JP2015063804A - 車両用光センサ - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が少なく、かつ、検出精度の高い車両用光センサの提供を目的とする。【解決手段】車両１外壁部から車両１外部に設定される検出領域２に向けて所定間隔をおいて検出光を投光する発光部３と、検出光に対する検出領域２からの受光部４での受光光量により検出領域２内への検出対象５の進入を検出する判定部６とを有し、前記発光部３は、受光部４での受光光量にかかわりなく、発光光量の異なる複数種のパルスからなるパルス群を単位とする検出光を投光するとともに、前記判定部６は、各パルスに対する受光光量を発光光量比を基準とする増幅率により増幅補正して評価対象とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、車両用光センサに関するものである。

検出精度を高めた光センサとしては、特許文献１に記載のものが知られている。この従来例において、光センサは発光素子と受光素子とを有して構成され、受光素子における受光強度が低下した場合には発光素子の発光強度を上げることにより、受光強度が高い場合には発光素子の発光強度を下げるように構成される。

特開２００１-１３３５５０号公報

しかし、上述した従来例は、受光強度の低下に対して発光強度を上げることにより検出精度を高めるものであるために、受光強度の低下が発光素子の汚れ等、比較的長期にわたる原因に起因する場合には、高発光状態が恒常化し、バッテリ消費量が著しく増加する上に、バッテリ消費量を予め想定することができない。

このために、商用電源等からの給電を受けない自家用車の停車中の状態を監視する用途に使用される光センサには適しないという問題がある。

この問題を解決するためには、受光強度が低下した場合に受光側の増幅率を高めることも可能であるが、増幅率を受光強度に対応させて変化させるためには、複雑な回路構成を要するばかりでなく、ＳＮ比も低くなるために、検出精度も低下するという問題がある。

本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、消費電力が少なく、かつ、検出精度の高い車両用光センサ、およびこれを使用した車両ドア開閉制御装置の提供を目的とする。

本発明によれば上記目的は、
車両１外壁部から車両１外部に設定される検出領域２に向けて所定間隔をおいて検出光を投光する発光部３と、
検出光に対する検出領域２からの受光部４での受光光量により検出領域２内への検出対象５の進入を検出する判定部６とを有し、
前記発光部３は、受光部４での受光光量にかかわりなく、発光光量の異なる複数種のパルスからなるパルス群を単位とする検出光を投光するとともに、
前記判定部６は、各パルスに対する受光光量を発光光量比を基準とする増幅率により増幅補正して評価対象とする車両用光センサを提供することにより達成される。

車両用光センサ（Ａ）は、発光部３の検出領域２への検出光の照射タイミングに合わせて検出領域２からの反射光を受光部４により受光し、受光レベルの変化により検出領域２への検出対象５の進入を検出するように構成される。

発光部３からの検出光は、発光光量の異なる複数種のパルスを含むパルス群として発射され、判定部６は、パルス群内の各構成パルスに対応する受光部４における受光光量を概ね構成パルスの発光光量比に基づく増幅率で増幅した値を判定対象とすることにより、同一光量による受光光量として擬制して検出対象５の検出動作を行う。

したがって本発明において、図３（ａ）に示すように、センサの汚れ等により受光光量が低下した場合、発光光量の増加により受光光量の低下を補う場合には、汚れの状態により消費電力が変化してその予想が困難であり、さらに、汚れの長期化することによる消費電力の増加が避けられないのに対し、発光部３での発光光量は、受光光量の変化にかかわらず一定であるために、センサの汚れの程度如何にかかわらず、消費電力が一定であり、消費電力量の正確な把握が可能になる上に、低発光量パルスを含むために、全体の消費電力も低く抑えることができる。

また、受光光量の変化にかかわらず一定の増幅率で受光パルスの受光光量を増幅するために、汚れ等による受光光量の変化にともなって増幅量を変化させる場合に比して、信号処理を簡略化することが可能になり、演算部への負担が小さくなる。

また、
前記パルス群内の高発光量パルスと後続パルスとの間の発光間隔を他のパルス間間隔に比して長くした車両用光センサを構成すると、より消費電力を低くすることが可能になる。

