JP5320180B2 - 車両のレイン・乗員検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、降雨の有無を検知するとともに、座席に着座者がいるかどうかの検出機能を備える車両のレイン・乗員検出センサに関する。

例えば、エンジンをかけたまま乗員が車内の座席から離れ降車しようとする際に注意を促す警報を出力するために、座席に乗員が着座しているかどうかを検出する必要がある。従来の検出手段として、体重を受けて作動するスイッチや圧力センサを座席に設置したものがある。
しかし、これらはいずれも座席に直接配置する部品と配線を必要とし、レイアウト上のスペース確保に困難を伴い、しかも乗員検出専用である点でコストパーフォマンスも低いという問題がある。
一方、車両の走行環境に応じて自動的にウインドワイパをオン・オフするために、例えば特開２００４−３４０７１２号公報に開示されたような、降雨の有無を検知するレインセンサが搭載されるようになっている。

特開２００４−３４０７１２

しかし、レインセンサは降雨レベルの検知専用であり、これを利用する多機能化によるコスト低減も従来図られていない。とくに、降雨検知と乗員検出の機能を兼用する試みはない。
そこで本発明は、降雨検知と乗員検出の機能を併せ持って、低コストで実現でき、しかも座席への部品設置スペースの必要もなくした車両のレイン・乗員検出センサを提供することを目的とする。

本発明は、発光素子と、受光素子と、発光素子からの光を車両のウィンドシールドへ導き、ウィンドシールドからの反射光を前記受光素子へ導く第１の光ガイド手段と、発光素子からの光を座席方向へ導き、座席からの反射光を受光素子へ導く第２の光ガイド手段と、受光素子の出力を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、該電流電圧変換回路の出力を第１の処理手段または第２の処理手段へ切り替え入力する受光信号切替回路と、発光素子を駆動する駆動制御手段と、第１の処理手段の処理に基づいて降雨の状態を判定する降雨判定手段と、第２の処理手段の処理に基づいて乗員の有無を判定する乗員判定手段とを有するものとした。

本発明によれば、発光素子と受光素子および電流電圧変換回路を共用しながら、降雨の状態と乗員の有無とを判定することができ、レイン・乗員検出センサが簡単な構成で、特段の部品設置スペースを要しないで実現される。

本発明の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。 光学部材のレイアウトを示す図である。 光学部材のレイアウトを示す図である。 センサ装置における制御動作の流れを示すフローチャートである。 センサ装置における制御動作の流れを示すフローチャートである。

次に本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態にかかるセンサ装置の回路ブロック図である。
センサ装置１０は車両内の諸装置を総合制御する車両制御装置５に接続されるとともに、イグニションスイッチ２経由の電源とイグニションスイッチ２を経由しないバッテリ１から直接のＢ電源とを供給される電源回路３を備えて、電源回路３により常時動作する制御部１２を有している。
電源回路３はまた、イグニションスイッチ２がオフ（ＯＦＦ）の場合、その旨を示すイグニションオフ信号（ＩＧ ＯＦＦ）を制御部１２へ出力する。

制御部１２はマイクロコンピュータからなり、通常のＨ（Ｈｉｇｈ）／Ｌ（Ｌｏｗ）のデジタルポートａ〜ｅのほか、出力インタフェースとしてＤ／Ａポートｆを備え、入力インタフェースとしてＡ／Ｄポートｇ、ｈを備えている。
制御部１２には、発光素子駆動回路１４を介して、例えば赤外線ＬＥＤを用いた発光素子１６が接続されている。
センサ装置１０はまた、例えばフォトダイオードからなる受光素子１８を備える。
受光素子１８には、電流電圧変換回路（Ｉ／Ｖ変換回路）２０と受光信号切替回路２４が順次に接続し、受光信号切替回路２４には第１のフィルタ／増幅回路２６と第２のフィルタ／増幅回路３０とが並列に接続されている。
電流電圧変換回路２０には外光成分低減回路２２が付設されている。

