信号（Δ）を和信号（Σ）で除算して正規化することにより、角度誤差電圧（ε）を得る（Ｓ２４０５）。
さらに処理部１０７は、予めメモリに保持されたデータを参照して、角度誤差電圧（ε）から対応する角度（Δθ）を導出し、検出対象が存在する方向θを得る（Ｓ２４０６）。得られた方向θと、反射信号の到着時間（送出からの時間）から得られる距離により、処理部１０７は、検出対象の位置を明確に得ることができる。
なお、処理部１０７が、本発明の第１の対象物位置決定部の一例である。
図２５は、上記のような本実施の形態５の車両周囲監視装置を備えた車両周囲監視システムを用いた場合の、車両の周囲の状況に対する運転者への表示内容の一例を示したものである。
図２５（ｂ）は、例えば車両後方に子供がいるようなシーンを示した図であり、図２５（ａ）は、このようなシーンにおいて、車両内に設置されている本実施の形態５の車両周囲監視システムの表示装置に表示される表示内容を示している。
このようにして、運転者は、直接には確認しづらい車両後方にいる子供の位置を的確に把握することができる。
さらに、このような細かな角度分解能が得られることにより、検出対象の位置を正確に検知することができるので、例えば、舵角センサにより得た操舵角データに基づいて予想走行領域を判断し、たとえ後方に検出対象が存在しても、衝突しないと判断できる場合は警報を出さないような、より木目の細かい警告も可能となる。
図２６は、このような操舵角データに基づいて警報制御する一例を示す図である。図２６（ａ）は、回避不可能な検出対象が存在する状況を示した図であり、図２６（ｂ）は、回避可能な検出対象が存在する状況を示した図である。
図２６では、図２０に示す車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０として、舵角センサ１６０２を有する図１６に示す構成の車両周囲監視装置１６５０が備えられている。そして、これらの車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０は、細かな角度分解能から検出対象の位置を明確に把握できる、上記の本実施の形態５の車両周囲監視装置の機能を備えている。
図２６（ａ）および（ｂ）に示す点線は、車両が後退する際に車体が通過する経路を示している。
図２６（ａ）は、真っ直ぐに後退すると車体が衝突してしまう位置に検出対象がある。この場合、車両周囲監視装置１９３０の処理部５０７は、２つの監視領域２０２１と２０２２の重なる位置に存在する検出対象の位置を正確に把握する。また、処理部５０７は、舵角センサ１６０２からの情報により、車両が真っ直ぐに後退することを知る。処理部５０７は、これらの情報から、そのまま車両が後退すると、車体が検出対象に衝突すると判断し、警報を発生させる。
一方、図２６（ｂ）の上図に示す位置に検出対象がある場合、車両が真っ直ぐに後退しても車体が検出対象に衝突しないので、警報は発生させない。
図２６（ｂ）の下図は、図２６（ａ）で示したのと同じ位置に検出対象が存在するが、この場合には車両は左にハンドルを切りながら後退するため、そのまま後退しても車体が検出対象には衝突しない。処理部５０７は、舵角センサ１６０２からの情報により、車両が左に曲がりながら後退することを知り、車体が検出対象には衝突しないと判断するので、この場合には警報を発生させない。
なお、上記では、車両周囲監視装置１９３０を図１６に示す構成の車両周囲監視装置１６５０として、検出対象の位置の判断および警報の発生要否の判断を車両周囲監視装置１９３０の処理部５０７が行うこととしたが、図１９に示すような車両周囲監視システムとし、これらの判断を中央処理部１９７２が行うようにしてもよい。なお、その場合の中央処理部１９７２が、本発明の第１の対象物位置決定部の一例である。
車両周囲監視装置の有する２つのビーム方向の角度を狭くして２つの監視領域の重なりを大きくすることにより、検出対象の位置を正確に把握できる範囲を広くすることができる。
また、異なる位置に配置された複数の周囲監視装置のそれぞれから得られる複数の情報から、検出対象の正確な位置を取得できるようにしてもよい。つまり、図２０のように、異なる車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が離れて配置されており、異なる車両周囲監視装置の監視領域が重なる位置に検出対象がある場合、２つの車両周囲監視装置からの両方の情報に基づいて、検出対象の位置を決定するようにしてもよい。
この場合の検出対象の位置決定方法について、図２０に示すように車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が車両後部に配置されている、図１９の構成の車両周囲監視システムを例にして説明する。
検出対象が、車両周囲監視装置１９２０と車両周囲監視装置１９３０のそれぞれの監視領域の重なる位置（監視領域２０１２と監視領域２０２１の重なる領域）に存在する場合、車両周囲監視装置１９２０の処理部は、車両周囲監視装置１９２０から検出対象までの距離を取得する。同様に、車両周囲監視装置１９３０の処理部は、車両周囲監視装置１９３０から検出対象までの距離を取得する。
車両周囲監視装置１９２０および車両周囲監視装置１９３０の処理部は、それぞれの検出対象までの距離の情報を、中央処理部１９７２に伝送する。そして、中央処理部１９７２は、これらの２つの距離の情報から、三角測量法、つまり三角形の辺と角度の関係式で、検出対象の正確な位置を算出する。
なお、この場合の、車両周囲監視装置１９２０が、本発明の一の監視装置の一例であり、車両周囲監視装置１９３０が、本発明の別の監視装置の一例である。また、中央処理部１９７２が、本発明の第２の対象物位置決定部の一例である。
上述した、１つの車両周囲監視装置の有する２つのビーム方向により検出対象の位置を決定する方法と、異なる車両周囲監視装置の重なる監視領域により検出対象の位置を決定する方法とを併用することにより、より広い範囲で検出対象の正確な位置を取得することができる。
以上のように、本実施の形態５の車両周囲監視装置および車両周囲監視システムを用いることにより、信頼性の高い衝突警報システムを実現することが可能となる。
なお、各実施の形態では、本発明の監視装置を車両に設置する場合について説明したが、他の場所に設置してもよい。例えば、建物の内外に設置すれば、セキュリティー用途や入室退室の人数計測等に利用することもできる。
なお、本発明のプログラムは、上述した本発明の監視制御方法の、前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップの動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。
また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の監視制御方法の、前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップの動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協働して利用される記録媒体である。
また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
また、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれる。
また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。
なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
この様に、本明細書及び図面等により開示された発明は、電波を送出して、反射した反射信号を受信することにより周囲にある物体や人を検出するための周囲監視システム、車両、および監視装置の監視制御方法に関するものである。これらの発明を列挙すると以下の通りである。尚、これらの発明により、少ない数のレーダセンサで例えば、車両周囲の広い領域を監視できる、周囲監視システム、車両、および監視装置の監視制御方法を提供できる。
第１の発明は、電波を送出して、その電波が反射された電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置であって、
所定範囲の指向性を有する電波を送出するための、または前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波を異なるビーム方向に送出するための送信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部が送信し、前記対象物で反射した電波を異なるビーム方向毎に受信するための受信アンテナ部と、
前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達される受信部と、
前記受信アンテナ部が前記電波を前記異なるビーム方向毎に受信する際、そのビーム方向を順次切り替えることにより監視領域を制御するビーム切り替え手段とを備えた監視装置である。
第２の発明は、前記ビーム切り替え手段は、前記送信アンテナ部が前記異なるビーム方向の電波を送出する場合は、その送信電波のビーム方向を順次切り替えて監視領域を制御する、上記第１の発明の監視装置である。
第３の発明は、前記送信部から伝達する信号と前記受信部に伝達される信号とを切り替える送受切り替え手段を備え、
前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部を兼ねており、前記送受切り替え手段により電波の送受信が切り替えられるようになっている、上記第２の発明の監視装置である。
第４の発明は、前記受信アンテナ部は、１つの給電素子および、それぞれの中央部にスイッチ素子を持つ複数の無給電素子を有しており、
前記ビーム切り替え手段は、複数の前記スイッチ素子のそれぞれを個別に、開放または短絡することにより、前記受信アンテナ部で受信する電波のビーム方向を切り替える、上記第１の発明の監視装置である。
第５の発明は、前記給電素子および前記複数の無給電素子は、いずれも棒状であり、
前記複数の無給電素子の一部は、前記給電素子と平行に、所定の方向に一列に並んでおり、
前記複数の無給電素子の他の一部は、前記給電素子と平行に、前記所定の方向とは異なる方向に一列に並んでいる、上記第４の発明の監視装置である。
第６の発明は、前記送信アンテナ部は、１つの給電素子および、それぞれの中央部にスイッチ素子を持つ複数の無給電素子を有しており、
前記ビーム切り替え手段は、複数の前記スイッチ素子のそれぞれを個別に、開放または短絡することにより、電波のビーム方向を切り替えて、前記送信アンテナ部から異なるビーム方向の電波を送出させる、上記第２の発明の監視装置である。
第７の発明は、前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
前記ビーム切り替え手段は、前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えて、２つの電波のビーム方向を形成させる、上記第１の発明の監視装置である。
第８の発明は、前記受信アンテナ部は、前記第１の給電部を持つ第１の給電素子と、前記第２の給電部を持つ第２の給電素子と、複数の無給電素子とを有し、
前記第１の給電素子、前記第２の給電素子および前記複数の無給電素子は、いずれも棒状であり、
前記複数の無給電素子の一部は、前記第１の給電素子と平行に、所定の方向に一列に並んでおり、
前記複数の無給電素子の他の一部は、前記第２の給電素子と平行に、前記所定の方向とは異なる方向に一列に並んでおり、
前記複数の無給電素子の前記一部の一つの無給電素子は、前記複数の無給電素子の前記他の一部の一つの無給電素子を兼ねている、上記第７の発明の監視装置である。
第９の発明は、前記受信アンテナ部は、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
前記矩形状アンテナ素子は、その一対の対向する角に前記第１の給電部および前記第２の給電部を持ち、残る対向する角に迂回素子をそれぞれ持つ、上記第７の発明の監視装置である。
第１０の発明は、前記矩形状アンテナ素子は、実質上正方形であり、その一辺は、実質上動作周波数の１／３波長の長さであり、前記迂回素子は、いずれも実質上動作周波数の１／４波長の長さである、上記第９の発明の監視装置である。
第１１の発明は、前記矩形状アンテナ素子は、誘電体基板の導体面の導体が矩形状に剥がされたスロット部を有するスロットループアンテナであって、前記迂回素子は前記スロット部の一対の対向する角にある迂回スロット部分であって、
前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第２の給電部である、上記第７又は第９の発明の監視装置である。
第１２の発明は、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面が、前記反射板と対面している、上記第１１の発明の監視装置である。
第１３の発明は、前記受信部に伝達された信号によって前記対象物までの距離を決定するとともに、前記異なるビーム方向から受信される複数の電波に対応する複数の信号のうちの２つの信号の振幅の差を、前記２つの信号の振幅の和で正規化した値に基づいて、前記対象物に向かう方向を決定し、前記距離と前記対象物に向かう方向とに基づいて前記対象物の位置を決定する第１の対象物位置決定部をさらに備えた、上記第１の発明の監視装置である。