さらに、車両用光センサは、
前記低発光量パルスに対する判定部６における判定は、当該パルスに対する増幅補正値と、先行する適数のパルスに対する評価値とで定義される統計的代表値を評価対象として実行されるように構成することができる。

前記増幅補正は、低発光光量パルスの発光光量の差分を増幅により補うものであるが、これら増幅補正値にさらに統計的処理を施することにより、増幅に際して混入するノイズ成分を統計的に除去することが可能になり、検出精度をより高めることができる。

評価対象のパルスに対する統計的代表値には、先行する適数のパルスと評価対象パルスとを要素とする移動平均、あるいはメディアン（中央値）等が使用できる。

また、これら車両用光センサ（Ａ）を使用した車両ドア開閉制御装置は、
車両用光センサ（Ａ）と、
車両用光センサ（Ａ）における検出対象５の検出確認信号を条件としてアクチュエータ７を作動させて車両ドア８を開放操作するドア制御部９とを有して構成することができる。

本発明において、ドア制御部９は検出確認信号を受領すると、適宜の認証手段により解錠操作権限が認証されていること等の所定の他の条件が充足していることを条件に施錠状態の解除、および車両ドア８の開放操作信号をアクチュエータ７に出力し、ドアの開放操作が行われる。この結果、解錠条件が充足した状態で荷物、手等を検出領域２に差し出すだけで、ドアを開放することができるために、利便性が向上する。

本発明によれば、低発光光量パルスを含むパルス群を受光光量の変化にかかわらず検出光として使用するために、センサの汚れた状態が長期に渡った場合であっても、発光光量の増加に伴う消費電力の増加が発生しないために、全体として消費電力を低く抑えることができ、低発光光量に対する受光光量を増幅して評価するために、検出精度の低下も防止できる。

車両ドア開閉制御装置が使用された車両を示す図で、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）の１Ｃ-１Ｃ線断面図である。 本発明を示す機能ブロック図である。 検出光の照射状態を横軸に時間、縦軸に照射光量をとって示す図で、（ａ）は従来例を示すず、（ｂ）は本発明による検出光の商社状態を示す図、（ｃ）は（ｂ）の変形例を示す図である。

図１に車両ドア開閉制御装置が使用された車両１を示す。本例において車両ドア開閉制御装置は、ダンパ装置等のアクチュエータ７により駆動されるパワーバックドアの開閉動作を制御するためのバックドア制御装置として構成されるもので、車両１のバックドア（車両ドア８）に固定される車両用光センサ（Ａ）と、アクチュエータ７を制御するためのドア制御部９とを有する。

後述するように、光センサ（Ａ）は、検出光が投光される所定の検出領域２内への検出対象５の進入を検出すると、検出確認信号を出力するように構成される反射型光センサであり、ライセンスプレートフィニッシャ１０に囲まれたライセンスプレート取り付け凹部１１の天井壁部に固定される。なお、図１において１２はライセンスプレートを示す。

また、本例において、光センサの検出領域２の中心をライセンスプレート取り付け凹部１１内に位置させるために、検出光の光軸はやや車両１内方側に傾けられる（角度θ）。これにより、ライセンスプレート取り付け凹部１１外での検出能が低下するために、車両１に利用者以外のヒト、動物、ゴミ等が接近した状態で光センサが不用意に反応することが防止できる。

本例においてドア制御部９は、上記光センサ（Ａ）から検出確認信号が出力されると、まず、利用者が所持する電子キーの認証、バックドア８の状態検出、施解錠動作等の準備動作を行った後、アクチュエータ７を駆動させる。電子キーの認証は、図外の認証装置と交信して電子キーから出力される認証コードを認証することにより行われ、認証が成立すると、バックドア８が閉扉状態にあることを条件にバックドア８を解錠操作した後、アクチュエータ７を駆動させて開扉動作が開始される。

したがってこの実施の形態において、荷物等で手がふさがっている状態であっても、検出領域２として設定されたライセンスプレート取り付け凹部１１内、あるいはその近傍に検出対象５となる荷物等を近付けるだけでバックドアの開放操作が行えるために、利便性が向上する。

