(57)【要約】【課題】所望のドップラ周波数を得ることのできる、信頼性の高い車両衝突検知装置を得る。【解決手段】車両が衝突したときに変位する反射面の一点にコヒーレント光を参照光として照射し、反射面で反射した反射光を受光して、参照光の周波数と反射光の差周波数をドップラ周波数として得ることにより、マルチパスの影響を受けない正確なドップラ周波数を得ることができる。このドップラ周波数に基づき車両の衝突を検知することで、車両衝突検知の信頼性を高めることができる。【選択図】図３
2008309740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が衝突したときに変位する反射面の一点にコヒーレント光を参照光として照射する光照射部と、
前記反射面で反射した反射光を受光して、前記参照光の周波数と前記反射光の周波数の差周波数の電気信号を出力する光検出部と、
前記光検出部が出力する前記電気信号に基づき、前記衝突の有無を検出する処理判断部とを備えた車両衝突検知装置。
【請求項２】
処理判断部は、光検出部が出力する電気信号の周波数に応じた直流電圧信号を出力する周波数電圧変換部と、
前記直流電圧信号を第１の閾値電圧と比較し、第１の閾値電圧より大きいか否かを示す比
較信号を出力する第１の比較部とを備えた請求項１に記載の車両衝突検知装置。
【請求項３】
処理判断部は、光検出部が出力する電気信号を入力とし所定の周波数をカットオフ周波数とするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力信号を閾値電圧と比較し、閾値電圧より大きいか否かを示す比較信号を出力する比較部とを備えた請求項１に記載の車両衝突検知装置。
【請求項４】
処理判断部に直流電圧信号を積分する積分回路部と、
前記積分回路部の出力信号を第２の閾値電圧と比較し、第２の閾値電圧より大きいか否かを示す比較信号を出力する第２の比較部と、
第１の比較部が出力する比較信号および前記第２の比較部が出力する比較信号に基づき、衝突の有無を検出する演算部とを備えた請求項２に記載の車両衝突検知装置。
【請求項５】
反射面が、車両の外板の内面に配設されている請求項１に記載の車両衝突検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車において他車などの物体との衝突を検知する車両衝突検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両衝突検知装置では、車体の一部にレーダ送受信機を設け、そのレーダ送受信機は車両の外板（ドアパネル）にレーダ波を放射し、その反射波を受信する。そして、放射したレーダ波と反射波の周波数を比較する。衝突によりドアパネルが移動するとドップラ効果により放射したレーダ波と反射波に周波数差（以下では、ドップラ周波数と記す）が生じ、このドップラ周波数を用いて衝突を検知するようにしている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３２１３７０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の車両衝突検知装置は、ドア内部の空洞をレーダ波が多重反射し、レーダ送受信機がレーダ波を送信してから受信するまでの経路が複数存在するマルチパスの影響を受ける。このため、異なる位相のレーダ波が足し合わされて受信され、所望のドップラ周波数を得ることができず、衝突検知として正しく動作することはできないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、車両衝突検知装置において、所望のドップラ周波数を得て、車両の衝突検知についての信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するために、車両が衝突したときに変位する反射面の一点にコヒーレント光を参照光として照射する光照射部と、反射面で反射した反射光を受光して、参照光の周波数と反射光の周波数の差周波数の電気信号を出力する光検出部と、光検出部が出力する電気信号に基づき、衝突の有無を検出する処理判断部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光照射部および光検出部を用いて、反射面の一点にコヒーレント光を照射し所望のドップラ周波数を得ることにより、車両の衝突検知の信頼性を高めることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