第１４の発明は、前記監視装置は、車両に搭載される、上記第１の発明の監視装置である。
第１５の発明は、さらに、前記車両の走行状態情報が格納される走行情報格納部を備え、
前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
前記ビーム切り替え手段は、前記走行情報格納部に格納されている前記走行状態情報に基づいて、前記第１の給電部または前記第２の給電部の何れかに給電されるように切り替える、上記第１４の発明の監視装置である。
第１６の発明は、少なくとも前記送信アンテナ部及び受信アンテナ部は、前記車両の前方中央部および／または後方中央部に設けられており、
前記異なるビーム方向のうち、一つは前記車両の左方向に向けられ、他の一つは前記車両の右方向に向けられている、上記第１４の発明の監視装置である。
第１７の発明は、少なくとも前記送信アンテナ部及び受信アンテナ部は、前記車両のサイドミラー内に設けられており、
前記異なるビーム方向のうち、一つは前記車両の前方に向けられ、他の一つは前記車両の後方に向けられている、上記第１４の発明の監視装置である。
第１８の発明は、上記第１又は第１４の発明の前記監視装置が、複数並べて備えられ、前記監視装置が単独の場合に比べてより広い範囲を監視領域とする周囲監視システムである。
第１９の発明は、前記複数の監視装置が全て同じ所定の側を監視するタイミングと、前記複数の監視装置が全て前記同じ所定の側とは反対側を監視するタイミングとが、時分割で切り替えられて制御される、上記第１８の発明の周囲監視システムである。
第２０の発明は、複数並べられた前記監視装置の内、一の監視装置によって決定される前記一の監視装置から前記対象物までの距離と、前記一の監視装置から離れて配置されている別の監視装置によって決定される前記別の監視装置から前記対象物までの距離とに基づいて、前記対象物の位置を決定する第２の対象物位置決定部を備えた、上記第１８の発明の周囲監視システムである。
第２１の発明は、上記第１８、第１９又は第２０の発明の周囲監視システムを搭載した車両である。
第２２の発明は、車両に搭載され、電波を送出して、その電波が反射された電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置の監視制御方法であって、
前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップを備えた、監視制御方法である。
第２３の発明は、前記監視領域を制御するステップは、１つの給電素子および、それぞれの中央部にスイッチ素子を持つ複数の無給電素子を有する受信アンテナ部の、複数の前記スイッチ素子のそれぞれを個別に開放または短絡することにより、受信する電波のビーム方向を所定の方向とするステップと、
複数の前記スイッチ素子の開放または短絡を切り替えて、受信する電波のビーム方向を前記所定の方向とは異なる方向とするステップとを有している、上記第２２の発明の監視制御方法である。
第２４の発明は、上記第２２の発明の監視制御方法の、前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップを実行するためにコンピュータを機能させるためのプログラムである。
第２５の発明は、上記第２４の発明のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。
本発明にかかる監視装置は、車両周囲のより広い範囲を数少ない監視装置で監視することができるという効果を有し、自動車用等の周囲監視装置として有用である。また自動車だけではなく、建物の内外に設置することによって、セキュリティー用途や入室退室の人数計測等にも応用できる。
本発明は、電波を送出して、反射した反射信号を受信することにより周囲にある物体や人を検出するための監視装置等に関するものである。
従来の車両の周囲を監視する車両周囲監視装置としては、車両の前方あるいは後方のコーナーに超音波センサを取り付け、周囲の障害物を検知し、あるいは距離を測定し、接触の危険性があれば運転者に報知するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
図２７は、特許文献１に記載された従来の車両周囲監視装置を示す平面図である。図２７において、超音波検知器３FR、３FL、３RR、３RL、３ＢR、３ＢLが、車体１の前方あるいは後方のコーナーに設置され、相互が干渉しないタイミングで超音波が送信され、周辺の障害物を検知し、障害物との距離を測定し、障害物との距離が接近して危険と判断すると、警報器により警報信号が出力される構成になっていた。
一方、超音波センサは、検知距離が短く、センサの雨滴がついた場合の誤検出等、耐環境性も低いことから、電波を用いたレーダセンサも車両周囲監視装置として広く使用され始めている。従来の車両用レーダ装置は、車両前方に設置され、１０度以下の非常に細いビームで、前方車両との車間距離や相対速度を計測し、車両を制御することに使用されている。従って、その監視領域は車両前方の非常に細く長い領域に限られている。
特許第３２３２１６２号公報
しかしながら、レーダセンサは、アンテナの指向性により検知範囲が決定されるため、広範囲に渡ってカバーするためには複数のセンサを配置する必要がある。このため、システム全体のコスト高が課題となる。
図２８は、レーダセンサを用いて、車両の後方を隙間なく監視する場合の、レーダセンサの取り付け箇所とそれらの監視領域を示している。このように、数多くのレーダセンサ２８０１〜２８０６が必要になる。
広範囲に渡ってカバーするための別の方法として、スキャンする方法があるが、機械的に回動するため、非常に高価なものになる。また、さらに別の方法として、フェーズド・アレ―アンテナを使用し、アンテナローブを電子的に回転するものもあるが、鋭い収束を達成するために、多数の、位相制御された能動性の送信／受信要素を必要とし、それにより、比較的高い実施コストが必要となる。
すなわち、レーダセンサを用いて車両周囲の広い範囲を監視するためには、非常にコストが高くなるという課題を有していた。
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、例えば、少ない数のレーダセンサで車両周囲等の広い領域を監視できる、監視装置を提供することを目的とする。
第１の本発明は、電波を送出して、その電波が反射された電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置であって、
所定範囲の指向性を有する電波を送出するための、または前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波を異なるビーム方向に送出するための送信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部が送信し、前記対象物で反射した電波を異なるビーム方向毎に受信するための受信アンテナ部と、
前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達される受信部と、
前記受信アンテナ部が前記電波を前記異なるビーム方向毎に受信する際、そのビーム方向を順次切り替えることにより監視領域を制御するビーム切り替え手段とを備えた監視装置である。
第２の本発明は、前記ビーム切り替え手段は、前記送信アンテナ部が前記異なるビーム方向の電波を送出する場合は、その送信電波のビーム方向を順次切り替えて監視領域を制御する、上記第１の本発明の監視装置である。
第３の本発明は、前記送信部から伝達する信号と前記受信部に伝達される信号とを切り替える送受切り替え手段を備え、
前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部を兼ねており、前記送受切り替え手段により電波の送受信が切り替えられるようになっている、上記第２の本発明の監視装置である。
第４の本発明は、前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
前記ビーム切り替え手段は、前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えて、２つの電波のビーム方向を形成させる、上記第３の本発明の監視装置である。
第５の本発明は、前記受信アンテナ部は、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
前記矩形状アンテナ素子は、その一対の対向する角に前記第１の給電部および前記第２の給電部を持ち、残る対向する角に迂回素子をそれぞれ持つ、上記第４の本発明の監視装置である。
第６の本発明は、前記矩形状アンテナ素子は、実質上正方形であり、その一辺は、実質上動作周波数の１／３波長の長さであり、前記迂回素子は、いずれも実質上動作周波数の１／４波長の長さである、上記第５の本発明の監視装置である。
第７の本発明は、前記矩形状アンテナ素子は、誘電体基板の導体面の導体が矩形状に剥がされたスロット部を有するスロットループアンテナであって、前記迂回素子は前記スロット部の一対の対向する角にある迂回スロット部分であって、
前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第２の給電部である、上記第５の本発明の監視装置である。
第８の本発明は、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面が、前記反射板と対面している、上記第７の本発明の監視装置である。
第９の本発明は、前記受信部に伝達された信号によって前記対象物までの距離を決定するとともに、前記異なるビーム方向から受信される複数の電波に対応する複数の信号のうちの２つの信号の振幅の差を、前記２つの信号の振幅の和で正規化した値に基づいて、前記対象物に向かう方向を決定し、前記距離と前記対象物に向かう方向とに基づいて前記対象物の位置を決定する第１の対象物位置決定部をさらに備えた、上記第５の本発明の監視装置である。
本発明により、例えば、少ない数のレーダセンサで車両周囲等の広い領域を監視できる、監視装置を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置のブロック構成図を示したものである。
図１において、車両周囲監視装置１００は、タイミング制御部１０１と、電波を送信する送信部１０２と、複数のビームをもつ送信アンテナ１０３と、受信アンテナ１０４と、アンテナのビーム方向を切り替えるビーム方向指定手段１０５と、反射信号を受信する受信部１０６と、処理部１０７を備えている。送信部１０２、ビーム方向指定手段１０５、受信部１０６、処理部１０７は、タイミング制御部１０１からのタイミング信号に基づいて制御される。なお、車両周囲監視装置１００は、本発明の監視装置の一例であり、送信アンテナ１０３および受信アンテナ１０４は、それぞれ、本発明の送信アンテナ部および受信アンテナ部の一例である。また、ビーム方向指定手段１０５は、本発明のビーム切り替え手段の一例である。
送信アンテナ１０３は、いずれも、１つの給電素子１１１と複数の無給電素子からなる第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０を有しており、第１のアンテナ１１０と第２のアンテナ１２０は、給電素子１１１を共有した構成になっている。
受信アンテナ１０４は、送信アンテナ１０３と同様の構成であり、第１のアンテナ１３０と第２のアンテナ１４０を有しており、第１のアンテナ１３０と第２のアンテナ１４０は、給電素子１１１を共有した構成になっている。
次に、図１を用いて、本実施の形態１の車両周囲監視装置１００の動作について説明する。
それぞれの無給電素子１１２は、オープンショートスイッチ１１３を具備している。そして、送信アンテナ１０３において、第１のアンテナ１１０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチ１１３がオープンの時は、第２のアンテナ１２０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチはショートになり、第１のアンテナ１１０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチがショートの時は、第２のアンテナ１２０の有する全ての無給電素子１１２のオープンショートスイッチはオープンになるよう、ビーム方向指定手段１０５が制御を行う。同様に、受信アンテナ１０４においても、ビーム方向指定手段１０５が制御を行う。
ビーム方向指定手段１０５は、タイミング制御部１０１からのタイミング信号に基づいて、所定の方向にビームが形成されるようそれぞれの無給電素子１１２のオープンショートスイッチ１１３を制御する。
同じくタイミング信号に基づいて、送信部１０２から伝達される信号が、送信アンテナ１０３から送出される。周囲に検出対象が存在する場合、送出された信号は、検出対象に当たって反射する。ここで、検出対象とは、本車両周囲監視装置１００が搭載される車両の周囲に位置する車両、物体や人体を意味する。
このような検出対象からの反射信号は、受信アンテナ１０４から受信部１０６に伝達され、処理部１０７で処理されて、検出対象の有無、検出対象との距離、検出対象の速度の情報を得る。そして、これらの情報が、車両周囲監視装置１００に接続された出力手段１０８によって、表示、音声出力等で出力される。