図２に示すように、光センサ（Ａ）は、赤外線ＬＥＤを発光源とする発光部３と、赤外線受光素子を含む受光回路を備える受光部４と、制御部１３とを有し、制御部１３には、発光制御部１３ａ、受光制御部１３ｂ、増幅部１３ｃ、統計処理部１３ｄ、および判定部６が含まれる。

発光制御部１３ａは、発光光量の異なる所定数のパルス（ｐ）からなるパルス群（ｐｕ）を単位とする検出光を所定の間隔で発射するように発光部３を制御する。本例において、図３（ｂ）に示すように、各パルス群（ｐｕ）は、発光光量の高い高発光光量パルス（ｐｈ）と発光光量の低い低発光光量パルス（ｐｌ）の２種類を含み、各パルスは、センサの汚れ等により受光光量が低下しても、光量、および出力タイミングを変化させることなく、所定の光量、タイミングで照射される。

また、発光制御部１３ａは、発光タイミングを受光制御部１３ｂに、発光タイミングにおける光量情報を増幅部１３ｃに出力する。

受光制御部１３ｂは、上記発光部３におけるパルス（ｐ）の出力に同期させて検出領域２からの反射光を受光するように受光部４を制御し、受光部４からの出力は増幅部１３ｃにおいて増幅されて統計処理部１３ｄに出力される。

増幅部１３ｃには、発光制御部１３ａからの光量情報に対応し、概ね発光光量に比例する増幅率が予め決定されており、発光制御部１３ａから光量情報を受領すると、所定の増幅率を適用して受光部４からの出力に対して増幅補正が行われる。

増幅部１３ｃは、いわゆる電子的増幅回路によることも、あるいは受光部４からの出力をデジタル出力し、出力値と増幅率との積として求めることも可能であり、増幅部１３ｃを電子的増幅回路により構成する場合、発光制御部１３ａからの光量情報は、増幅回路のスイッチ情報として出力される。

統計処理部１３ｄは、上記増幅部１３ｃからの出力値を統計的に処理してノイズによる突出値等を除去するもので、上記出力値と、この出力値に先行する予め設定された適数個の出力値との統計的代表値（本例においては中央値）を評価対象値として判定部６に出力する。

評価対象値を受領した判定部６は、評価対象値が予め設定されたしきい値を超える場合に検出信号を出力し、制御部１３は検出確認信号をドア制御部９に出力する。

なお、以上においては、検出光が高低２種類の発光光量のパルス（ｐｈ、ｐｌ）からなるパルス群（ｐｕ）により構成される場合を示したが、３種類以上の発光光量のパルスからパルス群を構成することも可能であり、さらに、図３（c）に示すように、高発光光量パルスと後続のパルスとの間の間隔を大きくとることにより消費電力を抑えることも可能である。

また、統計処理部において使用する統計的代表値としては、中央値以外に移動平均値等、デジタルノイズ除去フィルタとして多用される関数を使用することができる。

１ 車両
２ 検出領域
３ 発光部
４ 受光部
５ 検出対象
６ 判定部
７ アクチュエータ
８ 車両ドア
９ ドア制御部
Ａ 車両用光センサ

Claims (4)

1. 車両外壁部から車両外部に設定される検出領域に向けて所定間隔をおいて検出光を投光する発光部と、
   検出光に対する検出領域からの受光部での受光光量により検出領域内への検出対象の進入を検出する判定部とを有し、
   前記発光部は、受光部での受光光量にかかわりなく、発光光量の異なる複数種のパルスからなるパルス群を単位とする検出光を投光するとともに、
   前記判定部は、各パルスに対する受光光量を発光光量比を基準とする増幅率により増幅補正して評価対象とする車両用光センサ。
2. 前記パルス群内の高発光量パルスと後続パルスとの間の発光間隔を他のパルス間間隔に比して長くした請求項１記載の車両用光センサ。
3. 前記低発光量パルスに対する判定部における判定は、当該パルスに対する増幅補正値と、先行する適数のパルスに対する評価値とで定義される統計的代表値を評価対象として実行される請求項１または２記載の車両用光センサ。
4. 請求項１から３に記載の車両用光センサと、
   車両用光センサにおける検出対象の検出確認信号を条件としてアクチュエータを作動させて車両ドアを開放操作するドア制御部とを有する車両ドア開閉制御装置。

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