JP4311397B2 - 車両用周辺監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に装着され、車両周辺の障害物を監視し、運転者に警報を報知する車両用周辺監視装置に関する。

従来から、車両周辺の障害物を超音波センサを用いて検出する車両用周辺監視装置があり、例えば、図１９、図２０（ａ）（ｂ）に示すような構成に成っている。この車両用周辺監視装置は、車両に装着された超音波センサ３，４と、超音波センサ３，４の動作を制御するコントローラ部１０と、を備えている。超音波センサ３，４は、超音波を送波／受波する圧電型超音波マイクロフォン２、電気信号をそれぞれ送受信する送信回路２１と受信回路２２を備えている。

コントローラ部１０は、超音波発生用パルスを生成する駆動回路２０、受信信号を増幅する増幅回路５、受信増幅信号をしきい値と比較するしきい値回路７、障害物が検出されたときに警報信号を外部のブザー９１ａと表示器９２ａに出力するブザー出力回路９１と表示出力回路９２、及び、これらの各回路を制御する中央制御部９を備えている。コントローラ部１０の中央制御部９は、車両の前後進や旋回等の車両信号９０を得ると共に駆動回路２０を動作させてしきい値回路７から信号を得て、障害物検知如何を判断し、障害物検知時に車両運転者に対して警報信号を出力する一連の制御を行う。

ところで、車両用周辺監視装置に用いられる超音波センサには、通常、車両のコーナ部に設けられて近距離を主たる検知範囲とするコーナセンサ用の短距離センサと、車両の後方又は前方に設けられて近距離、中距離、遠距離を主たる検知範囲とするバックセンサ又はフロントセンサ用の長距離センサと、がある。通常、短距離センサは、近距離の広角エリアを監視し、長距離センサは、遠距離までの狭角エリアを監視する。また、何れの超音波センサにおいても、路面に平行な水平方向では監視範囲が広くなるように、垂直方向では下方にある路面を障害物として検知しないように監視範囲が狭くなるように、監視範囲の異方性が要求される。

上述の超音波センサ３は、コーナセンサ用の短距離センサであり、超音波センサ４は、バックセンサ用の長距離センサである。図２０（ａ）（ｂ）に示す超音波センサ３は、水平方向と垂直方向における検知エリア３０において、検知エリア幅ｃｈ，ｃｖを有し、超音波センサ４は、検知エリア４０において、検知エリア幅ｂｈ，ｂｖを有している。その大小は、上述のように、ｃｖ＜ｃｈ、ｂｖ＜ｂｈ、である。

ここで、図２１（ａ）（ｂ）を参照して、従来の超音波センサに用いられている圧電型超音波マイクロフォンを説明する。この圧電型超音波マイクロフォン２は、まず、振動ケース１００、振動ケース１００の底部内側に接着した圧電振動素子１０１、これに電気接続するリード線１０２、及び、振動ケース１００の内側空間部に充填された緩衝材１０３によって振動部品が構成され、次に、この振動部品を、保持ゴム１０５を介してハウジング１０４内に保持して構成されている。また、マイクロフォン２のリード線１０２には、送信回路２１や受信回路２２を構成する電子回路１０６が接続され、さらに、コネクタ１０７が接続されて、これらがマイクロフォン２と共に一体化されている。

上述のような圧電型超音波マイクロフォンの指向性は、主に駆動共振周波数、外径、さらには振動面形状等によって決まる。また、障害物検出エリア幅は検知利得によって決定される。検知利得は、圧電型超音波マイクロフォンの有する指向性の半値幅（半値角）と、受信波の増幅回路の増幅率と、しきい値回路のしきい値と、によって与えられる。障害物検出エリア幅は、センサ前方の左右又は上下の幅であって、その幅内であれば障害物を検出できるという幅である。なお、エリア幅が一定のとき、センサからエリア幅を見込む角度は、エリア幅を定義した距離によって異なり、センサの近くではエリア幅の見込み角度が広くなり、遠方では狭くなる。