次に、本実施の形態１における車両周囲監視装置１００の送信アンテナ１０３および受信アンテナ１０４の構成として、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成を用いた場合について説明する。
図２は、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成のアンテナの構成図を示しており、図２（ａ）は斜視図を、図２（ｂ）は上方から見た平面図を示している。ここでは、アンテナの動作周波数を２４ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図２に示すような座標軸を定義している。
図２に示すアンテナは、放射素子２０１、反射素子２０２、複数の導波素子２０３からなる第１の八木・宇田アレーアンテナと、放射素子２０１、反射素子２１２、複数の導波素子２１３からなる第２の八木・宇田アレーアンテナとで構成される。これらの２つの八木・宇田アレーアンテナは、図２に示す様に、放射素子２０１を共有しており、Ｙ軸上の放射素子２０１を中心にして、Ｙ軸を基準としてそれぞれ反対方向に傾斜して配列されている。Ｙ軸との傾きを、Ｘ軸を基準にして説明すると、第１の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向から角度φ＝αだけ傾斜した方向に沿って配列されている。また、第２の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向から角度φ＝１８０−αだけ傾斜した方向に沿って配列されている。
放射素子２０１は、長さが６ｍｍの半波長ダイポールアンテナである。反射素子２０２及び２１２は、放射素子２０１からｄ１離れた位置に配置された長さが６ｍｍの線状素子である。導波素子２０３及び２１３は、放射素子２０１からｄ２離れた位置に複数個配列され、それらの間隔はｄ２である。このとき、導波素子２０３及び２１３の長さは、それぞれ５ｍｍに設定される。
図２（ｂ）に示すように、反射素子２０２と複数の導波素子２０３は、放射素子２０１に平行に一直線上に配置されて第１の八木・宇田アレーアンテナを構成している。同様に、反射素子２１２と複数の導波素子２１３は、放射素子２０１に平行に一直線上に配置されて第２の八木・宇田アレーアンテナを構成している。なお、反射素子２０２、放射素子２０１、複数の導波素子２０３が一直線上に並んでいる第１の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向の一例であり、反射素子２１２、放射素子２０１、複数の導波素子２１３が一直線上に並んでいる第２の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向とは異なる方向の一例である。
反射素子２０２及び２１２、導波素子２０３及び２１３は、それぞれの素子の中央に、例えば、ＰＩＮダイオードを用いたスイッチ素子が設けられている。このため、これらの反射素子および導波素子は、ＰＩＮダイオードに順バイアスを印加しスイッチ素子をオンさせた場合は、反射素子または導波素子として動作し、ＰＩＮダイオードに逆バイアスを印加しスイッチ素子をオフさせた場合は、それぞれの反射素子または導波素子の中央で切り離された状態となるため、反射素子及び導波素子として動作しない。なお、これらのスイッチ素子は、図１で示すオープンショートスイッチ１１３に相当する。
図１に示す送信アンテナ１０３、及び受信アンテナ１０４を構成する第１・第２のアンテナの指向性と、上記八木・宇田アレーアンテナの方向との対応関係は次の通りである。即ち、送信アンテナ１０３の第１のアンテナ１１０と、受信アンテナ１０４の第１のアンテナ１３０は、ともに同じ指向性（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）を有しており、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した第１の八木・宇田アレーアンテナにより構成されている。また、送信アンテナ１０３の第２のアンテナ１２０と、受信アンテナ１０４の第２のアンテナ１４０は、ともに同じ指向性（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）を有しており、図２（ａ）、図２（ｂ）に示した第２の八木・宇田アレーアンテナにより構成されている。
次に、図２に示す構成を有するアンテナの動作について説明する。
第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２０２及び導波素子２０３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオンさせた場合、第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２１２及び導波素子２１３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオフさせるようにスイッチ制御を行う。また、同様に、第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２１２及び導波素子２１３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオンさせた場合、第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する反射素子２０２及び導波素子２０３の素子中央に実装されたスイッチ素子をオフさせるようにスイッチ制御を行う。このようにスイッチ素子の状態を切り替えることで、第１の八木・宇田アレーアンテナと第２の八木・宇田アレーアンテナを切替動作させることができるため、主ビーム方向を切り替えることが可能となる。尚、本発明の「異なるビーム方向」とは、例えば主ビーム方向に着目して、その主ビーム方向が異なる場合が、一例となる。
図３は、Ｙ軸方向から４０度傾いたφ＝５０度の第１の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図３（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図３（ｂ）は、方位角φ＝５０度における垂直面の指向性を示している。
上述したビーム方向指定手段１０５におけるスイッチ制御により、送信アンテナ１０３の第１のアンテナ１１０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）のタイミングで、受信アンテナ１０４の第１のアンテナ１３０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）となる。その後、送信アンテナ１０３の第２のアンテナ１２０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）のタイミングで、受信アンテナ１０４の第２のアンテナ１４０がＯＮ（又は、ＯＦＦ）となる。この様に、ＯＮすべきアンテナを順次切り替える。
図３（ａ）において、指向性３０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝５０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図３（ｂ）において、指向性３０２は、指向性３０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
図４は、Ｙ軸方向から、第１の八木・宇田アレーアンテナとは反対方向に４０度傾いたφ＝１３０度の第２の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図４（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図４（ｂ）は、方位角φ＝＋１３０度における垂直面の指向性を示している。
図４（ａ）において、指向性４０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝１３０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図４（ｂ）において、指向性４０２は、指向性４０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
図５は、本実施の形態１における車両周囲監視装置の配置とその監視領域の一例を示したものである。図５（ａ）は、車両周囲監視装置の配置を示す図であり、図５（ｂ）は、その監視領域を上から示した図である。
図５（ａ）において、車両周囲監視装置１１００は、車両の前方の中央部付近、例えば電波を透過する樹脂製のバンパー内に、図２におけるＺ軸が地面に対して垂直方向に、Ｙ軸が車両前進方向になるように設置される。なお、車両周囲監視装置１１００は、図１に示した車両周囲監視装置１００と同じものである。
また、アンテナのビームは、Ｙ軸方向（φ＝９０度）に対してできるだけ傾いた状態、即ち、方位角φが０度又は１８０度に近い状態になるようにチルトさせる。これにより、図５（ｂ）に示すような監視領域１１０１と監視領域１１０２の２つの監視領域を、１つの車両周囲監視装置１１００で検知できる構成になる。これにより、見通しの悪い交差点やＴ字路などを走行する際に、車両左右方向の近距離領域を監視できる。
以上の構成によって、車両の交差点やＴ字路などへの進入を最小限に留め、接近車両や自転車、通行人の確認を補助することが１つの車両周囲監視装置で可能となる。
なお、上記では、車両周囲監視装置を図５に示す位置に設置することとしたが、必ずしも図１に示す車両周囲監視装置１００の構成の全てを図５に示す位置に設置する必要はない。送信アンテナ１０３および受信アンテナ１０４のみが図５の位置に設置されていればよく、車両周囲監視装置１００のその他の構成部分については車両の他の位置に設置されてもよい。
なお、本実施の形態１の図１に示す車両周囲監視装置１００の構成においては、送信アンテナ１０３も受信アンテナ１０４と同様にビームを切り替える構成としたが、送信側は任意のアンテナ、たとえばパッチアンテナ等で構成してもよい。
図６は、送信側をパッチアンテナとした場合の車両周囲監視装置１２００の構成図を示している。図１に示す車両周囲監視装置１００の送信アンテナ１０３の部分が、送信アンテナ１２０３となっている点のみが異なる。送信アンテナ１２０３は、広い指向性を有するパッチアンテナである。なお、図１と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
なお、図６に示す送信アンテナ１２０３から送出される電波が、本発明の、「所定範囲の指向性を有する電波」の一例であり、図１に示す車両周囲監視装置１００の送信アンテナ１０３から送出される複数方向の電波が、本発明の、「前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波」であって、「異なるビーム方向に送出」される電波の一例である。
図６において、送信アンテナ１２０３の信号送信範囲は、第１のアンテナ１３０のビーム方向で監視する領域と、第２のアンテナ１４０のビーム方向で監視する領域の、両方の監視領域を含む範囲を有するものである。このように、送信側のアンテナは、受信側のアンテナの複数の監視領域を包含する範囲に電波を送出できるアンテナであればよい。
また、図１に示す車両周囲監視装置１００の構成においては、送信アンテナ１０３と受信アンテナ１０４を個別に備える構成としたが、アンテナを送受で共用させ、信号の送受信を切り替える構成としてもよい。
図７は、送信アンテナと受信アンテナを共用した場合の車両周囲監視装置１４５０の構成図を示している。図１に示す車両周囲監視装置１００とは、送受切替スイッチ１４００を備え、送信アンテナと受信アンテナを共用とした点が異なる。なお、図１と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
図７に示す送受信アンテナ１４０４は、図１に示す受信アンテナ１０４と同じ構成である。送受切替スイッチ１４００は、送受信アンテナ１４０４からの電波の送受信のタイミングに応じて、給電素子１１１との接続を切り替える制御を行う。
送受切替スイッチ１４００は、送受信アンテナ１４０４から電波を送出させる際には、送信部１０２が給電素子１１１に接続されるように制御し、送受信アンテナ１４０４で電波を受信させる際には、受信部１０６が給電素子１１１に接続されるように制御する。このようにして、送受信アンテナ１４０４を送受信で共用させることができる。なお、送受切替スイッチ１４００は、本発明の送受切り替え手段の一例である。
また、本実施の形態１において、送信アンテナおよび受信アンテナを構成する素子には、ダイポールアンテナを用いたが、その限りではない。
さらに、本実施の形態１において、車両周囲監視装置を車両前方に設置した前方監視装置で説明したが、車両後方に設置した後方監視装置としても良い。
加えて、本実施の形態１の（車両周囲監視装置の）アンテナを、図２に示したアンテナのＺ方向に複数配置し、複数のアンテナを各々給電するアレイ構成にして、Ｚ軸方向を絞ったビーム構成にすることにより、監視領域の長距離化をはかることも考えられる。この場合、車に搭載した場合、地面からの反射の影響を低減することも可能となる。
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における車両周囲監視装置のブロック構成図を示したものである。
