JP2020105812A - ドア自動開閉システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ドアの周囲の路面に存在する障害を検出し、乗員の不用意な降車を防止し得るドア自動開閉システムを提供する。【解決手段】ドア自動開閉システム10は、ドア2の周囲を含む車両の周囲の路面を撮像する撮像部20と、ドアを閉状態にロックするドアロック部30と、ドア2を開閉する駆動部40と、開扉操作が入力される操作部50と、操作部50を操作した乗員に情報を報知する報知部60と、制御装置70と、を備え、制御装置70は、操作部50に対して開扉操作が入力された際に、撮像部20によって取得された撮像画像を用いて、ドア2の周囲の路面に存在する障害を検出し、障害を検出した場合に、報知部60による障害検出の報知及び操作部50に対して入力された開扉操作の無効化の少なくとも一方を行う。【選択図】図2

Description

本発明は、車両のドアを自動開閉するドア自動開閉システムに関する。
車両のドアをモータで駆動して自動的に開閉するシステムが知られている。そして、ドアの開扉軌道上の障害物を検出し、ドアの開扉を停止するシステムも知られている。例えば、特許文献1に記載のシステムでは、車両本体のピラーに設置された超音波センサ等によってドアと物体との距離を計測し、ドアの開扉軌道上の障害物を検出している。
また、車両の駐車を支援することを目的に、車両の周囲に存在する立体物(障害物)を検出するシステムも知られている。例えば、特許文献2に記載のシステムでは、複数のカメラを用いて車両の俯瞰画像を生成し、俯瞰画像から抽出されるエッジ線分によって俯瞰画像を領域区分し、各領域の路面種別(走行路面、走行外路面、立体物)をテクスチャ等の特徴量に基づいて判別している。
米国特許第7761209号明細書 特許第4930046号公報
降車の際に、乗員がドアを手動で開扉する場合には、ドアの周囲の路面状況が自ずと乗員の視界に入る。一方、ドアが自動的に開扉される場合に、乗員の利便性は高まるが、ドアの周囲の路面状況の確認がおろそかになる虞がある。例えばドアの周囲の路面に縁石や側溝等の段差が存在している場合に、路面状況の確認がおろそかになると、躓きや転倒が起こり得る。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ドアの周囲の路面に存在する障害を検出し、乗員の不用意な降車を防止し得るドア自動開閉システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様のドア自動開閉システムは、ドアの周囲を含む車両の周囲の路面を撮像する撮像部と、前記ドアを閉状態にロックするドアロック部と、前記ドアを開閉する駆動部と、前記ドアの室内側に設けられ、前記ドアロック部によるロックの解除及び前記駆動部による開扉を行うための開扉操作が入力される操作部と、前記操作部を操作した乗員に情報を報知する報知部と、前記ドアロック部及び前記駆動部並びに前記報知部を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記操作部に対して前記開扉操作が入力された際に、前記撮像部によって取得された撮像画像を用いて、前記ドアの周囲の路面に存在する障害を検出し、障害を検出した場合に、前記報知部による障害検出の報知及び前記操作部に対して入力された前記開扉操作の無効化の少なくとも一方を行う。
本発明によれば、ドアの周囲の路面に存在する障害を検出し、乗員の不用意な降車を防止し得るドア自動開閉システムを提供することができる。
本発明の実施形態を説明するための、ドア自動開閉システムが適用される車両の一例の模式図である。 本発明の実施形態を説明するための、ドア自動開閉システムの一例の機能ブロック図である。 図2の駆動部の一例の模式図である。 図3の駆動部の動作を説明する模式図であり、(a)はドアが閉扉状態にある場合の模式図であり、(b)はドアが半開状態にある場合の模式図であり、(c)はドアが開扉状態にあるときの模式図である。 ドアの周囲の路面に存在する障害の一例の模式図である。 ドアの周囲の路面に存在する障害の他の例の模式図である。 図2の制御装置が行う開扉処理の一例のフローチャートである。 図2のドア自動開閉システムの変形例の機能ブロック図である。
