(57)【要約】【課題】  少ない個数のレーダモジュールで車両周囲の広範囲の領域について障害物を検知することが可能な障害物検知システムを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、車両に設置される障害物検知システムである。障害物検知システムは、アンテナと、方向変更手段と、障害物検知手段と、回転手段とを備えている。アンテナは、電磁波のビームを出射する。方向変更手段は、アンテナから出射されるビームが進行する軌跡上に設置され、当該ビームの進行方向を変更する。障害物検知手段は、アンテナから出射されるビームの反射波を検知することによって障害物を検知する。回転手段は、アンテナおよび方向変更手段の少なくとも一方を回転させることによってビームの進行方向を変化させる。【選択図】  図１
2006029916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設置される障害物検知システムであって、
電磁波のビームを出射するアンテナと、
前記アンテナから出射されるビームが進行する軌跡上に設置され、当該ビームの進行方向を変更する方向変更手段と、
前記アンテナから出射されるビームの反射波を検知することによって障害物を検知する障害物検知手段と、
前記アンテナおよび前記方向変更手段の少なくとも一方を回転させることによってビームの進行方向を変化させる回転手段とを備える、障害物検知システム。
【請求項２】
前記アンテナは、前記車両の天井部分に設置され、
前記回転手段は、前記天井部分に対して略垂直な回転軸で前記アンテナを回転させ、
前記方向変更手段は、前記アンテナから出射されるビームを前記車両に関して下側へ曲げるように前記天井部分の周付近に設置される、請求項１に記載の障害物検知システム。
【請求項３】
前記回転手段は、前記アンテナおよび前記方向変更手段のそれぞれを独立して回転させることが可能であり、
前記アンテナから出射されるビームが前記方向変更手段に照射されている時に前記方向変更手段を回転させるように、前記回転手段による前記アンテナおよび前記方向変更手段の回転を制御する制御手段をさらに備える、請求項１に記載の障害物検知システム。
【請求項４】
前記アンテナは、前記車両の底部の略中央に設置され、
前記方向変更手段は、前記車両の底部であって前記アンテナの設置位置よりも前記車両の外周側に設置される、請求項３に記載の障害物検知システム。
【請求項５】
前記アンテナは、前記車両のフロントバンパーの裏側に設置され、
前記回転手段は、前記車両に関して前後方向に延びる回転軸で前記アンテナを回転させ、
前記方向変更手段は、前記車両に関して前記アンテナの下側に設置されるとともに、前記アンテナから出射されるビームの進行方向を前記車両に関して前方向に変更する、請求項１に記載の障害物検知システム。
【請求項６】
前記アンテナは、前記車両に関して前方向にビームが進行するように前記車両のフロントバンパーの裏側に設置され、
前記方向変更手段は、前記アンテナから出射されるビームを前記車両に関して下側へ曲げるように前記アンテナの前記車両に関して前方に設置され、
前記回転手段は、前記方向変更手段による変更後のビームの進行方向が前記車両に関して横方向に変化するように前記方向変更手段を回転させる、請求項１に記載の障害物検知システム。
【請求項７】
前記方向変更手段は、前記アンテナから出射されるビームを反射または屈折させることによってビームの進行方向を変更する、請求項１から６のいずれかに記載の障害物検知システム。
【請求項８】
電磁波のビームを出射するアンテナと、
前記アンテナから出射されるビームが進行する軌跡上の車体に設置され、当該ビームの進行方向を変更する方向変更手段と、
前記アンテナから出射されるビームの反射波を検知することによって障害物を検知する障害物検知手段と、
前記アンテナおよび前記方向変更手段の少なくとも一方を回転させることによってビームの進行方向を変化させる回転手段とを備える、車両。
【請求項９】
車体のうちのビームが進行する軌跡上における部分は、電磁波が透過する材質によって構成される、請求項８に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検知システムに関し、より特定的には、車両の周囲の障害物を検知して検知結果をドライバーに提示することによって、ドライバーの運転操作を支援する障害物検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の周囲の障害物を検知する障害物検知装置として種々の装置が考えられている。第１の従来技術としては、非常に幅の狭いビームを用いるレーザーレーダを車両の周囲に複数設置することによって、車両の周囲の状況を詳細に検知する障害物検知装置がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、第２の従来技術として、回転可能な光測距手段およびカメラを車両底部に設置することによって車両底部を監視し、運転席からの死角となる車両底部を監視する障害物検知装置がある（例えば特許文献２参照）。これらの光測距手段およびカメラは回転可能であるので、光測距手段およびカメラの周囲の全周方向について障害物を検知することができる。
【特許文献１】特開平０７−２４８３８２号公報
【特許文献２】特許第３２２２３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記第１の障害物検知装置については、複数のレーダモジュールを必要とすることから高コストになるとともに、複数のレーダモジュールの設置作業が大変になるという問題点がある。さらに、複数のレーダモジュールについてメンテナンスが必要であることから、メンテナンスも複雑になるという問題点がある。
【０００５】
そこで、上記第２の障害物検知装置のように、１個のレーダモジュールでその全周方向について障害物を検知することが考えられる。しかし、第２の障害物検知装置であっても、車両自体がレーダモジュールのビームを遮ることが原因で、車両の周囲における所望の領域すべてを検知対象とすることができない場合がある。例えば、第２の障害物検知装置を車両底部に設置した場合には、タイヤ等がビームを遮ることが原因で、タイヤの外側に障害物を検知することができない領域が生じてしまう。
【０００６】
