物体検出装置

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【発明の名称】	物体検出装置
【発明者】	【氏名】田口康治【氏名】上里良英
【要約】	【課題】物体に設けられた電波反射体からの反射電波を確実に受信することで物体を検出する。【解決手段】車両Ａに直線偏波の電波を送信する送信機１０を設け、車両Ｂの後部に反射体１２及びポラライザ１４を設ける。ポラライザ１４は、反射体１２で反射した電波を円偏波に変換する。反射体１２の反射面と車両Ｂの車体との距離が送信電波の波長λの１／４であっても、反射体１２からの反射電波は円偏波、車体からの反射電波は直線偏波であるため常に打ち消されることはなく、反射体１２からの反射電波を受信できる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】電波を送信し、物体で反射された電波を受信することにより物体を検出する装置であって、検出すべき物体に設けられた反射手段と、前記反射手段の前面に設けられた偏波手段と、を有することを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、送信電波は直線偏波であり、前記偏波手段は、前記反射手段からの反射電波を円偏波とすることを特徴とする物体検出装置。
【請求項３】請求項２記載の装置において、さらに反射電波の互いに直交する偏波成分を受信する受信手段を有することを特徴とする物体検出装置。
【請求項４】請求項１～３のいずれかに記載の装置において、前記物体は車両であることを特徴とする物体検出装置。
【請求項５】請求項４記載の装置において、前記反射手段及び偏波手段は、車両の前部と後部に設けられ、かつ、前記偏波手段の偏波特性は車両の前部と後部で異なることを特徴とする物体検出装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は物体検出装置、特に物体からの反射電波の偏波特性を用いた物体検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両に搭載した送信機から電波を送信し、反射電波を受信して物体を検出する装置が知られている。例えば、特開平１０－７４２９７号公報には、路面に電波反射体を設け、車載の送信機から電波を送信して電波反射体からの電波を受信する技術が記載されている。電波反射体を例えば車両の後部に設け、先行車の後部に設けられた電波反射体からの反射電波を受信することで、先行車までの車間距離を計測したり、あるいは先行車との追突を防止するシステムを構築することもできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電波反射体からの反射電波を受信することで物体を検出する場合、電波反射体の設置位置によっては、反射電波を受信できない場合が生じ得る。車両を例にとり説明すると、車両に電波反射体を設けた場合、車体と電波反射体の反射面との距離が、送信電波の波長λの１／４（あるいはその奇数倍）近傍であると、電波反射体で反射した電波と、電波反射体が設置されていない車体部分で反射した電波では、光路差が往復でλ／２（あるいはその奇数倍）となり、位相が逆になって互いに打ち消し合い、電波反射体からの反射電波を検出できなくなってしまう。もちろん、電波反射体を車両以外、例えば道路のコーナ部に設けた場合でも、電波反射体を設ける部材と電波反射体との距離がλ／４（あるいはその奇数倍）近傍となる場合には同様の問題が生じることになる。
【０００４】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、検出すべき物体に設けられた電波反射体からの反射電波と物体のその他の部分から反射した反射電波とが互いに打ち消しあって強度が低下することを防止し、もって物体を確実に検出することができる装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、第１の発明は、電波を送信し、物体で反射された電波を受信することにより物体を検出する装置であって、検出すべき物体に設けられた反射手段と、前記反射手段の前面に設けられた偏波手段とを有することを特徴とする。偏波手段（ポラライザ）で反射電波の偏波特性を変化させることで、ポラライザが設けられていないその他の部分からの反射電波と打ち消し合うことを防止できる。なお、本発明における偏波手段（ポラライザ）とは、入射電波の振動ベクトルの互いに直交する２成分の間に有限の位相差を生じさせ、入射電波の偏波面を変化させる手段を意味する。
