(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射物に向けて送信波を送信する送信センサと、反射物によって反射された送信波を受信する２つの受信センサと、それら２つの受信センサによる受信波の相互の位相差に応じて反射物に対する傾斜角度を演算する傾斜角度演算手段とを備えた傾斜角度測定装置において、
前記送受信波は電波であり、前記送信センサ及び前記受信センサはアンテナであり、
前記送信アンテナの位置と前記２つの受信アンテナの位置が各々等距離となる二等辺三角形の各頂点に各アンテナを配置することを特徴とする傾斜角度測定装置。
【請求項２】
反射物は路面であり、アンテナは移動体に取り付けられるものであって、
傾斜角度演算手段は、路面に対する移動体の傾斜角度を演算することを特徴とする請求項１記載の傾斜角度測定装置。
【請求項３】
受信される電波の強度を検出する振幅検出手段を備え、
傾斜角度演算手段は、上記振幅検出手段により検出される受信電波の強度が所定範囲内になるように送信電波の振幅を調整することを特徴とする請求項１または請求項２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項４】
送信される電波の周波数は、２種類以上の周波数を切り替え可能とし、受信電波のレベルが小さい場合に送信される電波の周波数を切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項５】
傾斜角度演算手段は、複数の位相差データの平均値に応じて反射物に対する傾斜角度を演算することを特徴とする請求項１または請求項２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項６】
当該傾斜角度測定装置を備えた移動体の速度が、所定範囲の場合に、当該傾斜角度測定装置を動作可能にしたことを特徴とする請求項２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項７】
請求項２記載の傾斜角度測定装置を移動体の複数箇所に配置し、それら複数の傾斜角度測定装置による傾斜角度の平均値を演算することを特徴とする傾斜角度測定装置。
【請求項８】
２個の受信アンテナは、移動体の前後方向に配置されたことを特徴とする請求項２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項９】
２個の受信アンテナは、移動体の左右方向に配置されたことを特徴とする請求項２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項１０】
当該傾斜角度測定装置は、移動体の前バンパの後ろ、かつ前輪タイヤの前の位置に配置されたことを特徴とする請求項２記載の傾斜角度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、路面（反射物）に向けて送信波を発射し、反射された受信波の位相差に応じて路面に対する車両・航空機・リニアモーターカー等の移動体（以下、車両と称する）の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置としては、車両の前後方向に２つのセンサを設け、それらセンサから路面に向けて同時に超音波を送信すると共に、路面によって反射された超音波をそれぞれのセンサにより受信し、それら２つのセンサによって受信される時間差に応じて道路に対する車両の傾斜角度を測定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５６−８７２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の傾斜角度測定装置は以上のように構成されているので、２つのセンサによって受信される時間差に応じて道路に対する車両の傾斜角度を測定している。
しかしながら、超音波は、受信の初期時にはエネルギーが小さく、立上りが遅いので、２つの受信波の先頭のタイミングを正確に検知することができない。したがって、２つの受信波の相互の時間差を正確に検知することができず、車両の傾斜角度を正確に測定することができないなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、受信波の位相差に応じて正確に車両の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る傾斜角度測定装置は、反射物に向けて送信波を送信する送信センサと、反射物によって反射された送信波を受信する２つの受信センサと、それら２つの受信センサによる受信波の相互の位相差に応じて反射物に対する傾斜角度を演算する傾斜角度演算手段とを備え、送受信波は電波であり、送信センサ及び受信センサはアンテナであり、送信アンテナの位置と２つの受信アンテナの位置が各々等距離となる二等辺三角形の各頂点に各アンテナを配置するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、電波を超音波、アンテナをセンサに置き換えて、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、１は移動体（以下、車両と称する）の下面に、車両と平行に取り付けられた傾斜角度測定装置、２は路面である。
図２は超音波センサの配置を示す底面図であり、図において、３〜５は超音波センサである。これら超音波センサは、電気的な周波数パルスと超音波とを相互に変換可能なものであり、すなわち、超音波の送受信が可能なものである。この実施の形態１では、超音波センサ３を、超音波を送信する送信用超音波センサとし、超音波センサ４，５を、路面２によって反射された超音波を受信する受信用超音波センサとして用いる。超音波センサ３〜５は、車両の前後方向に一列に配置され、また、等間隔で配置されている。
図１において、１１は特定の周波数パルスを生成して超音波センサ３に供給する送信回路、１２ａ，１２ｂは超音波センサ４，５から受信され、電気信号に変換された周波数パルスから特定の周波数成分を取り出す受信回路（バンドパスフィルタ）である。１３は受信回路１２ａ，１２ｂから取り出された受信波形を比較し、それらの位相差を生成する位相同期検波回路、１４は位相差に応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算すると共に、傾斜角度測定装置１全体を制御する演算制御回路（傾斜角度演算手段）である。
【０００８】
次に動作について説明する。
図１において、送信回路１１は、演算制御回路１４からの指令により、特定の周波数パルスを生成して超音波センサ３に供給する。超音波センサ３は、送信回路１１から得られた電気信号を振動エネルギーに変換して、路面２に向けて超音波Ａを送信する。
超音波Ａは路面２に当たり反射し、超音波センサ４，５は、路面２によって反射された超音波Ｂ，Ｃを受信し、各々それら超音波Ｂ，Ｃに応じた周波数パルスの電気信号に変換する。受信回路１２ａ，１２ｂは、それぞれバンドパスフィルタを構成しており、超音波センサ４，５から受信された周波数パルスから不要な周波数成分を除去し、送信に用いた特定の周波数成分のみ取り出し、位相同期検波回路１３にそれぞれ伝送する。位相同期検波回路１３は、受信回路１２ａ，１２ｂから取り出された周波数パルスの受信波形を比較する。ここで、超音波受信開始時の超音波波形は、信号エネルギーが十分ではなく、波形としては小さく、位相同期検波回路１３は、超音波受信開始時の波形を認識できない場合がある。したがって、位相同期検波回路１３では、受信波形の信号レベルが十分な大きさになってから波形を比較するようにする。
ここで、車両と路面２とが平行であれば、超音波センサ４，５は、路面２によって反射された超音波Ｂ，Ｃを同タイミングで受信するので、各々の超音波の位相は同位相である。車両と路面２とに傾斜があり、車両が路面２に対して前下がりつまり前傾状態であれば、超音波センサ４は、超音波センサ５よりも早く反射波を受信し、超音波の位相は、超音波センサ４の方が進んでいる。逆に、車両が路面２に対して後下がりつまり後傾状態であれば、超音波センサ４は、超音波センサ５よりも遅く反射波を受信し、超音波の位相は、超音波センサ４の方が遅れている。位相同期検波回路１３は、この位相差を求め、アナログ値に変換し、演算制御回路１４に出力する。演算制御回路１４では、その位相差と、超音波の伝播速度と、超音波の周波数と、超音波センサ４から超音波センサ５までの距離とに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。