図２２（ａ）（ｂ）と図２３（ａ）（ｂ）に、それぞれ短距離センサ用と長距離センサ用の圧電型超音波マイクロフォンの水平方向及び垂直方向の利得の角度依存性を示す。これらの図における角度幅θｃｈ，θｃｖ，θｂｈ，θｂｖが、上述の図２０（ａ）（ｂ）に示した検知エリア幅ｃｈ，ｃｖ，ｂｈ，ｂｖに対応する。

上述したセンサの用途からくる検知エリア幅の条件に合わせて超音波センサを最適設計するために、通常、コーナセンサ用の短距離センサは圧電型超音波マイクロフォンの径を小さくした比較的小型のもの、バックセンサ用の長距離センサは比較的大型のものとされ、コーナセンサ用とバックセンサ用とが別々に存在していた。たとえば、コーナセンサ用では圧電型超音波マイクロフォンの外形寸法はφ１４〜１６ｍｍ、バックセンサ用では外形寸法はφ１６〜１８ｍｍである。

なお、水平設置方向と垂直設置方向とにおける指向性の異方性を大きくする超音波送受波器がある。これは、内部底面に圧電振動素子を配置する有底中空部を有するケース体において、中空部の底部と平行な断面を一方向で比較的長く、別な方向で比較的短くすると共に、底部に厚肉部と薄肉部とが設けて異方性を備えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、振動板の振動面を、長軸方向と短軸方向を有する異方性振動面とすることにより、長軸方向と短軸方向の直交２軸方向において、互いに異なる指向性を持たせる超音波送受波器が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３２５９４号公報 特開昭６１−２３４６９８号公報

しかしながら、上述した外形寸法の違いにより短距離センサと長距離センサとを実現する超音波センサを用いる車両用周辺監視装置においては、複数品番の超音波センサが必要となるのでコスト低減に限界がある。また、長距離センサが比較的大型になり小型化できないので外見的に目立つことになり、意匠的に好ましくないという問題がある。

また、上述した技術や特許文献１、特許文献２に示されるような超音波センサを用いる車両用周辺監視装置においては、超音波送受波器に異方性を持たせて水平方向と垂直方向の検知エリア幅の違いを実現できるものの、なお、次のような問題がある。すなわち、近距離、中距離、及び遠距離を主たる検知範囲とする長距離センサが、遠距離までの狭角エリアを監視するので、近距離において広角エリアを監視できない。つまり、遠距離における検知エリア幅を、近距離で確保できないという問題がある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、短距離センサと長距離センサの圧電型超音波マイクロフォンを共用化、小型化、及び低コスト化すると共に検知距離によらずに略同一の検知エリア幅を確保できる車両用周辺監視装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、超音波センサによって車両周辺の障害物を検出すると共に、得られた検出情報に基づいて警報信号を出力する車両用周辺監視装置であって、超音波を送受信する圧電型超音波マイクロフォンを用いて構成した超音波センサと、前記超音波センサに送波パルスを出力することにより当該超音波センサから超音波パルスを空中に送信させる送信駆動回路と、前記超音波センサが障害物からの反射超音波を受信して出力する受信波信号を受け取って増幅すると共に出力する増幅回路と、前記増幅回路が出力した信号強度の大きさに基づいて信号を出力するしきい値回路と、前記送信駆動回路を制御して障害物検出を行うと共に前記しきい値回路からの出力に基づいて警報信号を出力する中央制御部と、を備え、前記超音波センサとして、近距離を主たる検知範囲とするコーナ用の短距離センサと、近距離、中距離、遠距離を主たる検知範囲とするバック又はフロント用の長距離センサとを備え、これらの超音波センサを略同一の圧電型超音波マイクロフォンを用いて構成し、前記増幅回路の増幅率又は前記しきい値回路から出力されるしきい値を切り替えることにより前記長距離センサの近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくする利得制御回路又はしきい値制御回路を備え、その切り替えに際して急激な検知エリア幅の変動がないように切替開始時の値から切替後の値に徐々に切り替えるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用周辺監視装置において、前記圧電型超音波マイクロフォンは、有底円筒形であって内部空間の円筒軸に直交する断面が直線からなる対向２辺と互いに同心の円弧からなる対向２辺を有する略四角形であり前記直線からなる対向２辺方向を水平方向としこれに直交する方向を垂直方向とする振動ケースと、前記振動ケース底部の内側に接着した圧電振動素子と、を備えて構成され、当該マイクロフォンの駆動共振周波数ｆが、ｆ＝７２±５ｋＨｚであり、前記振動ケースの外径寸法Ｄが、Ｄ＝φ１１±０．５〜φ１２．０±０．５ｍｍであり、前記振動ケースの内部空間の水平方向の開口寸法ａが、ａ＝６．０±１．０ｍｍであり、前記振動ケースの垂直方向の側壁厚み寸法ｂが、ｂ＝０．５±０．１ｍｍである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用周辺監視装置において、前記利得制御回路は、遠距離において前記長距離センサが所定の検知エリア幅を持つように設定した前記増幅回路の増幅率を用いて得られる検知利得を基準値として、中距離における検知利得を前記基準値よりも大きな値とし、かつ、近距離における検知利得を前記中距離における検知利得よりもさらに大きな値とするように、前記増幅回路の増幅率を切り替えるものである。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用周辺監視装置において、前記しきい値制御回路は、前記長距離センサの検知エリアが遠距離から、中距離、近距離と近付くにつれて、しきい値が小さな値となるように前記しきい値回路のしきい値を切り替えるものである。