本実施の形態２の車両周囲監視装置５００は、図１に示す実施の形態１の車両周囲監視装置１００の構成とは、送信アンテナおよび受信アンテナが、それぞれ複数の給電ポートを有し、給電ポートの給電を切り替えることにより、複数のビーム方向を有する点が異なる。なお、車両周囲監視装置５００は、本発明の監視装置の一例である。
図８に示す、タイミング制御部５０１、送信部５０２、受信部５０６、処理部５０７、出力手段５０８は、それぞれ、図１に示す、タイミング制御部１０１、送信部１０２、受信部１０６、処理部１０７、出力手段１０８と同じ機能を有する。
送信アンテナ部５０３は、送信アンテナ素子５１１と、送信アンテナ素子５１１に給電する２つの給電部、第１の給電部５１２および第２の給電部５１３を備えている。同様に、受信アンテナ部５０４は、受信アンテナ素子５２１と、受信アンテナ素子５２１に給電する２つの給電部、第１の給電部５２２および第２の給電部５２３を備えている。
タイミング制御部５０１からのタイミング信号に基づいて、ビーム方向指定手段５０５が、給電切替スイッチ５１０、５２０を制御し、第１の給電部５１２、５２２に給電する場合と、第２の給電部５１３、５２３に給電する場合を切り替えて、所定の方向にビームが形成されるようにする。なお、ビーム方向指定手段５０５は、本発明のビーム切り替え手段の一例である。
次に、本実施の形態２における車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４の構成として、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成を用いた場合について説明する。
図９は、八木・宇田アレーアンテナを基本とした構成のアンテナの構成図を示しており、図９（ａ）は斜視図を、図９（ｂ）は上方から見た平面図を示している。ここでは、アンテナの動作周波数を２４ＧＨｚとして説明する。また、説明の都合上、図９に示すような座標軸を定義している。
図９に示すアンテナは、放射素子６０１、反射素子６０２、導波素子６０３、６０４からなる第１の八木・宇田アレーアンテナと、放射素子６１１、反射素子６１２、導波素子６１３、６０４からなる第２の八木・宇田アレーアンテナとで構成される。これらの２つの八木・宇田アレーアンテナは、最端の導波素子６０４を共有しており、Ｙ軸上の導波素子６０４を中心にして、Ｙ軸を基準としてそれぞれ反対方向に傾斜して配列されている。Ｙ軸との傾きを、Ｘ軸を基準にして説明すると、第１の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向から角度φ＝α’だけ傾斜した方向に沿って配列されている。また、第２の八木・宇田アレーアンテナは、Ｘ軸方向からφ＝１８０−α’だけ傾斜した方向に沿って配列されている。
放射素子６０１及び６１１は、長さが６ｍｍの半波長ダイポールアンテナである。反射素子６０２及び６１２は、それぞれ、放射素子６０１、６１１からｄ１離れた位置に配置された長さが６ｍｍの線状素子である。導波素子６０３、６０４、６１３は、放射素子６０１及び６１１からｄ２離れた位置に複数個配列され、それらの間隔はｄ２である。このとき、導波素子６０３、６０４、６１３の長さは５ｍｍに設定される。
図９（ｂ）に示すように、反射素子６０２と導波素子６０３、６０４は、放射素子６０１に平行に一直線上に配置されて第１の八木・宇田アレーアンテナを構成している。同様に、反射素子６１２と導波素子６１３、６０４は、放射素子６１１に平行に一直線上に配置されて第２の八木・宇田アレーアンテナを構成している。なお、反射素子６０２、放射素子６０１、導波素子６０３、６０４が一直線上に並んでいる第１の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向の一例であり、反射素子６１２、放射素子６１１、導波素子６１３、６０４が一直線上に並んでいる第２の八木・宇田アレーアンテナの方向が、本発明の所定の方向とは異なる方向の一例である。
放射素子６０１、６１１の中央部には給電部が設けられている。放射素子６０１の給電部が、図８に示す第１の給電部５１２または５２２に相当し、放射素子６１１の給電部が、図８に示す第２の給電部５１３または５２３に相当する。
次に、図９に示す構成を有するアンテナの動作について説明する。
第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６０１に給電した場合、第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６１１がオープンになるように切り替え動作を行う。また、同様に第２の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６１１に給電した場合、第１の八木・宇田アレーアンテナを構成する放射素子６０１がオープンになるように切り替え動作を行う。
このように、給電する放射素子を切り替えることで、第１の八木・宇田アレーアンテナと第２の八木・宇田アレーアンテナを切替動作させることができるため、主ビーム方向を切り替えることが可能となる。
図１０は、Ｙ軸方向から４０度傾いたφ＝５０度の第１の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図１０（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図１０（ｂ）は、方位角φ＝５０度における垂直面の指向性を示している。
図１０（ａ）において、指向性７０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝５０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図１０（ｂ）において、指向性７０２は、指向性７０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
図１１は、Ｙ軸方向から、第１の八木・宇田アレーアンテナとは反対方向に４０度傾いたφ＝１３０度の第２の八木・宇田アレーアンテナのみを動作させたときの指向性を示す図である。図１１（ａ）は、水平（ＸＹ）面の指向性を、図１１（ｂ）は、方位角φ＝１３０度における垂直面の指向性を示している。
図１１（ａ）において、指向性８０１は、垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、方位角φ＝１３０度の方向に傾いた主ビームが得られることが確認できる。
また、図１１（ｂ）において、指向性８０２は、指向性８０１と同様に垂直偏波（Ｅθ）成分の指向性を示しており、主ビームが水平方向に向いていることが確認できる。
次に、本実施の形態２における車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４の構成として、上記の八木・宇田アレーアンテナとは別の構成のアンテナを用いた場合について説明する。
図１２は、アンテナ部の別の構成の具体例を示したものである。図１２（ａ）は、そのアンテナ部の上面図を、図１２（ｂ）は、側面図を示している。本アンテナに関して、詳細は、「社団法人 電子情報通信学会 技術報告書 （信学技報）Ａ−Ｐ２００３−１５７（２００３−１１）」に記載されている。
図１２（ａ）に示すとおり、このアンテナ素子９００は、１辺が約１／３波長の正方形形状のループ素子９０１と、ループ素子９０１の対向する一組の頂点に接続される長さが約１／４波長の折り返し形状の迂回素子９０２と、他の２頂点に設けられる第１給電ポート９０３および第２給電ポート９０４からなる。なお、アンテナ素子９００は、本発明の矩形状アンテナ素子の一例である。
さらに、図１２（ｂ）に示すように、このアンテナ素子９００から所定の距離ｈだけ離れた位置に、反射板９０５（例えば１辺約２波長程度）をアンテナ素子９００と平行に配置した構成になっている。例えば、アンテナ装置の動作周波数を２４ＧＨｚに設定し、誘電率２．２６の基板上に素子を形成した場合、ループ素子９０１の一辺は約３．３ｍｍ、迂回素子９０２は約２．５ｍｍを折り返した形状、角度βはほぼ９０度に設定される。
次に、図１２に示すアンテナ部の動作について説明する。図１２（ａ）において、片方の給電ポート(例えば第１給電ポート９０３)を励振、もう片方の給電ポート（例えば第２給電ポート９０４）を短絡とした場合、電流振幅は各々のポートでピークとなる。このとき、ピーク点間において電流位相差が生じる。これにより、図１０に示した場合と同様、このピーク点間の位相差により、本アンテナの放射パターンは、―Ｘ方向へチルトした主ビームとなる。
なお、図１２（ａ）において迂回素子９０２は、ループ素子９０１との相互結合を低減するために、ループの外側に突出するように配置したが、ループの内側に配置しても構わない。
図１３は、本実施の形態２における車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４の、さらに別の構成の具体例を示したものである、迂回素子装荷スロットループアンテナのスロット構成について示したものである。
図１３（ａ）は、迂回素子装荷スロットループアンテナの全体構成図、図１３（ｂ）は、誘電体基板を＋Ｚ軸側から見た上面図、図１３（ｃ）は、誘電体基板を−Ｚ軸側から見た下面図を示している。
このアンテナのスロット素子は、誘電体基板１００７の＋Ｚ面側の銅箔を切削することで形成されており、−Ｚ面側に形成されたマイクロストリップライン（ＭＳＬ）１００５との電磁結合により給電されるようになっている。なお、このスロット素子が、本発明のスロットループアンテナの一例である。
図１３に示される黒いスロットの部分は、銅箔を切削した穴の部分である。つまり、図１３（ｂ）に示すグランド面１００６側の、黒いスロットの部分の外側及び内側の灰色の部分が、銅箔が残っている導体の部分である。そして、黒いスロット部分が、銅箔が切削された部分である。このグランド面１００６側では、スロットの内側の灰色の部分が、スロットによってスロットの外側の部分と分断されるため、図１３（ｃ）に示すように、誘電体基板１００７の下面側で、導体部分のショートピン１００８に接続されるショートライン１００９により、スロットの外側の導体部分と接続させている。
図１３（ａ）に示すように、スロット部分は、正方形形状のループスロット１００１に、ループスロット１００１の対向する一組の頂点に接続される折り返し形状の迂回スロット１００２が接続された形状をしている。そして、ＭＳＬ１００５の、スロットに給電する側とは反対側の端部に、第１給電ポート１００３および第２給電ポート１００４が設けられている。
ＭＳＬ１００５は、ループスロット１００１との結合部から長さＬ１の位置で開放されている。この長さＬ１を調整することにより、インピーダンス整合をとることができる。また、図９に示した線状素子の場合と同様に、励振する給電ポートを切り替えて主ビーム方向を制御するためには、図１３に示すスロット構成では、励振されない給電ポート側のループスロット１００１とＭＳＬ１００５との結合部で開放する必要がある。このためには、結合部からの長さＬ２が、１／４波長の整数倍となる箇所においてＭＳＬ１００５を給電すればよい。
なお、図１３において迂回スロット１００２は、ループスロット１００１との相互結合を低減するために、ループの外側に突出するように配置したが、ループの内側に配置しても構わない。
なお、本実施の形態２の図８に示す車両周囲監視装置５００の構成においては、送信アンテナ部５０３も受信アンテナ部５０４と同様にビームを切り替える構成としたが、送信側は任意のアンテナ、たとえばパッチアンテナ等で構成してもよい。
図１４は、送信側をパッチアンテナとした場合の車両周囲監視装置１３００の構成図を示している。図８に示す車両周囲監視装置５００の送信アンテナ部５０３の部分が、送信アンテナ１３０３となっている点のみが異なる。送信アンテナ１３０３は、広い指向性を有するパッチアンテナである。なお、図８と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
また、図８に示す車両周囲監視装置５００の構成においては、送信アンテナ部５０３と受信アンテナ部５０４を個別に備える構成としたが、アンテナ部を送受で共用し、信号の送受信を切り替える構成としてもよい。
図１５は、送信アンテナ部と受信アンテナ部を共用した場合の車両周囲監視装置１５５０の構成図を示している。図８に示す車両周囲監視装置５００とは、送受切替スイッチ１５００を備え、送信アンテナ部と受信アンテナ部を共用とした点が異なる。なお、図８と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
図１５に示す送受信アンテナ部１５０４は、図８に示す受信アンテナ部５０４と同じ構成である。送受切替スイッチ１５００は、送受信アンテナ部１５０４における電波の送受信のタイミングに応じて、給電切替スイッチ１５２０との接続を切り替える制御を行う。
送受切替スイッチ１５００は、送受信アンテナ部１５０４から電波を送出させる際には、送信部５０２が給電切替スイッチ１５２０に接続されるように制御し、送受信アンテナ部１５０４で電波を受信させる際には、受信部５０６が給電切替スイッチ１５２０に接続されるように制御する。このようにして、送受信アンテナ部１５０４を送受信で共用させることができる。
また、本実施の形態２において、送信アンテナ部および受信アンテナ部を構成するアンテナ素子には、ダイポールアンテナや迂回素子を装荷したループアンテナを用いたが、その限りではない。