それ故、本発明は、少ない個数のレーダモジュールで車両周囲の広範囲の領域について障害物を検知することが可能な障害物検知システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の第１の発明は、車両に設置される障害物検知システムである。障害物検知システムは、アンテナと、方向変更手段と、障害物検知手段と、回転手段とを備えている。アンテナは、電磁波のビームを出射する。方向変更手段は、アンテナから出射されるビームが進行する軌跡上に設置され、当該ビームの進行方向を変更する。障害物検知手段は、アンテナから出射されるビームの反射波を検知することによって障害物を検知する。回転手段は、アンテナおよび方向変更手段の少なくとも一方を回転させることによってビームの進行方向を変化させる。
【０００８】
また、第２の発明においては、アンテナは、車両の天井部分に設置されてもよい。このとき、回転手段は、天井部分に対して略垂直な回転軸でアンテナを回転させる。方向変更手段は、アンテナから出射されるビームを車両に関して下側へ曲げるように天井部分の周付近に設置される。
【０００９】
また、第３の発明においては、回転手段は、アンテナおよび方向変更手段のそれぞれを独立して回転させることが可能であってもよい。このとき、障害物検知システムは、制御手段をさらに備える。制御手段は、アンテナから出射されるビームが方向変更手段に照射されている時に方向変更手段を回転させるように、回転手段によるアンテナおよび方向変更手段の回転を制御する。
【００１０】
また、第４の発明においては、アンテナは、車両の底部の略中央に設置されてもよい。このとき、方向変更手段は、車両の底部であってアンテナの設置位置よりも前記車両の外周側に設置される。
【００１１】
また、第５の発明においては、アンテナは、車両のフロントバンパーの裏側に設置されてもよい。このとき、回転手段は、車両に関して前後方向に延びる回転軸でアンテナを回転させる。方向変更手段は、車両に関してアンテナの下側に設置されるとともに、アンテナから出射されるビームの進行方向を車両に関して前方向に変更する。
【００１２】
また、第６の発明においては、アンテナは、車両に関して前方向にビームが進行するように車両のフロントバンパーの裏側に設置されてもよい。このとき、方向変更手段は、アンテナから出射されるビームを車両に関して下側へ曲げるようにアンテナの車両に関して前方に設置される。回転手段は、方向変更手段による変更後のビームの進行方向が車両に関して横方向に変化するように方向変更手段を回転させる。
【００１３】
また、第７の発明においては、方向変更手段は、アンテナから出射されるビームを反射または屈折させることによってビームの進行方向を変更してもよい。
【００１４】
また、本発明は、上記アンテナと、方向変更手段と、障害物検知手段と、回転手段とを備える車両の形態で提供されるものであってもよい。また、当該車両において、ビームが進行する軌跡上における車体は、電磁波が透過する材質によって構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、障害物検知手段および方向変更手段のいずれかが少なくとも回転することによって、ビームを出射するアンテナが１個であっても、ビームの進行方向を複数の方向に変化させることができる。従って、少ない個数のアンテナ（レーダモジュール）で車両周囲の広範囲の領域について障害物を検知することが可能となり、システムのコストを抑えることができるとともにメンテナンスも容易になる。さらに、方向変更手段を用いることによって、ビームの進行方向を所望の方向に変化させることができるので、１個のアンテナのみでは検知することができない領域をも検知対象とすることができる。
【００１６】
また、第２の発明によれば、１個のアンテナで車両の全周を検知対象とすることができるとともに、１個のアンテナのみを用いる場合に比べて車両により近い領域を検知対象とすることができる。
【００１７】
また、第３の発明によれば、方向変更手段によってビームの進行方向を変更することによって、１個のアンテナのみを用いる場合には検知することができない領域を検知対象とすることができる。さらに、方向変更手段を回転させることによって、当該領域の広範囲を検知対象とすることができる。
【００１８】
また、第４の発明によれば、１個のアンテナで車両の全周を検知対象とすることができるとともに、１個のアンテナのみを用いる場合には検知することができないタイヤの外側の領域を検知対象とすることができる。さらに、アンテナや方向変更手段は車両の底部に設置されるので、車両の外観デザインを損なうこともない。
【００１９】
また、第５の発明によれば、車両の前側について広範囲の領域を１個のアンテナで検知対象とすることができる。さらに、アンテナを１個のみ設置した場合でも、車両に極めて近いエリアの障害物を検知することが可能となる。さらに、車両の前後方向の設置スペースを節約することが可能となり、設置の自由度が増す。
【００２０】
また、第６の発明によれば、アンテナを回転させる機構なしに、車両周囲の広範囲の領域を検知対象とすることができる。さらに、アンテナを１個のみ設置した場合でも、車両に極めて近いエリアの障害物を検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図である。すなわち、図１（ａ）は当該車両を横から見た図であり、図１（ｂ）は当該車両を上から見た図である。図１において、障害物検知システムは、レーダモジュール１０１および反射板１０２を備えている。なお、レーダモジュール１０１および反射板１０２は、車両１０３の車体内部に設置されるので実際は外部からは見えないが、図１においては本発明の理解を容易にする目的でこれらの構成要素を図示している。第１の実施形態に係る障害物検知システムは、車両の周囲の全周について車両の近傍に存在する障害物を検知することを目的とするものである。
【００２２】
まず、図１を用いて、障害物検知システムの概要を説明する。レーダモジュール１０１は、障害物を検知するための電磁波のビームを出射する。さらに、レーダモジュール１０１は、ビームを送信波として出射するとともに、障害物に照射されて反射したビームを受信波として受信する。また、レーダモジュール１０１は、ビームを出射および受信するアンテナを回転させることによってビームの出射方向を変化させることが可能である（図２参照）。反射板１０２は、レーダモジュール１０１から出射されるビームの進行方向を変更する方向変更手段として機能する。反射板１０２は、金属等の完全導体で構成される。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、車両１０３の天井部分にはレーダモジュール１０１および反射板１０２が設置される。レーダモジュール１０１は、天井部分に対して略平行にビームが出射されるように設置される。一方、反射板１０２は、レーダモジュール１０１から出射されるビームが進行する軌跡上に設置される。また、図１（ｂ）に示すように、レーダモジュール１０１は、天井部分の中央付近に設置される。反射板１０２は、レーダモジュール１０１の外側（車両１０３の外周側）、より具体的には、天井部分の周付近に設置される。図１（ｂ）においては、反射板１０２が設置される位置を点線で示している。