本実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１における車両衝突検知装置が設けられたドアを示す断面図である。１２は車両のドアであり、ドアパネル５と窓６を備えている。ここでは、車両の衝突により変動するドアパネル５の一部を反射面１としている。車両衝突検知装置１３は、ドア１２に固定された光照射部２および光検出部３と、光検出部３から出力される電気信号に基づき、ドアパネル５への衝突の有無を検出する処理判断部４を備えている。
【０００９】
図３は本発明の実施の形態１における光照射部２の構成図である。光照射部２は、コヒーレント光を照射する光源８と、入射したコヒーレント光を２方向に分離するビームスプリッター９と、コヒーレント光を反射するミラー１０を備えている。
【００１０】
図４は本発明の実施の形態１における処理判断部４のブロック図である。処理判断部４は、入力信号の周波数に応じた直流電圧値Ｖｆの電圧信号を出力する周波数電圧変換部１４と、周波数電圧変換部１４が出力する直流電圧値Ｖｆが第１の閾値電圧以上か以下かに応じて、１（ＨＩＧＨ：以下、Ｈ信号と記す。）または０（ＬＯＷ：以下、Ｌ信号と記す。）の二値化された比較信号を出力する第１の比較部１５を備えている。
【００１１】
次に、図１および図２を用いて車両衝突検知装置１３の動作概略について説明する。図２は本発明の実施の形態１における反射面１の説明図である。車両外部よりドアパネル５に衝撃が加わった場合、衝撃を与えた物体の質量や速度に応じた伝播波がドアパネル５の全体に発生する。反射面１はドアパネル５に発生した伝播波によって振動し、振動による反射面１の変位の時間微分である振動速度は、車両に固定された光照射部２および光検出部３に対する相対速度成分となる。以上のことから、反射面１の振動速度に相当する信号を光検出部３および処理判断部４により検出することで、ドアパネル５全体における衝突の有無を検出できる。また、車両走行時の車体の振動、ドア１２の開閉時におけるドアパネル５の振動およびドア１２のノック時におけるドアパネル５の振動等は、直接外部より衝撃が加わった場合に比べて小さいため、反射面１の振動速度が所定の大きさ以上であった場合に、ドアパネル５に衝突が発生したと判断することができる。
【００１２】
なお、図１ではドアパネル５の衝突を検知する例を示したが、車両正面部の衝突や、後部の衝突を検出するため、前方パネル、車体のバンパーや後方パネルの内部に車両衝突検知装置１３を設置してもよい。
【００１３】
また、図１では、ドアパネル５の一部を反射面１として使用する例について示したが、図２に示す構成としてもよい。図２に示すように、ドアパネル５内面に例えばミラーのような反射手段を取り付け、反射面１としてもよい。この場合、反射面１はドアパネル５の振動に伴い振動するように設置する。なお、反射面１の取り付けはドアパネル５内面に限らず、前方パネル、車体のバンパーや後方パネル等の内面、すなわち車両の外板の内面に取り付けてもよいことは言うまでもない。
【００１４】
次に、図３を用いて光照射部２および光検出部３の動作を説明する。光源８は、ビームスプリッター９に対してコヒーレント光を照射する。ビームスプリッター９は、光源８から出射されたコヒーレント光を二方向に分離し、二方向のうち一方は反射面１へ、他方は光照射部２内に固定されたミラー１０へ出射する。光源８から出射してビームスプリッター９を透過し、ミラー１０で反射したコヒーレント光は、ビームスプリッター９を介して参照光として光検出部３へ導かれる。ビームスプリッター９において反射面１方向へ分離したコヒーレント光は、反射面１の一点で反射した後、ビームスプリッター９を透過して、反射光として光検出部３へ導かれる。光検出部３は、反射面１からの反射光とミラー１０からの参照光を受光し、反射光と参照光の周波数差（以下では、ドップラ周波数と記す。）を電気信号に変換して処理判断部４に出力する。
【００１５】
なお、光源８として、半導体レーザやヘリウムネオンレーザのような気体レーザなどを使用することができる。また、光検出部３として、フォトダイオードや光電子増倍管などを使用することができる。
【００１６】