請求項５の発明は、請求項１に記載の車両用周辺監視装置において、前記短距離センサと長距離センサとは同一外形形状を有するものである。

請求項１の発明によれば、コーナ用の短距離センサと長距離センサの超音波センサを略同一の圧電型超音波マイクロフォンを用いて構成するので、品番数を低減でき車両用周辺監視装置の低コスト化が図られる。また、略同一のセンサを用いるので、意匠的にも改善される。また、近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくすることによって、近距離において、従来よりも広角度となり障害物検知能力がより増大する。

請求項２の発明によれば、圧電型超音波マイクロフォン２に異方性を持たせて水平方向と垂直方向の検知エリア幅の違いを実現でき、また、短距離センサと長距離センサの圧電型超音波マイクロフォンとして共用化と共に小型化ができ、従って、車両用周辺監視装置を低コスト化できる。

請求項３の発明によれば、利得制御回路により増幅回路の増幅率を切り替えて検知利得を制御するので、長距離センサの近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を容易に略等しくできる。遠距離における検知エリア幅を近距離において確保できるので、従来よりも長距離センサによる近距離での障害物検知エリアが増大し、従って、近距離での監視がより少数の短距離センサによって可能、又は、同数のセンサによってより確実に監視することが可能となる。

請求項４の発明によれば、しきい値制御回路により、しきい値回路のしきい値を切り替えるので、長距離センサの近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を容易に略等しくできる。遠距離における検知エリア幅を近距離において確保できるので、従来よりも長距離センサによる近距離での障害物検知エリアが増大し、従って、近距離での監視がより少数の短距離センサによって可能、又は、同数のセンサによってより確実に監視することが可能となる。

請求項５の発明によれば、同一工具や治具を用いて車両に取付ることができ、取り付け作業がより容易となる。また、外形が統一されることにより、意匠的にも優れたものとなる。

以下、本発明の実施形態に係る車両用周辺監視装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る車両用周辺監視装置１のブロック構成を示す。車両用周辺監視装置１は、車両に装着され、超音波センサによって車両周辺の障害物を検出するとともに得られた検出情報に基づいて警報信号を出力する装置であって、運転者は、これによって車両周辺の障害物を監視できる。車両用周辺監視装置１は、車両に装着された超音波センサ３，４と、超音波センサ３，４の動作を制御するコントローラ部１０と、を備えている。超音波センサ３，４は、超音波を送波／受波する圧電型超音波マイクロフォン２、電気信号を送受信する送信回路２１、及び受信回路２２を備えている。

コントローラ部１０は、超音波センサ３，４に送波パルスを出力することにより超音波センサ３，４から超音波パルスを空中に送信させる送信駆動回路２０と、超音波センサ３，４が障害物からの反射超音波を受信して出力する受信波信号を受け取って増幅すると共に出力する増幅回路５，６と、増幅回路５，６が出力した信号強度の大きさに基づいて信号を出力するしきい値回路７と、障害物が検出されたときに警報信号を外部のブザー９１ａと表示器９２ａに出力するブザー出力回路９１及び表示出力回路９２と、送信駆動回路２０を制御して障害物検出を行うと共にしきい値回路７からの出力に基づいて警報信号を出力する中央制御部９と、を備えている。また、コントローラ部１０は、超音波の往復時間から障害物（超音波反射物）までの距離を求めて、これを警報信号に反映する。これにより、例えば、ブザー音が高くなったり、大きくなったりする。