第１のフィルタ／増幅回路２６にはピークホールド回路２８が接続され、ピークホールド回路２８の出力は制御部１２のＡ／Ｄポートｇに入力される。
第２のフィルタ／増幅回路３０にはサンプルホールド回路３２が接続され、その出力が制御部１２のＡ／Ｄポートｈに入力される。
また制御部１２はポートａから発光素子を点灯させるための点灯タイミング信号と、Ｄ／Ａポートｆから光量信号とを発光素子駆動回路１４へ出力する。
ポートｂからはレイン・乗員選択信号が受光信号切替回路２４に入力され、ポートｃからは消灯期間信号が第１のフィルタ／増幅回路２６および第２のフィルタ／増幅回路３０に入力される。
サンプルホールド回路３２には制御部１２のポートｄからサンプリングのタイミング信号が入力される。
さらに、ピークホールド回路２８とサンプルホールド回路３２には制御部１２のポートｅからリセット信号が入力される。
なお、制御部１２と同様に、上述した他の回路等も電源回路３からの電源により動作する。

つぎに、車両のウインドシールドまわりに設置されたセンサ装置１０における光学部材のレイアウトについて説明する。
図２はウインドシールドに垂直な面で切断した縦断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ部断面図である。なお、図３には後述する第１のプリズム５０を臨ませる窓４２の断面も併せて示している。
センサ装置１０は、互いに対向する前壁４１と収容部４４を有するケーシング４０にユニット化されて、車両のウインドシールドＷの内壁（室内側）に取り付けられる。
すなわち、前壁４１に形成した窓４２に第１のプリズム５０が設けられ、収容部４４内に配置された基板４８には前壁４１に対向する上面に発光素子１６と受光素子１８が設置される。
第１のプリズム５０は平坦な底面５４と、これを挟んで反対方向に延びる光導入部５２および光導出部５６を備えて縦長形状をなしている。

センサ装置１０がウインドシールドＷに取り付けられた状態において、基板４８上の発光素子１６と受光素子１８は縦（上下）方向に離間して配置され、ケーシング４０の前壁４１の窓４２は縦（上下）方向に長く設けられている。すなわち、第１のプリズム５０は縦長に配置して設置され、光導入部５２の先端が発光素子１６に対向し、光導出部５６の先端が受光素子１８に対向している。
なお、光導入部５２および光導出部５６の各先端は凸レンズ形状となっている。
発光素子１６から出射された光は光導入部５２を通って底面５４からウインドシールドＷの外側界面で反射し、光導出部５６を経て受光素子１８に入射する。

ケーシング４０内にはさらに、第１のプリズム５０の横方向両端に隣接して、互いに同一形状の第２、第３のプリズム６０、７０が設けられている。
第２、第３のプリズム６０、７０は、それぞれ互いに垂直な第１反射面６４および第２反射面６６と、第１反射面６４に指向する第１光ガイド部６２および第２反射面６６に指向する第２光ガイド部６８とを備え、第１光ガイド部６２と第２光ガイド部６８の軸線が平行となっている。

第２のプリズム６０は、第１反射面６４を前壁４１に接着され、第１光ガイド部６２と第２光ガイド部６８がウインドシールドＷの面に対して直角方向に並ぶように配置されて、第１光ガイド部６２の先端が発光素子１６に対向し、第２光ガイド部６８の先端が不図示の座席方向に向けられている。
第３のプリズム７０も、第１反射面６４を前壁４１に接着され、第１光ガイド部６２と第２光ガイド部６８がウインドシールドＷの面に対して直角方向に並ぶように配置されて、第１光ガイド部６２の先端が受光素子１８に対向し、第２光ガイド部６８の先端が座席方向に向けられている。

ケーシング４０の収容部４４の横方向両端の底壁４５には、第２、第３のプリズム６０、７０の各第２光ガイド部６８の先端を座席方向に臨ませる開口４７、４７が設けられている。
第２、第３のプリズム６０、７０の第１光ガイド部６２の先端は凸レンズ形状となっている。
発光素子１６から出射された光は第２のプリズム６０の第１光ガイド部６２を通って第１反射面６４で第２反射面６６へ反射し、第２反射面６６から第２光ガイド部６８を通って開口４７より座席方向へ送出される。
座席位置で反射した光が開口４７より第３のプリズム７０の第２光ガイド部６８を通って第２反射面６６で第１反射面６４へ反射し、第１反射面６４から第１光ガイド部６２を通って受光素子１８に入射する。