【００２４】
図１に示す実線の矢印は、レーダモジュール１０１から出射されるビームが進行する軌跡を示す。ここで、上述したように、レーダモジュール１０１はビームの出射方向を変化させることが可能である。具体的には、レーダモジュール１０１は、天井部分に垂直な軸周りに３６０°回転することができる。従って、レーダモジュール１０１は、車両の前後方向および左右方向に関する任意の方向に向けてビームを出射することができる。それ故、第１の実施形態においては、車両の前後方向および左右方向に関する任意の方向について障害物を１個のレーダモジュールで検知することができる。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、レーダモジュール１０１から出射されたビームは、反射板１０２によって下側へ曲げられる。ここで、反射板１０２を用いない場合、すなわち、レーダモジュール１０１から直進するビームによって障害物を検知する場合（図１（ｂ）に示す一点鎖線の矢印参照）、車両の近傍について障害物を検知しようとしても車両１０３の車体がビームを遮ってしまい、障害物を正確に検知することができない。従って、反射板１０２を用いない場合、レーダモジュール１０１の検知範囲は車両１０３から離れた位置となってしまう（図１（ｂ）に示す点線の矢印参照）。これに対して、反射板１０２を用いることによって、レーダモジュール１０１から直進するビームによって障害物を検知する場合に比べて、検知範囲を車両に近づけることができる。
【００２６】
以上のように、第１の実施形態によれば、１個のレーダモジュールを回転させることによって車両の広範囲を検知範囲とすることができる。また、第１の実施形態によれば、反射板１０２を用いることによって、レーダモジュールから直進するビームでは障害物を検知することができない範囲を検知範囲とすることができる。以下、障害物検知システムの各構成を詳細に説明する。
【００２７】
図２（ａ）は、レーダモジュール１０１の各構成を分解した場合の概観図である。図２（ａ）に示すように、レーダモジュール１０１は、固定具２０１、回転軸２０２、アンテナ２０３、およびセンシング部２０４を備えている。センシング部２０４は、ビームの生成および反射したビームの受信処理を行う。アンテナ２０３は、ビームの送受信を行う。固定具２０１は、アンテナ２０３およびセンシング部２０４を車両に取り付けるために用いられる。なお、固定具２０１の内部には、回転軸２０２を回転させるためのモータ等の駆動装置が設けられる。図２（ｂ）は、車両に取り付けられたレーダモジュール１０１の概観を示す図である。アンテナ２０３およびセンシング部２０４は、固定具２０１によって車体の天井部分のボディパネル１０４に固定される。また、アンテナ２０３およびセンシング部２０４は、固定具２０１内の駆動装置によって回転軸２０２の周りに３６０°回転する（図２に示す矢印参照）。つまり、固定具２０１および回転軸２０２は、アンテナ２０３を回転させるための回転手段として機能する。図２に示す構成によって、レーダモジュール１０１は、回転軸２０２に垂直な方向（車両の前後方向または左右方向）の任意の方向にビームを出射することが可能となる。
【００２８】
なお、図２においては、アンテナ２０３およびセンシング部２０４を回転手段によって回転させているが、回転手段は少なくともアンテナ２０３を回転させるものであればよい。
【００２９】
図３は、車両１０３の天井部分の断面図である。図３に示すように、レーダモジュール１０１および反射板１０２は、車両１０３の天井部分のボディパネル１０４と天井部分のライニング（内張）１０５との間に設置される。これによって、レーダモジュール１０１および反射板１０２を車内から見えなくすることができるので、車内の内装デザインを損ねることがない。
【００３０】
また、図３に示す矢印は、レーダモジュール１０１から出射されるビームが進行する軌跡を示す。ビームが反射板１０２に対して入射角θｉｎで入射すると、反射板１０２は完全導体であるので、入射したビームは反射板１０２で全反射を起こし、反射角θｒｆで反射される。このとき、スネルの反射の法則により、θｉｎ＝θｒｆである。ここで、レーダモジュール１０１から出射されるビームが水平方向（地面に平行な方向）に平行であると仮定すると、水平方向に対する反射板１０２の設置角度ρａは、以下のようにして決定することができる。
【００３１】
以下、反射板１０２の設置角度ρａの算出方法を説明する。図３において、反射板１０２における反射後のビームの水平方向に対する角度φａとすると、φａ＝θｉｎ＋θｒｆ、かつ、θｉｎ＝θｒｆであるので、θｉｎ＝θｒｆ＝φａ／２となる。また、図３より、反射板１０２の設置角度ρａとθｉｎとは等しいので、設置角度ρａ＝φａ／２として算出することができる。以上より、反射板１０２における反射後のビームの水平方向に対する角度φａを決定することによって、反射板１０２の設置角度ρａを算出することができる。なお、角度φａは、車両周囲の地面のどの位置にビームを照射するかという仕様に基づいて、ビームを照射する地面上の位置から決定することができる。なお、ここではアンテナ２０３がある一方向を向く場合の反射板１０２の設置角度について説明したが、アンテナ２０３が他の方向を向く場合についても同様に反射板１０２の設置角度を算出することができる。
【００３２】
なお、反射板１０２によって反射されたビームは、次にボディパネル１０４に入射する。従って、ボディパネル１０４は、ビームが照射される部分については少なくとも、樹脂等の電波を透過する材質で構成する必要がある。また、ビームがボディパネル１０４を通過する際には、空気とボディパネル１０４の屈折率の違いによってビームが屈折し、ビームの地面上における照射位置が変化する。ボディパネル１０４が厚さが均等な平面板である場合には、ビームの地面上における照射位置は大きく変化しないが、そうでない場合には、ボディパネル１０４におけるビームの屈折を考慮した上で反射板１０２の設置角度を設定することが好ましい場合がある。なお、ボディパネル１０４におけるビームの屈折については後述する第２の実施形態で説明する。また、屈折を考慮して反射板１０２の設置角度を設定することに代えて、ビームの進行方向に影響を与えないような屈折率を有する材質をボディパネル１０４の材質として採用するようにしてもよい。
【００３３】