また、コントローラ部１０の中央制御部９は、車両の前後進や旋回等の車両信号９０を得ると共に駆動回路２０を動作させてしきい値回路７から信号を得て、障害物検知如何を判断し、障害物検知時に車両運転者に対して警報信号を出力する一連の制御を行う。例えば、増幅回路５，６によって受信波信号を増幅し、しきい値回路７によって所定のレベル以上の受信波信号であるとの出力がなされたとき、ブザー発報や表示点滅などの警報信号が出力される。

また、上述の超音波センサ３，４は２種類あって、それぞれ同符号を付すことにして、近距離を主たる検知範囲とするコーナ用の短距離センサ３、近距離、中距離、遠距離を主たる検知範囲とするバック又はフロント用の長距離センサ４である。車両用周辺監視装置１では、これらの超音波センサ３，４を略同一の圧電型超音波マイクロフォン２を用いて構成すると共に、長距離センサ４の近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくできるように構成されている。これは、時限的に順次、増幅率を切り替える利得制御型の増幅回路６を用いて構成されるものであり、これについては後述する（図６〜図１０（ａ）（ｂ））。なお、近距離、中距離、遠距離は、例えば、５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍの前後の距離範囲である。

次に、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して圧電型超音波マイクロフォン２の構造を説明し、図３、図４、図５（ａ）（ｂ）を参照して、その特性を説明する。圧電型超音波マイクロフォン２は、有底円筒形であって内部空間の円筒軸に直交する断面が直線からなる対向２辺と互いに同心の円弧からなる対向２辺を有する略四角形であり前記直線からなる対向２辺方向を水平方向としこれに直交する方向を垂直方向とする振動ケース１１と、振動面１１ａとなる振動ケース１１の底面の内側に接着した圧電振動素子１２と、を備え、圧電振動素子１２にリード線１３，１４が接続されると共に、内部空間に緩衝充填材１５を充填して構成されている。

このような圧電型超音波マイクロフォン２について、その駆動共振周波数ｆと外径寸法Ｄとを変化させたとき、図３に示す水平方向指向性半値角θｈ、及び図４に示す垂直方向指向性半値角θｖの特性が得られた。この特性に基づき、水平方向の指向性が広角指向性であり、かつ、長距離センサの遠距離において所定の障害物に対する検知エリア幅となる指向性が得られるものであり、かつ、圧電型超音波マイクロフォン２の組立作業性が良く十分な品質を有するものであるとして、次の設計諸元を決定した。

すなわち、マイクロフォンの駆動共振周波数ｆがｆ＝７２±５ｋＨｚであり、振動ケース１１の外径寸法ＤがＤ＝φ１１±０．５〜φ１２．０±０．５ｍｍ、内部空間の水平方向の開口寸法ａがａ＝６．０±１．０ｍｍ、垂直方向の側壁厚み寸法ｂがｂ＝０．５±０．１ｍｍである。このような圧電型超音波マイクロフォン２は、従来品よりもかなり小型されており、意匠的にも大幅な改善がなされたものと成っている。

上述の設計諸元に基づいて製作された圧電型超音波マイクロフォン２の指向性は、図５（ａ）に示すように、音圧の角度分布において水平方向指向性半値角θｈが、θｈ＝９０゜±５゜程度であり、図５（ｂ）に示すように、垂直方向指向性半値角θｖが、θｖ＝４８゜±５゜程度である。この圧電型超音波マイクロフォン２は、半値角θｈ，θｖ間に約２倍の違いがあり、十分異方性を有しているので、水平方向と垂直方向の検知エリア幅の違いを実現できる。