図1は、本発明の実施形態を説明するための、ドア自動開閉システムが適用される車両の一例を示し、図2は、ドア自動開閉システムの一例の機能ブロックを示す。
図1に示す車両1は、いわゆるセダンタイプの車両であり、車両1に適用されるドア自動開閉システムは、車両1のドア2を自動的に開閉する。ドア2は、ドア本体3と、ドア本体3に収納可能なウインドウガラス4とを備える。ドア2は、ドア本体3の前端部に設けられる一対のヒンジ5によって車両1のボディ6に連結されており、一対のヒンジ5のヒンジ軸5Aを中心にして水平方向に回転して開閉される。
なお、ドア2は、水平方向に開閉されるスイングドアであるが、ドア自動開閉システムの自動開閉の対象となるドアは、上下方向に開閉されるガルウィングドアでもよいし、スライドドアでもよい。また、ドア自動開閉システムの自動開閉の対象となるドアは、運転席ドア、助手席ドア、及び後席ドアのうち一部のドアでもよいし、全部のドアでもよい。
図2に示すように、車両1に適用されるドア自動開閉システム10は、撮像部20と、ドアロック部30と、駆動部40と、操作部50と、報知部60と、ドアロック部30及び駆動部40並びに報知部60を制御する制御装置70とを備え、自動開閉の対象となるドア2の周囲の路面に存在する障害を検出し、検出結果に応じてドア2の開閉を制御する。検出される障害は、降車する乗員にとって障害となり得るものであり、縁石や側溝などの段差、アスファルトに比べて滑りやすいマンホールの蓋やタイルなどの局所的な異種素材部分を例示することができる。
撮像部20は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた一つ以上のカメラ21を備え、自動開閉の対象となるドア2の周囲を含む車両1の周囲の路面を撮像する。図1には、助手席ドアを自動開閉の対象とした場合のカメラ21の設置例が示されており、カメラ21は助手席ドアのドアミラー部7に設置されている。
なお、カメラ21の数及び設置箇所は、自動開閉の対象となるドアに応じて適宜設定される。例えば運転席ドア及び助手席ドアが自動開閉の対象となる場合、運転席側及び助手席側の両側の後席ドアが自動開閉の対象となる場合、又は運転席ドア及び助手席ドア並びに運転席側及び助手席側の両側の後席ドアが自動開閉の対象となる場合に、カメラ21は、助手席ドアのドアミラー部7及び運転席ドアのドアミラー部7にそれぞれ設置され得る。
ここで、車両の駐車を支援することを目的に、車両の俯瞰画像を乗員に提供する、いわゆるアラウンドビューモニタを搭載する車両では、典型的には、車両のフロント及びリヤ並びに運転席ドア及び助手席ドアそれぞれのドアミラー部の4箇所にカメラが設置されている。このアラウンドビューモニタ用にドアミラー部に設置されたカメラは、ドア自動開閉システム10のカメラ21として好適に用いられ得る。また、ドアミラーの機能をカメラとモニタとによって代替した、いわゆる電子ドアミラーを搭載する車両では、ドアミラーと同等の位置にカメラが設置されている。この電子ドアミラー用のカメラは、ドア自動開閉システム10のカメラ21として好適に用いられ得る。ただし、カメラ21の設置箇所はドアミラー部7に限定されず、自動開閉の対象となるドア2の周囲の路面を撮像できる限りにおいて適宜設定できる。
ドアロック部30は、車両1のボディ6に取り付けられるストライカ(不図示)と、ドア2に取り付けられるラッチ装置31とを備える。ラッチ装置31がストライカを係止することにより、ドア2は閉状態に保持される。ラッチ装置31はモータ32を有し、モータ32が制御装置70の制御下で動作することにより、ラッチ装置31はストライカを解放する。これにより、ドア2のロックが解除され、ドア2は開扉可能となる。
駆動部40は、駆動源としてのモータ41を備える。モータ41が制御装置70の制御下で動作することにより、駆動部40はドア2を開扉方向及び閉扉方向に駆動する。
操作部50は、自動開閉の対象となるドア2の室内側に設けられており、例えばタッチスイッチ、押圧スイッチ等のスイッチによって構成され得る。降車の際、操作部50には、ドアロック部30によるロックの解除及び駆動部40による開扉を行うための開扉操作が入力される。