以下、障害物検知システムの動作を説明する。図４は、障害物検知システムの動作を説明するための機能ブロック図である。図４において、障害物検知システムは、レーダモジュール１０１、制御部３０１、信号処理部３０２、および出力部３０３を備えている。レーダモジュール１０１は、センシング部２０４で生成されたビームを送信波としてアンテナ２０３から放射し、障害物に照射されて反射したビームを受信波としてアンテナ２０３で受信する。制御部３０１は、ビームの出力制御およびアンテナ２０３およびセンシング部２０４の回転制御をレーダモジュール１０１に対して行うとともに、それらの制御情報を信号処理部３０２に通知する。信号処理部３０２は、レーダモジュール１０１が受信したビームを入力として信号処理を行い、障害物の検知結果を算出する。上記レーダモジュール１０１および信号処理部３０２は、アンテナ２０３から出射されるビームの反射波を検知することによって障害物を検知する障害物検知手段として機能する。出力部３０３は、信号処理部３０２によって算出された検知結果に基づいて、障害物の情報をユーザに提供する。具体的には、出力部３０３は、自車と障害物との位置関係をディスプレイに表示したり、障害物があることを示唆するための警告音をスピーカーから発したりする。
【００３４】
図５は、障害物検知システムにおける動作の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、障害物検知システムの動作がオンになったことに応じて開始される。まず、ステップＳ１では、制御部３０１は、レーダモジュール１０１のアンテナ２０３およびセンシング部２０４を回転させる。具体的には、制御部３０１は、障害物を検知すべき方向にレーダモジュール１０１のアンテナ２０３およびセンシング部２０４を向かせる指示をレーダモジュール１０１に対して出力する。レーダモジュール１０１は、制御部３０１からの指示に従ってモータを駆動することによってアンテナ２０３およびセンシング部２０４を回転させて、障害物を検知すべき方向に向ける。
【００３５】
ステップＳ２では、ビームが出射される。反射波から障害物を検知する方法には、レーダ方式や検波方式の違いに応じて種々の方法が存在するが、ここでは一例としてビームがパルスレーダである場合を考える。ステップＳ２では、レーダモジュール１０１は、センシング部２０４で生成したビームをアンテナ２０３から出射する。アンテナ２０３から出射されたビームは、反射板１０２で進行方向が曲げられた後、障害物があればその障害物に照射される。ビームの進行方向に障害物がある場合、障害物に照射されたビームの一部が反射波としてレーダモジュールに戻ってくる。ステップＳ３では、この反射波がアンテナ２０３によって受信される。
【００３６】
ステップＳ４では、ステップＳ３で受信した反射波に基づいて障害物を検知する。アンテナ２０３は、障害物によって反射されて受信パルスとして戻ってきたパルス状のビームを受信する。受信パルスは、レーダモジュール１０１において扱いやすいベースバンド信号に変換され、変換されたベースバンド信号が信号処理部３０２へ出力される。信号処理部３０２は、入力されたベースバンド信号が予め設定された所定の閾値以上であれば、障害物が存在すると判断し、当該ベースバンド信号が当該所定の閾値よりも小さければ、障害物が存在しないと判断する。なお、受信パルスの信号は実際には非常に微弱であるので、ノイズに埋もれないようにパルス積分等の処理を行うことが望ましい。ステップＳ４で検知された結果（ここでは、障害物の有無を示す情報）は、出力部３０３へ出力される。
【００３７】
ステップＳ５では、ユーザに対して検知結果が提示される。具体的には、出力部３０３は、信号処理部３０２から出力された検知結果に基づいて、ユーザに対する警告等を行う。検知結果のユーザへの提示方法としては種々の方法が考えられるが、例えばディスプレイを用いて自車と障害物との位置関係を表示してもよいし、スピーカーを用いて障害物があることを示唆するための警告音を発するようにしてもよい。また、障害物がないことを示す検知結果の場合には、出力を何も行わないようにしてもよい。つまり、出力部３０３は、障害物がある場合にのみユーザに対する提示を行うようにしてもよい。
【００３８】
ステップＳ６では、障害物検知システムがオン状態であるか否かを判定する。オン状態であれば、障害物検知システムは、ステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ６の処理を繰り返す。一方、オン状態でなければ、障害物検知システムは、図５に示す処理を終了する。なお、障害物検知システムがオン状態か否かの判断は、車両のエンジンが動作しているか否かに応じて行われてもよいし、あるいは、障害物検知システムのオン／オフを制御するスイッチを設けておき、当該スイッチのオン／オフに応じて行われてもよい。
【００３９】
以上のように、第１の実施形態によれば、レーダモジュールが１個であっても、レーダモジュールを回転させることによって車両の全周囲の障害物を検知することが可能である。さらに、反射板１０２によってビームの進行方向を所望の方向に変化させることによって、１個のレーダモジュールのみでは検知することができない領域をも検知対象とすることができる。従って、低コスト化を図るとともに、車両周囲の所望の領域を検知対象とすることが可能な障害物検知システムを提供することができる。
【００４０】
なお、図１においては、車両１０３の天井部分にのみ反射板１０２を設置したが、ビームを照射したい領域（検知対象となる領域）に合わせて、反射板をさらに設置してもよい。例えば、検知対象を車両１０３により近い領域としたい場合には、反射板を図６に示す構成のようにしてもよい。図６は、第１の実施形態の変形例を示す図である。すなわち、図６（ａ）は当該変形例における車両を横から見た図であり、図６（ｂ）は当該車両を上から見た図である。なお、レーダモジュール１０１ならびに反射板１０２ａおよび１０２ｂは、車両１０３の車体内部に設置されるので実際は外部からは見えないが、図６においても図１と同様の理由でこれらの構成要素を図示している。
【００４１】
図６においては、障害物検知システムは、車両１０３の天井部分に設置される反射板１０２ａに加えて、反射板１０２ｂをさらに備える構成である。反射板１０２ｂは、車両１０３のボンネット、フロントフェンダー、ドア、リアフェンダー、およびトランク部分に設置される。反射板１０２ｂは、反射板１０２ａによって進行方向が変更されたビームの進行方向をさらに変更するものである。図６に示す構成によれば、反射板１０２ａによって下側に曲げられたビームがさらに下側に曲げられるので、図１に示す場合に比べてより車両１０３に近い領域にビームを照射することができる。なお、反射板１０２ｂの設置角度は、上述した反射板１０２の設置角度と同様の方法で算出することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る障害物検知システムについて説明する。第２の実施形態においては、レーダモジュール１０１から出射されるビームの進行方向を変更する手段（方向変更手段）として、反射板に代えて車両のボディパネルを用いる。すなわち、ボディパネルによってビームを屈折させることによってビームの進行方向を変更する。以下、第２の実施形態に係る障害物検知システムの詳細を説明する。
