JP2011152816A

JP2011152816A - 車両用トンネル検知装置

Info

Publication number: JP2011152816A
Application number: JP2010014102A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Oku; 英明奥
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で車両のトンネルへの進入を確実に検知すること。
【解決手段】車両に搭載され、当該車両がトンネルに進入したことを検知するトンネル検知装置であって、各々が相互に異なる方向へ光を出力するように設けられた複数の発光素子１，２，３と、受光した光の強度に応じた電気信号を出力する照度センサ７と、複数の発光素子及び照度センサと接続されたコントロールユニット８と、を含み、コントロールユニットは、照度センサから出力される電気信号に基づいて、複数の発光素子のそれぞれから出力された光に対応する成分を抽出し、複数の発光素子のすべてについての成分が抽出された場合に車両がトンネルに進入したことを検知する、車両用トンネル検知装置である。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載され、当該車両がトンネルに進入したことを検知する装置等に関する。

特開平６−１３５２８１号公報（特許文献１）には、照度センサによって検出した外光の照度と、この外光に含まれる所定範囲の周波数成分の有無を検出することにより、自然光と人工光の判定を行い、人工光と判断された場合には、通常の点灯基準値に至らなくてもヘッドランプを点灯させる、という技術が開示されている。

また、特開平７−３０６０５３号公報（特許文献２）には、自車両がトンネルに接近していることを電波航法装置や推測航法装置等の接近検知手段で検知した後に、レーザレーダ装置によりトンネルの天井の入口端が検出されたときに、車両がトンネルに進入したと判断してヘッドランプを点灯させ、レーザレーダ装置がトンネルの天井を検出しなくなる出口端に車両が進行するとヘッドランプを消灯する、という技術が開示されている。

さらに、特開平１１−２１１３３１号公報（特許文献３）には、照度計による検出結果と、カメラによって撮像した画像に基づいて前方視界の暗部割合を算出し、トンネルの有無を判断してヘッドランプを点灯・消灯させる技術が開示されている。詳細には、照度計により外光の照度が検出されるとともに、ビデオカメラにより進行方向前方の様子が撮影され、照度測定値と前方視界画像の画像データとが暗部検出部に送られる。車両がトンネルなどの暗所入口の手前位置に到達したときに、照度測定値が照度閾値以下になるとともに、前方視界画像に占める暗部の割合が第１の暗部閾値を超えると、暗部検出部は、ヘッドランプを点灯させる。また、車両がトンネル出口に近づくと、前方視界画像に占める暗部の割合が第２の暗部閾値以下になると、暗部検出部はヘッドランプを消灯させる。

しかし、上記した特許文献１に開示の技術においては、ＡＣ成分の無いトンネル照明（例えばＬＥＤトンネル照明等）ではＡＣ成分を検出できないため、トンネルの有無を判断できず、ヘッドランプの自動的な点灯・消灯制御が困難である。また、特許文献２に開示の技術においては、トンネルや料金所等への接近を検知するための装置（例えばナビゲーション装置等）と、天井を検出する装置（レーザレーダ）とが必要となるため、システムが複雑になり、また高価になるという不都合がある。また、特許文献３に開示の技術においては、ビデオカメラやこれによって撮像される画像データに対して画像処理演算を行うための比較的高性能な演算手段が必要となるため、システムが複雑かつ高価になるという不都合がある。

特開平６−１３５２８１号公報特開平７−３０６０５３号公報特開平１１−２１１３３１号公報

本発明に係る具体的態様は、比較的簡単な構成で車両のトンネルへの進入を確実に検知し得る技術を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の車両用トンネル検知装置は、車両に搭載され、当該車両がトンネルに進入したことを検知するものであって、（ａ）各々が相互に異なる方向へ光を出力するように設けられた複数の発光素子と、（ｂ）受光した光の強度に応じた電気信号を出力する受光センサと、（ｃ）複数の発光素子及び受光センサと接続されたコントロールユニットと、を含み、（ｄ）コントロールユニットは、受光センサから出力される電気信号に基づいて、複数の発光素子のそれぞれから出力された光に対応する成分を抽出し、複数の発光素子のすべてについての成分が抽出された場合に車両がトンネルに進入したことを検知する、車両用トンネル検知装置である。