報知部60は、車両1の室内において自動開閉の対象となるドア2の近傍に設けられており、ドア2の周囲の路面に障害が存在する場合に、ドア2の操作部50を操作した乗員、すなわち、降車する乗員に対して障害検出を報知する。報知の方法は、例えばドア2にスピーカを設け、スピーカから「足元に注意してください」等の音声を出力してもよいし、ドア2の室内側の下部にLED(light emitting diode)などの発光素子を設け、発光素子を点灯又は点滅させてもよい。
制御装置70は、1つ又は複数のプロセッサを主体とし、プロセッサが実行する制御プログラムやプロセッサの処理結果を保持するROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などの記憶媒体を含んで構成されている。制御プログラムに従って動作する制御装置70は、撮像部20によって取得された撮像画像を用いて、自動開閉の対象となるドア2の周囲の路面に存在する障害を検出し、また、検出結果に応じてドアロック部30及び駆動部40を制御し、ドア2を開閉させる。
また、制御装置70は、車両1の車速を検出する車速センサ80と電気的に接続されており、またドア2の開度を検出する開度センサ81と電気的に接続されている。制御装置70には、車速センサ80から出力される車速信号が入力され、開度センサ81から出力される開度信号が入力される。
図3は、駆動部40の一例を示す。また、図4は、駆動部40の動作を説明し、(a)はドア2が閉扉状態にある場合を示し、(b)はドア2が半開状態にある場合を示し、(c)はドア2が開扉状態にある場合を示す。
駆動部40は、ドア本体3の前端部に配置されている。駆動部40は、モータ41と、出力軸42と、リンク機構43とを備える。モータ41は、適宜なブラケットを介してドア本体3のインナーパネルに取り付けられており、出力軸42は、リンク機構43を介してボディ6に連結されている。
リンク機構43は、駆動アーム44と、従動アーム45とを有する。駆動アーム44は、出力軸42に固定されている。従動アーム45の基端部は、駆動アーム44に回動可能に接続されており、従動アーム45の先端部は、ボディ6に接続されている。以上の構成により、駆動部40は、モータ41の回転に応じてドア2を開閉させる。
ドアロック部30によるドア2のロックが解除されているものとして、例えばドア2が図4(a)に示す閉扉状態にある場合に、モータ41が正回転されることにより、モータ41の回転が出力軸42及び駆動アーム44を介して従動アーム45に伝達され、従動アーム45がドア本体3から押し出される。従動アーム45の押し出しに伴い、図4(b)及び図4(c)に示すように、ドア2が開扉される。
一方、ドア2が図4(c)に示す開扉状態にある場合に、モータ41が逆回転されることにより、モータ41の回転が出力軸42及び駆動アーム44を介して従動アーム45に伝達され、従動アーム45がドア本体3に引き込まれる。従動アーム45の引き込みに伴い、図4(b)及び図4(a)に示すように、ドア2が閉扉される。
なお、モータ41と出力軸42との間には、クラッチ機構(不図示)が配置されもよい。クラッチ機構は、ドア2が手動により開閉される場合に、モータ41と出力軸42との間の動力伝達を断つ。これにより、ドア2の手動操作による開閉が軽くなる。
以下、制御装置70が行う、ドア2の周囲の路面に存在する障害の検出方法について説明する。図5は、縁石による段差が路面に存在している場合を示し、図6は、側溝による段差が路面に存在している場合を示す。
路面に存在する段差は、例えば以下のようにして、画像から検出できる。まず、路面に段差がないものとして、画像に写る路面の各部とカメラ21との距離は、既知であるカメラ21の設置高さと、路面の各部の画像中の位置とに基づいて定まり、これを路面の各部の基準距離Dとする。画像に写る路面の各部とカメラ21との距離dを画像から求めることにより、求めた距離dと基準距離Dとの差に基づいて路面に存在する段差を検出でき、その高低差Δhを検出できる。ここで、高低差Δhは、路面に対して垂直な方向における、路面と段差の頂部又は底部との間の距離(絶対値)である。換言すれば、図5に示す縁石による段差は路面に対して凸の段差であり、路面に対する縁石の頂部の位置は+Δhである。一方、路面図6に示す側溝による段差は、路面に対して凹の段差であり、路面に対する側溝の底部の位置は−Δhである。