演算された傾斜角度は、例えば、ヘッドライトの光軸調整（オートレベライザ）や、サスペンションの強度制御に用いられる。
【０００９】
次に、超音波センサ３〜５の３つの超音波センサによって、傾斜角度が測定される原理について説明する。図３はこの発明の実施の形態１による傾斜角度測定装置の原理を示す説明図であり、図において、Ｔは送信用の超音波センサ３の位置、Ｒ１は受信用の超音波センサ４の位置、Ｒ２は受信用の超音波センサ５の位置、ＴＤは超音波センサ３の写像、ＡはＲ１〜ＴＤ間の距離、ＢはＲ２〜ＴＤ間の距離、ａは線分Ｒ２・ＴＤ上の距離Ａの点、ΔＬは線分Ｒ２〜ａの距離、ＰはＲ１〜Ｔ間およびＲ２〜Ｔ間の距離（センサピッチ）、Ｌは車高、θは傾斜角度である。図４は図３の一部詳細を示す説明図である。
図において、２Ｐ≫ΔＬであれば、三角形Ｒ１・Ｒ２・ａと、直角三角形Ｒ１・Ｒ２・ｂとを合同と見なすことができ、したがって、傾斜角度θと、θＤとを同一と見なすことができる。
ここで、距離Ａは、位置Ｔから位置Ｒ１までの超音波伝送路、すなわち、送信用の超音波センサ３から受信用の超音波センサ４までの超音波伝送路であり、距離Ｂは、位置Ｔから位置Ｒ２までの超音波伝送路、すなわち、送信用の超音波センサ３から受信用の超音波センサ５までの超音波伝送路であり、それらの差、距離Ｂ−距離Ａ、すなわち、距離ΔＬは、位相同期検波回路１３から出力される位相差と、超音波の伝播速度と、超音波の周波数とから算出することができる。
したがって、
ＳｉｎθＤ＝ΔＬＤ／２Ｐであり、
２Ｐ≫ΔＬであれば、
Ｓｉｎθ  ＝ΔＬ  ／２Ｐと見なすことができ、傾斜角度θは、位相同期検波回路１３から出力される位相差と、超音波の伝播速度と、超音波の周波数と、センサピッチとから算出することができる。
【００１０】
以上のように、この実施の形態１によれば、１つの送信用の超音波センサ３と、２つの受信用の超音波センサ４，５とにより、受信超音波の位相差から正確に車両の傾斜角度を測定することができる。
なお、実施の形態１におけるセンサの配置は段落００４０に記載し、センサの形状は段落００４９に記載する。
【００１１】
参考例１．
図５はこの発明の参考例１による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、超音波センサ４，５を、超音波を送受信する送受信用超音波センサとしたものである。したがって、送信回路１１からは、特定の周波数パルスが超音波センサ３〜５に供給されるように構成されている。その他の構成については、演算制御回路１４による演算機能以外は、図１と同一である。
【００１２】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、１つの送信用の超音波センサ３と、２つの受信用の超音波センサ４，５とにより、受信超音波の位相差から傾斜角度を測定したが、車両の走行等により、超音波センサ３〜５と路面２との間に風が流れた場合には、超音波センサ３から４と、超音波センサ３から５との実際の超音波伝送路長が異なってしまい、算出される傾斜角度に誤差が生じてしまう。この参考例１では、その風による傾斜角度を誤差を補正するものである。
図６から図８はこの発明の参考例１による超音波センサの動作を示す説明図である。
まず、図６に示したように、超音波センサ３から路面２に向けて超音波を送信する。超音波センサ４，５は、路面２によって反射された超音波をそれぞれ受信し、周波数パルスの電気信号に変換し、受信回路１２ａ，１２ｂを通じて位相同期検波回路１３にそれぞれ伝送する。位相同期検波回路１３は、受信回路１２ａ，１２ｂから取り出された周波数パルスの受信波形を比較し、それらの位相差をアナログ値に変換し、演算制御回路１４では、その位相差を一旦保持する。
次に、図７に示したように、超音波センサ４から路面２に向けて超音波を送信する。超音波センサ５は、路面２によって反射された超音波を受信し、周波数パルスの電気信号に変換し、受信回路１２ｂおよび位相同期検波回路１３を通じて演算制御回路１４に伝送する。演算制御回路１４では、動作クロックを基準にして、入力される周波数パルスの位相を検出し、一旦保持する。
さらに、図８に示したように、超音波センサ５から路面２に向けて超音波を送信する。超音波センサ４は、路面２によって反射された超音波を受信し、周波数パルスの電気信号に変換し、受信回路１２ａおよび位相同期検波回路１３を通じて演算制御回路１４に伝送する。演算制御回路１４では、動作クロックを基準にして、入力される周波数パルスの位相を検出し、一旦保持する。
これら各図６から図８の処理は、途中で風の条件が変らないように、短時間、例えば、各１０ｍＳ程度で行う。
そして、演算制御回路１４では、図７の動作で検出された位相と図８の動作で検出された位相との位相差を求める。この位相差に応じた時間が、図６の動作で検出された位相差のうちの風による誤差分となる。したがって、演算制御回路１４では、図６の動作で検出された位相差から、その誤差分となる位相差を差し引いて補正し、その補正後の位相差と、超音波の伝播速度と、超音波センサ４から超音波センサ５までの距離とに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。
【００１３】
以上のように、この参考例１によれば、１つの送信用の超音波センサ３と、２つの送受信用の超音波センサ４，５とにより、受信超音波の位相差から正確に車両の傾斜角度を測定することができる。
【００１４】
参考例２．
図９はこの発明の参考例２による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、超音波センサ３を省略すると共に、超音波センサ４，５を、超音波を送受信する送受信用超音波センサとしたものである。したがって、送信回路１１からは、特定の周波数パルスが超音波センサ４，５に供給されるように構成されている。さらに、超音波センサ４，５から路面２までの距離よりも、超音波センサ４から超音波センサ５までの距離が、甚だ小さくなるように、超音波センサ４，５が配置されたものである。その他の構成については、演算制御回路１４の送信回路１１への送信指令のタイミング以外は、図１と同一である。
【００１５】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１及び参考例１では、３つの超音波センサを用いたが、この参考例２では、２つの超音波センサで傾斜角度を測定するようにしたものである。
図９において、演算制御回路１４は、送信回路１１に対して間欠的な指令を送信する。これは、超音波センサ４，５が送受信共用として用いられるためであり、超音波が送信されていない間欠時に、超音波を受信するようにするためである。送信回路１１は、演算制御回路１４からの指令に応じて特定の周波数パルスを生成して超音波センサ４，５に供給する。超音波センサ４，５は、それぞれ同位相の超音波を路面２に向けて送信する。
ここで、超音波センサ４，５のセンサピッチよりも超音波センサ４，５から路面２までの距離が十分に大きいので、超音波センサ４，５から同時に発射された超音波は、超音波センサ４および超音波センサ５間の中点を中心にした同心円状に拡大伝播する。したがって、超音波センサ４，５から同時に同位相で超音波を発射すれば、概略その中点から発射された超音波と同等、すなわち、実施の形態１で示した送信用の超音波センサ３から発射された超音波と同等と見なすことができる。その結果、実施の形態１と同様な原理で傾斜角度を測定することができる。
【００１６】
以上のように、この参考例２によれば、２つの送受信用の超音波センサ４，５だけ、すなわち、送信用の超音波センサ３を省略した簡単な構成により、走行中の風による誤差が生じることなく、受信超音波の位相差から正確に車両の傾斜角度を測定することができる。