【００４３】
第２の実施形態と第１の実施形態との相違点は、反射板１０２を用いず、車両のボディパネルの形状を変更している点である。その他の点については第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。図７は、第２の実施形態における車両の天井部分の断面図である。第２の実施形態においては、車両のボディパネル４０４が、レーダモジュール１０１から出射されるビームの進行方向を変更する手段として機能する。ボディパネル４０４は、例えば樹脂のような、電磁波が透過可能な材質で構成される。
【００４４】
図７において、レーダモジュール１０１から出射されるビームは、ボディパネル４０４の車内側の境界面、および、車外側の境界面において屈折する。なお、車内側の境界面とは、レーダモジュール１０１がある空気層とボディパネル４０４との境界面であり、車外側の境界面とは、ボディパネル４０４と車外の空気層との境界面である。ここで、ボディパネル４０４の各境界面の水平方向に関する角度は、次のようにして算出することができる。以下、車内側の境界面を算出する場合を例にとって説明する。
【００４５】
図７において、レーダモジュール１０１から放射されたビームは、ボディパネル４０４の車内側の境界面において入射角θｉｎで入射される。このとき、空気とボディパネル４０４との屈折率が異なるので、ビームは屈折し、透過角θｔｒで透過する。なお、ここでは、レーダモジュール１０１から放射されるビームは、水平方向に平行であると仮定する。また、ボディパネル４０４の車内側の境界面を通過後のビームの水平方向に対する角度をφｂとする。ここで、図７より、ボディパネル４０４の車内側の境界面の水平方向に対する角度ρｂ、θｔｒ、およびφｂの間には、次の式（１）の関係が成り立つ。
ρｂ＋９０°＋θｔｒ＋φｂ＝１８０°
∴ρｂ＝９０°−θｔｒ−φｂ  …（１）
また、図７より、ρｂとθｉｎとの間には次の式（２）の関係が成り立つ。
ρｂ＋θｉｎ＝９０°  …（２）
一方、スネルの屈折の法則より、次の式（３）が成り立つ。
ｎ１＊ｓｉｎ（θｉｎ）  ＝  ｎ２＊ｓｉｎ（θｔｒ）
∴θｔｒ  ＝  ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２＊ｓｉｎ（θｉｎ））  …（３）
ここで、ｎ１は空気の屈折率であり、ｎ２はボディパネル４０４の屈折率である。上記式（１）、式（２）、および式（３）の連立方程式を解くことによって、ρｂは以下の式（４）で算出される。
ρｂ＝ａｒｃｔａｎ（（ｃｏｓ（φｂ）−ｎ１／ｎ２）／ｓｉｎ（φｂ））  …（４）
以上より、φｂを決定することによって上式（４）からρｂを算出することができる。なお、ここでは車内側の境界面について説明したが、車外側の境界面についても車内側の境界面と同様に考えることができる。従って、レーダモジュール１０１から放射されたビームが車外側の境界面を透過した後における当該ビームの水平方向に対する角度を決定することによって、車外側の境界面の水平方向に対する角度を算出することができる。
【００４６】
ボディパネル４０４の各境界面の水平方向に関する角度は、以上のように算出することができる。なお、レーダモジュール１０１の回転方向の各方向について上記と同様にボディパネル４０４の境界面の角度を算出することができる。
【００４７】
以上のように、第２の実施形態によれば、反射板１０２を用いずに、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。従って、反射板１０２を用いない分だけ部品点数を削減することができるので、第１の実施形態よりもさらに低コスト化を図ることができる。
【００４８】
なお、第２の実施形態においては、車両の天井部分のみのボディパネルを方向変更手段として用いた。ここで、他の実施形態においては、車両の任意の部分のボディパネルの形状や材質を変化させることによって任意の部分のボディパネルを方向変更手段として用いてもよい。例えば、図６に示すように、車両のボンネット、フロントフェンダー、ドア、リアフェンダー、およびトランク部分のボディパネルを方向変更手段として用いてもよい。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る障害物検知システムについて説明する。第３の実施形態においては、反射板を回転させる手段を設けることによって、レーダモジュール１０１から出射されるビームの反射後の方向を変化させる。すなわち、第３の実施形態においては、ビームを出射するアンテナを回転する手段に加えて、反射板を回転する手段が設けられる。第３の実施形態に係る障害物検知システムは、反射板を回転する手段を備えることによって、より広範囲の領域を検知対象とすることができる。以下、第３の実施形態に係る障害物検知システムの詳細を説明する。
【００５０】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図である。すなわち、図８（ａ）は当該車両を横から見た図であり、図８（ｂ）は当該車両を下（車の底の側）から見た図である。図８において、障害物検知システムは、レーダモジュール５０１および反射板モジュール５０２を備えている。レーダモジュール５０１は、第１の実施形態におけるレーダモジュール１０１と同じ構成である。反射板モジュール５０２は、レーダモジュール５０１から出射されるビームの進行方向を変更する。また、反射板モジュール５０２は、ビームを反射する反射板を回転させることが可能である（後述する図９参照）。以下、障害物検知システムの詳細を説明する。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、レーダモジュール５０１および反射板モジュール５０２は、車両５０３の底部に設置される。レーダモジュール５０１は、車両５０３の底部に対して略平行にビームが出射されるように設置される。一方、反射板モジュール５０２は、レーダモジュール５０１から出射されるビームが進行する軌跡上に設置される。また、図８（ｂ）に示すように、レーダモジュール５０１は、車両５０３の底部の中央付近に設置される。反射板モジュール５０２は、レーダモジュール５０１の外側（車両５０３の外周側）に設置される。図８（ｂ）においては、反射板モジュール５０２は４つ設置され、車両５０３のタイヤ５０４の外側（車両５０３の外周側）にそれぞれ設置される。