なお、画像に写る路面の各部とカメラ21との距離を画像から求める方法は、ステレオカメラを用いる方法と、単眼カメラを用いる方法とに大別される。ステレオカメラを用いる方法では、ステレオカメラによって取得される視差を含んだ一組の撮像画像から、三角測量の原理で距離が求められる。単眼カメラを用いる方法では、例えばカラーフィルタを通すことにより、距離に応じたボケ及び色ずれを生じさせ、取得される単一の画像のボケ及び色ずれを解析することにより距離が求められる。
また、アスファルトに比べて滑りやすいマンホールの蓋やタイルなどの局所的な異種素材部分を画像から検出する方法としては、特許文献2に記載される方法を例示できる。すなわち、画像からエッジを抽出し、抽出したエッジによって画像を領域区分し、各領域のテクスチャ等の特徴量から各領域の素材を判別することにより、局所的な異種素材部分を検出できる。
図7は、制御装置70が行う開扉処理の一例を示す。
まず、制御装置70は、車速センサ80から入力される車速信号に基づいて車両1が停止したか否かを判定し、車両1が停止したことを条件に開扉処理を起動し、操作部50に対する開扉操作の入力を受け付ける。そして、開扉操作が操作部50に入力されると(ステップS1)、制御装置70は、撮像部20による撮像を行い、ドア2の周囲の路面の撮像画像を取得する(ステップS2)。
次に、制御装置70は、取得した撮像画像を用いて、ドア2の周囲の路面に存在する障害を検出する(ステップS3)。障害としての段差の検出方法、及び局所的な異種素材部分の検出方法は上述したとおりである。以下、段差を例にして開扉処理を説明する。
段差を含む障害が検出されない場合(ステップS4のNO)、制御装置70は、ドアロック部30を動作させてドア2のロックを解除し(ステップS5)、駆動部40を動作させてドア2を開扉する(ステップS6)。そして、制御装置70は、開度センサ81から入力される開度信号に基づいてドア2の開度を逐次検出し、ドア2の開度が設定角度に達したタイミングで駆動部40を停止させ、開扉処理を終了する。
段差が検出された場合(ステップS4のYES)、制御装置70は、段差の高低差Δhが第1閾値h1を超えているか否かを判定する(ステップS7)。段差の高低差Δhが第1閾値h1以下である場合(ステップS7のNO)、制御装置70は、この段差を障害とはみなさず、段差が検出されない場合と同様に、ドアロック部30を動作させてドア2のロックを解除し(ステップS5)、駆動部40を動作させてドア2を開扉する(ステップS6)。一方、段差の高低差Δhが第1閾値h1を超えている場合(ステップS7のYES)、制御装置70は、段差を障害と判定し、段差の高低差Δhが、第1閾値h1より大きい第2閾値h2を超えているか否かを判定する(ステップS8)。
段差の高低差Δhが第2閾値h2以下である場合(ステップS8のNO)、制御装置70は、段差を危険度の低い障害と判定し、まず、報知部60による障害検出の報知を行う(ステップS9)。その後、制御装置70は、ドアロック部30を動作させてドア2のロックを解除し(ステップS5)、駆動部40を動作させてドア2を開扉する(ステップS6)。音声によって障害検出が報知される場合に、ステップS9では、例えば「足元に注意してください」といった音声を出力し、ドア2の周囲の路面に対する乗員の注意を喚起する。これにより、乗員の不用意な降車が防止され得る。
一方、段差の高低差Δhが第2閾値h2を超えている場合(ステップS8のYES)、制御装置70は、段差を危険度の高い障害と判定し、報知部60による障害検出の報知を行い(ステップS10)、さらに操作部50に入力された開扉操作を無効化し(ステップS11)、開扉処理を終了する。音声によって障害検出が報知される場合に、ステップS10では、例えば「足元が危険なため降車場所を変更してください」といった音声を出力し、乗員に対して降車の中止を勧告する。
段差の高低差Δhに適用される第1閾値h1及び第2閾値h2は適宜設定でき、例えば第1閾値h1は10mmとし、第2閾値h2は30mmとすることができる。