【００１７】
参考例３． 
図１０はこの発明の参考例３による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、４つの超音波センサ３〜６を用い、超音波センサ３，４を、超音波を送信する送信用超音波センサとし、超音波センサ５，６を、超音波を受信する受信用超音波センサとしたものである。したがって、送信回路１１からは、特定の周波数パルスが超音波センサ３，４に供給されるように構成され、超音波センサ５からの周波数パルスは受信回路１２ａに、超音波センサ６からの周波数パルスは受信回路１２ｂに、それぞれ出力されるように構成されている。なお、超音波センサ３，５間の距離と、超音波センサ４，６間の距離（センサピッチ）とは、同一に配置されている。その他の構成については、演算制御回路１４の演算機能以外は、図１と同一である。
【００１８】
次に動作について説明する。
図１０において、送信回路１１は、演算制御回路１４からの指令により、特定の周波数パルスを生成して超音波センサ３，４に供給する。超音波センサ３，４は、送信回路１１から得られた電気信号を振動エネルギーに変換して、路面２に向けて超音波Ａ，Ｂを送信する。
超音波は路面２に当たり反射し、超音波センサ５，６は、路面２によって反射された超音波Ｃ，Ｄを受信し、各々それら超音波Ｃ，Ｄに応じた周波数パルスの電気信号に変換し、受信回路１２ａ，１２ｂを通じて位相同期検波回路１３にそれぞれ伝送する。位相同期検波回路１３は、受信回路１２ａ，１２ｂから取り出された周波数パルスの受信波形を比較し、位相差を求め、アナログ値に変換し、演算制御回路１４に出力する。演算制御回路１４では、その位相差と、超音波の伝播速度と、超音波の周波数と、センサピッチとに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。
【００１９】
次に、超音波センサ３〜６の４つの超音波センサによって、傾斜角度が測定される原理について説明する。図１１はこの発明の参考例３による傾斜角度測定装置の原理を示す説明図であり、図において、Ｔ１＆Ｒ１は超音波センサ３，５の位置、Ｔ２＆Ｒ２は超音波センサ４，６の位置であり、図１０では、超音波センサ３，５の位置、あるいは超音波センサ４，６の位置は、異なる位置で示したが、説明を簡単にするため、同一位置とした。Ｔ１Ｄは超音波センサ３，５の写像、Ｔ２Ｄは超音波センサ４，６の写像、ＡはＴ１＆Ｒ１〜Ｔ１Ｄ間の距離、ＢはＴ２＆Ｒ２〜Ｔ２Ｄ間の距離、ａは線分Ｔ２＆Ｒ２・Ｔ２Ｄ上の距離Ａの点、ΔＬは線分Ｔ２＆Ｒ２〜ａの距離、ＰはＴ１＆Ｒ１〜Ｔ２＆Ｒ２間の距離（センサピッチ）、θは傾斜角度である。図１２は図１１の一部詳細を示す説明図である。
図において、距離Ａは、送信用の超音波センサ３から路面２さらに受信用の超音波センサ５までの超音波伝送路であり、距離Ｂは、送信用の超音波センサ４から路面２さらに受信用の超音波センサ６までの超音波伝送路であり、それらの差、距離Ｂ−距離Ａ、すなわち、距離ΔＬは、位相同期検波回路１３から出力される位相差と、超音波の伝播速度と、超音波の周波数とから算出することができる。
したがって、
Ｓｉｎθ＝（ΔＬ／２）／Ｐであり、傾斜角度θは、位相同期検波回路１３から出力される位相差と、超音波の伝播速度と、超音波の周波数と、センサピッチとから算出することができる。
【００２０】
なお、この参考例３によれば、超音波センサ３〜６と路面２との間に、風が流れても、超音波センサ３〜路面２〜超音波センサ５からなる超音波経路と、超音波センサ４〜路面２〜超音波センサ６からなる超音波経路とで、ほぼ両経路で同様に風の影響があるので、それらの位相差の検出においては、風の影響が相殺され、風の影響による測定誤差が生じることはない。
【００２１】
以上のように、この参考例３によれば、２つの送信用の超音波センサ３，４と、２つの受信用の超音波センサ５，６とにより、走行中の風による誤差が生じることなく、受信超音波の位相差から正確に車両の傾斜角度を測定することができる。
【００２２】
参考例４． 
図１３はこの発明の参考例４による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、２つの超音波センサ３，４を、それぞれ送受信用の超音波センサとしたものである。したがって、超音波センサ３からの周波数パルスは受信回路１２ａに、超音波センサ４からの周波数パルスは受信回路１２ｂに、それぞれ出力されるように構成されている。その他の構成については、演算制御回路１４の送信回路１１への送信指令のタイミング以外は、図１０と同一である。
【００２３】
次に動作について説明する。
図１３において、演算制御回路１４は、送信回路１１に対して間欠的な指令を送信する。これは、超音波センサ３，４が送受信共用として用いられるためであり、超音波が送信されていない間欠時に、超音波を受信するようにするためである。送信回路１１は、演算制御回路１４からの指令に応じて特定の周波数パルスを生成して超音波センサ３，４に供給する。超音波センサ３，４は、それぞれ同位相の超音波Ａ，Ｃを路面２に向けて送信する。
超音波Ａ，Ｃは路面２に当たり反射し、超音波センサ３，４は、路面２によって反射された超音波Ｂ，Ｄを受信し、各々それら超音波Ｂ，Ｄに応じた周波数パルスの電気信号に変換し、受信回路１２ａ，１２ｂを通じて位相同期検波回路１３にそれぞれ伝送する。位相同期検波回路１３は、受信回路１２ａ，１２ｂから取り出された周波数パルスの受信波形を比較する。ここで、超音波受信開始時の超音波波形は、信号エネルギーが十分ではなく、波形としては小さく、位相同期検波回路１３は、超音波受信開始時の波形を認識できない場合がある。したがって、位相同期検波回路１３では、受信波形の信号レベルが十分な大きさになってから波形を比較するようにする。
ここで、車両と路面２とが平行であれば、超音波センサ３，４は、路面２によって反射された超音波Ｃ，Ｄを同タイミングで受信するので、図１４に示すように、各々の超音波の位相は同位相である。車両と路面２とに傾斜があり、車両が路面２に対して前下がりつまり前傾状態であれば、超音波センサ３は、超音波センサ４よりも早く反射波を受信し、図１５に示すように、超音波の位相は、超音波センサ３の方が進んでいる。逆に、車両が路面２に対して後下がりつまり後傾状態であれば、超音波センサ３は、超音波センサ４よりも遅く反射波を受信し、図１６に示すように、超音波の位相は、超音波センサ３の方が遅れている。位相同期検波回路１３は、この位相差を求め、アナログ値に変換し、演算制御回路１４に出力する。演算制御回路１４では、その位相差と、超音波の伝播速度と、超音波の周波数と、超音波センサ３から超音波センサ４までの距離とに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。
【００２４】
以上のように、この参考例４によれば、２つの送受信用の超音波センサ３，４により、すなわち、２つの送信用の超音波センサまたは２つの受信用の超音波センサを省略した簡単な構成によって、走行中の風による誤差が生じることなく、受信超音波の位相差から正確に車両の傾斜角度を測定することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図１７はこの発明の実施の形態２による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、１１ａ，１１ｂは特定の周波数パルスを生成して超音波センサ３，４に供給する送信回路、６１ａ，６１ｂは受信回路１２ａ，１２ｂから取り出された受信波形の振幅を検出する振幅検出回路（振幅検出手段）、６２ａ，６２ｂは演算制御回路１４からの制御信号に応じて送信回路１１ａ，１１ｂに任意の電圧を供給する電源回路であり、この電圧を調整自在にすることにより、送信回路１１ａ，１１ｂから出力される特定の周波数パルスの振幅が調整されるものである。その他の構成については、演算制御回路１４の演算機能以外は、図１０と同一である。
【００２６】
次に動作について説明する。
図１８は検出距離が短い場合を示す説明図であり、図１９は検出距離が長い場合を示す説明図である。