センサ部１０はケーシング４０の前壁４１、および前壁４１の窓４２に配置した第１のプリズム５０の底面５４を透明接着剤によりウインドシールドＷの内壁に接着することによりウインドシールドに取り付けられている。なお、図２、図３には透明接着剤の図示を省略している。
底面５４を接着した領域がウインドシールドＷにおける雨滴の検知面となる。
センサ装置１０の回路またはその一部は、ケーシング４０内の基板４８に実装することができる。

以下、センサ装置１０の回路各部の詳細について説明する。
発光素子１６、受光素子１８、電流電圧変換回路２０、第１のフィルタ／増幅回路２６およびピークホールド回路２８は、従来のレインセンサの基本構成と同じである。すなわち、センサ装置１０は、レインセンサの回路を共有して、さらに第２のフィルタ／増幅回路３０およびサンプルホールド回路３２を付加して乗員検出機能をも有するものとして構成される。
制御部１２は、前述のとおり、Ｄ／Ａポートｆから光量信号と、ポートａから発光素子を点灯させるための点灯タイミング信号とを出力する。
光量信号は電圧値として出力され、乗員検出センサとして作動時には、座席位置からの散乱光を検出のため発光素子１６からの出力を高光量とするように、レインセンサとしての作動時と比較して高電圧が発光素子駆動回路１４へ入力される。

制御部１２は、基本動作としてセンサ装置１０がレインセンサとして作動するように、発光素子駆動回路１４へ出力する点灯タイミング信号を一定時間間隔のパルスとする。例えば点灯期間１２．５μｓｅｃ、周期（時間間隔）５００μｓｅｃの設定とする。以下、これをレイン検出用タイミング信号とも呼ぶ。周期５００μｓｅｃのうち点灯期間１２．５μｓｅｃを除く時間が消灯期間となる。
一方、車両制御装置５からの指令を受けたときには、割り込みによってセンサ装置１０が乗員検出センサとして作動するように、制御部１２は異なる点灯タイミング信号を乗員検出用タイミング信号として出力する。乗員検出用タイミング信号は、例えば点灯期間１２．５μｓｅｃ、周期１ｓｅｃ以上のパルスである。
レイン検出用と比較して消灯期間を長くしてあるので、発光素子１６の順電流を大きくでき、光量信号にしたがって乗員検出時の出射パルス光の輝度を高くすることができる。

発光素子駆動回路１４は、点灯タイミング信号に基づいて、光量信号に応じた光量で赤外線パルス光を出射するように発光素子１６を駆動する。
発光素子１６と受光素子１８は、前述のレイアウト説明のとおり、発光素子１６からのパルス光がウインドシールドＷに接着した第１のプリズム５０を介してウインドシールドＷの界面で反射した反射光、およびパルス光が座席位置で反射した反射光を受光素子１８が受光可能なように配置されている。
乗員検出用タイミング信号出力時の光量信号は、周期がレイン検出用タイミング信号よりも長いので、レイン検出用タイミング信号出力時よりも高く設定できる。これにより、例えばレイン検出用タイミング信号の発光素子駆動電流を０．１Ａとするとき、乗員検出用タイミング信号の発光素子駆動電流は１Ａとして、乗員検出用のパルス光は高輝度で出射される。

電流電圧変換回路２０は、受光素子１８の出力である受光電流の変化を電圧値の変化に変換する。
電流電圧変換回路２０に付設された外光成分低減回路２２は、受光電流に含まれる外光成分の周波数帯域をカバーするローパスフィルタ回路を含み、電流電圧変換回路２０の出力からローパスフィルタ回路を通過した信号を受光素子１８の出力に対して低減方向に電流電圧変換回路２０の入力側に帰還させる。これにより電流電圧変換回路２０の出力から一定（直流）または低周波数帯域の外光成分が低減される。
外光成分低減回路２２を付設した電流電圧変換回路２０は例えば特開２００４−３４０７１２号公報等に開示されているので、詳細は当該公報の記載を引用する。