次に、図６、図７を参照して、長距離センサ４の近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくする構成を説明する。まず障害物検知利得とは、反射超音波の受波信号が如何ほどの大きさであれば障害物として検出するかを示すものであり、圧電型超音波マイクロフォンの有する指向性の半値幅（半値角）と、受信波の増幅回路の増幅率と、しきい値回路のしきい値と、を総合した結果によって与えられる。また、障害物検出エリア幅は、センサ前方の左右又は上下の幅であって、その幅内であれば障害物を検出できるという幅である。そこで、検知エリア幅が略一定とは、センサからエリア幅を見込む角度が、センサの近くで広く、遠方では狭いことを意味する。

ところで、従来例として示した図２０（ａ）において、長距離センサ４の検知エリア４０が、遠距離で広く、近距離では狭くなっている。そこで、近距離において、遠距離と略同じ検知エリア幅を確保するには、近距離において広角エリアを検知できるようにしなければならない。検知エリアを広げるということは、より広い角度範囲のより小さな受信波信号を、障害物による信号として取り入れることを意味する。これは、近距離において、障害物検知利得を増大することであり、例えば、近距離において増幅率を増大することによって実現できる。

上述の、距離に応じて増幅率を変化させる増幅回路、すなわち利得制御型の増幅回路６は、図６に示すように、中央制御部９（図１）からの利得制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３によって開閉するトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３を用いて構成されている。本回路では、入力された受信信号は、互いに並列に接続された互いに抵抗値の異なる３つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を、それぞれに接続された３つのトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３によって順次切り替えていくことにより、初段に接続した抵抗Ｒ０との間で分圧比を変えて、出力を可変とし、利得を制御する。つまり、利得制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を出力する中央制御部９と、利得制御型の増幅回路６とによって、長距離センサ４の近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくする利得制御回路が構成されている。

上述の利得制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は、時間的に切り替えられる。その切替は、図７に示すように、検知距離、すなわち時刻ｔ０に送信信号Ｓのトリガによって超音波が送信され、反射波となって障害物から逆伝播して受波されて受信信号Ｒが得られる時間に基づく。例えば、近距離、中距離、遠距離が、例えば、５０ｃｍ、１００ｃｍ、１５０ｃｍの前後の距離範囲であると、これに応じて、超音波の空気中音速から、切替時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３を決定できる。なお、本回路は利得制御回路の１例であり、この回路に限定されるものではない。なお、この回路例では、しきい値回路７におけるしきい値（しきい値電圧Ｖｔ）は一定とされている。

また、上述の利得制御回路は、遠距離において長距離センサ４が所定の検知エリア幅を持つように設定した増幅回路６の増幅率を用いて得られる検知利得を基準値として、中距離における検知利得を前記基準値よりも大きな値とし、かつ、近距離における検知利得を前記中距離における検知利得よりもさらに大きな値とするように、増幅回路の増幅率を切り替えて前記検知利得を制御する。

次に、図８、図９、図１０（ａ）（ｂ）を参照して、上述の利得制御回路による利得の調整結果、及び、検知エリアと検知エリア幅を説明する。長距離センサ４の障害物検知利得を距離によって切り替えるので、利得の角度分布が、図８、図９に示すようになる。遠距離から近距離になると、各検知エリアにおいて用いられる利得に対する有効視野角が、水平方向でφ３，φ２，φ１、垂直方向でψ３，ψ２，ψ１と次第に広くなる。すなわち、その大小関係は、φ３＜φ２＜φ１、ψ３＜ψ２＜ψ１である。

上述の有効視野角φ３〜φ１の変化によって、水平方向の検知エリア幅が、図１０（ａ）に示すように、遠距離、中距離、及び近距離において、ｂｈ３，ｂｈ２，ｂｈ１と互いに大略同じ値となる。同様に、有効視野角ψ３〜ψ１の変化によって、垂直方向の検知エリア幅が、図１０（ｂ）に示すように、遠距離、中距離、及び近距離において、ｃｈ３，ｃｈ２，ｃｈ１と互いに大略同じ値となる。この図１０（ａ）（ｂ）と、従来例として示した図２０（ａ）（ｂ）とにおける長距離センサ４による近距離での検知エリア４０を比べてみると、本発明の長距離センサ４を用いた検知エリア４０が、満遍なく車両の近傍（特に、中央部近傍）をカバーしていることが分かる。なお、利得変動幅及び切替のタイミングは、所望の検知エリア幅や検知エリアと切替位置に応じて、容易、かつ任意に設定して、切り替えることができる。