図１８に示したように、超音波センサ３，５から路面２までの検出距離が短い場合には、送信された超音波Ａがあまり減衰されずに超音波Ｃとして受信されることから、超音波センサ５で受信される超音波Ｃの振幅が大きすぎて受信回路１２ａにて飽和してしまい、測定される位相および位相差に多大な誤差が生じてしまう可能性や、過大な出力による長い残響時間に受信信号が埋没してしまい計測ができない可能性がある。また、逆に図１９に示したように、超音波センサ３，５から路面２までの検出距離が長い場合には、送信された超音波Ａが減衰されて超音波Ｃとして受信されることから、超音波センサ５で受信される超音波Ｃの振幅が小さすぎて受信回路１２ａから取り出された受信波形から位相および位相差を測定することができない可能性がある。また、反射面の粗さや柔らかさにより超音波が減衰して充分な強度の反射波が受信できない可能性もある。
そこで、図１７における演算制御回路１４では、振幅検出回路６１ａ，６１ｂにより検出される受信波形の振幅が所定範囲内になるように、電源回路６２ａ，６２ｂに制御信号を出力し、送信回路１１ａ，１１ｂを通じて超音波センサ３，４から発生される送信波形の振幅を調整するものである。
【００２７】
図２０はこの発明の実施の形態２による演算制御回路の処理を示すフローチャート、図２１から図２３は送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
図１７において、演算制御回路１４から電源回路６２ａには送信回路１１ａにおいて発生される周波数パルスの振幅が初期設定になるような制御信号が出力される。電源回路６２ａでは、その制御信号に応じた電圧を出力し、送信回路１１ａでは、その電圧に応じて初期設定の振幅の周波数パルスを発生し、超音波センサ３からは、図２１の送信Ａに示すような初期設定の振幅の超音波が発生される。超音波センサ３から発生された超音波Ａは路面２で反射して超音波Ｃとなり、超音波センサ５で受信され周波数パルスの電気信号に変換され、受信回路１２ａで特定の周波数成分のみ取り出し、振幅検出回路６１ａでその受信回路１２ａから取り出された受信波形の振幅を検出し、演算制御回路１４に出力する。
ここで、図１９に示したように、検出距離が長い場合には、図２１の受信Ｃに示すように検出される受信波形の振幅は小さくなる。演算制御回路１４では、振幅検出回路６１ａで検出された受信波形の振幅と受信波形振幅しきい値Ｂとを比較し（図２０のステップＳＴ１）、振幅検出回路６１ａで検出された受信波形の振幅が受信波形振幅しきい値Ｂよりも小さい場合は、電源回路６２ａに送信回路１１ａにおいて発生される周波数パルスの振幅が１ステップだけインクリメントされるような制御信号が出力し、電源回路６２ａでは、その制御信号に応じた電圧を出力し、送信回路１１ａでは、その電圧に応じた振幅の周波数パルスを発生し、超音波センサ３からは、その振幅の超音波が発生される（図２０のステップＳＴ２）。このようにして、振幅検出回路６１ａで検出された受信波形の振幅が受信波形振幅しきい値Ｂよりも小さい場合に、図２３の送信Ａに示すように超音波センサ３から発生される超音波の振幅を順次大きくし、図２３の受信Ｃに示すように振幅検出回路６１ａで検出される受信波形の振幅を受信波形振幅しきい値Ｂよりも大きくする。
また、図１８に示したように、検出距離が短い場合には、図２２の受信Ｃに示すように検出される受信波形の振幅は大きくなる。演算制御回路１４では、振幅検出回路６１ａで検出された受信波形の振幅と受信波形振幅しきい値Ａとを比較し（図２０のステップＳＴ３）、振幅検出回路６１ａで検出された受信波形の振幅が受信波形振幅しきい値Ａよりも大きい場合は、電源回路６２ａに送信回路１１ａにおいて発生される周波数パルスの振幅が１ステップだけデクリメントされるような制御信号が出力し、電源回路６２ａでは、その制御信号に応じた電圧を出力し、送信回路１１ａでは、その電圧に応じた振幅の周波数パルスを発生し、超音波センサ３からは、その振幅の超音波が発生される（図２０のステップＳＴ４）。このようにして、振幅検出回路６１ａで検出された受信波形の振幅が受信波形振幅しきい値Ａよりも大きい場合に、超音波センサ３から発生される超音波の振幅を順次小さくし、図２３の受信Ｃに示すように振幅検出回路６１ａで検出される受信波形の振幅を受信波形振幅しきい値Ａよりも小さくする。
同様に、超音波センサ４，６間の振幅調整を、演算制御回路１４、電源回路６２ｂ、送信回路１１ｂ、超音波センサ４，６、および振幅検出回路６１ｂの系統で行う（図２０のステップＳＴ５，６）。
振幅検出回路６１ａ，６１ｂで検出される受信波形の振幅が共に図２３の受信Ｃに示すように受信波形振幅しきい値Ａ，Ｂ間に入るようになれば、演算制御回路１４は、位相同期検波回路１３から位相差を入力し、傾斜角度を演算する（図２０のステップＳＴ７）。
このように、振幅検出回路６１ａ，６１ｂで検出される受信波形の振幅が共に図２３の受信Ｃに示すように受信波形振幅しきい値Ａ，Ｂ間に入るようにすることで、検出距離の長短に関わらず、位相同期検波回路１３において受信波形から、精度良く位相および位相差を測定することができる。
また、車両前側の超音波センサ３，５と車両後側の超音波センサ４，６とをそれぞれ独立して受信波形の振幅調整することにより、超音波センサ３，５と超音波センサ４，６とで感度の違いがあっても、それら感度の違いにも適応した振幅調整をすることができる。
なお、この実施の形態２では、上記参考例３に対応した構成について説明したが、上記実施の形態１、及び参考例１，２，４に対応した構成にしても良く、実施の形態１、及び参考例１，２に対応した構成にする場合は、送信用の超音波センサが１個だけであるので、電源回路および送信回路はそれぞれ１個だけで良い。
【００２８】
以上のように、この実施の形態２によれば、受信超音波の振幅が小さすぎたり大きすぎて、位相差の測定が不能になったり測定される位相差に多大な誤差が生じることなく、精度良く位相差を測定することができる。
【００２９】
参考例５．
図２４はこの発明の参考例５による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、送信回路１１および電源回路６２は、１個ずつだけ設けられたものであり、送信回路１１は、演算制御回路１４からの制御信号に応じたパルス数だけ特定の周波数パルスを生成して超音波センサ３，４に供給するものである。その他の構成については、演算制御回路１４の演算機能以外は、図１７と同一である。
【００３０】
次に動作について説明する。
図２４において、超音波センサ３，４から送信された超音波Ａ，Ｂは、路面２を反射して超音波Ｃ，Ｄとなり、超音波センサ５，６によって受信されるが、その他、超音波センサ３，４から直接に超音波センサ５，６によって受信される経路がある。受信側の超音波センサ５，６では、この直接に進行してきた超音波の振動による影響（以下、残響と言う）が時間と共に徐々に減衰するが、路面２を反射してきた超音波Ｃ，Ｄの測定に影響を及ぼしてしまう場合がある。
図２５から図２８は送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。図１８に示したように検出距離が短い場合に、図２５の送信Ａに示すように超音波センサ３から通常のパルス数の超音波を送信した場合には、図２５の受信Ｃに示すように超音波センサ５では、超音波センサ３から直接に超音波センサ５に進行してきた超音波の振動による残響が残った状態で路面２を反射してきた超音波Ｃを受信してしまい、この残響の影響により超音波Ｃの位相を正確に測定することができない。
また、逆に図１９に示したように検出距離が長い場合に、超音波センサ３から少ないパルス数の超音波Ａを送信した場合には、超音波センサ５で受信される路面２を反射した超音波Ｃの受信エネルギーは小さく、この超音波Ｃの位相を正確に測定することができなくなる。
そこで、図２４における演算制御回路１４では、図２６に示すように、送信回路１１に周波数パルスの生成の指令をしてから振幅検出回路６１ａにより検出される受信波形の振幅が所定水準以上になるまでの時間、すなわち、超音波センサ３から送信され路面２を反射して超音波センサ５によって受信されるまでの時間Ｔａｃ（∝検出距離）を検出し、その検出された時間Ｔａｃに応じた周波数パルス数が生成されるように送信回路１１に制御信号を出力する。