【０００６】また、第２の発明は、第１の発明において、送信電波は直線偏波であり、前記偏波手段は、前記反射手段からの反射電波を円偏波とすることを特徴とする。これにより、反射手段からの反射電波は円偏波となる一方、その他の部分からの反射電波は直線偏波のままとなるので、両電波の光路差による打ち消しを防止することができる。
【０００７】また、第３の発明は、第２の発明において、さらに反射電波の互いに直交する偏波成分を受信する受信手段を有することを特徴とする。円偏波は偏波面が回転しているため、反射電波の互いに直交する偏波成分を時間平均すると、その強度はほとんど同一となる。一方、直線偏波は偏波面が固定されているため、反射電波の互いに直交する偏波成分には偏りが生じる（一方が他方より常に大きい）。したがって、互いに直交する偏波成分を受信する受信手段を用いることで、円偏波と直線偏波を識別することができ、反射手段が設けられた物体のみを確実に検出することができる。
【０００８】また、第４の発明は、第１～第３の発明において、前記物体は車両であることを特徴とする。車両に反射手段及び偏波手段を設けることで、周囲に存在する車両を確実に検出することができる。
【０００９】また、第５の発明は、第４の発明において、前記反射手段及び偏波手段は、車両の前部と後部に設けられ、かつ、前記偏波手段の偏波特性は車両の前部と後部で異なることを特徴とする。車両の前部と後部で偏波特性を異にすることで、例えば先行車からの反射電波の偏波特性と対向車からの反射電波の偏波特性が異なることになるので、先行車と対向車をともに検出するのみならず、先行車と対向車を識別することも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施形態について、車両に搭載する場合を例にとり説明する。
【００１１】図１には、本実施形態の構成ブロック図が示されている。車両Ａの前部には送信機１０が設けられ、車両Ｂの後部にはコーナキューブ等の反射体１２及び複屈折板等のポラライザ１４が設けられている。反射体１２及びポラライザ１４は一体的に設けられ、ポラライザ１４は反射体１２の前面に設けられている。したがって、車両Ａの送信機１０から電波（例えばλ＝５ｍｍのミリ波）を送信すると、ポラライザ１４を透過して反射体１２で反射し、さらにポラライザ１４を透過して車両Ａの方に反射することになる。車両Ａには図示しない受信機（送信機１０と共用でもよい）が設けられ、反射電波を受信して反射体１２（すなわち車両Ｂ）までの距離や方向を検出する。
【００１２】送信機１０からは、直線偏波された電波を送信する。すると、車両Ｂの反射体１２及びポラライザ１４が設けられた部分以外の車体で反射した電波は、直線偏波（但し、偏角は９０度回転している）として車両Ａの受信機で受信される。一方、ポラライザ１４の偏波特性を、入射電波の水平偏波成分と垂直偏波成分との間に４５度の位相差を生じさせるような特性に設定する（ポラライザ１４の厚さを調整する）と、送信機１０から射出した電波はポラライザ１４を透過する際に４５度の位相差を生じて直線偏波から楕円偏波に変換され、反射体１２で反射して再びポラライザ１４を透過する際にさらに４５度の位相差を生じて楕円偏波から円偏波に変換される。すなわち、車両Ａの受信機に到達する反射電波は、反射体１２及びポラライザ１４が存在する部分から反射した円偏波と、車両Ｂのそれ以外の部分から反射した直線偏波の２種類となる。
【００１３】図２には、車両Ｂの反射体１２及びポラライザ１４が設けられた部分とそれ以外の部分（車体部分）で反射した電波が模式的に示されている。車両Ａの送信機１０から射出した直線偏波１００は車体部分で反射され、直線偏波２００として車両Ａの方に反射される。一方、反射体１２及びポラライザ１４が設けられた部分で反射した電波は、円偏波３００として車両Ａの方に反射される。したがって、仮に反射体１２の反射面と車体との距離がλ／４（あるいはその奇数倍：λ＝５ｍｍとすると１．２５ｍｍ及びその奇数倍）であったとしても、直線偏波と円偏波であるため干渉しても常に打ち消し合うことはなく（円偏波の偏波方向が直線偏波の偏波方向と一致する瞬間には打ち消しあうことになるがそれ以外は打ち消しあうことはない）、受信機では円偏波、すなわち反射体１２で反射した電波を継続的に受信することができる。