受光信号切替回路２４は、制御部１２からのレイン・乗員選択信号に基づいて、電流電圧変換回路２０の出力電圧を第１のフィルタ／増幅回路２６または第２のフィルタ／増幅回路３０に切り替え入力する。
すなわち、レインセンサとして作動する場合には、レイン検出用タイミング信号が出力されている間、レイン・乗員選択信号がＨとなり、電流電圧変換回路２０の出力信号電圧が第１のフィルタ／増幅回路２６へ入力される。他方、乗員検出センサとして作動する場合には、乗員検出用タイミング信号が出力されている間、レイン・乗員選択信号がＬとなり、電流電圧変換回路２０の出力信号電圧が第２のフィルタ／増幅回路３０へ入力される。

第１のフィルタ／増幅回路２６は、パルス信号の周波数帯域をカバーし、ノイズを除去し増幅して、第１受光信号とする。
第１のフィルタ／増幅回路２６には、レイン検出用タイミング信号における消灯期間、すなわち、点灯期間１２．５μｓｅｃ、周期５００μｓｅｃのときには５００−１２．５＝４８７．５μｓｅｃの期間、制御部１２から消灯期間信号が入力される。この間、外部からの不要な光を増幅させないため、第１のフィルタ／増幅回路２６内部では、増幅回路にフィルタ出力が入力されないようになっている。
なお、消灯期間信号はレイン検出用タイミング信号を反転させて入力するようにしてもよい。

ピークホールド回路２８は第１受光信号のピーク値をホールドして、当該ピーク値を制御部１２のＡ／Ｄポートｇへ出力する。
制御部１２は、ピーク値をディジタル値に変換した上所定の判定処理によって降雨レベルの判定を行う。制御部１２は内蔵のＲＯＭに雨滴判定プログラムを格納している。
第１受光信号に基づく上記の処理は従来のレインセンサと同様である。

第２のフィルタ／増幅回路３０も、第１のフィルタ／増幅回路２６と同様に、パルス信号の周波数帯域をカバーし、ノイズを除去し増幅して第２受光信号とする。
第２のフィルタ／増幅回路３０には、乗員検出用タイミング信号における消灯期間、すなわち、点灯期間１２．５μｓｅｃ、周期１ｓｅｃ（＝１０００μｓｅｃ）のときには１０００−１２．５＝９８７．５μｓｅｃの期間、制御部１２から消灯期間信号が入力される。この間、第２のフィルタ／増幅回路３０内部では、増幅回路にフィルタ出力が入力されないようになっている。

サンプルホールド回路３２は第２のフィルタ／増幅回路３０を経た第２受光信号を所定の時間間隔でサンプリングして、サンプリングした電圧値を反射波の波形情報として制御部１２のＡ／Ｄポートｈへ出力する。
なお、第２受光信号は座席位置からの反射に対応するもので、制御部１２はＲＯＭに乗員判定プログラムを格納しているとともに、比較用として乗員が座席にいない場合の第２受光信号のサンプリング値データを基準波形として記憶させてある。

つぎに、上記センサ装置１０における作動について説明する。
センサ装置１０は、イグニションスイッチ２がオン（ＯＮ）の場合に、レインセンサおよび乗員検出センサとして機能する一方、電源回路３から制御部１２へイグニションオフ信号が入力している間はレインセンサの機能を停止し乗員検出センサとして機能のみするようになっている。
図４、図５は、制御動作の流れを示すフローチャートであり、一定時間間隔で実行される。なお、とくにステップとして記載していないが、一定時間間隔の毎回のフローごとに後述する作業メモリの記憶データは初期化される。

まずステップ１００において、制御部１２はイグニションオフ信号の有無に基づいてイグニションスイッチ２がオンしているか否かをチェックする。
イグニションスイッチ２がオンしているときはステップ１０１に進み、イグニションスイッチ２がオフしているときは直接ステップ１１１へ進む。
ステップ１０１では、制御部１２は車両制御装置５から乗員検出処理の割込み指令がないかどうかをチェックする。
割込み指令がないときはステップ１０２へ進み、割込み指令があるときはステップ１１０へ進む。

ステップ１０２においては、制御部１２がレイン検出用タイミング信号（点灯タイミング信号）と光量信号を発光素子駆動回路１４へ出力する。あわせて、受光信号切替回路２４へのレイン・乗員選択信号がＨとされ、また、レイン検出用タイミング信号に対応して消灯期間信号が第１のフィルタ／増幅回路２６へ出力される。
これにより、ステップ１０３では発光素子駆動回路１４が発光素子１６を駆動して、パルス光を出射させ、第１のプリズム５０を介して受光素子１８が反射光を受光する。
ステップ１０４で、受光素子１８の出力が電流電圧変換回路２０で電圧値に変換され、ステップ１０５において、第１のフィルタ／増幅回路２６で第１受光信号へ増幅される。