図２７は検出距離が短い場合を示したものであり、送信回路１１に周波数パルスの生成の指令をしてから振幅検出回路６１ａにより検出される受信波形の振幅が受信波形振幅しきい値以上になるまでの時間Ｔａｃが短い場合には、送信される超音波Ａのパルス数を少なくすることにより、受信される超音波Ｃが残響の影響を受けることなく、且つ、受信エネルギーは大きく、精度良く位相を測定することができる。
また、図２８は検出距離が長い場合を示したものであり、送信回路１１に周波数パルスの生成の指令をしてから振幅検出回路６１ａにより検出される受信波形の振幅が受信波形振幅しきい値以上になるまでの時間Ｔａｃが長い場合には、送信される超音波Ａのパルス数を多くすることにより、受信される超音波Ｃが残響の影響を受けることなく、且つ、受信エネルギーは大きく、精度良く位相を測定することができる。
【００３１】
図２９はこの発明の参考例５による演算制御回路の処理を示すフローチャートであり、図に基づいて演算制御回路１４の処理を説明する。
演算制御回路１４では、検出される送受信時間Ｔａｃを区分する時間Ｔ１〜Ｔｎと、それら時間Ｔ１〜Ｔｎに応じた周波数パルス数が設定されている。また、送受信時間Ｔａｃの初期値（＜Ｔ１）が設定されている。
図２９において、送受信時間Ｔａｃの初期値と時間Ｔ１とを比較し（ステップＳＴ１１）、初期値（＜Ｔ１）なので、５発の周波数パルス数が生成されるように送信回路１１に制御信号を出力し（ステップＳＴ１２）、送信回路１１に周波数パルスの生成の指令をしてから振幅検出回路６１ａ，６１ｂにより検出される受信波形の振幅が受信波形振幅しきい値以上になるまでの送受信時間Ｔａｃを計測する（ステップＳＴ１８）。ここで、今回計測した送受信時間Ｔａｃと前回計測した送受信時間Ｔａｃとを比較するが（ステップＳＴ１９）、この場合、前回計測した送受信時間Ｔａｃは初期値であるので、スタートに戻って今回計測した送受信時間Ｔａｃが時間Ｔ１〜Ｔｎのうちのどの区分に該当するか判定し（ステップＳＴ１１，１３，１５）、その該当するパルス数で送信する（ステップＳＴ１２，１４，１６，１７）。再び送受信時間Ｔａｃを計測し（ステップＳＴ１８）、今回計測した送受信時間Ｔａｃと前回計測した送受信時間Ｔａｃとを比較し（ステップＳＴ１９）、一致すれば、送受信時間Ｔａｃに応じたパルス数が設定されたとして、位相同期検波回路１３から位相差を入力し、傾斜角度を演算する（ステップＳＴ２０）。
このように、今回計測した送受信時間Ｔａｃと前回計測した送受信時間Ｔａｃとが一致したことを条件に傾斜角度を演算することで、検出距離が急激に変化した場合における測定精度の低下した傾斜角度が演算されてしまうのを回避することができる。
なお、この参考例５では、上記参考例３に対応した構成について説明したが、上記実施の形態１、及び参考例１，２，４に対応した構成にしても良く、さらに、上記実施の形態２に示したように、送信回路を２系統にして車両前側の超音波センサ３，５と車両後側の超音波センサ４，６とをそれぞれ独立して送信パルス数を設定するようにしても良い。
【００３２】
以上のように、この参考例５によれば、送受信時間が短い場合には、送信超音波のパルス数を少なくし、送受信時間が長い場合には、送信超音波のパルス数を多くすることにより、受信される超音波が残響の影響を受けることなく、且つ、受信エネルギーは大きく、精度良く位相差を測定することができる。
【００３３】
参考例６．
図３０から図３１はこの発明の参考例６による送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。図３０では検出距離が短い場合に、通常のパルス数の超音波を送信したことによって、残響が残った状態で路面２を反射してきた超音波Ｃを受信してしまい、この残響の影響により超音波Ｃの位相を正確に測定することができない状態を示したものである。
そこで、この参考例６による傾斜角度測定装置では、構成は図２４に示したものと同一であるが、その演算制御回路１４では、路面２を反射してきた超音波Ｃを受信したことを判定するための受信波形振幅しきい値の他、この残響波の振幅が一定値以下になったことを判定するための受信波形振幅しきい値Ｃを設定しておく。
そして、演算制御回路１４では、図３０に示したように振幅検出回路６１ａ，６１ｂによって検出される受信波形の振幅が、受信波形振幅しきい値Ｃ以下になることなく受信波形振幅しきい値に達した場合には、検出距離に対して送信パルス数が多過ぎて反射してきた超音波の位相を正確に測定することができないと判定して、送信パルス数を少なくするような制御信号を送信回路１１に出力する。
演算制御回路１４では、図３１に示したように振幅検出回路６１ａ，６１ｂによって検出される受信波形の振幅が、一旦、受信波形振幅しきい値Ｃ以下になり、その後、受信波形振幅しきい値に達した場合には、検出距離に対する送信パルス数が適当であり残響の影響を受けることなく反射してきた超音波の位相を正確に測定することができると判定して、位相および位相差から傾斜角度を演算する。
なお、この参考例６では、上記参考例３に対応した構成について説明したが、上記実施の形態１、及び参考例１，２，４に対応した構成にしても良く、さらに、上記実施の形態２に示したように、送信回路を２系統にして車両前側の超音波センサ３，５と車両後側の超音波センサ４，６とをそれぞれ独立して送信パルス数を設定するようにしても良い。
【００３４】
以上のように、この参考例６によれば、残響波の振幅が一定値以下になるように送信超音波のパルス数を少なくすることにより、受信される超音波が残響の影響を受けることなく、精度良く位相差を測定することができる。
【００３５】
参考例７．
図３２はこの発明の参考例７による演算制御回路の処理を示すフローチャートである。
上記実施の形態２では、検出距離に応じて送信超音波の振幅を調整し、上記参考例５、６では、検出距離に応じて送信超音波のパルス数を調整した。この参考例７による傾斜角度測定装置では、構成は図２４に示したものと同一であるが、その演算制御回路１４では、予め検出距離を遠距離モード、中距離モード、近距離モードに区分し、各モードに応じた送信超音波の振幅およびパルス数をテーブル等により設定しておく。すなわち、遠距離モードならば送信超音波の振幅大でパルス数多、中距離モードならば送信超音波の振幅中でパルス数中、近距離モードならば送信超音波の振幅小でパルス数少に設定しておく。
そして、超音波が送信されてから受信されるまでの送受信時間Ｔａｃを検出し、その送受信時間Ｔａｃに応じてモード判定し、判定されたモードに応じた送信超音波の振幅およびパルス数に調整するようにしたものである。
【００３６】
以下、図３２に基づいて演算制御回路１４の処理を説明する。
まず、初期設定されたモードに応じた振幅およびパルス数で超音波を送信する（ステップＳＴ２１）。例えば、初期設定が中距離モードならば振幅中のパルス数中で超音波を送信する。次に、最大検出距離に応じた制限時間内に、受信された超音波の振幅が受信波形振幅しきい値を超えたか判定し（ステップＳＴ２２）、受信できなかった場合には、検出距離に対して送信超音波の振幅が小さかったり、パルス数が少なくて受信エネルギーが小さすぎたと判定して遠距離モードに設定し（ステップＳＴ２３）、再度、遠距離モードに応じた振幅大およびパルス数多で超音波を送信する（ステップＳＴ２１）。
ステップＳＴ２２で受信できた場合には、超音波が送信されてから受信されるまでの送受信時間Ｔａｃを検出し（ステップＳＴ２４）、さらに、位相差から傾斜角度を演算する（ステップＳＴ２５）。
さらに、ステップＳＴ２４で検出された送受信時間Ｔａｃが遠距離モードを示すか判定し（ステップＳＴ２６）、遠距離モードであるならば、遠距離モードに設定し（ステップＳＴ２３）、遠距離モードに応じた振幅大およびパルス数多で超音波を送信する（ステップＳＴ２１）。また、ステップＳＴ２６で遠距離モードでないならば、ステップＳＴ２４で検出された送受信時間Ｔａｃが近距離モードを示すか判定し（ステップＳＴ２７）、近距離モードでないならば、中距離モードなので、中距離モードに設定し（ステップＳＴ２８）、中距離モードに応じた振幅中およびパルス数中で超音波を送信する（ステップＳＴ２１）。