光源８から出射されミラー１０を介して光検出部３に入射する参照光の周波数をｆ１、反射面１により反射されビームスプリッター９を介して光検出部３に入射する反射光の周波数をｆ２とする。光検出部３は参照光と反射光を受光し、ドップラ周波数ｆｄ＝｜ｆ１−ｆ２｜にて強度変調された光を検出して、ドップラ周波数ｆｄの電気信号（以下、ドップラ信号と記す。）を出力する。反射面１が図３の矢印の方向に速度ｖで移動している場合、反射光の周波数ｆ２はドップラ効果により変動し、ｆ２＝ｆ１（１＋２ｖ／ｃ）となる。ここで、ｃは光速度を表す。以上のことから、ドップラ周波数ｆｄ＝２ｆ１ｖ／ｃとなる。この式は、光の波長をλとすると、ｆ１＝ｃ／λと表せることから、ｆｄ＝２ｖ／λと書ける。以上のことから、ドップラ周波数ｆｄを測定すれば、光の波長λより反射面１の速度ｖを算出でき、ドップラ周波数ｆｄと反射面１の速度ｖは比例関係にあることがわかる。
【００１７】
次に、図４を用いて処理判断部４の動作を説明する。外部からの衝撃によりドアパネル５に伝播波が発生し、反射面１の振動速度ｖが増大すると、上記で算出したｆｄ＝２ｖ／λに従って、ドップラ周波数ｆｄが増大する。周波数電圧変換部１４が、入力信号の周波数に比例（比例定数＞０）した直流電圧値Ｖｆを出力する場合、ドップラ周波数ｆｄが増大すると、直流電圧値Ｖｆも増大する。すなわち、反射面１の振動速度ｖが増大すると、周波数電圧変換部１４が出力する信号の直流電圧値Ｖｆも増大する。外部からの衝撃により反射面１の振動速度ｖが増大し、直流電圧値Ｖｆが第１の閾値電圧に達した場合に、第１の比較部１５はＨ信号を出力する。第１の比較部１５がＨ信号を出力したとき、車両の衝突を検出することができる。ここで、ドア１２の開閉による反射面１の振動速度ｖや、ドア１２をノックしたときの反射面１の振動速度ｖ等よりも高い速度に対応する値に第１の閾値電圧を設定することにより、ドア１２の開閉やドア１２のノック等を車両の衝突と誤検出することを防止できる。
【００１８】
なお、周波数電圧変換部１４が、入力信号の周波数に比例（比例定数＜０）した直流電圧値Ｖｆを出力する場合は、ドップラ周波数ｆｄが増大すると、直流電圧値Ｖｆが減少する。すなわち、反射面１の振動速度ｖが増大すると、周波数電圧変換部１４が出力する信号の直流電圧値Ｖｆは減少する。この場合は、第１の比較部１５がＬ信号を出力したとき、車両の衝突を検出することができる。
【００１９】
また、処理判断部４は図５のブロック図に示す構成としてもよい。図５は本発明の実施の形態１における処理判断部４のブロック図である。処理判断部４は、光検出部３より出力されたドップラ信号に対して所定の周波数以下の信号を遮断するハイパスフィルタ１７と、ハイパスフィルタ１７の出力電圧が閾値電圧以上か以下かに応じて、Ｈ信号またはＬ信号の二値化された比較信号を出力する比較部１８を備えている。ここで、ハイパスフィルタ１７のカットオフ周波数ｆｃは、ドア１２の開閉やドア１２をノックしたときのドップラ周波数ｆｄよりも高い周波数に設定する。
【００２０】
この場合、車両の衝突により反射面１の振動速度ｖが増大し、光検出部３より出力されたドップラ信号の周波数がハイパスフィルタ１７のカットオフ周波数ｆｃに達した場合に、ドップラ信号はハイパスフィルタ１７を透過する。また、ドア１２の開閉やドアパネル５をノックしたとき等で反射面１の移動速度ｖが低く、ドップラ信号の周波数がハイパスフィルタ１７のカットオフ周波数ｆｃに達しない場合は、ハイパスフィルタ１７によりドップラ信号が遮断される。比較部１８は、ハイパスフィルタ１７の出力電圧が閾値電圧以上であった場合、すなわち反射面１の移動速度ｖが車両の衝突により増大したときのみＨ信号を出力する。比較部１８がＨ信号を出力したとき、車両の衝突を検出することができる。
【００２１】
本発明の実施の形態１によれば、コヒーレント光を反射面１の一点に照射するため、マルチパスの影響を受けることなく所望のドップラ周波数ｆｄを得ることができ、車両の衝突検知について信頼性を高めることができる。
【００２２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態１では、処理判断部４を図４または図５に示す構成としていたが、これらとは異なる構成としてもよい。図６は本発明の実施の形態２における処理判断部４のブロック図である。図中、図４と同一符号は同一または相当の構成を示す。なお、処理判断部４以外の構成および動作については、本発明の実施の形態１と同一であるため、以下では説明を省略する。
【００２３】
処理判断部４は、入力信号の周波数に応じた直流電圧値Ｖｆの電圧信号を出力する周波数電圧変換部１４と、周波数電圧変換部１４が出力する直流電圧値Ｖｆが第１の閾値電圧以上か以下かに応じて、Ｈ信号またはＬ信号の二値化された比較信号を出力する第１の比較部１５と、周波数電圧変換部１４の出力を積分する積分回路部１９と、積分回路部１９の出力値が第２の閾値電圧以上か以下かに応じて、Ｈ信号またはＬ信号の二値化された比較信号を出力する第２の比較部２０と、第１の比較部１５と第２の比較部２０の出力に応じて出力信号を決定する演算部２１を備えている。図４に示す実施の形態１の処理判断部４と比較して、積分回路部１９と、第２の比較部２０と、演算部２１が追加された構成となっている。