ステップ１０６において、ピークホールド回路２８は第１受光信号のピーク値をホールドする。
ステップ１０７において、制御部１２は第１受光信号のピーク値を読み込み、これをディジタル値に変換して、内部の作業メモリに記憶したあと、ピークホールド回路２８へリセット信号を出力する。
ステップ１０８において、作業メモリに蓄積されたピーク値の個数が所定数に達しているかをチェックする。
ピーク値の個数が所定数に達していないときは、ステップ１０１へ戻り、ステップ１０７までの処理を繰り返す。

ピーク値の個数が所定数に達すると、ステップ１０８から１０９へ進み、制御部１２はあらかじめ内部に格納した雨滴判定プログラムにより、ピーク値の下降・上昇の変化や変化の回数等に基づいて降雨レベルを判定する。
すなわち、第１のプリズム５０の底面５４を接着した検知面に水滴の付着がない場合には、パルス光はウインドシールドＷの界面で全反射されるが、検知面に水滴の付着がある場合には、空気と水の屈折率の違いから一部の光は外部へ抜けて、受光素子１８への入射量が減少する現象を検出して判定を行う。
降雨レベルの判定結果は車両制御装置５へ出力してフローを終了する。
車両制御装置５では、降雨レベルの判定結果に基づいて、不図示のワイパーの駆動を制御する。

ステップ１０１のチェックで割込み指令があったときは、ステップ１１０へ進み、作業メモリに雨滴検出用のピーク値が記憶されている場合にはそのデータをキャンセルする。割込み処理が終わったあと、雨滴検出をあらためてやり直すための事前の初期化である。
次のステップ１１１から１１８は乗員検出の処理である。
まずステップ１１１において、制御部１２は乗員検出用タイミング信号（点灯タイミング信号）と光量信号を発光素子駆動回路１４へ出力する。あわせて、受光信号切替回路２４へのレイン・乗員選択信号をＬとし、また、乗員検出用タイミング信号に対応して消灯期間信号を第２のフィルタ／増幅回路３０へ出力する。
これにより、ステップ１１２では、発光素子１６がパルス光を出射し、受光素子１８が反射光を受光する。すなわち、パルス光は第２のプリズム６０を経て座席方向へ送出され、座席位置からの反射光が第３のプリズム７０を経て受光素子１８で受光される。
ステップ１１３で、受光素子１８の出力が電流電圧変換回路２０で電圧値に変換され、ステップ１１４において、第２のフィルタ／増幅回路３０で第２受光信号へ増幅される。

ステップ１１５において、サンプルホールド回路３２は制御部１２からのタイミング信号に基づいて第２受光信号をサンプリングホールドする。このサンプリング値は反射光の波形を示すことになる。
ステップ１１６において、制御部１２は第２受光信号のサンプリング値を読み込み、これをディジタル値に変換して、内部の作業メモリに記憶したあと、サンプルホールド回路３２へリセット信号を出力する。
ステップ１１７において、作業メモリに記憶したサンプリング値の組数が所定数に達しているかをチェックする。
サンプリング値の組数が所定数に達していないときは、ステップ１１１へ戻り、ステップ１１６までの処理を繰り返す。

サンプリング値の組数が所定数に達すると、ステップ１１７から１１８へ進み、制御部１２は乗員判定プログラムにより、サンプリング値とあらかじめ記憶されている基準波形との比較に基づいて乗員の有無を判定する。
乗員の有無の判定結果は車両制御装置５へ出力される。
車両制御装置５では、乗員有無の判定結果に基づいて、エンジンをかけたまま座席から離れようとする際に注意を促す警報を出力したり、イグニションスイッチ２がオフしている場合にはドアの開閉が正規のキーで行われたかどうかの情報と併せて車両への不正な侵入を監視することができる。