さらに、ステップＳＴ２７で近距離モードであるならば、現在設定されているモードが近距離モードであるか判定し（ステップＳＴ２９）、近距離モードでないならば、送受信時間Ｔａｃが短く検出距離が短いにも関わらず、振幅が大きくパルス数が多い超音波を送信していることから受信回路１２ａ，１２ｂで飽和していることが考えられるので、ステップＳＴ２５で演算された傾斜角度を無効にし（ステップＳＴ３０）、近距離モードに設定し（ステップＳＴ３１）、近距離モードに応じた振幅小およびパルス数少で超音波を送信する（ステップＳＴ２１）。また、ステップＳＴ２９で近距離モードであるならば、そのまま近距離モードに応じた振幅小およびパルス数少で超音波を送信する（ステップＳＴ２１）。
なお、この参考例７では、上記参考例３に対応した構成について説明したが、上記実施の形態１、及び参考例１，２，４に対応した構成にしても良く、さらに、上記実施の形態２に示したように、電源回路および送信回路を２系統にして車両前側の超音波センサ３，５と車両後側の超音波センサ４，６とをそれぞれ独立して振幅および送信パルス数を設定するようにしても良い。
【００３７】
以上のように、この参考例７によれば、送受信時間Ｔａｃが短い場合、すなわち、検出距離が短い場合には、送信超音波の振幅を小さくパルス数を少なくすることにより、受信される超音波が飽和および残響の影響を受けることなく、また、送受信時間Ｔａｃが長い場合、すなわち、検出距離が長い場合には、送信超音波の振幅を大きくパルス数を多くすることにより、受信される超音波を検出可能にすることができ、精度良く位相差を測定することができる。
【００３８】
参考例８．
図３３はこの発明の参考例８による路面に凹凸がある場合に反射波にずれが生じることを示す説明図、図３４は位相差が１８０°ずれて受信波が減衰した例を示す説明図である。
超音波が反射する路面２に段差が存在している時、段差の高さに応じて超音波の反射波にずれが生じる。図３３に示したように、段差のある路面２に超音波を送信したとすると、路面２に超音波が反射するタイミングが異なり、反射波Ａと反射波Ｂとが生じる。反射波Ａと反射波Ｂとの位相差が１８０°になれば、図３４に示したように、超音波センサの近傍においては、両波の干渉により、反射波が極端に減衰し、受信波形を取り込むことができなくなる。例えば、路面や水滴による凹凸が２ｍｍとすれば、超音波周波数４０ｋＨｚの１／４波長に相当し、反射波Ａと反射波Ｂとが１８０°ずれることになり、受信波形を取り込むことができなくなる。超音波周波数を４０ｋＨｚ以下、例えば、２０ｋＨｚとすれば、反射波Ａと反射波Ｂとが１８０°ずれるには、路面や水滴による凹凸が４ｍｍとなり、路面の影響を受ける頻度を緩和することができる。また、例えば、１０ｋＨｚ程度の場合では、人の耳で聞こえてしまうので、騒音の心配があるが、２０ｋＨｚとすれば、その心配を回避することができる。
【００３９】
実施の形態３．
図３５はこの発明の実施の形態３による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、１１ａは例えば４０ｋＨｚ程度の周波数パルスを生成する送信回路、１１ｂは例えば２０ｋＨｚ程度の周波数パルスを生成する送信回路、１５は受信レベルを検出し、その受信レベルの低下に応じて動作させる送信回路を切り替える受信波形判定回路である。その他の構成については図１３と同一である。
通常は、送信回路１１ａを動作させ、例えば４０ｋＨｚ程度の周波数パルスを生成させ、超音波センサ３，４から４０ｋＨｚ程度の超音波を送信する。この状態において、路面２の凹凸や水滴が４０ｋＨｚの超音波の１／４波長に相当すると、図３４に示したように、受信波形は信号レベルが小さくなり、受信波形の位相ずれを測定不可能になる。この時、受信波形判定回路１５は、受信波形の信号レベルが所定レベルに達していないと判断すると、送信回路１１ａを停止し、送信回路１１ｂを動作させ、例えば２０ｋＨｚ程度の周波数パルスを生成させ、超音波センサ３，４から２０ｋＨｚ程度の超音波を送信する。
このようにして、路面の凹凸や水滴により超音波の周波数が干渉し、受信超音波のレベルが小さくなって測定不可能になる場合でも、超音波の周波数を切り替えて、測定可能にすることができる。
なお、この実施の形態３では、上記参考例４に対応した構成について説明したが、上記実施の形態１、及び参考例１，２，３に対応した構成にしても良い。
【００４０】
実施の形態１の構成要件．
図３６はこの発明の実施の形態１の構成要件による超音波センサの配置を示す底面図である。
図５に示したように、超音波センサ３〜５を前後方向に一列に配置すると、測定可能な傾斜角度範囲を広げる場合に、送信用の超音波センサ３が障害となり、受信用の超音波センサ４，５を近づけることができない。この不具合を解消するために、図３６に示したように、送信用の超音波センサ３を受信用の超音波センサ４，５の中点のまま、車両の左右方向に移動させる。送信用の超音波センサ３を車両の左右方向に移動させることによって、送信用の超音波センサ３のスペースを考慮する必要が無く、受信用の超音波センサ４，５の間隔を狭くし、測定可能な傾斜測定範囲を広げることができる。
【００４１】
参考例９．
図３７は超音波を連続的に送信した場合を示す波形図、図３８はこの発明の参考例９による超音波を間欠的に送信した場合を示す波形図である。
図３７に示したように、傾斜角度測定のために、絶えず超音波を送信し続けると路面に反射して戻ってきた反射波と、新しく送信された送信波とが干渉して、反射波が減衰したり変形して、正しい傾斜角度を測定することができなくなる。
そこで、図３８に示したように、送信波を数発ずつ間欠的に送信するようにし、反射波と新しく送信された送信波とが干渉しないようにする。
【００４２】
参考例１０．
図３９はこの発明の参考例１０による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、１６は受信回路１２ａ，１２ｂを通過した周波数パルスを入力し、それらの波形の位相差から車両の傾斜角度を測定するマイクロコンピュータである。その他の構成については、位相同期検波回路１３、演算制御回路１４を省略した以外は、図１３と同一である。なお、位相同期検波回路１３のアナログ処理は、同等のディジタル処理によりマイクロコンピュータの内部に組み入れられる。
図３９において、マイクロコンピュータ１６は、受信回路１２ａ，１２ｂを通過した周波数パルスを入力し、それらの波形の位相差から車両の傾斜角度を測定する。これにより、位相同期検波回路１３、演算制御回路１４を省略することができる。
【００４３】
参考例１１．
図４０はこの発明の参考例１１による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、１７は受信回路１２ａを通過した周波数パルスをＤ（データ）端子に、受信回路１２ｂを通過した周波数パルスをＣＫ（クロック）端子に入力し、車両の傾斜方向をＱ（出力）端子からの位相判定信号に応じて出力するフリップフロップ回路（フリップフロップ）である。その他の構成については、図１３と同一である。
図４０において、フリップフロップ回路１７は、受信回路１２ａを通過した周波数パルスをＤ端子に、受信回路１２ｂを通過した周波数パルスをＣＫ端子に入力する。
図４１はフリップフロップ回路の動作を示すタイミングチャートであり、図において、フリップフロップ回路１７のＣＫ入力のタイミング時に、Ｄ側の“Ｈ”または“Ｌ”を検出すると、位相の進みまたは遅れを検出することができ、車両の傾斜方向をＱ出力からの位相判定信号に応じて出力することができる。
【００４４】
実施の形態４．
車両に設置した超音波センサは、超音波が伝播する空間に風が流れたり、車両の振動や外来ノイズによって超音波の位相がずれ、傾斜角度データが変化する場合がある。傾斜角度データの変動の影響を小さくするために、超音波センサを複数回動作させ、平均化処理して傾斜角度データを得るようにする。
このようにすることによって、車両の振動や外来ノイズ等の測定誤差が生じる要因があっても、信頼性のある測定結果が得られる。
【００４５】
実施の形態５．
図４２はこの発明の実施の形態５による車両の停止時に傾斜角度測定を行った状態を示す説明図、図４３は車両の走行時に傾斜角度測定を行った状態を示す説明図である。