【００２４】
次に、処理判断部４の動作について説明する。ここでは、周波数電圧変換部１４が、入力信号の周波数に比例（比例定数＞０）した直流電圧値Ｖｆを出力する場合について説明する。反射面１の振動速度ｖが増大すると、周波数電圧変換部１４が出力する信号の直流電圧値Ｖｆも増大する。外部からの衝撃により反射面１の振動速度ｖが増大し、直流電圧値Ｖｆが第１の閾値電圧に達した場合に、第１の比較部１５はＨ信号を出力する。積分回路部１９は、反射面１の振動速度ｖに相当する周波数電圧変換部１４の出力電圧Ｖｆを時間的に積分することにより、反射面１の移動量を計算し出力する。第２の比較部２０は、積分回路部１９の出力が第２の閾値電圧以上である場合にＨ信号を出力することから、反射面１が一定量以上変形したことを検出することができる。演算部２１をＡＮＤ回路により構成すれば、第１の比較部１５の出力および第２の比較部２０の出力が両方Ｈ信号のときに演算部２１はＨ信号を出力する。演算部２１の出力がＨ信号のとき、反射面１の振動速度ｖが増大し、かつ、反射面１が変形したことを検出することができ、これを車両の衝突として検知することができる。
【００２５】
なお、周波数電圧変換部１４が、入力信号の周波数に比例（比例定数＜０）した直流電圧値Ｖｆを出力する場合は、反射面１の振動速度ｖが増大すると、周波数電圧変換部１４が出力する信号の直流電圧値Ｖｆは減少する。この場合は、反射面１の振動速度ｖが増大したとき第１の比較部１５がＬ信号を出力し、反射面１が一定量以上変形したとき第２の比較部２０がＬ信号を出力する。ゆえに、演算部２１をＮＯＲ回路により構成すれば、第１の比較部１５の出力および第２の比較部２０の出力が両方Ｌ信号のときに演算部２１はＨ信号を出力する。演算部２１の出力がＨ信号のとき、反射面１の振動速度ｖが増大し、かつ、反射面１が変形したことを検出することができ、これを車両の衝突として検知することができる。
【００２６】
本発明の実施の形態２によれば、反射面１が一定量以上変形したことを検出して、車両衝突の判断条件の１つとしているため、反射面１の振動速度ｖは比較的高いが、反射面１の変形は小さい場合には車両の衝突は検出しない。反射面１が振動しているが変形していない（もしくは、変形が小さい）場合は、車両の衝突を検知せず、誤検出を防止することができる。
【００２７】
本発明の実施の形態２によれば、コヒーレント光を反射面１の一点に照射するため、マルチパスの影響を受けることなく所望のドップラ周波数ｆｄを得ることができ、車両の衝突検知について信頼性を高めることができる。
【００２８】
本発明の実施の形態２によれば、反射面１の変形の有無を考慮して車両の衝突を検出でき、信頼性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における車両衝突検知装置が設けられたドアを示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における反射面１の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光照射部２の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１における処理判断部４のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１における処理判断部４のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２における処理判断部４のブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  反射面
２  光照射部
３  光検出部
４  処理判断部
１４  周波数電圧変換部
１５  第１の比較部
１７  ハイパスフィルタ
１８  比較部
１９  積分回路部
２０  第２の比較部
２１  演算部
【図１】
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【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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