また、本実施の形態２の車両周囲監視装置も、実施の形態１と同様に、図５に示すような車両周囲監視装置として使用できる。
（実施の形態３）
図１６は、本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置１６５０のブロック構成図を示したものである。
本実施の形態３の車両周囲監視装置１６５０は、図８に示す実施の形態２の車両周囲監視装置５００とは、車両の走行状態情報を格納する走行状況情報格納部１６００を具備した点が異なる。図１６において、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。なお、走行状況情報格納部１６００は、本発明の走行情報格納部の一例である。
走行状況情報格納部１６００は、車両に備えられた車速センサ１６０１や舵角センサ１６０２や方向指示器などのスイッチ１６０３からの車両の走行状態情報を格納する。そして、走行状況情報格納部１６００に格納されたその走行状況情報に基づいて、ビーム方向指定手段１６０５が、送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４のビーム方向を決定する。
図１７は、本実施の形態３の車両周囲監視装置１６５０の配置例と、そのときの監視領域を示した図である。
図１７において、車両周囲監視装置は車両の側面、より具体的には例えばドアミラー内に設置される。図１７に示す車両周囲監視装置１７００および１７１０は、図１６に示す車両周囲監視装置１６５０と同じものである。各車両周囲監視装置１７００、１７１０の送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４のビームは、φ＝９０度または−９０度に近い状態になるようにチルトさせる。
具体的に説明すると、図９に示す構成の場合には、導波素子６０４を中心に第１の八木・宇田アレーアンテナをＹ軸方向から角度−９０度弱だけ＋Ｘ方向に傾けて配置し、第２八木・宇田アレーアンテナをＹ軸方向から角度＋９０度弱だけ−Ｘ方向に傾けて配置する。
また、図１２に示す構成の場合には、アンテナ素子９００および反射板９０５の距離を０．４〜０．５波長（動作周波数２４ＧＨｚの場合は、５．００〜６．２５ｍｍ）に設定する。このアンテナはアンテナ素子と反射板の距離を変えることにより、ビーム方向を変えることができる。
これにより、車両の左側に設置された車両周囲監視装置１７００は、左側前方領域１７０１と、左側後方領域１７０２を監視領域とし、車両の右側に設置された車両周囲監視装置１７１０は、右側前方領域１７１１と、右側後方領域１７１２を監視領域とする。
以上の構成により、車両周囲監視装置を設置できる位置が限られる車両側方の監視において、１つの車両周囲監視装置で２つの方向（前後方向）をカバーすることが可能となる。
なお、ドアミラーは、本発明のサイドミラーの一例である。サイドミラーとは、ドアミラー以外の、例えばフェンダーミラーなどであってもよい。
次に、複数の監視領域を監視状態にする手順について説明する。
一般的には、車両周囲監視装置１７００および車両周囲監視装置１７１０の給電を、所定の時間毎に交互に切り替え、監視領域１７０１と監視領域１７０２を交互に監視する、あるいは、監視領域１７１１と監視領域１７１２を交互に監視する状態とする。しかし、走行シーンに応じて、スイッチ等を通じた運転者からの入力により、監視状態とする領域をコントロールすることも可能である。
例えば、低速のクルーズコントロール状態で走行している場合においては、車両周囲監視装置１７００の監視領域１７０１と、車両周囲監視装置１７１０の監視領域１７１１の、前方だけを監視状態にするよう制御する。これにより、割り込み車両をいち早く検知し、車両を的確に制御することが可能となる。
逆に、運転者の意思で運転しかつ高速で走行している場合においては、車両周囲監視装置１７００の監視領域１７０２と、車両周囲監視装置１７１０の監視領域１７１２の後方だけを監視状態にするよう制御する。これにより、後方車両や死角内に存在する車両をいち早く認知し運転者に知らせることにより、右左折の際の巻き込みや車線変更の際の衝突を防ぐことができる。特に、運転者が左右いずれかの車線変更を意図し方向指示器で方向を示唆した場合は、当該方向の後方、すなわち右に車線変更する場合は監視領域１７１２のみを、左に車線変更する場合は監視領域１７０２のみを動作させてもよい。
さらには、ハンドルを左に切りながら前進する場合は、車両周囲監視装置１７００は監視領域１７０１と監視領域１７０２を交互に監視し、車両周囲監視装置１７１０は監視領域１７１１のみを監視状態とする、あるいは、逆にハンドルを右に切りながら前進する場合は、車両周囲監視装置１７１０は監視領域１７１１と監視領域１７１２を交互に監視し、車両周囲監視装置１７００は監視領域１７０１のみを監視状態とする。
これにより、曲がる方向の後方を監視領域とすることにより、巻き込み事故を防ぐとともに、前方のうち運転者が注視する方向とは反対側も常にセンサが監視状態となることで、右左折の際の見落とし衝突事故を低減することが可能となる。
かかる構成によれば、車両の走行状態に応じて車両周囲監視装置への給電を制御することにより、監視領域を切り換えることが可能となり、衝突の可能性の高い方向に監視領域を向けることができる。
図１８は、本実施の形態３の車両周囲監視装置の他の配置例と、そのときの監視領域を示したものである。
図１８において、車両周囲監視装置１８００、１８１０、１８２０、１８３０は車両の各コーナーに設置される。車両周囲監視装置１８００、１８１０、１８２０、１８３０は、いずれも図１６に示す車両周囲監視装置１６５０と同じものである。
このように設置することにより、車両の左前方に設置された車両周囲監視装置１８００によって、前方左側の監視領域１８０１および左側前方の監視領域１８０２を、車両の右前方に設置された車両周囲監視装置１８１０によって、前方右側の監視領域１８１１および右側前方の監視領域１８１２を、車両の右後方に設置された車両周囲監視装置１８２０によって、後方右側の監視領域１８２１および右側後方の監視領域１８２２を、車両の左後方に設置された車両周囲監視装置１８３０によって、後方左側の監視領域１８３１および左側後方の監視領域１８３２を、車両の監視領域にできる。
車両が高速で走行する場合は、各車両周囲監視装置への給電を制御することにより、監視領域１８０１と監視領域１８１１と監視領域１８２１と監視領域１８３１が監視される状態とする。
また、ハンドルを切る場合は、切る方向と切る角度によって、動作させる監視領域を変えることもできる。例えば、前進しながら左に小さくハンドルを切る場合は監視領域１８０１を監視状態とし、さらに大きく切る場合は監視領域１８０２を監視状態とする。この際、同時に１８２２を監視領域としても構わない。他の方向に移動する場合も同様である。
あるいは、発車時のように一旦できるだけ全周囲を監視し確認したい場合においては、１８０１と１８１２を同時に監視領域として動作させ、次に１８０２と１８１１を同時に監視領域として動作させる。
以上の構成によって、各車両周囲監視装置が互いに干渉をすることなく、車両周囲の広い範囲を効率的に監視することが可能となる。
なお、図１７においてはドアミラー内に、図１８においては車両の各コーナー部に、それぞれ車両周囲監視装置を設置することとしたが、こららの設置位置には、車両周囲監視装置のアンテナ部分、つまり図１６に示す送信アンテナ部５０３および受信アンテナ部５０４が少なくとも設置されていればよく、車両周囲監視装置のそれ以外の構成部分は、車両の他の部分に設置されてもよい。
（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４における車両周囲監視システムのブロック構成図を示したものである。図１９を用いて、本実施の形態４の車両周囲監視システムの構成とともに動作について説明する。なお、図１９に示す車両周囲監視システムは、本発明の周囲監視システムの一例である。
図１９において、本実施の形態４の車両周囲監視システムは、複数の車両周囲監視装置、一例として６個の車両周囲監視装置１９１０、１９２０、・・・、１９６０と、中央制御演算部１９７０と、車速センサ１９８１や舵角センサ１９８２や方向指示器などのスイッチ１９８３からの車両の走行状態情報を格納する走行状況情報格納部１９８０と、表示部１９９０とを備えている。
各車両周囲監視装置１９１０、１９２０、・・・、１９６０は、実施の形態１の図１の車両周囲監視装置１００、図６の車両周囲監視装置１２００、図７の車両周囲監視装置１４５０、実施の形態２の図８の車両周囲監視装置５００、図１４の車両周囲監視装置１３００、図１５の車両周囲監視装置１５５０の、いずれかと同様の構成の車両周囲監視装置である。図１９では、一例として、図８の車両周囲監視装置５００と同じ構成で示している。
中央制御演算部１９７０は、中央タイミング制御部１９７１、中央処理部１９７２および中央ビーム方向指定手段１９７３を備えている。
中央タイミング制御部１９７１は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の、タイミング制御部（１０１、１４０１、５０１、１５０１のいずれか）に接続され、中央ビーム方向指定手段１９７３は、ビーム方向指定手段（１０５または５０５）に接続されている。また、図７または図１５の構成の場合には、送受切替スイッチ（１４００または１５００）にも接続されており、これらは、中央タイミング制御部１９７１からの制御信号に基づいて動作する。
また、中央処理部１９７２は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の、受信部（１０６または５０６）または処理部（１０７または５０７）に接続されている。そして、受信部（１０６または５０６）または処理部（１０７または５０７）は、中央処理部１９７２へ、受信信号または受信信号を処理した結果を送る。
中央処理部１９７２は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の受信部（１０６または５０６）または処理部（１０７または５０７）からの、対象を検出した情報をもとに、障害物や周囲の人、別の車両との衝突の危険度を判断し、ドライバーが認識しやすいデータに加工したうえで、表示部１９９０によってその結果を運転者に報知する。
中央ビーム方向指定手段１９７３は、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の各ビーム方向指定手段（１０５または５０５）に信号を送出し、ビームの方向を決定する。
図２０は、本実施の形態４における車両周囲監視システムの車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の配置例と、それらの監視領域の一例を示した図である。
図２０において、車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が、車両の後方の、例えばバンパー内部に設置される。また、図２０には示していないが、車両周囲監視装置１９４０、１９５０、１９６０が、同様に車両の前方のバンパー内に設置されている。ここでは、車両の後方に設置した車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０について説明する。
図２０では、車両の後方の、左端、中央、右端の３箇所に車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が、それぞれ設置されており、各車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０がそれぞれ２方向（例えば、車両周囲監視装置１９１０の場合は、監視領域２００１および２００２）をカバーするため、全部で６方向、すなわち監視領域２００１、２００２、２０１１、２０１２、２０２１、２０２２をカバーする構成となっている。
この場合、受信アンテナ部のビームは車両周囲監視装置の中心部も検知領域とするため、ここがヌルポイントになってはいけない。従って、１つのビームに対してあまりチルトをさせない状態になっており、具体的に主ビームのチルト角はビームの半値角程度に設定される。これにより、同じビーム幅をもつ車両周囲監視装置を用いた場合、図２８に示すように従来は６つの車両周囲監視装置が必要になるところを、本実施の形態４では、３つの車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０でカバーすることが可能になる。
以上の構成によって、車両後方の広い領域を、数少ない車両周囲監視装置で監視することができる。
次に、複数の監視領域を監視状態にする手順について説明する。
一般的に各々の監視領域は、時分割で動作させることによって、互いの干渉を防ぐことができる。しかし、干渉の影響がない場合または許容される範囲内の場合において、同時に監視状態として動作させる領域を増やすと、より効率的に車両の周囲を監視することができ、システムの応答を早くすることができる。
具体的には、図２１に示すようなタイミングで、中央ビーム方向指定手段１９７３が、各車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の各ビーム方向指定手段（１０５または５０５）を制御し、各監視領域の検知を行わせる。図２１は、図２０に示す車両周囲監視装置１９１０〜１９３０をアクティブな状態にさせる時間変化、つまり、車両周囲監視装置１９１０〜１９３０がパルスを送受信するパルスレーダであるとすると、それぞれの車両周囲監視装置１９１０〜１９３０がパルスを送信するタイミングの一例を示した図である。