（第２の実施形態）
図１１、図１２、図１３を参照して、第２の実施形態に係る車両用周辺監視装置１を説明する。この第２の実施形態の車両用周辺監視装置１は、上述の第１の実施形態における増幅回路６を通常の増幅率が一定の増幅回路５とし、代わりに、しきい値回路のしきい値を切り替えて長距離センサ４の障害物検知利得を制御することにより長距離センサ４の近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくするしきい値制御回路を備えており、他の点は同様である。しきい値制御型しきい値回路８に入力された信号が所定のレベル以上の受信波信号の場合に、中央制御部９によってブザー等の警報手段に警報が出力される点も同様である。そこで、図１１に示した車両用周辺監視装置１において、長距離センサ４の増幅回路５の増幅率は時間的に切り替えられることなく一定であり、しきい値回路がしきい値制御型しきい値回路８となっている。

上述のしきい値制御型のしきい値回路８は、図１２に示すように、コンパレータ回路を構成する演算増幅器Ｏｐと、中央制御部９（図１）からのしきい値制御信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３によって開閉するトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３を用いて構成されている。本回路では、比較電圧を構成する電源に接続された抵抗Ｒ０と、互いに並列に接続された３つの互いに抵抗値の異なる抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を、それぞれに接続された３つのトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３によって順次切り替えていくことにより、初段に接続した抵抗Ｒ０との間で分圧比を変えて、比較電圧、すなわち、しきい値を切り替えて変化させる。つまり、しきい値制御信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を出力する中央制御部９と、しきい値制御型のしきい値回路８とによって、長距離センサ４の近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくするしきい値制御回路が構成されている。

上述のしきい値制御信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、時間的に切り替えられる。その切替は、図１３に示すように、また、第１の実施形態と同様に、検知距離、すなわち時刻ｔ０に送信信号Ｓのトリガによって超音波が送信され、反射波となって障害物から逆伝播して受波されて受信信号Ｒが得られる時間に基づく。この回路例では、しきい値回路８におけるしきい値（しきい値電圧Ｖｔ）は、検知エリアが遠距離から、中距離、近距離と近付くにつれて、小さな値とされ、これにより、長距離センサ４の障害物検知利得を制御し、長距離センサ４の近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくする。なお、本回路はしきい値制御回路の１例であり、この回路に限定されるものではない。

上述のしきい値制御回路は、遠距離において長距離センサ４が所定の検知エリア幅を持つように設定したしきい値回路８のしきい値を用いて得られる検知利得を基準値として、中距離における検知利得を前記基準値よりも大きな値とし、かつ、近距離における検知利得を前記中距離における検知利得よりもさらに大きな値とするように、しきい値回路８のしきい値を切り替えて検知利得を制御する。

（第３の実施形態）
図１４、図１５（ａ）（ｂ）、図１６（ａ）（ｂ）を参照して、第３の実施形態に係る車両用周辺監視装置１を説明する。この第３の実施形態の車両用周辺監視装置１は、上述の第１の実施形態における増幅回路６の増幅率の切替を、時間的に滑らかに行うようにしたものであり、他の点は第１の実施形態と同様である。すなわち、図１４に示すように、この利得制御回路を構成する利得制御型の増幅回路６では、利得制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の入力ラインと接地ライン間にそれぞれコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を接続して時間変化型増幅率切替回路が構成されている。そして、増幅率の切り替えに際して、コンデンサヘの充電時間を与えることにより、検知利得が切替開始時の値から切替後の値に徐々に切り替わっていくように増幅率が徐々に切り替えられる。なお、本回路は時間変化型利得制御回路の１例であり、この回路に限定されるものではない。

上述の時間変化型増幅率切替回路を備えた利得制御型の増幅回路６を用いることにより、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、長距離センサ４の障害物検知利得の角度分布における各検知エリアのつなぎ部分が滑らかに接続される。また、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、遠距離、中距離、及び近距離における各検知エリアの周辺境界が滑らかに接続される。このように、検知利得が徐々に切り替わるので急激な検知エリア幅の変動がなく、近距離、中距離、遠距離の切り替え時において安定に障害物を検知できる。