上記の車両用トンネル検知装置においては、複数の発光素子により複数の方向に光を出力してこれらの光に起因した成分（反射光成分）を抽出し、全ての発光素子についての成分が抽出されたときにトンネルへの進入を検知しているので、看板、標識、街路灯、交通案内板などの誤検知を防止し、トンネルを確実に検知することができる。原理的に、発光素子の数は少なくとも２個でよいが、３個又はそれ以上とすると更に検出精度を向上させることができる。

好ましくは、複数の発光素子の各々から出力される光がパルス光である。

これにより、各発光素子の出力光に対応する成分の抽出が容易となる。

好ましくは、複数の発光素子から出力される光が赤外光である。

これにより、各発光素子の出力光に対応する成分と、それ以外の外光に対応する成分との分離が容易になる。

また、コントロールユニットは、トンネルを検知したときに車両に備えられたライトを点灯させるように構成されてもよい。

これにより、トンネル検知に対応して自律的にライトの点灯・消灯を制御することができる。

一実施形態の車両用トンネル検知装置の構成を概略的に示す模式図である。車両用トンネル検知装置の概略動作を説明する模式図である。各ＬＥＤおよび照度センサの構造の一例を示す模式的な斜視図である。車両用トンネル検知装置の詳細構成を示すブロック図である。各ＬＥＤの発光パターンの一例と、これに対応して照度センサから出力される検出信号等を示す波形図である。制御部によるトンネル進入の判断手順の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の車両用トンネル検知装置の構成を概略的に示す模式図である。図１に示す本実施形態の車両用トンネル検知装置は、車両に搭載して用いられるものであり、障害物を検知するために投光する３つのＬＥＤ（発光素子）１、２、３と、各ＬＥＤ１〜３からの光が障害物に当たったときに生じる反射光と車両の周囲光とを受光する照度センサ（受光センサ）７と、車両の前照灯の点灯・消灯を制御するコントロールユニット８と、を備える。

図２は、本実施形態の車両用トンネル検知装置の概略動作を説明する模式図である。図２に示すように、上記したＬＥＤ１〜３のそれぞれは、車両の前方へ光を出力可能なように、車両の所定位置に設置される。同様に、照度センサ７は、各ＬＥＤ１〜３からの光が障害物に反射して得られる反射光を受光可能なように、車両の所定位置に設置される。そして、車両がトンネルへ進入した際には、各ＬＥＤ１〜３からの光がトンネル内壁に反射するので、これにより得られる反射光を照度センサ７によって検出し、当該検出結果の電気信号に基づいてコントロールユニット８により所定の情報処理を行うことにより、車両がトンネルに進入したことを検知することができる。以下、さらに詳細に説明する。

図３は、各ＬＥＤ１〜３および照度センサ７の構造の一例を示す模式的な斜視図である。図３に示すように、例えば各ＬＥＤ１〜３は、車両進行方向と直交する方向に並べて配置される。また、ＬＥＤ１は車両左斜め前上方に光を出力し得るように配置され、ＬＥＤ２は車両斜め前上方に光を出力し得るように配置され、ＬＥＤ３は車両右斜め前上方に光を出力し得るように配置される。各ＬＥＤ１〜３から出力される光は、赤外光（赤外領域の光）であることが好ましい。ここで「赤外光」とは、概ね波長が７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の光をいう。また、照度センサ７は、各ＬＥＤ１〜３から出力された光に起因する反射光を受光し得るように配置される。照度センサ７としては、例えばフォトダイオードが用いられる。これらのＬＥＤ１〜３および照度センサ７は、例えば図示のように共通の１つの基板上に搭載され、車両前方の所定位置（例えば、ダッシュボード内）に設置される。

図４は、車両用トンネル検知装置の詳細構成を示すブロック図である。図４に示すように、車両用検知装置は、上記したＬＥＤ１、２、３と、これらのＬＥＤ１、２、３を駆動するためのドライバ４、５、６と、上記した照度センサ７と、上記したコントロールユニット８と、を含んで構成される。コントロールユニット８は、車両のライト１６の点灯・消灯を制御する機能を兼ねる。ライト１６の点灯・消灯は、トンネル検知に応じて自動的に制御される場合と、ライトスイッチ１５の操作状態に応じて制御される場合とがある。ライト１６には、少なくとも車両の前照灯が含まれる。