ステップ１１９では、イグニションスイッチ２がオンしているかどうかをチェックする。
イグニションスイッチ２がオンしているときは、割込み処理が完了したものとして、ステップ１０１へ戻る。
一方、イグニションスイッチ２がオフしているときは、フローを終了する。これにより、レインセンサの機能は停止される。

以上のフローにより、イグニションスイッチ２がオンしている間は、通常の走行中において、車両制御装置５からの割込み指令がない限りステップ１０１からステップ１０２以下の処理へ進んでレインセンサとして動作し、これを一定時間間隔で繰り返す。
レインセンサとして動作中（通常の走行中）に、例えば停車して乗員が降車する場合等に車両制御装置５が車速ゼロやドアの開操作を検知したときのみ、割込み指令を受けてステップ１０１からステップ１１０以下の処理へ進んで乗員検出センサとして動作する。
乗員検出処理を終了した後はステップ１０１へ戻り、割込み指令が消えていれば、中断したレインセンサとしての動作を最初からやり直すことになる。
一方、イグニションスイッチがオフしている間は、ステップ１００からステップ１１１へ進み、乗員検出センサとして動作した後は処理を終了する。したがって、一定時間間隔で乗員検出センサ機能のみが繰り返されることとなる。
このステップ１００、１１１〜１１８の処理、すなわちイグニションスイッチオフ時に乗員検出を行うことにより、例えば車両制御装置５ではドアの開閉が正規のキーで行われたかの情報と併せて、具体的には乗員有検出とドアの開閉が正規のキーによりされなかったことにより、車両盗難目的の車両への不正侵入を監視できる。

本実施の形態では、第１のプリズム５０が発明における第１の光ガイド手段に該当し、第２のプリズム６０と第３のプリズム７０とで第２の光ガイド手段を構成している。
とくに、第２のプリズム６０における第１反射面６４と第２反射面６６とが発明における第１反射部を構成する。そして、第３のプリズム７０における第１反射面６４と第２反射面６６とが第２反射部を構成し、同じく第３のプリズム７０における第１光ガイド部６２が発明における第３光ガイド部に該当し、第２光ガイド部６８が発明における第４光ガイド部に該当する。
また、制御部１２からの信号に基づいて発光素子１６を駆動する発光素子駆動回路１４が駆動制御手段を構成し、第１のフィルタ／増幅回路２６とピークホールド回路２８が第１の処理手段を構成し、第２のフィルタ／増幅回路３０とサンプルホールド回路３２が第２の処理手段を構成している。
そして、図４のフローチャートにおけるステップ１０７〜１０９が降雨判定手段を構成し、図５のフローチャートにおけるステップ１１６〜１１８が乗員判定手段を構成している。

実施の形態は以上のように構成され、発光素子１６と、受光素子１８と、発光素子１６からの光を車両のウィンドシールドＷへ導き、ウィンドシールドからの反射光を受光素子１８へ導く第１のプリズム５０と、発光素子１６からの光を座席方向へ導き、座席からの反射光を受光素子１８へ導く第２、第３のプリズム６０、７０と、受光素子１８の出力を電圧信号に変換する電流電圧変換回路２０と、該電流電圧変換回路の出力を第１のフィルタ／増幅回路２６側または第２のフィルタ／増幅回路３０側へ切り替え入力する受光信号切替回路２４と、制御部１２からの信号に基づいて発光素子１６を駆動する発光素子駆動回路１４と、第１のフィルタ／増幅回路２６およびピークホールド回路２８の処理に基づいて降雨の状態を判定し、第２のフィルタ／増幅回路３０およびサンプルホールド回路３２の処理に基づいて乗員の有無を判定する制御部１２とを有するものとしたので、発光素子１６と受光素子１８および電流電圧変換回路２０を共用しながら、降雨の状態と乗員の着座状態とを判定することができ、レイン・乗員検出センサが簡単な構成で、かつ体重を受けて作動する圧力センサ等を座席に設置する必要なしに実現することができる。

とくに発光素子１６はパルス光を出射し、制御部１２は、乗員の有無を判定するときは、降雨の状態を判定するときよりも発光素子１６から出射させるパルス光の光量を高く設定するので、反射光が散乱しやすい座席位置の状態であってもその変化を有効に検出することができる。
そしてさらに、乗員の有無を判定時にはパルス光の周期を長く設定するので、確実にパルス光の光量を高くすることができる。