【００５２】
また、図８に示す実線の矢印は、レーダモジュール５０１から出射されるビームが進行する軌跡を示す。ここで、レーダモジュール５０１は、車両５０３の底部に垂直な軸周りに３６０°回転することができる。従って、レーダモジュール５０１は、車両の前後方向および左右方向に関する任意の方向に向けてビームを出射することができる。それ故、第３の実施形態においては、車両の前後方向および左右方向に関する任意の方向について障害物を１個のレーダモジュールで検知することができる。
【００５３】
さらに、レーダモジュール５０１から出射されるビームが反射板モジュール５０２に照射されたとき、反射板モジュール５０２の反射板はビームを全反射する。これによって、レーダモジュール５０１から直接出射されるビームでは照射できないタイヤの外側の位置にもビームを照射することができる。さらに、第３の実施形態においては、反射板モジュール５０２は、反射板を回転させることが可能である。従って、図８（ｂ）に示すように、レーダモジュール５０１から出射されたビームが反射板モジュール５０２において反射する方向は種々の方向に変化する。このように反射板を回転させることによって、反射板を中心とした任意の方向にビームを照射することができ、より広い範囲を検知対象とすることができる。なお、図８においては、簡単のため１個の反射板モジュール５０２についてのみ矢印を記載しているが、他の３個の反射板モジュール５０２も同様の動作を行う。なお、反射板モジュール５０２の回転動作は、レーダモジュール５０１のアンテナの回転動作に応じて制御されるが、反射板モジュール５０２の回転動作については後述する図１１において述べる。
【００５４】
図９（ａ）は、反射板モジュール５０２における各構成を分解した場合の概観図である。図９（ａ）に示すように、反射板モジュール５０２は、固定具６０１、回転軸６０２、および反射板６０３を備えている。反射板６０３は、第１の実施形態における反射板と同様、金属等の完全導体によって構成される。固定具６０１は、反射板６０３を車両に取り付けるために用いられる。なお、固定具６０１の内部には、回転軸６０２を回転させるためのモータ等の駆動装置が設けられる。図９（ｂ）は、車両に取り付けられた反射板モジュール５０２の概観を示す図である。反射板６０３は、固定具６０１によって車両５０３の底部に固定される。また、反射板６０３は、固定具６０１内の駆動装置によって回転軸６０２の周りに３６０°回転する（図９に示す矢印参照）。つまり、固定具６０１および回転軸６０２は、反射板６０３を回転させるための回転手段として機能する。図９に示す構成によって、反射板モジュール５０２は、回転軸６０２に垂直な方向（車両の前後方向または左右方向）の任意の方向にビームを反射することが可能となる。
【００５５】
以下、障害物検知システムの動作を説明する。図１０は、障害物検知システムの動作を説明するための機能ブロック図である。図１０において、障害物検知システムは、レーダモジュール５０１、制御部５０５、信号処理部３０２、出力部３０３、および反射板モジュール５０２を備えている。レーダモジュール５０１は、第１の実施形態のレーダモジュール１０１と同じである。制御部５０５は、第１の実施形態の制御部３０１と同様、ビームの出力制御およびアンテナおよびセンシング部の回転制御をレーダモジュール５０１に対して行うとともに、それらの制御情報を信号処理部３０２に通知する。第３の実施形態ではさらに、制御部５０５は、反射板６０３の回転制御を行うために反射板モジュール５０２を制御する。反射板モジュール５０２の制御の詳細については後述する図１１において述べる。なお、信号処理部３０２、出力部３０３は、第１の実施形態のものと同一である。
【００５６】
図１１は、障害物検知システムにおける動作の流れを示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、障害物検知システムの動作がオンになったことに応じて開始される。まず、ステップＳ１１において、制御部５０５は、変数ｃｏｕｎｔを０に設定する。この変数ｃｏｕｎｔは、予め定められた初期位置を基準として反射板を回転させた角度を示す変数である。つまり、変数ｃｏｕｎｔ＝０であることは、反射板が初期位置に位置することを意味する。
【００５７】
続くステップＳ１２では、制御部５０５は、現時点におけるレーダモジュール５０１からのビームの出射方向が反射板モジュール５０２の方向であるか否か、すなわち、反射板モジュール５０２にビームが照射されているか否かを判定する。ステップＳ１２は、反射板モジュール５０２の反射板６０３を回転させるか否かを判定するための処理である。
【００５８】
具体的には、ステップＳ１２の判定は、反射板フラグを用いて行うことができる。反射板フラグは、レーダモジュール５０１がビームを出射する方向毎にフラグの値が対応付けられている。具体的には、その方向にビームが出射されるとビームが反射板モジュール５０２に照射される場合、その方向に対応する値は“１”に設定される。一方、その方向にビームが出射されてもビームが反射板モジュール５０２に照射されない場合、その方向に対応する値は“０”に設定される。つまり、レーダモジュール５０１からのビームが反射板モジュール５０２に照射される場合、反射板フラグは“１”となり、当該ビームが反射板モジュール５０２に照射されない場合、反射板フラグは“０”となるのである。従って、例えば図８（ｂ）の例では、レーダモジュール５０１が１回転する間に、反射板フラグは４回“１”となる。以上に説明した反射板フラグを用いれば、反射板フラグの値が０であるか１であるかによって、ステップＳ１２の判定を行うことができる。すなわち、現時点におけるレーダモジュール５０１からのビームの出射方向が反射板モジュール５０２の方向であるか否かを判定することができる。
【００５９】
ステップＳ１２の判定において、現時点におけるレーダモジュール５０１からのビームの出射方向が反射板モジュール５０２の方向でない場合（反射板フラグの値が“０”である場合）、ステップＳ１３〜Ｓ１８の処理が行われる。ステップＳ１３〜Ｓ１８においては、レーダモジュール５０１のアンテナを回転させる処理が行われる。一方、ステップＳ１２の判定において、現時点におけるレーダモジュール５０１からのビームの出射方向が反射板モジュール５０２の方向である場合（反射板フラグの値が“１”である場合）、ステップＳ１９〜Ｓ２２の処理が行われる。ステップＳ１９〜Ｓ２２においては、レーダモジュール５０１のアンテナを固定したままで（回転させないで）、ビームが照射されている反射板６０３を回転させる処理が行われる。以上のように、制御部５０５は、アンテナから出射されるビームが反射板６０３に照射されていない場合はアンテナを回転させ、アンテナから出射されるビームが反射板６０３に照射されている場合はアンテナを固定した状態で反射板６０３を回転させるように、アンテナおよび反射板を回転させる回転手段のそれぞれを制御する。