図２１に示すように、監視領域２００１を動作させている場合は、監視領域２０１１、２０２１を同時に動作させ、監視領域２００２を動作させている場合は、監視領域２０１２、２０２２を同時に動作させる。これにより、互いに干渉させることなく、かつ効率的に障害物の検知が可能となる。
以上の構成によって、車両周囲監視装置への給電を制御し監視領域を切り換えることによって、車両周囲監視装置が互いに干渉をすることなく、車両周囲の広い範囲を効率的に監視することが可能となる。
なお、本実施の形態４においては、車両周囲監視装置を車両後方に設置した場合についてのみ説明したが、車両前方に設置した車両周囲監視装置についても同様に制御される。また、車両の後方のみ、または前方のみに車両周囲監視装置が設置されるようにしてもよい。
なお、図１９に示す本実施の形態４では、車両周囲監視装置１９１０〜１９６０がタイミング制御部（１０１、１４０１、５０１、１５０１のいずれか）を備える構成としたが、これを、中央制御演算部１９７０の中央タイミング制御部１９７１と共用させる構成としてもかまわない。
また、車両周囲監視装置１９１０〜１９６０が処理部（１０７または５０７）を備える構成としたが、これを、中央制御演算部１９７０の中央処理部１９７２と共用させる構成としてもかまわない。
また、図１９に示す車両周囲監視装置１９１０〜１９６０の構成を、送信モジュールと受信モジュールに分けた構成にしてもよい。図２２は、送信モジュールと受信モジュールに分けた構成とした、本実施の形態４の車両監視システムの構成図を示している。
図２２の車両監視システムは、１つの送信モジュール２２００と、複数の受信モジュール２２１０〜２２６０で構成される。
送信モジュール２２００は、例えば、図１、図６、図７、図８、図１４、図１５に示される車両周囲監視装置の送信部分の構成であればよく、受信モジュール２２１０〜２２６０は、例えば、図１、図６、図７、図８、図１４、図１５に示される車両周囲監視装置の受信部分の構成であればよい。
図２２では、その一例として、図１４に示す車両周囲監視装置１３００の送信部分の構成を送信モジュール２２００とし、受信部分の構成を受信モジュール２２１０〜２２６０としている。
図２２に示す、送信部２２０２、送信アンテナ２２０３、給電切替スイッチ２２１２、受信アンテナ部２２１３は、それぞれ、図１４に示す、送信部５０２、送信アンテナ１３０３、給電切替スイッチ５２０、受信アンテナ部５０４と同様の構成である。また、タイミング制御部２２０１は、図１４のタイミング制御部５０１の送信側のタイミング制御を行う機能を有しており、タイミング制御部２２１１は、図１４のタイミング制御部５０１の受信側のタイミング制御を行う機能を有している。
また、表示部２２９０、走行状況情報格納部２２８０、車速センサ２２８１、舵角センサ２２８２、スイッチ２２８３は、それぞれ、図１９に示す、表示部１９９０、走行状況情報格納部１９８０、車速センサ１９８１、舵角センサ１９８２、スイッチ１９８３と同様の構成である。また、中央制御演算部２２７０に備えられた、中央タイミング制御部２２７１および中央処理部２２７２は、それぞれ、図１９の、中央タイミング制御部１９７１および中央処理部１９７２と同様の機能を有する。
この場合、受信モジュール２２１０〜２２６０側はビーム方向を切り替えるアンテナで構成され、給電切替スイッチ２２１２を含む構成であるが、送信モジュール２２００側は任意のアンテナ、たとえばパッチアンテナ等で構成してもよい。
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５の車両周囲監視装置および車両周囲監視システムについて説明する。
本実施の形態５の車両周囲監視装置および車両周囲監視システムは、実施の形態１〜４で説明した車両周囲監視装置および車両周囲監視システムと同様の構成であるが、検出対象の位置をより正確に検出できるようにしたものである。
実施の形態１〜４に説明したように、各実施の形態の車両周囲監視装置は、受信アンテナのビーム方向を切り替えることにより、１つの車両周囲監視装置で、異なる２方向の監視領域を監視することができる。また、前述したように、周囲の状況や用途に応じて、この２方向のなす角度を任意に設定することができる。この２方向のなす角度を、それらの２つの監視領域が一部重なるような角度に設定しておくと、検出対象が両方の監視領域の重なる領域に位置している場合には、その検出対象が両方の監視領域で検出されることになる。
例えば、図２０に示す車両周囲監視装置１９３０のように、２つの監視領域２０２１と２０２２の一部が重なるように受信アンテナの２つのビーム方向が設定されている場合には、検出対象が両方の監視領域が重なる領域にあると、その検出対象が存在する方向を２方向に分離して検出することができる。なお、車両周囲監視装置１９３０に対して検出対象が存在する方向が、本発明の、対象物に向かう方向の一例である。
本実施の形態５の車両周囲監視装置は、このような、ビームの発射位置がほぼ同じところにあり一部が重なりあった２つの監視領域（例えば、車両周囲監視装置１９３０に対する監視領域２０２１と２０２２）を一組として扱うことにより、検出対象が存在する方向の角度をより細かな角度分解能で算出して、検出対象の正確な位置を認識するものである。
次に、本実施の形態５の車両周囲監視装置において、検出対象が存在している方向の角度を求める方法について、図２３を用いて説明する。
ここでは、図１に示す構成の車両周囲監視装置１００を、図２０に示す車両周囲監視装置１９３０として使用しているものとして説明する。
図２３（ａ）は、２つの監視領域２０２１および２０２２に対応する、一部が重なりあった２つの切替ビームのパターンを示している。処理部１０７は、これら２つの切替ビームからの反射信号を保持し、その振幅の和信号（Σ）と差信号（Δ）を生成する。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の２つのビームパターンから処理部１０７によって生成された和信号（Σ）と差信号（Δ）のパターンを示している。
そして、処理部１０７は、差信号（Δ）を和信号（Σ）で正規化した角度誤差電圧εを生成する。すなわち、角度誤差電圧εは、式（１）によって演算で得られる。
ε＝Δ／Σ ・・・・・・（１）
図２３（ｃ）は、差信号（Δ）を和信号（Σ）で正規化した角度誤差電圧εと角度の関係を示している。このように、角度誤差電圧εは、概ねＳ字形状となり、２つのビームの間の方向からのずれが検出できる。和信号（Σ）で正規化するのは、差信号（Δ）のみで測角しようとすると、目標の大きさや距離によって信号が大きく変化してしまうためである。
２つのビームの間の方向をθ0、角度誤差電圧εから得られた角度をΔθとすると、対
象物の存在する方向θは、式（２）で表される。
θ＝θ0＋Δθ ・・・・・・（２）
処理部１０７は、式（２）より、検出対象の存在する方向θを得る。
なお、和信号（Σ）と差信号（Δ）は、例えば、反射信号をＡＤ変換し得られたデジタル信号をデジタル処理することによって生成する方法や、あるいは、反射信号そのものを前置比較器（プリコンパレータ）に通すことにより生成する方法によって得られる。
図２４は、対象物の存在する方向θを求めるフローチャートを示したものである。
まず、ビーム方向指定手段１０５が、監視領域が２０２１になるようにアンテナビームを設定し、検出対象が存在する場合、受信部１０６が、検出対象に反射して戻ってきた反射信号（Ａ）を取得し受信部１０６内の記憶領域に保持する（Ｓ２４０１）。
次に、ビーム方向指定手段１０５が、監視領域が２０２２になるようにアンテナビームを設定し、検出対象が存在する場合、受信部１０６が、検出対象に反射して戻ってきた反射信号（Ｂ）を取得し受信部１０６内の記憶領域に保持する（Ｓ２４０２）。
続いて、処理部１０７は、反射信号（Ａ）と反射信号（Ｂ）の和信号（Σ）を生成し（Ｓ２４０３）、かつ反射信号（Ａ）と反射信号（Ｂ）の差信号（Δ）を生成する（Ｓ２４０４）。そして、これらの得られた差信号（Δ）を和信号（Σ）で除算して正規化することにより、角度誤差電圧（ε）を得る（Ｓ２４０５）。
さらに処理部１０７は、予めメモリに保持されたデータを参照して、角度誤差電圧（ε）から対応する角度（Δθ）を導出し、検出対象が存在する方向θを得る（Ｓ２４０６）。得られた方向θと、反射信号の到着時間（送出からの時間）から得られる距離により、処理部１０７は、検出対象の位置を明確に得ることができる。
なお、処理部１０７が、本発明の第１の対象物位置決定部の一例である。
図２５は、上記のような本実施の形態５の車両周囲監視装置を備えた車両周囲監視システムを用いた場合の、車両の周囲の状況に対する運転者への表示内容の一例を示したものである。
図２５（ｂ）は、例えば車両後方に子供がいるようなシーンを示した図であり、図２５（ａ）は、このようなシーンにおいて、車両内に設置されている本実施の形態５の車両周囲監視システムの表示装置に表示される表示内容を示している。
このようにして、運転者は、直接には確認しづらい車両後方にいる子供の位置を的確に把握することができる。
さらに、このような細かな角度分解能が得られることにより、検出対象の位置を正確に検知することができるので、例えば、舵角センサにより得た操舵角データに基づいて予想走行領域を判断し、たとえ後方に検出対象が存在しても、衝突しないと判断できる場合は警報を出さないような、より木目の細かい警告も可能となる。
図２６は、このような操舵角データに基づいて警報制御する一例を示す図である。図２６（ａ）は、回避不可能な検出対象が存在する状況を示した図であり、図２６（ｂ）は、回避可能な検出対象が存在する状況を示した図である。
図２６では、図２０に示す車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０として、舵角センサ１６０２を有する図１６に示す構成の車両周囲監視装置１６５０が備えられている。そして、これらの車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０は、細かな角度分解能から検出対象の位置を明確に把握できる、上記の本実施の形態５の車両周囲監視装置の機能を備えている。
図２６（ａ）および（ｂ）に示す点線は、車両が後退する際に車体が通過する経路を示している。
図２６（ａ）は、真っ直ぐに後退すると車体が衝突してしまう位置に検出対象がある。この場合、車両周囲監視装置１９３０の処理部５０７は、２つの監視領域２０２１と２０２２の重なる位置に存在する検出対象の位置を正確に把握する。また、処理部５０７は、舵角センサ１６０２からの情報により、車両が真っ直ぐに後退することを知る。処理部５０７は、これらの情報から、そのまま車両が後退すると、車体が検出対象に衝突すると判断し、警報を発生させる。
一方、図２６（ｂ）の上図に示す位置に検出対象がある場合、車両が真っ直ぐに後退しても車体が検出対象に衝突しないので、警報は発生させない。
図２６（ｂ）の下図は、図２６（ａ）で示したのと同じ位置に検出対象が存在するが、この場合には車両は左にハンドルを切りながら後退するため、そのまま後退しても車体が検出対象には衝突しない。処理部５０７は、舵角センサ１６０２からの情報により、車両が左に曲がりながら後退することを知り、車体が検出対象には衝突しないと判断するので、この場合には警報を発生させない。
なお、上記では、車両周囲監視装置１９３０を図１６に示す構成の車両周囲監視装置１６５０として、検出対象の位置の判断および警報の発生要否の判断を車両周囲監視装置１９３０の処理部５０７が行うこととしたが、図１９に示すような車両周囲監視システムとし、これらの判断を中央処理部１９７２が行うようにしてもよい。なお、その場合の中央処理部１９７２が、本発明の第１の対象物位置決定部の一例である。
車両周囲監視装置の有する２つのビーム方向の角度を狭くして２つの監視領域の重なりを大きくすることにより、検出対象の位置を正確に把握できる範囲を広くすることができる。
また、異なる位置に配置された複数の周囲監視装置のそれぞれから得られる複数の情報から、検出対象の正確な位置を取得できるようにしてもよい。つまり、図２０のように、異なる車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が離れて配置されており、異なる車両周囲監視装置の監視領域が重なる位置に検出対象がある場合、２つの車両周囲監視装置からの両方の情報に基づいて、検出対象の位置を決定するようにしてもよい。
この場合の検出対象の位置決定方法について、図２０に示すように車両周囲監視装置１９１０、１９２０、１９３０が車両後部に配置されている、図１９の構成の車両周囲監視システムを例にして説明する。
検出対象が、車両周囲監視装置１９２０と車両周囲監視装置１９３０のそれぞれの監視領域の重なる位置（監視領域２０１２と監視領域２０２１の重なる領域）に存在する場合、車両周囲監視装置１９２０の処理部は、車両周囲監視装置１９２０から検出対象までの距離を取得する。同様に、車両周囲監視装置１９３０の処理部は、車両周囲監視装置１９３０から検出対象までの距離を取得する。
車両周囲監視装置１９２０および車両周囲監視装置１９３０の処理部は、それぞれの検出対象までの距離の情報を、中央処理部１９７２に伝送する。そして、中央処理部１９７２は、これらの２つの距離の情報から、三角測量法、つまり三角形の辺と角度の関係式で、検出対象の正確な位置を算出する。