降雨状態の判定においては、ピークホールド回路２８による受光信号のピーク値が、ウインドシールドＷの検知面に水滴の付着がある場合に減少する現象を検出して判定を行うので、精度の良い判定ができる。
一方、乗員の有無の判定においては、サンプルホールド回路３２による受光信号の波形に基づいて判定するので、ソフト解析によって確実な判定が可能である。

また、電流電圧変換回路２０には外光成分低減回路２２を付設して、直流または低周波数帯域の外光成分を低減するようにしているので、受光素子１８出力中の外光成分に埋没させることなくパルス光成分が抽出されて電圧変換される。

第１のプリズム５０はウインドシールドＷに取り付けられる底面５４と、それぞれ該底面５４に指向するとともに該底面５４を挟んで反対方向に延びる光導入部５２および光導出部５６を備えて、光導入部５２の先端を発光素子１６に対向させ、光導出部５６の先端を受光素子１８に対向させているので、発光素子１６から放射方向に出射される光を効率良くウインドシールドＷへ導き、反射光を受光素子１８に集光することができる。
第２のプリズム６０は、先端が発光素子１６に対向する第１光ガイド部６２と、先端が座席に対向する第２光ガイド部６８と、第１光ガイド部６２に入射した光を第２光ガイド部６８へ導く第１反射面６４および第２反射面６６とを備え、第３のプリズム７０は、先端が受光素子１８に対向する第１光ガイド部６２と、先端が座席に対向する第２光ガイド部６８と、第２光ガイド部６８に入射した光を第１光ガイド部６２へ導く第１反射面６４および第２反射面６６とを備えるので、発光素子１６から出射される光を効率良く座席方向へ導き、座席からの反射光を受光素子１８に集光することができる。
以上の第１のプリズム５０、第２、第３のプリズム６０、７０により、ウインドシールドＷに落下する雨滴を確実に検出することができるとともに、座席上の乗員の有無を検出することができる。

第２、第３のプリズム６０、７０は、それぞれ第１光ガイド部６２、第１反射面６４、第２反射面６６および第２光ガイド部６８が延びる方向が、第１のプリズム５０における光導入部５２、底面５４および光導出部５６が延びる方向を横切るように配置されているので、発光素子１６および受光素子１８を共通に利用しながら、互いに干渉することなく雨滴の検出と乗員の検出を実現することができる。

また、第２のプリズム６０と第３のプリズム７０は、第１のプリズム５０を挟んで該第１のプリズム５０の光導入部５２、底面５４および光導出部５６が延びる長手方向の両端に配置されて、発光素子１６、受光素子１８および第１のプリズム５０とともにケーシング４０内に収納され、第２のプリズム６０と第３のプリズム７０の各第２光ガイド部６８は、それぞれケーシング４０に形成されて座席に面する開口４７に臨んでいるものとなっているので、コンパクトにユニット化されて、ウインドシールドＷ上の配置の自由度が高い。

なお、実施の形態に示した雨滴検出用や乗員検出用のタイミング信号、発光素子駆動電流等の各数値は例示であり、装置構成に応じて適切な値を設定すべきものである。
また、降雨レベルの判定および乗員有無の判定は制御部１２におけるソフト処理により行うものとしたが、必要に応じて、例えばピークホールド回路２８にハード構成による雨滴検出回路を接続したり、あるいはサンプルホールド回路にハード構成による乗員検出回路を接続して、制御部１２は単にそれらの検出結果を受けて車両制御装置５へ転送する構成とすることもできる。

さらに、光学部材についても、第１、第２、第３のプリズム５０、６０、７０の形状は図示のものに限定されず、センサ装置の設置位置に応じて任意の形状および相互の配置関係を設定することができる。