【００１４】なお、車両Ａに搭載される受信機として、互いに直交する偏波成分（例えば、水平偏波成分と垂直偏波成分）を受信する一組の受信機を用い、水平偏波成分と垂直偏波成分の強度を比較することにより反射電波を受信することもできる。円偏波が入射する場合には、水平偏波成分と垂直偏波成分の時間平均強度はほぼ同一であるが、直線偏波の場合にはいずれかに偏るため、強度比を監視することで円偏波、すなわち反射体１２から反射した電波のみを検出することができる。これは、反射体１２から反射した電波を受信可能とするだけでなく、反射体１２及びポラライザ１４が設けられた物体とそうでない物体との識別も可能となることを意味する。したがって、円偏波のみを受信することで周囲物体から検出すべき物体のみを検出することができる。
【００１５】また、本実施形態では車両Ｂの後部に反射体１２とポラライザ１４を設けたが、車両前部にも反射体１２及びポラライザ１４を設けることも可能である。但し、この場合には前部に設けられたポラライザと後部に設けられたポラライザの偏波特性が互いに異なるように設定するのが好適である。
【００１６】図３には、車両の前部と後部に反射体１２及びポラライザを設ける場合の例が示されている。車両Ａと同一方向に走行している車両Ｂの後部には図１と同様に反射体１２及びポラライザ１４が設けられる一方、対向車である車両Ｃの前部には反射体１２及びポラライザ１５が設けられている。ポラライザ１５はポラライザ１４と同様に反射体１２の前面に設けられているが、その偏波特性はポラライザ１４と異なっている。すなわち、ポラライザ１４は入射電波の水平偏波成分と垂直偏波成分に４５度の位相差を生じさせるが、ポラライザ１５は入射電波に－４５度の位相差を生じさせる。すると、車両Ｃの反射体１２から反射した電波は車両Ｂの反射体１２から反射した電波と同様に円偏波となるが、その旋回方向が車両Ｂの反射体１２から反射した電波と逆になる（車両Ｂからの円偏波が右円偏波である場合、車両Ｃからの円偏波は左円偏波となる）。したがって、車両Ａの受信機で円偏波を抽出し、さらにその円偏波が右円偏波か左円偏波かを識別することで、先行車である車両Ｂと対向車である車両Ｃを識別することも可能となる。なお、円偏波の旋回方向を識別するためには、受信機の前面にもポラライザを設けて反射してきた円偏波を直線偏波に変換し、その偏角を検出すればよい。
【００１７】以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は車両に限定されず任意の物体、例えば路側に設けられたインフラストラクチャ検出に適用することができる。
【００１８】また、本実施形態では、直線偏波を送信し、ポラライザを用いて円偏波に変換しているが、直線偏波を楕円偏波に変換して受信側に反射するようなポラライザを用いることも可能である。さらに、送信電波に円偏波、あるいは楕円偏波を用い、ポラライザで円偏波あるいは楕円偏波を直線偏波に変換することで互いに打ち消し合うことを防止することも可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、反射体が設けられた部分から反射した電波とそれ以外の部分から反射した電波とが互いに干渉して打ち消し合うことを確実に防止し、物体を確実に検出することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社【識別番号】０００２３７５９２【氏名又は名称】富士通テン株式会社
【出願日】	平成１１年１月２６日（１９９９．１．２６）
【代理人】	【識別番号】１０００７５２５８【弁理士】【氏名又は名称】吉田研二（外２名）
【公開番号】	特開２０００－２１４２４６（Ｐ２０００－２１４２４６Ａ）
【公開日】	平成１２年８月４日（２０００．８．４）
【出願番号】	特願平１１－１７４１９