なお、この場合の、車両周囲監視装置１９２０が、本発明の一の監視装置の一例であり、車両周囲監視装置１９３０が、本発明の別の監視装置の一例である。また、中央処理部１９７２が、本発明の第２の対象物位置決定部の一例である。
上述した、１つの車両周囲監視装置の有する２つのビーム方向により検出対象の位置を決定する方法と、異なる車両周囲監視装置の重なる監視領域により検出対象の位置を決定する方法とを併用することにより、より広い範囲で検出対象の正確な位置を取得することができる。
以上のように、本実施の形態５の車両周囲監視装置および車両周囲監視システムを用いることにより、信頼性の高い衝突警報システムを実現することが可能となる。
なお、各実施の形態では、本発明の監視装置を車両に設置する場合について説明したが、他の場所に設置してもよい。例えば、建物の内外に設置すれば、セキュリティー用途や入室退室の人数計測等に利用することもできる。
なお、本発明のプログラムは、上述した本発明の監視制御方法の、前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップの動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。
また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の監視制御方法の、前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップの動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協働して利用される記録媒体である。
また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
また、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれる。
また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。
なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
この様に、本明細書及び図面等により開示された発明は、電波を送出して、反射した反射信号を受信することにより周囲にある物体や人を検出するための周囲監視システム、車両、および監視装置の監視制御方法に関するものである。これらの発明を列挙すると以下の通りである。尚、これらの発明により、少ない数のレーダセンサで例えば、車両周囲の広い領域を監視できる、周囲監視システム、車両、および監視装置の監視制御方法を提供できる。
第１の発明は、電波を送出して、その電波が反射された電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置であって、
所定範囲の指向性を有する電波を送出するための、または前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波を異なるビーム方向に送出するための送信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部が送信し、前記対象物で反射した電波を異なるビーム方向毎に受信するための受信アンテナ部と、
前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達される受信部と、
前記受信アンテナ部が前記電波を前記異なるビーム方向毎に受信する際、そのビーム方向を順次切り替えることにより監視領域を制御するビーム切り替え手段とを備えた監視装置である。
第２の発明は、前記ビーム切り替え手段は、前記送信アンテナ部が前記異なるビーム方向の電波を送出する場合は、その送信電波のビーム方向を順次切り替えて監視領域を制御する、上記第１の発明の監視装置である。
第３の発明は、前記送信部から伝達する信号と前記受信部に伝達される信号とを切り替える送受切り替え手段を備え、
前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部を兼ねており、前記送受切り替え手段により電波の送受信が切り替えられるようになっている、上記第２の発明の監視装置である。
第４の発明は、前記受信アンテナ部は、１つの給電素子および、それぞれの中央部にスイッチ素子を持つ複数の無給電素子を有しており、
前記ビーム切り替え手段は、複数の前記スイッチ素子のそれぞれを個別に、開放または短絡することにより、前記受信アンテナ部で受信する電波のビーム方向を切り替える、上記第１の発明の監視装置である。
第５の発明は、前記給電素子および前記複数の無給電素子は、いずれも棒状であり、
前記複数の無給電素子の一部は、前記給電素子と平行に、所定の方向に一列に並んでおり、
前記複数の無給電素子の他の一部は、前記給電素子と平行に、前記所定の方向とは異なる方向に一列に並んでいる、上記第４の発明の監視装置である。
第６の発明は、前記送信アンテナ部は、１つの給電素子および、それぞれの中央部にスイッチ素子を持つ複数の無給電素子を有しており、
前記ビーム切り替え手段は、複数の前記スイッチ素子のそれぞれを個別に、開放または短絡することにより、電波のビーム方向を切り替えて、前記送信アンテナ部から異なるビーム方向の電波を送出させる、上記第２の発明の監視装置である。
第７の発明は、前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
前記ビーム切り替え手段は、前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えて、２つの電波のビーム方向を形成させる、上記第１の発明の監視装置である。
第８の発明は、前記受信アンテナ部は、前記第１の給電部を持つ第１の給電素子と、前記第２の給電部を持つ第２の給電素子と、複数の無給電素子とを有し、
前記第１の給電素子、前記第２の給電素子および前記複数の無給電素子は、いずれも棒状であり、
前記複数の無給電素子の一部は、前記第１の給電素子と平行に、所定の方向に一列に並んでおり、
前記複数の無給電素子の他の一部は、前記第２の給電素子と平行に、前記所定の方向とは異なる方向に一列に並んでおり、
前記複数の無給電素子の前記一部の一つの無給電素子は、前記複数の無給電素子の前記他の一部の一つの無給電素子を兼ねている、上記第７の発明の監視装置である。
第９の発明は、前記受信アンテナ部は、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
前記矩形状アンテナ素子は、その一対の対向する角に前記第１の給電部および前記第２の給電部を持ち、残る対向する角に迂回素子をそれぞれ持つ、上記第７の発明の監視装置である。
第１０の発明は、前記矩形状アンテナ素子は、実質上正方形であり、その一辺は、実質上動作周波数の１／３波長の長さであり、前記迂回素子は、いずれも実質上動作周波数の１／４波長の長さである、上記第９の発明の監視装置である。
第１１の発明は、前記矩形状アンテナ素子は、誘電体基板の導体面の導体が矩形状に剥がされたスロット部を有するスロットループアンテナであって、前記迂回素子は前記スロット部の一対の対向する角にある迂回スロット部分であって、
前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第２の給電部である、上記第７又は第９の発明の監視装置である。
第１２の発明は、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面が、前記反射板と対面している、上記第１１の発明の監視装置である。
第１３の発明は、前記受信部に伝達された信号によって前記対象物までの距離を決定するとともに、前記異なるビーム方向から受信される複数の電波に対応する複数の信号のうちの２つの信号の振幅の差を、前記２つの信号の振幅の和で正規化した値に基づいて、前記対象物に向かう方向を決定し、前記距離と前記対象物に向かう方向とに基づいて前記対象物の位置を決定する第１の対象物位置決定部をさらに備えた、上記第１の発明の監視装置である。
第１４の発明は、前記監視装置は、車両に搭載される、上記第１の発明の監視装置である。
第１５の発明は、さらに、前記車両の走行状態情報が格納される走行情報格納部を備え、
前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
前記ビーム切り替え手段は、前記走行情報格納部に格納されている前記走行状態情報に基づいて、前記第１の給電部または前記第２の給電部の何れかに給電されるように切り替える、上記第１４の発明の監視装置である。
第１６の発明は、少なくとも前記送信アンテナ部及び受信アンテナ部は、前記車両の前方中央部および／または後方中央部に設けられており、
前記異なるビーム方向のうち、一つは前記車両の左方向に向けられ、他の一つは前記車両の右方向に向けられている、上記第１４の発明の監視装置である。
第１７の発明は、少なくとも前記送信アンテナ部及び受信アンテナ部は、前記車両のサイドミラー内に設けられており、
前記異なるビーム方向のうち、一つは前記車両の前方に向けられ、他の一つは前記車両の後方に向けられている、上記第１４の発明の監視装置である。
第１８の発明は、上記第１又は第１４の発明の前記監視装置が、複数並べて備えられ、前記監視装置が単独の場合に比べてより広い範囲を監視領域とする周囲監視システムである。
第１９の発明は、前記複数の監視装置が全て同じ所定の側を監視するタイミングと、前記複数の監視装置が全て前記同じ所定の側とは反対側を監視するタイミングとが、時分割で切り替えられて制御される、上記第１８の発明の周囲監視システムである。
第２０の発明は、複数並べられた前記監視装置の内、一の監視装置によって決定される前記一の監視装置から前記対象物までの距離と、前記一の監視装置から離れて配置されている別の監視装置によって決定される前記別の監視装置から前記対象物までの距離とに基づいて、前記対象物の位置を決定する第２の対象物位置決定部を備えた、上記第１８の発明の周囲監視システムである。
第２１の発明は、上記第１８、第１９又は第２０の発明の周囲監視システムを搭載した車両である。
第２２の発明は、車両に搭載され、電波を送出して、その電波が反射された電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置の監視制御方法であって、
前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップを備えた、監視制御方法である。
第２３の発明は、前記監視領域を制御するステップは、１つの給電素子および、それぞれの中央部にスイッチ素子を持つ複数の無給電素子を有する受信アンテナ部の、複数の前記スイッチ素子のそれぞれを個別に開放または短絡することにより、受信する電波のビーム方向を所定の方向とするステップと、
複数の前記スイッチ素子の開放または短絡を切り替えて、受信する電波のビーム方向を前記所定の方向とは異なる方向とするステップとを有している、上記第２２の発明の監視制御方法である。
第２４の発明は、上記第２２の発明の監視制御方法の、前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップを実行するためにコンピュータを機能させるためのプログラムである。
第２５の発明は、上記第２４の発明のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。
本発明にかかる監視装置は、車両周囲のより広い範囲を数少ない監視装置で監視することができるという効果を有し、自動車用等の周囲監視装置として有用である。また自動車だけではなく、建物の内外に設置することによって、セキュリティー用途や入室退室の人数計測等にも応用できる。