【００６０】
まず、ステップＳ１３〜Ｓ１８の処理について説明する。ステップＳ１３においては、制御部５０５は、レーダモジュール５０１のアンテナおよびセンシング部を回転させる。ステップＳ１３の処理は、図５に示すステップＳ１と同様の処理である。続くステップＳ１４〜ステップＳ１７の処理は、それぞれ、図５に示すステップＳ２〜Ｓ５の処理と同様である。また、ステップＳ１８の処理は、図５に示すステップＳ６と同様の処理である。また、ステップＳ１８の判定処理において、障害物検知システムがオン状態であれば、ステップＳ１１に戻ってステップＳ１〜Ｓ２２の処理が繰り返される。一方、オン状態でなければ、障害物検知システムは、図１１に示す処理を終了する。
【００６１】
次に、ステップＳ１９〜Ｓ２２の処理について説明する。ステップＳ１９では、制御部５０５は、変数ｃｏｕｎｔをインクリメントする。続くステップＳ２０では、制御部５０５は、変数ｃｏｕｎｔの値が予め定められた所定回数を超えたか否かを判定する。ステップＳ２０は、初期位置から予め定められた所定角度だけ反射板６０３を回転させたか否かを判定するための処理である。すなわち、変数ｃｏｕｎｔの値が所定回数を超えていれば、反射板６０３を所定角度だけ回転させたと判定され、ステップＳ２２の処理が行われる。ステップＳ２２においては、変数ｃｏｕｎｔの値が０に戻される。なお、このとき、反射板６０３は初期位置に戻される。ステップＳ２２の後、ステップＳ１２の処理が行われる。
【００６２】
一方、ステップＳ２０の判定において、変数ｃｏｕｎｔの値が所定回数を超えていなければ、反射板６０３を所定角度だけ回転させていないと判定され、ステップＳ２１の処理が行われる。すなわち、ステップＳ２１においては、制御部５０５は、反射板６０３を回転させる。具体的には、制御部５０５は、障害物を検知すべき方向にビームが反射される向きとなるように反射板６０３を回転させる指示を反射板モジュール５０２に対して出力する。反射板モジュール５０２は、制御部５０５からの指示に従ってモータを駆動することによって反射板６０３を回転させて、障害物を検知すべき方向にビームが反射されるように反射板６０３の向きを変化させる。ステップＳ２１の後、ステップＳ１４〜Ｓ１７の一連の処理が行われる。すなわち、レーダモジュール５０１からビームが出射され、障害物の検知が行われる。
【００６３】
以上のように、第３の実施形態においては、反射板を用いることによって、レーダモジュール５０１から直進するビームでは検知範囲にすることができなかった領域をレーダの検知範囲とすることができる。さらに、第３の実施形態においては、レーダモジュール５０１から出射されたビームが反射板モジュール５０２に照射される場合には、反射板６０３が回転することによってビームの進行方向が変化する。従って、反射板における反射後のビームの進行方向を変化させることができるので、レーダの検知領域をさらに広範囲にすることができる。図８（ｂ）の例で言えば、レーダモジュール５０１から見てタイヤ５０４の外側の広い範囲にビームを照射することができる。また、第３の実施形態においては、レーダモジュール５０１および反射板モジュール５０２は車両５０３の底部に設置されるので、車両５０３の外観を損ねることがない。
【００６４】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る障害物検知システムについて説明する。第４の実施形態においては、レーダモジュールおよび反射板は、車両の前部に設置される。すなわち、第４の実施形態に係る障害物検知システムは、レーダモジュールおよび反射板の設置位置、および、反射板の形状が第１の実施形態とは異なる。第４の実施形態に係る障害物検知システムは、車両の前側について車両の近傍に存在する障害物を検知することを目的とするものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に障害物検知システムの詳細を説明する。
【００６５】
図１２は、第４の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図である。図１２（ａ）は当該車両を上から見た図であり、図１２（ｂ）は当該車両を横から見た図である。図１２において、障害物検知システムは、レーダモジュール７０１および反射板７０２を備えている。なお、レーダモジュール７０１および反射板７０２は、車両７０３の車体内部に設置されるので実際は外部からは見えないが、図１２においては図１と同様の理由でこれらの構成要素を図示している。
【００６６】
図１２において、レーダモジュール７０１は、第１の実施形態におけるレーダモジュール１０１と同じ構成である。レーダモジュール７０１は、車両７０３の前部、より具体的には、車両７０３のフロントバンパーの裏側に設置される。このとき、レーダモジュール７０１は、回転軸の向きが車両７０３の前後方向に延びる向きとなるように設置される。つまり、レーダモジュール７０１は、アンテナおよびセンシング部が車両７０３の前後方向に延びる軸周りに回転するように設置される。
【００６７】
また、反射板７０２は、第１の実施形態と同様に金属等の完全導体で構成され、レーダモジュール７０１の下側に設置される。反射板７０２は、車両７０３の幅よりもやや短く、車両７０３の横方向に延びる形状である。ここで、反射板７０２は、レーダモジュール７０１からのビームを車両７０３の前方向に反射するような曲面を有する。なお、反射板７０２の曲面の具体的な角度は、反射後のビームの進行方向に基づいて算出することができる。図１２（ｂ）に示す矢印は、レーダモジュール７０１から出射されるビームが進行する軌跡を示している。
【００６８】
なお、第４の実施形態においては、レーダモジュール７０１は、反射板７０２の両端の間にビームを照射する範囲でアンテナ等を回転させればよく、３６０°回転させる必要はない。また、第４の実施形態においては、車両７０３のボディのうち、ビームが透過するフロントバンパー部分については、電磁波が透過可能な材質で構成する必要がある。さらに、ビームがバンパーを透過する際には屈折が生じるが、必要な場合には、第２の実施形態において述べた方法によって反射板７０２の角度を調節すればよい。なお、屈折を考慮して反射板７０２の角度を設定することに代えて、ビームの進行方向に影響を与えないような屈折率を有する材質をフロントバンパーの材質として採用するようにしてもよい。