図４２に示したように、車両の停止時に傾斜角度測定を行った場合、路面２の凹凸や水滴等によって、傾斜角度を誤測定することがある。
また、車両が高速で移動している時に傾斜角度測定を行った場合、超音波センサの超音波周波数近傍の周波数成分を持った風切り音が生じ、傾斜角度を誤測定することがある。
そこで、図４３に示したように、車両の低速の移動時に超音波センサを動作させ、傾斜角度データを取り込むようにして、路面２の凹凸や水滴等の影響や、高速移動時の風切り音の影響が生じないようにする。具体的には、車両の速度が、所定範囲、例えば時速０ｋｍより速く、時速５０ｋｍ以下の場合に、傾斜角度測定装置を動作可能にする。
【００４６】
実施の形態６．
図４４はこの発明の実施の形態６による車両における傾斜角度測定装置の配置状態を示す説明図である。
車両の一箇所だけに傾斜角度測定装置を配置すると、路面２の局部的な凹凸によって傾斜角度を誤測定してしまうことがある。
そこで、図４４に示したように、車両の複数箇所に傾斜角度測定装置を配置し、各々の傾斜角度測定装置による傾斜角度を平均化処理することによって、信頼性のある測定結果が得られる。
【００４７】
実施の形態７．
図４５はこの発明の実施の形態７による車両の左右方向に配置された傾斜角度測定装置の配置状態を示す説明図である。
図４５に示したように、車両の前後方向だけではなく、車両の左右方向に傾斜角度測定装置を配置し、車両の左右方向の傾斜角度を測定する。この場合、車両のロール状態を検知することができる。
【００４８】
実施の形態８．
図４６はこの発明の実施の形態８による車両の傾斜角度測定装置の配置状態を示す説明図であり、図において、１８は前側バンパ、１９は前輪、２０はフレームである。
図４６に示すように、傾斜角度測定装置１を、車両の前側バンパ１８の後側、かつ前輪１９の前側のフレーム２０の下面の位置に配置することにより、雨、雪、泥等が超音波センサに付き難く、測定誤差を防ぐことができる。
【００４９】
実施の形態１の構成要件．
図４７はこの発明の実施の形態１の構成要件による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、ホーンアンテナ２３〜２５は電波を受信することによりセンサとして機能する。これらホーンアンテナは、電気的な周波数パルスと電波とを相互に変換可能なものであり、すなわち、電波の送受信が可能なものである。この実施の形態１の構成要件では、ホーンアンテナ２３を、電波を送信する送信用アンテナとし、ホーンアンテナ２４，２５を、路面２によって反射された電波を受信する受信用アンテナとして用いる。ホーンアンテナ２３〜２５は、車両の前後方向に一列に配置され、また、等間隔で配置されている。
３１は特定の周波数パルスを生成してホーンアンテナ２３に供給する発信器、３２ａ，３２ｂはホーンアンテナ２４，２５から受信され、電気信号に変換された周波数パルスを増幅する増幅回路である。３３は増幅回路３２ａ，３２ｂによって増幅された受信波形を比較し、それらの位相差を生成する位相検波回路、３４は位相差に応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算すると共に、傾斜角度測定装置１全体を制御する演算制御回路（傾斜角度演算手段）である。
【００５０】
次に動作について説明する。
図４７において、発信器３１は、演算制御回路３４からの指令により、特定の例えば１０ＧＨｚの周波数パルスを生成してホーンアンテナ２３に供給する。ホーンアンテナ２３は、発信器３１から得られた周波数パルスを電波に変換して、路面２に向けて送信する。
電波は路面２に当たり反射し、ホーンアンテナ２４，２５は、路面２によって反射された電波を受信し、各々それら電波に応じた周波数パルスの電気信号に変換する。増幅回路３２ａ，３２ｂは、ホーンアンテナ２４，２５から受信された周波数パルスを増幅し、位相検波回路３３にそれぞれ伝送する。位相検波回路３３は、増幅回路３２ａ，３２ｂから取り出された周波数パルスの受信波形を比較する。ここで、電波受信開始時の電波波形は、信号エネルギーが十分ではなく、波形としては小さく、位相検波回路３３は、電波受信開始時の波形を認識できない場合がある。したがって、位相検波回路３３では、受信波形の信号レベルが十分な大きさになってから波形を比較するようにする。
ここで、車両と路面２とが平行であれば、ホーンアンテナ２４，２５は、路面２によって反射された電波を同タイミングで受信するので、各々の電波の位相は同位相である。車両と路面２とに傾斜があり、車両が路面２に対して前下がりつまり前傾状態であれば、ホーンアンテナ２４は、ホーンアンテナ２５よりも早く反射波を受信し、電波の位相は、ホーンアンテナ２４の方が進んでいる。逆に、車両が路面２に対して後下がりつまり後傾状態であれば、ホーンアンテナ２４は、ホーンアンテナ２５よりも遅く反射波を受信し、電波の位相は、ホーンアンテナ２４の方が遅れている。位相検波回路３３は、この位相差を求め、アナログ値に変換し、演算制御回路３４に出力する。演算制御回路３４では、その位相差と、電波の伝播速度と、ホーンアンテナ２４からホーンアンテナ２５までの距離とに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。
【００５１】
以上のように、この実施の形態１の構成要件によれば、１つの送信用のホーンアンテナ２３と、２つの受信用のホーンアンテナ２４，２５とにより、受信電波の位相差から正確に車両の傾斜角度を測定することができる。
また、この実施の形態１の構成要件では、電波を用いているので、例えば、１０ＧＨｚの電波であれば、１波長が３０ｍｍであり、超音波の波長よりも波長が長い。したがって、傾斜角度のダイナミックレンジを拡大できると共に、路面２の凹凸を受けることなく測定することができる。
さらに、電波を用いているので、伝播速度が速いので、車両の走行による影響が無い。また、走行時の風、雨、雪の影響が無く、さらに、超音波を用いた場合には、温度により影響を受けるが、この電波であれば、温度により影響を受けることはない。
なお、この実施の形態１の構成要件では、電波を適用したものを示したが、上記参考例１，２，３，４の構成において、電波を適用しても良い。
【００５２】
参考例１２．
図４８はこの発明の参考例１２による傾斜角度測定装置を示す構成図であり、図において、４３はレーザ光を分岐する分岐用プリズム、４４は反射鏡、４５はハーフミラーである。これら分岐用プリズム４３、反射鏡４４、ハーフミラー４５は、車両の前後方向に一列に配置され、また、等間隔で配置されている。
５１は特定の周波数のレーザ光を生成して分岐用プリズム４３に供給するレーザ発信器、５２は反射鏡４４およびハーフミラー４５で反射され、干渉したレーザ光を受光し、その照度に応じた電気信号に変換する受光素子（センサ）、５３は受光素子５２によって変換された電気信号を増幅する増幅回路、５４は増幅回路５３によって増幅された電気信号に応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算すると共に、傾斜角度測定装置１全体を制御する演算制御回路（傾斜角度演算手段）である。
【００５３】
次に動作について説明する。
図４８において、レーザ発信器５１は、演算制御回路５４からの指令により、特定周波数のレーザ光を生成して分岐用プリズム４３に供給する。分岐用プリズム４３は、レーザ光を分岐して、路面２に向けて発射する。
レーザ光は路面２に当たり反射し、反射鏡４４およびハーフミラー４５は、路面２によって反射されたレーザ光をさらに反射し、Ｃに示すように光路を同一にして受光素子５２に供給する。
ここで、受光素子５２に供給されるレーザ光は、光路Ａ，Ｂの光路差に応じた位相差が生じ、干渉が生じる。例えば、光路Ａ，Ｂの光路差が波長の整数倍であれば明るく、逆に、光路Ａ，Ｂの光路差が波長の整数倍＋１／２波長であれば暗くなる。
受光素子５２は、その照度に応じた電気信号に変換し、増幅回路５３は、受光素子５２によって変換された電気信号を増幅し、演算制御回路５４では、増幅回路５３によって増幅された電気信号と、レーザ光の伝播速度と、反射鏡４４からハーフミラー４５までの距離とに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。