コントロールユニット８は、制御部１０と、ＤＣ成分カットフィルタ１１と、パルス検知部１２と、ＤＣ成分通過フィルタ１３と、照度検知部１４と、を含んで構成される。ＤＣ成分カットフィルタ１１は、照度センサ７の出力信号からＤＣ成分を除去する。パルス検知部１２は、ＤＣ成分カットフィルタ１１を通過した照度センサ７の出力信号（主にパルス成分を含む）に基づいてパルス数を検知する。ＤＣ成分通過フィルタ１３は、照度センサ７の出力信号のうちＤＣ成分を通過させる。照度検知部１４は、ＤＣ成分通過フィルタ１３を通過した照度センサ７の出力信号（主にＤＣ成分を含む）に基づいて外光の照度を検知する。制御部（ＣＰＵ）１０は、パルス検知部１２の検知結果および照度検知部１４の検知結果に基づいて、車両がトンネルに進入したか否かを判断し、当該判断結果に応じてライト１６の点灯・消灯を制御する。

本実施形態の車両用トンネル検知装置は上記した構成を備えており、次にその動作を詳細に説明する。

図５は、各ＬＥＤ１〜３の発光パターンの一例と、これに対応して照度センサ７から出力される検出信号等を示す波形図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、各ＬＥＤ１〜３を順次パルス駆動して発光させる。これにより、各ＬＥＤ１〜３からはパルス光が出力される。例えば本実施形態では、発光タイミングに時間差を設けて各ＬＥＤ１〜３を発光させている。これにより、各ＬＥＤの出力光に起因する反射光の抽出が容易になる。図示の例ではＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３の順に発光させているが、順番はこれに限定されない。各ＬＥＤ１〜３を発光させる時間（パルス幅）は、例えば１ｍｓ（ミリ秒）程度である。

上記したように各ＬＥＤ１〜３から出力される光は相互に異なる方向に進行しているため、当該各方向に対する障害物が検知される。このとき、照度センサ７から出力される検出信号の一例は図５（ｄ）に示すようになる。具体的には、検出信号は図示のように外光によるＤＣ成分と反射光によるパルス成分とを含む。この検出信号からＤＣ成分カットフィルタ１１によってＤＣ成分をカットすることにより、図５（ｅ）に示すようにパルス成分を抽出できる。各ＬＥＤ１〜３の発光タイミングに時間差を設けていることから、各パルスの受光タイミングが重なることがなく、パルス成分の抽出が容易になる。パルス検知部１２によってパルス数を検知した結果、パルス数が３つとなった場合に、制御部１０は、車両がトンネルに進入したと判断できる（図５（ｆ）参照）。なお、パルス数が３つとなった場合に直ちにトンネル進入と判断せず、数回に渡ってパルス数が３つであることが検出された場合にトンネル進入と判断してもよい。

図６は、制御部１０によるトンネル進入の判断手順の一例を示すフローチャートである。

制御部１０は、ドライバ４に制御信号を供給することにより、ＬＥＤ１から光を出力させ（ステップＳ１０）、次いでＬＥＤ１からの光出力を停止させる（ステップＳ１１）。次いで制御部１０は、パルス検知部１２の出力信号に基づいて、ＬＥＤ１のパルス光に起因する反射光が検知されたか否かを判断する（ステップＳ１２）。反射光が検知された場合には（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御部１０は、車両左斜め前上方に物体が存在することを検知する（ステップＳ１３）。また、反射光が検知されない場合には（ステップＳ１２；ＮＯ）、制御部１０は、車両左斜め前上方に物体が存在しないことを検知する（ステップＳ１４）。

次いで、制御部１０は、ドライバ５に制御信号を供給することにより、ＬＥＤ２から光を出力させ（ステップＳ１５）、次いでＬＥＤ２からの光出力を停止させる（ステップＳ１６）。次いで制御部１０は、パルス検知部１２の出力信号に基づいて、ＬＥＤ２のパルス光に起因する反射光が検知されたか否かを判断する（ステップＳ１７）。反射光が検知された場合には（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、制御部１０は、車両斜め前上方に物体が存在することを検知する（ステップＳ１８）。また、反射光が検知されない場合には（ステップＳ１７；ＮＯ）、制御部１０は、車両斜め前上方に物体が存在しないことを検知する（ステップＳ１９）。