（第４の実施形態）
図１７、図１８を参照して、第４の実施形態に係る車両用周辺監視装置１を説明する。この第４の実施形態の車両用周辺監視装置１は、上述の第２の実施形態におけるしきい値制御型しきい値回路８のしきい値の切替を、時間的に滑らかに行うようにしたものであり、他の点は第２の実施形態と同様である。すなわち、図１７に示すように、このしきい値制御回路を構成するしきい値制御型のしきい値回路８では、コンパレータへの比較電圧の入力端子に、分圧用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と並列にコンデンサＣ０を接続して時間変化型しきい値切替回路が構成されている。そして、しきい値の切り替えに際して、コンデンサヘの充電時間を与えることにより、図１８に示すように、検知利得が切替開始時の値から切替後の値に徐々に切り替わっていくように、しきい値（しきい値電圧Ｖｔ）が徐々に切り替えられる。なお、本回路は切替追従型しきい値制御回路の１例であり、この回路に限定されるものではない。また、この第４の実施形態によっても、第３の実施形態と同様の検知エリアと検知エリア幅が実現される。

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述において、検知エリアを遠距離、中距離、近距離と３段階に分けて変化させる例を示したが、３段階に限らず２段階や４段階以上に変化させたり、連続的に変化させるようにしてもよい。また、第１の実施形態から第４の実施形態の利得制御型増幅回路６やしきい値制御型しきい値回路８を単独ではなく複合して適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用周辺監視装置のブロック構成図。 （ａ）は同上監視装置に用いる圧電型超音波マイクロフォンの縦断面図、（ｂ）は同マイクロフォンの横断面図、（ｃ）は同マイクロフォンの正面図。 種々の直径を有する圧電型超音波マイクロフォンの水平方向における指向性を表す半値角の周波数依存性のグラフ。 種々の直径を有する圧電型超音波マイクロフォンの垂直方向における指向性を表す半値角の周波数依存性のグラフ。 （ａ）は同上監視装置に用いる圧電型超音波マイクロフォンの水平方向での音圧の角度依存性のグラフ、（ｂ）は同垂直方向での音圧の角度依存性のグラフ。 同上監視装置における利得制御型増幅回路の回路図。 図５の増幅回路に入力される利得制御信号としきい値電圧の時間変化図。 同上監視装置に用いる超音波センサである長距離センサの水平方向での利得の角度依存性のグラフ。 同上監視装置に用いる超音波センサである長距離センサの垂直方向での利得の角度依存性のグラフ。 （ａ）は同上監視装置を車両に搭載したときの短距離センサ及び長距離センサの水平方向検知エリアを模式的に示す平面図、（ｂ）は同垂直方向検知エリアを模式的に示す側面図。 本発明の第２の実施形態に係る車両用周辺監視装置のブロック構成図。 同上監視装置におけるしきい値制御型しきい値回路の回路図。 図１１のしきい値回路に入力されるしきい値制御信号としきい値電圧の時間変化図。 本発明の第３の実施形態に係る車両用周辺監視装置の利得制御型増幅回路の回路図。 （ａ）は同上監視装置に用いる超音波センサである長距離センサの水平方向での利得の角度依存性のグラフ、（ｂ）は同垂直方向での利得の角度依存性のグラフ。 （ａ）は同上監視装置を車両に搭載したときの短距離センサ及び長距離センサの水平方向検知エリアを模式的に示す平面図、（ｂ）は同垂直方向検知エリアを模式的に示す側面図。 本発明の第４の実施形態に係る車両用周辺監視装置のしきい値制御型しきい値回路の回路図。 図１７のしきい値回路に入力されるしきい値制御信号としきい値電圧の時間変化図。 従来の車両用周辺監視装置のブロック構成図。 （ａ）は同上従来の監視装置を車両に搭載したときの短距離センサ及び長距離センサの水平方向検知エリアを模式的に示す平面図、（ｂ）は同垂直方向検知エリアを模式的に示す側面図。 （ａ）は同上従来の監視装置に用いる従来の超音波マイクロフォンの正面図、（ｂ）は同マイクロフォンの中心軸に沿った断面図。 （ａ）は短距離センサに用いる従来の超音波マイクロフォンの水平方向での利得の角度依存性のグラフ、（ｂ）は同垂直方向での利得の角度依存性のグラフ。 （ａ）は長距離センサに用いる従来の超音波マイクロフォンの水平方向での利得の角度依存性のグラフ、（ｂ）は同垂直方向での利得の角度依存性のグラフ。