【００５４】
以上のように、この参考例１２によれば、１つの分岐用プリズム４３と、反射鏡４４およびハーフミラー４５とにより、レーザ光の位相差から正確に車両の傾斜角度を測定することができる。
また、この参考例１２では、レーザ光を用いているので、波長が短く、高分解能で傾斜角度を測定することができる。
さらに、レーザ光を用いているので、車両の走行による風の影響が無い。また、超音波を用いた場合には、温度により影響を受けるが、このレーザ光であれば、温度により影響を受けることはない。
なお、この参考例１２では、上記実施の形態１の構成において、レーザ光を適用したものを示したが、上記参考例１，２，３，４の構成において、レーザ光を適用しても良い。
【００５５】
上記各実施の形態においては、特に、路面に対する車両の傾斜を測定する傾斜角度測定装置について述べたが、その他の用途に用いることも可能である。
例えば、着陸・離陸時などの航空機の対地姿勢制御（航空機の滑走路に対する傾きを適切なものとする制御）を行うために用いてもよく、また、軌道上を浮上して走行するリニアモーターカーのローリング制御（旋回時に軌道に対する左右の傾きを一定に保つ制御）に用いてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、反射物に向けて電波を送信する送信アンテナの位置と２つの受信アンテナの位置が各々等距離となる二等辺三角形の各頂点に各アンテナを配置するように構成したので、受信波の位相差に応じて正確に反射物の傾斜角度を測定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図２】  超音波センサの配置を示す底面図である。
【図３】  この発明の実施の形態１による傾斜角度測定装置の原理を示す説明図である。
【図４】  図３の一部詳細を示す説明図である。
【図５】  この発明の参考例１による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図６】  この発明の参考例１による超音波センサの動作を示す説明図である。
【図７】  この発明の参考例１による超音波センサの動作を示す説明図である。
【図８】  この発明の参考例１による超音波センサの動作を示す説明図である。
【図９】  この発明の参考例２による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図１０】  この発明の参考例３による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図１１】  この発明の参考例３による傾斜角度測定装置の原理を示す説明図である。
【図１２】  図１１の一部詳細を示す説明図である。
【図１３】  この発明の参考例４による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図１４】  超音波の位相と傾斜の方向との関係を示す説明図である。
【図１５】  超音波の位相と傾斜の方向との関係を示す説明図である。
【図１６】  超音波の位相と傾斜の方向との関係を示す説明図である。
【図１７】  この発明の実施の形態２による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図１８】  検出距離が短い場合を示す説明図である。
【図１９】  検出距離が長い場合を示す説明図である。
【図２０】  この発明の実施の形態２による演算制御回路の処理を示すフローチャートである。
【図２１】  送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図２２】  送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図２３】  送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図２４】  この発明の参考例５による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図２５】  送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図２６】  送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図２７】  送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図２８】  送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図２９】  この発明の参考例５による演算制御回路の処理を示すフローチャートである。
【図３０】  この発明の参考例６による送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図３１】  この発明の参考例６による送信波形の振幅に対する受信波形の振幅を示す説明図である。
【図３２】  この発明の参考例７による演算制御回路の処理を示すフローチャートである。
【図３３】  この発明の参考例８による路面に凹凸がある場合に反射波にずれが生じることを示す説明図である。
【図３４】  位相差が１８０°ずれて受信波が減衰した例を示す説明図である。
【図３５】  この発明の実施の形態３による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図３６】  この発明の実施の形態１による超音波センサの配置を示す底面図である。
【図３７】  超音波を連続的に送信した場合を示す波形図である。
【図３８】  この発明の参考例９による超音波を間欠的に送信した場合を示す波形図である。
【図３９】  この発明の参考例１０による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図４０】  この発明の参考例１１による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図４１】  フリップフロップ回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図４２】  この発明の実施の形態５による車両の停止時に傾斜角度測定を行った状態を示す説明図である。
【図４３】  車両の走行時に傾斜角度測定を行った状態を示す説明図である。
【図４４】  この発明の実施の形態６による車両における傾斜角度測定装置の配置状態を示す説明図である。
【図４５】  この発明の実施の形態７による車両の左右方向に配置された傾斜角度測定装置の配置状態を示す説明図である。
【図４６】  この発明の実施の形態８による車両の傾斜角度測定装置の配置状態を示す説明図である。
【図４７】  この発明の実施の形態１の構成要件による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【図４８】  この発明の参考例１２による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  傾斜角度測定装置、２  路面、３〜６  超音波センサ、１１，１１ａ，１１ｂ  送信回路、１２ａ，１２ｂ  受信回路、１３  位相同期検波回路、１４，３４，５４  演算制御回路（傾斜角度演算手段）、１５  受信波形判定回路、１６  マイクロコンピュータ、１７  フリップフロップ回路（フリップフロップ）、１８  前側バンパ、１９  前輪、２０  フレーム、２３〜２５  ホーンアンテナ、３１  発信器、３２ａ，３２ｂ，５３  増幅回路、３３  位相検波回路、４３  分岐用プリズム、４４  反射鏡、４５  ハーフミラー、５１  レーザ発信器、５２  受光素子（センサ）、６１ａ，６１ｂ  振幅検出回路（振幅検出手段）、６２，６２ａ，６２ｂ  電源回路。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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