なお、図示は省略するが、局所的な異種素材部分が検出された場合には、制御装置70は、まず、報知部60による障害検出の報知を行い、ドア2の周囲の路面に対する乗員の注意が喚起した後、ドアロック部30を動作させてドア2のロックを解除し、駆動部40を動作させてドア2を開扉する。これにより、乗員の不用意な降車が防止され得る。
図8は、ドア自動開閉システム10の変形例の機能ブロックを示す。
図8に示す例では、ドア自動開閉システム10は、降雨及び降雪を検出する雨雪センサ82と、ドア2の周囲の路面を測定範囲に含む距離センサ83とをさらに備え、制御装置70には、雨雪センサ82から出力される雨雪検出信号が入力され、距離センサ83から出力される、ドア2の周囲の路面の距離分布を示す測定信号が入力される。
なお、雨雪センサ82は、例えば検出エリアを通過する雨や雪の粒を赤外線によって検出する光学式のセンサであり、又は電極間に付着した雨や雪の粒を電極間の導通によって検出する電気式のセンサである。また、距離センサ83は、例えば超音波、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)又はミリ波レーダなどを用いて物体との距離を計測するセンサである。
図7に示した開扉処理において、制御装置70は、雨雪検出信号が入力された場合に、段差の高低差Δhに適用される第1閾値h1及び第2閾値h2を小さくする。濡れた路面は滑りやすく、乗員の転倒が起きやすい。そこで、降雨又は降雪を検出した場合に、乗員の注意喚起を行う報知の基準を定める第1閾値h1、及び開扉操作を無効化する基準を定める第2閾値h2を小さくすることによって転倒を防止できる。
また、制御装置70は、撮像部20によって取得されたドア2の周囲の路面の撮像画像と、距離センサ83によって測定されたドア2の周囲の路面の距離分布と、に基づいて路面に存在する段差を検出する。これにより、段差の検出精度、及び段差の高低差の測定精度を高めることができる。
以上、説明したとおり、本明細書に開示されたドア自動開閉システムは、ドアの周囲を含む車両の周囲の路面を撮像する撮像部と、前記ドアを閉状態にロックするドアロック部と、前記ドアを開閉する駆動部と、前記ドアの室内側に設けられており、前記ドアロック部によるロックの解除及び前記駆動部による開扉を行うための開扉操作が入力される操作部と、前記操作部を操作した乗員に情報を報知する報知部と、前記ドアロック部及び前記駆動部並びに前記報知部を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記操作部に対して前記開扉操作が入力された際に、前記撮像部によって取得された撮像画像を用いて、前記ドアの周囲の路面に存在する障害を検出し、障害を検出した場合に、前記報知部による障害検出の報知及び前記操作部に対して入力された前記開扉操作の無効化の少なくとも一方を行う。
また、本明細書に開示されたドア自動開閉システムは、前記制御装置が、前記撮像画像を用いて、前記ドアの周囲の路面に存在する段差を検出し、高低差が第1閾値を超えている段差を検出した場合に、当該段差を前記障害として判定し、前記報知部による障害検出の報知及び前記ドアロック部によるロックの解除の無効化の少なくとも一方を行い、高低差が第1閾値以下である段差を検出した場合には、前記ドアロック部によるロックを解除する。
また、本明細書に開示されたドア自動開閉システムは、前記制御装置が、高低差が前記第1閾値より大きい第2閾値を超えている段差を検出した場合に、前記報知部による障害検出の報知と、前記操作部に対して入力された前記開扉操作の無効化とを行い、高低差が前記第1閾値を超えており且つ前記第2閾値以下である段差を検出した場合に、前記報知部による障害検出の報知を行い、その後に前記ドアロック部によるロックを解除する。
また、本明細書に開示されたドア自動開閉システムは、降雨及び降雪を検出するセンサを備え、前記センサが降雨又は降雪を検出した場合に、前記制御装置は、前記第1閾値を小さくする。
また、本明細書に開示されたドア自動開閉システムは、降雨及び降雪を検出する雨雪センサを備え、前記センサが降雨又は降雪を検出した場合に、前記制御装置は、前記第2閾値を小さくする。