符号の説明

１ 車両用周辺監視装置
２ 圧電型超音波マイクロフォン
３ 短距離センサ（コーナセンサ）
４ 長距離センサ（バックセンサ、フロントセンサ）
５ 増幅回路
６ 利得制御型増幅回路
７ しきい値回路
８ しきい値制御型しきい値回路
９ 中央制御部
１０ コントローラ
３０，４０ 検知エリア（検知範囲）
ａ 開口寸法
ｂ 側壁厚み寸法
ｃｈ，ｂｈ１，ｂｈ２，ｂｈ３ 検知エリア幅（水平方向）
ｃｖ，ｂｖ１，ｂｖ２，ｂｖ３ 検知エリア幅（垂直方向）
Ｄ 外形寸法（直径）

Claims (5)

1. 超音波センサによって車両周辺の障害物を検出する共に、得られた検出情報に基づいて警報信号を出力する車両用周辺監視装置であって、
   超音波を送受信する圧電型超音波マイクロフォンを用いて構成した超音波センサと、
   前記超音波センサに送波パルスを出力することにより当該超音波センサから超音波パルスを空中に送信させる送信駆動回路と、
   前記超音波センサが障害物からの反射超音波を受信して出力する受信波信号を受け取って増幅すると共に出力する増幅回路と、
   前記増幅回路が出力した信号強度の大きさに基づいて信号を出力するしきい値回路と、
   前記送信駆動回路を制御して障害物検出を行うと共に前記しきい値回路からの出力に基づいて警報信号を出力する中央制御部と、を備え、
   前記超音波センサとして、近距離を主たる検知範囲とするコーナ用の短距離センサと、近距離、中距離、遠距離を主たる検知範囲とするバック又はフロント用の長距離センサとを備え、これらの超音波センサを略同一の圧電型超音波マイクロフォンを用いて構成し、
   前記増幅回路の増幅率又は前記しきい値回路から出力されるしきい値を切り替えることにより前記長距離センサの近距離、中距離、遠距離における検知エリア幅を略等しくする利得制御回路又はしきい値制御回路を備え、その切り替えに際して急激な検知エリア幅の変動がないように切替開始時の値から切替後の値に徐々に切り替えるようにしたことを特徴とする車両用周辺監視装置。
2. 前記圧電型超音波マイクロフォンは、有底円筒形であって内部空間の円筒軸に直交する断面が直線からなる対向２辺と互いに同心の円弧からなる対向２辺を有する略四角形であり前記直線からなる対向２辺方向を水平方向としこれに直交する方向を垂直方向とする振動ケースと、前記振動ケース底部の内側に接着した圧電振動素子と、を備えて構成され、
   当該マイクロフォンの駆動共振周波数ｆが、ｆ＝７２±５ｋＨｚであり、
   前記振動ケースの外径寸法Ｄが、Ｄ＝φ１１±０．５〜φ１２．０±０．５ｍｍであり、
   前記振動ケースの内部空間の水平方向の開口寸法ａが、ａ＝６．０±１．０ｍｍであり、
   前記振動ケースの垂直方向の側壁厚み寸法ｂが、ｂ＝０．５±０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の車両用周辺監視装置。
3. 前記利得制御回路は、遠距離において前記長距離センサが所定の検知エリア幅を持つように設定した前記増幅回路の増幅率を用いて得られる検知利得を基準値として、中距離における検知利得を前記基準値よりも大きな値とし、かつ、近距離における検知利得を前記中距離における検知利得よりもさらに大きな値とするように、前記増幅回路の増幅率を切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用周辺監視装置。
4. 前記しきい値制御回路は、前記長距離センサの検知エリアが遠距離から、中距離、近距離と近付くにつれて、しきい値が小さな値となるように前記しきい値回路のしきい値を切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用周辺監視装置。
5. 前記短距離センサと長距離センサとは同一外形形状を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用周辺監視装置。

Images