本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置のブロック構成図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの構成を示す斜視図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの構成を示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、方位角φ＝５０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの、方位角φ＝１３０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置の配置例を示した図（ｂ）本発明の実施の形態１における車両周囲監視装置の監視領域を示した図 本発明の実施の形態１における、他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態１における、別の他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態２における車両周囲監視装置のブロック構成図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの構成を示す斜視図 （ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの構成を示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図 （ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、方位角φ＝５０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、水平面の放射パターンを示した図 （ｂ）本発明の実施の形態２におけるアンテナの、方位角φ＝１３０度における垂直面の放射パターンを示した図 （ａ）本発明の実施の形態２における、他の構成のアンテナの構成を示す上面図 （ｂ）本発明の実施の形態２における、他の構成のアンテナの構成を示す側面図 （ａ）本発明の実施の形態２における、別の他の構成のアンテナの構成を示す全体構成図 （ｂ）本発明の実施の形態２における、別の他の構成のアンテナの構成を示す誘電体基板の上面図 （ｃ）本発明の実施の形態２における、別の他の構成のアンテナの構成を示す誘電体基板の下面図 本発明の実施の形態２における、他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態２における、別の他の構成の車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置のブロック構成図 本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置の配置例とその監視領域を示した図 本発明の実施の形態３における車両周囲監視装置の、他の配置例とその監視領域を示した図 本発明の実施の形態４における車両周囲監視システムのブロック構成図 本発明の実施の形態４における車両周囲監視装置の配置例とその監視領域を示した図 本発明の実施の形態４における車両周囲監視装置の信号を送信するタイミングの一例を示した図 本発明の実施の形態４における、他の構成の車両周囲監視システムのブロック構成図 （ａ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求める方法を説明するための、２つのビームパターンを示す図 （ｂ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求める方法を説明するための、和および差のパターンを示す図 （ｃ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求める方法を説明するための、角度誤差電圧を示す図 本発明の実施の形態５における車両周囲監視装置に係る物体が存在する方向の角度を求めるフローチャート （ａ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る車室内の表示画面を示す図 （ｂ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る車両後方の検出場面を示す図 （ａ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る、検出対象が回避不可能な状態を示す図 （ｂ）本発明の実施の形態５における車両周囲監視システムに係る、検出対象が回避可能な状態を示す図 従来の車両周囲監視装置の配置図 従来のセンサで車両後方をカバーしようとした場合のセンサの配置とその監視領域の一例を示した図
符号の説明
ｄ１ 放射素子と反射素子との距離
ｄ２ 放射素子と導波素子との距離及び導波素子間の距離
１０１ タイミング制御部
１０２ 送信部
１０３ 送信アンテナ
１０４ 受信アンテナ
１０６ 受信部
１０７ 処理部
２０１ 放射素子
２０２、２１２ 反射素子
２０３、２１３ 導波素子
６０１、６１１ 放射素子
６０２、６１２ 反射素子
６０３、６０４、６１３ 導波素子
１９７０ 中央制御演算部
１９７１ 中央タイミング制御部
１９７２ 中央処理部
１９８０ 走行状況情報格納部
１９８１ 車速センサ
１９８２ 舵角センサ
１９９０ 表示部
１００、１１００、１７００、１７１０、１８００、１８１０、１８２０、１８３０、 １９１０、１９２０、１９３０ 車両周囲監視装置
１１０１、１１０２、１７０１、１７０２、１７１１、１７１２、１８０１、 １８０２、１８１１、１８１２、１８２１、１８２２、１８３１、１８３２、
２００１、２００２、２０１１、２０１２、２０２１、２０２２ 監視領域
２２００ 送信モジュール
２２０１ タイミング制御部
２２０２ 送信部
２２０３ 送信アンテナ
２２１０ 受信モジュール
２２１１ タイミング制御部
２２１２ 給電切替スイッチ
２５１３ 受信アンテナ部
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、例えば、少ない数のレーダセンサで車両周囲等の広い領域を監視できる、監視装置、周囲監視システム、及び監視制御方法を提供することを目的とする。
第１の本発明は、車両に搭載され、電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体及び人体の少なくとも何れか一方を含む対象物を検出する監視装置であって、
所定範囲の指向性を有する電波を送出するための、または前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波を異なるビーム方向に送出するための送信アンテナ部と、
前記送信アンテナ部が送信し、前記対象物で反射した電波を異なるビーム方向毎に受信するための受信アンテナ部と、
前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達される受信部と、
前記受信アンテナ部が前記電波を前記異なるビーム方向毎に受信する際、そのビーム方向を順次切り替えることにより監視領域を制御するビーム切り替え手段と、 前記車両の走行状態情報が格納される走行情報格納部とを備え、
前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
前記ビーム切り替え手段は、前記走行情報格納部に格納されている前記走行状態情報に基づいて、前記第１の給電部または前記第２の給電部の何れかに給電されるように切り替える、監視装置である。
第４の本発明は、前記受信アンテナ部は、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
前記矩形状アンテナ素子は、その一対の対向する角に前記第１の給電部および前記第２の給電部を持ち、残る対向する角に迂回素子をそれぞれ持つ、上記第１の本発明の監視装置である。
第５の本発明は、前記矩形状アンテナ素子は、実質上正方形であり、その一辺は、実質上動作周波数の１／３波長の長さであり、前記迂回素子は、いずれも実質上動作周波数の１／４波長の長さである、上記第４の本発明の監視装置である。
第６の本発明は、前記矩形状アンテナ素子は、誘電体基板の導体面の導体が矩形状に剥がされたスロット部を有するスロットループアンテナであって、前記迂回素子は前記スロット部の一対の対向する角にある迂回スロット部分であって、
前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第２の給電部である、上記第４の本発明の監視装置である。
第７の本発明は、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面が、前記反射板と対面している、上記第６の本発明の監視装置である。
第８の本発明は、前記受信部に伝達された信号によって前記対象物までの距離を決定するとともに、前記異なるビーム方向から受信される複数の電波に対応する複数の信号のうちの２つの信号の振幅の差を、前記２つの信号の振幅の和で正規化した値に基づいて、前記対象物に向かう方向を決定し、前記距離と前記対象物に向かう方向とに基づいて前記対象物の位置を決定する第１の対象物位置決定部をさらに備えた、上記第１の本発明の監視装置である。
第９の本発明は、少なくとも前記送信アンテナ部及び受信アンテナ部は、前記車両の前方中央部および／または後方中央部に設けられており、
前記異なるビーム方向のうち、一つは前記車両の左方向に向けられ、他の一つは前記車両の右方向に向けられている、上記第１の本発明の監視装置である。
第１０の本発明は、少なくとも前記送信アンテナ部及び受信アンテナ部は、前記車両のサイドミラー内に設けられており、
前記異なるビーム方向のうち、一つは前記車両の前方に向けられ、他の一つは前記車両の後方に向けられている、上記第１の本発明の監視装置である。
第１１の本発明は、上記第１の本発明の監視装置が、複数並べて備えられ、前記監視装置が単独の場合に比べてより広い範囲を監視領域とする周囲監視システムである。
第１２の本発明は、前記複数の監視装置が全て同じ所定の側を監視するタイミングと、前記複数の監視装置が全て前記同じ所定の側とは反対側を監視するタイミングとが、時分割で切り替えられて制御される、上記第１１の本発明の周囲監視システムである。
第１３の本発明は、複数並べられた前記監視装置の内、一の監視装置によって決定される前記一の監視装置から前記対象物までの距離と、前記一の監視装置から離れて配置されている別の監視装置によって決定される前記別の監視装置から前記対象物までの距離とに基づいて、前記対象物の位置を決定する第２の対象物位置決定部を備えた、上記第１１の本発明の周囲監視システムである。
第１４の本発明は、車両に搭載され、電波を送出して、その電波が反射した電波を受信することにより物体及び人体の少なくとも何れか一方を含む対象物を検出する監視装置の監視制御方法であって、
前記車両の走行状態情報に基づいて、電波のビーム方向を切り替えて監視できる複数の監視領域のうち、いずれかの監視領域をどのタイミングでアクティブにするかを決定し、監視領域を制御するステップを備えた、監視制御方法である。
本発明により、例えば、少ない数のレーダセンサで車両周囲等の広い領域を監視できる、監視装置、周囲監視システム、及び監視制御方法を提供できる。

Claims (9)

  1. 電波を送出して、その電波が反射された電波を受信することにより物体や人体の対象物を検出する監視装置であって、
    所定範囲の指向性を有する電波を送出するための、または前記所定範囲より狭い範囲の指向性を有する電波を異なるビーム方向に送出するための送信アンテナ部と、
    前記送信アンテナ部が送信し、前記対象物で反射した電波を異なるビーム方向毎に受信するための受信アンテナ部と、
    前記電波として送出するための信号を前記送信アンテナ部に伝達する送信部と、
    前記受信アンテナ部が受信した電波を、前記受信アンテナ部から信号として伝達される受信部と、
    前記受信アンテナ部が前記電波を前記異なるビーム方向毎に受信する際、そのビーム方向を順次切り替えることにより監視領域を制御するビーム切り替え手段とを備えた監視装置。
  2. 前記ビーム切り替え手段は、前記送信アンテナ部が前記異なるビーム方向の電波を送出する場合は、その送信電波のビーム方向を順次切り替えて監視領域を制御する、請求の範囲第１項に記載の監視装置。
  3. 前記送信部から伝達する信号と前記受信部に伝達される信号とを切り替える送受切り替え手段を備え、
    前記受信アンテナ部は、前記送信アンテナ部を兼ねており、前記送受切り替え手段により電波の送受信が切り替えられるようになっている、請求の範囲第２項に記載の監視装置。
  4. 前記受信アンテナ部は、第１の給電部および第２の給電部を有し、
    前記ビーム切り替え手段は、前記第１の給電部または前記第２の給電部のいずれかに給電されるように切り替えて、２つの電波のビーム方向を形成させる、請求の範囲第３項に記載の監視装置。
  5. 前記受信アンテナ部は、反射板と、前記反射板に平行な矩形状アンテナ素子とを有し、
    前記矩形状アンテナ素子は、その一対の対向する角に前記第１の給電部および前記第２の給電部を持ち、残る対向する角に迂回素子をそれぞれ持つ、請求の範囲第４項に記載の監視装置。
  6. 前記矩形状アンテナ素子は、実質上正方形であり、その一辺は、実質上動作周波数の１／３波長の長さであり、前記迂回素子は、いずれも実質上動作周波数の１／４波長の長さである、請求の範囲第５項に記載の監視装置。
  7. 前記矩形状アンテナ素子は、誘電体基板の導体面の導体が矩形状に剥がされたスロット部を有するスロットループアンテナであって、前記迂回素子は前記スロット部の一対の対向する角にある迂回スロット部分であって、
    前記スロット部の他の一対の対向する角のそれぞれは、前記誘電体基板の導体面とは反対側の面に形成されているマイクロストリップラインの端部から電磁結合により給電されるようになっており、一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第１の給電部であり、もう一つの前記マイクロストリップラインの他の端部は前記第２の給電部である、請求の範囲第５項に記載の監視装置。
  8. 前記誘電体基板の導体面とは反対側の面が、前記反射板と対面している、請求の範囲第７項に記載の監視装置。
  9. 前記受信部に伝達された信号によって前記対象物までの距離を決定するとともに、前記異なるビーム方向から受信される複数の電波に対応する複数の信号のうちの２つの信号の振幅の差を、前記２つの信号の振幅の和で正規化した値に基づいて、前記対象物に向かう方向を決定し、前記距離と前記対象物に向かう方向とに基づいて前記対象物の位置を決定する第１の対象物位置決定部をさらに備えた、請求の範囲第５項に記載の監視装置。
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