また、本明細書に開示されたドア自動開閉システムは、前記ドアの周囲の路面を測定範囲に含む距離センサを備え、前記制御装置は、前記撮像画像と、前記距離センサによって測定された前記ドアの周囲の路面の距離分布と、に基づいて前記段差を検出する。
また、本明細書に開示されたドア自動開閉システムは、前記制御装置が、前記撮像画像を用いて、前記ドアの周囲の路面における局所的な異素材部分を前記障害として検出する。
1 車両
2 ドア
3 ドア本体
4 ウインドウガラス
5 ヒンジ
6 ボディ
7 ドアミラー部
10 ドア自動開閉システム
20 撮像部
21 カメラ
30 ドアロック部
31 ラッチ装置
32 モータ
40 駆動部
41 モータ
42 出力軸
43 リンク機構
44 駆動アーム
45 従動アーム
50 操作部
60 報知部
70 制御装置
80 車速センサ
81 開度センサ
82 雨雪センサ
83 距離センサ
h1 第1閾値
h2 第2閾値
Δh 高低差

Claims (7)

  1. ドアの周囲を含む車両の周囲の路面を撮像する撮像部と、
    前記ドアを閉状態にロックするドアロック部と、
    前記ドアを開閉する駆動部と、
    前記ドアの室内側に設けられており、前記ドアロック部によるロックの解除及び前記駆動部による開扉を行うための開扉操作が入力される操作部と、
    前記操作部を操作した乗員に情報を報知する報知部と、
    前記ドアロック部及び前記駆動部並びに前記報知部を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記操作部に対して前記開扉操作が入力された際に、前記撮像部によって取得された撮像画像を用いて、前記ドアの周囲の路面に存在する障害を検出し、
    障害を検出した場合に、前記報知部による障害検出の報知及び前記操作部に対して入力された前記開扉操作の無効化の少なくとも一方を行う、
    ドア自動開閉システム。
  2. 請求項1記載のドア自動開閉システムであって、
    前記制御装置は、
    前記撮像画像を用いて、前記ドアの周囲の路面に存在する段差を検出し、
    高低差が第1閾値を超えている段差を検出した場合に、当該段差を前記障害として判定し、前記報知部による障害検出の報知及び前記操作部に対して入力された前記開扉操作の無効化の少なくとも一方を行い、
    高低差が第1閾値以下である段差を検出した場合には、前記ドアロック部によるロックを解除する、
    ドア自動開閉システム。
  3. 請求項2記載のドア自動開閉システムであって、
    前記制御装置は、
    高低差が前記第1閾値より大きい第2閾値を超えている段差を検出した場合に、前記報知部による障害検出の報知と、前記操作部に対して入力された前記開扉操作の無効化とを行い、
    高低差が前記第1閾値を超えており且つ前記第2閾値以下である段差を検出した場合に、前記報知部による障害検出の報知を行い、その後に前記ドアロック部によるロックを解除する、
    ドア自動開閉システム。
  4. 請求項2又は3記載のドア自動開閉システムであって、
    降雨及び降雪を検出するセンサを備え、
    前記センサが降雨又は降雪を検出した場合に、前記制御装置は、前記第1閾値を小さくするドア自動開閉システム。
  5. 請求項3記載のドア自動開閉システムであって、
    降雨及び降雪を検出する雨雪センサを備え、
    前記センサが降雨又は降雪を検出した場合に、前記制御装置は、前記第2閾値を小さくするドア自動開閉システム。
  6. 請求項2から5のいずれか一項記載のドア自動開閉システムであって、
    前記ドアの周囲の路面を測定範囲に含む距離センサを備え、
    前記制御装置は、前記撮像画像と、前記距離センサによって測定された前記ドアの周囲の路面の距離分布と、に基づいて前記段差を検出する、
    ドア自動開閉システム。
  7. 請求項1記載のドア自動開閉システムであって、
    前記制御装置は、前記撮像画像を用いて、前記ドアの周囲の路面における局所的な異素材部分を前記障害として検出する、
    ドア自動開閉システム。
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