１ バッテリ
２ イグニションスイッチ
３ 電源回路
５ 車両制御装置
１０ センサ装置
１２ 制御部（状態判定制御手段）
１４ 発光素子駆動回路
１６ 発光素子
１８ 受光素子
２０ 電流電圧変換回路
２２ 外光成分低減回路
２４ 受光信号切替回路
２６ 第１のフィルタ／増幅回路
２８ ピークホールド回路
３０ 第２のフィルタ／増幅回路
３２ サンプルホールド回路
４０ ケーシング
４１ 前壁
４２ 窓
４４ 収容部
４５ 底壁
４６ 周壁
４７ 開口
４８ 基板
５０ 第１のプリズム（第１の光ガイド手段）
５２ 光導入部
５４ 底面
５６ 光導出部
６０ 第２のプリズム
６２ 第１光ガイド部
６４ 第１反射面
６６ 第２反射面
６８ 第２光ガイド部
７０ 第３のプリズム
Ｗ ウインドシールド

Claims (8)

1. 発光素子と、
   受光素子と、
   前記発光素子からの光を車両のウィンドシールドへ導き、ウィンドシールドからの反射光を前記受光素子へ導く第１の光ガイド手段と、
   前記発光素子からの光を座席方向へ導き、座席からの反射光を前記受光素子へ導く第２の光ガイド手段と、
   前記受光素子の出力を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
   該電流電圧変換回路の出力を第１の処理手段または第２の処理手段へ切り替え入力する受光信号切替回路と、
   前記発光素子を駆動する駆動制御手段と、
   前記第１の処理手段の処理に基づいて降雨の状態を判定する降雨判定手段と、
   前記第２の処理手段の処理に基づいて乗員の有無を判定する乗員判定手段とを有することを特徴とする車両のレイン・乗員検出センサ。
2. 前記駆動制御手段は前記発光素子からパルス光を出射させるものであり、
   乗員の有無を判定するときは、降雨の状態を判定するときよりも前記パルス光の光量を高く設定することを特徴とする請求項１に記載の車両のレイン・乗員検出センサ。
3. 前記駆動制御手段は、乗員の有無を判定するときは、降雨の状態を判定するときよりも前記パルス光の周期を長く設定することを特徴とする請求項２に記載の車両のレイン・乗員検出センサ。
4. 前記第１の処理手段はピークホールド回路を含み、
   前記降雨判定手段は、前記受光素子の出力のピーク値に基づいて降雨の状態を判定することを特徴とする請求項２または３に記載の車両のレイン・乗員検出センサ。
5. 前記第２の処理手段はサンプルホールド回路を含み、
   前記乗員判定手段は、前記受光素子の出力のサンプル値に基づいて乗員の有無を判定することを特徴とする請求項２から３のいずれか１に記載の車両のレイン・乗員検出センサ。
6. 前記第１の光ガイド手段は、ウインドシールドに取り付けられる底面と、それぞれ該底面に指向するとともに該底面を挟んで反対方向に延びる光導入部および光導出部を備えて、前記光導入部の先端を前記発光素子に対向させ、前記光導出部の先端を前記受光素子に対向させた第１のプリズムからなり、
   前記第２の光ガイド手段は、第２のプリズムと第３のプリズムからなり、
   前記第２のプリズムは、先端が前記発光素子に対向する第１光ガイド部と、先端が座席に対向する第２光ガイド部と、前記第１光ガイド部に入射した光を前記第２光ガイド部へ導く第１反射部とを備え、
   前記第３のプリズムは、先端が前記受光素子に対向する第３光ガイド部と、先端が座席に対向する第４光ガイド部と、前記第４光ガイド部に入射した光を前記第３光ガイド部へ導く第２反射部とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の車両のレイン・乗員検出センサ。
7. 前記第２のプリズムは、前記第１光ガイド部、第１反射部および第２光ガイド部が延びる方向が、前記第１のプリズムにおける光導入部、底面および光導出部が延びる方向を横切るように配置され、
   前記第３のプリズムは、前記第３光ガイド部、第２反射部および第４光ガイド部が延びる方向が、前記第１のプリズムにおける光導入部、底面および光導出部が延びる方向を横切るように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の車両のレイン・乗員検出センサ。
8. 前記第２のプリズムと第３のプリズムは、前記第１のプリズムを挟んで該第１のプリズムの光導入部、底面および光導出部が延びる長手方向の両端に配置されて、前記発光素子、受光素子および第１のプリズムとともにケーシング内に収納され、
   前記第２光ガイド部と第４光ガイド部は、それぞれ前記ケーシングに形成されて座席に面する開口に臨んでいることを特徴とする請求項７に記載の車両のレイン・乗員検出センサ。

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