【００６９】
以上のように、第４の実施形態によれば、１個のレーダモジュールで車両の前側における広範囲の領域を検知対象とすることができる。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、車両のバンパーに極めて近い領域を検知対象とすることができる。さらに、レーダモジュール７０１をフロントバンパーの近傍に設置することができるので、レーダモジュールを設置するスペースを車両の前後方向に関して節約することができ、設置の自由度が増す。
【００７０】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る障害物検知システムについて説明する。第５の実施形態は、レーダモジュールは回転せずに、反射板モジュールのみが回転する構成である。この構成によっても、上記実施形態と同様、１個のレーダモジュールによって障害物を検知する範囲を拡大することができる。以下、障害物検知システムの詳細を説明する。
【００７１】
図１３は、第５の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図である。図１３（ａ）は当該車両を上から見た図であり、図１３（ｂ）は当該車両を横から見た図である。図１３において、障害物検知システムは、レーダモジュール８０１および反射板モジュール８０２を備えている。なお、レーダモジュール８０１および反射板モジュール８０２は、車両８０３の車体内部に設置されるので実際は外部からは見えないが、図１３においては図１と同様の理由でこれらの構成要素を図示している。
【００７２】
図１３において、レーダモジュール８０１は、車両８０３の前部、より具体的には、車両８０３のフロントバンパーの裏側に設置される。このとき、レーダモジュール８０１は、ビームの出射方向が車両８０３の前方向となるように設置される。なお、第５の実施形態においては、レーダモジュール８０１は、アンテナおよびセンシング部を回転させる回転機構を有しなくてもよい。
【００７３】
また、反射板モジュール８０２は、第３の実施形態における反射板モジュール５０２と同じ構成である。すなわち、反射板モジュール８０２は、ビームを反射するための反射板に加えて、当該反射板を回転させる機構（固定具および回転軸）を有する。また、反射板モジュール８０２は、レーダモジュール８０１からのビームが進行する軌跡上、すなわち、レーダモジュール８０１の前方に設置される。反射板モジュール８０２は、反射板がレーダモジュール８０１からのビームを下側に曲げて反射するような角度で設置される。さらに、反射板モジュール８０２は、反射板を回転させることによって、反射板における反射後のビームの進行方向を左右方向に変化させる。これによって、１個のレーダモジュール８０１によって車両の前側の広範囲について障害物を検知することができる。
【００７４】
なお、第５の実施形態においては、反射板モジュール８０２は、車両８０３のビームを照射する範囲で反射板を回転させればよく、３６０°回転させる必要はない。また、第５の実施形態においては、車両８０３のボディのうち、ビームが透過するフロントバンパー部分については、電磁波が透過可能な材質で構成する必要がある。さらに、ビームがバンパーを透過する際には屈折が生じるが、必要な場合には、第２の実施形態において述べた方法によって反射板の角度を調節すればよい。なお、屈折を考慮して反射板の角度を設定することに代えて、ビームの進行方向に影響を与えないような屈折率を有する材質をフロントバンパーの材質として採用するようにしてもよい。
【００７５】
以上のように、第５の実施形態によれば、レーダモジュールが回転機構を有しない場合であっても、反射板を回転させることによって広範囲の領域を検知対象とすることができる。
【００７６】
以上説明したように、本発明は、電磁波のビームを用いて障害物を検知する障害物検知手段（上記実施形態ではアンテナおよびセンシング部）と、障害物検知手段から出射されるビームが進行する軌跡上に設置され、当該ビームの進行方向を変更する方向変更手段（上記実施形態では反射板）とを備える障害物検知システムを提供する。これによって、少ない個数の障害物検知手段で車両周囲の広範囲の領域について障害物を検知することが可能となる。
【００７７】
なお、上記第３〜第５の実施形態においては、レーダモジュールから出射されるビームを反射板によって反射させることによって、ビームの進行方向を変更したが、ビームを屈折させることによってビームの進行方向を変更するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明は、主に車両に搭載され、車両の周囲の障害物を検知して検知結果をドライバーに提示することによって、ドライバーの運転操作を支援すること等を目的として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図
【図２】車両に取り付けられたレーダモジュール１０１の概観を示す図
【図３】車両１０３の天井部分の断面図
【図４】第１の実施形態に係る障害物検知システムの動作を説明するための機能ブロック図
【図５】第１の実施形態に係る障害物検知システムにおける動作の流れを示すフローチャート
【図６】第１の実施形態の変形例を示す図
【図７】第２の実施形態における車両の天井部分の断面図
【図８】第３の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図
【図９】車両に取り付けられた反射板モジュール５０２の概観を示す図
【図１０】第３の実施形態に係る障害物検知システムの動作を説明するための機能ブロック図
【図１１】第３の実施形態に係る障害物検知システムにおける動作の流れを示すフローチャート
【図１２】第４の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図
【図１３】第５の実施形態に係る障害物検知システムおよびそれを搭載した車両の外観を模式的に示す図
【符号の説明】
【００８０】
１０１，５０１，７０１，８０１  レーダモジュール
１０２，６０３，７０２  反射板
５０２，８０２  反射板モジュール
２０３  アンテナ
１０３，５０３，７０３，８０３  車両
３０１，５０５  制御部
【図１】
2006029916.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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