次いで、制御部１０は、ドライバ６に制御信号を供給することにより、ＬＥＤ３から光を出力させ（ステップＳ２０）、次いでＬＥＤ３からの光出力を停止させる（ステップＳ２１）。次いで制御部１０は、パルス検知部１２の出力信号に基づいて、ＬＥＤ３のパルス光に起因する反射光が検知されたか否かを判断する（ステップＳ２２）。反射光が検知された場合には（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、制御部１０は、車両右斜め前上方に物体が存在することを検知する（ステップＳ２３）。また、反射光が検知されない場合には（ステップＳ２２；ＮＯ）、制御部１０は、車両右斜め前上方に物体が存在しないことを検知する（ステップＳ２４）。

次いで、制御部１０は、上記各判断に基づいて、三方向で物体が検知されたか否かを判断する（ステップＳ２５）。三方向で物体が検知された場合には（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、制御部１０は、車両がトンネルに進入したことを検知する（ステップＳ２６）。この場合に制御部１０は、ライト１６を点灯させる。

一方、三方向のうち１つ以上の方向について物体が検知されない場合には（ステップＳ２５）、制御部１０は、トンネルが存在しないことを検知する（ステップＳ２６）。この場合には制御部１０は、ライト１６を点灯させない。あるいは、車両がトンネルから出た場合など、既にライト１６が点灯している場合には、制御部１０はライト１６を消灯させる。

このように、複数の方向に対する障害物検知を行うことにより、看板、標識、街路灯、交通案内板などの誤検知を防止し、トンネルを確実に検知することができる。なお、パルス数が３つとなった場合に直ちにトンネル進入と判断せず、数回に渡ってパルス数が３つであることが検出された場合にトンネル進入と判断する場合には、上記図６に示した手順（ステップＳ１〜ステップＳ２５の処理）を複数回繰り返し実行し、すべての回でステップＳ２５の判定がＹＥＳとなった場合にトンネル検知と判断すればよい。また、トンネル内の照明に対する誤検知に関しては、各ＬＥＤ１〜３を特有の周波数によって発光することにより、トンネル照明による光と区別し、誤検知を防ぐことができる。

また、ＤＣ成分通過フィルタ１３により照度センサ７の検出信号からＤＣ成分を抽出し、これに基づいて照度検知部１４により外光の照度を求めることができる。よって、制御部１０は、この外光の照度と、ライト１６の点灯・消灯の閾値とを比較することにより、ライト１６を自動的に点灯・消灯することができる。すなわち、トンネル検知と外光照度検知について照度センサ７を併用することができる。また、昼間の高照度トンネルへの進入時に車両のライト１６を点灯させることと、夜間の高照度トンネルへの進入時に車両のライト１６の点灯を維持することと、を両立させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上述した実施形態においては３つのＬＥＤを用いて相互に異なる三方向に対して光を出力し、それらに起因する反射光を検出していたが、少なくとも２つのＬＥＤを用いて相互に異なる二方向に対して光を出力し、それらに起因する反射光を検出するよう構成してもよい。具体的には、例えば、車両斜め前上方と、車両左斜め前上方または車両右斜め前上方のいずれか一方と、の二方向に光を出力し得るように２つのＬＥＤを配置するとよい。また、上述した実施形態においては発光素子の一例としてＬＥＤを挙げていたが、発光素子はこれに限定されない。

１，２，３…ＬＥＤ（発光素子）、４，５，６…ドライバ、７…照度センサ（受光センサ）８…コントロールユニット、１０…制御部、１１…ＤＣ成分カットフィルタ１２…パルス検知部、１３…ＤＣ成分通過フィルタ、１４…照度検知部、１５…ライトスイッチ、１６…ライト

Claims

車両に搭載され、当該車両がトンネルに進入したことを検知するトンネル検知装置であって、
各々が相互に異なる方向へ光を出力するように設けられた複数の発光素子と、
受光した光の強度に応じた電気信号を出力する受光センサと、
前記複数の発光素子及び前記受光センサと接続されたコントロールユニットと、
を含み、
前記コントロールユニットは、前記受光センサから出力される前記電気信号に基づいて、前記複数の発光素子のそれぞれから出力された前記光に対応する成分を抽出し、前記複数の発光素子のすべてについての前記成分が抽出された場合に前記車両が前記トンネルに進入したことを検知する、
車両用トンネル検知装置。
前記複数の発光素子の各々から出力される前記光がパルス光である、
請求項１に記載の車両用トンネル検知装置。
前記複数の発光素子から出力される前記光が赤外光である、
請求項１又は２に記載の車両用トンネル検知装置。
前記コントロールユニットは、前記トンネルを検知したときに前記車両に備えられたライトを点灯させる、
請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用トンネル検知装置。