JP7336222B2 - センサシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるセンサシステムに関する。

車両の運転支援を行なうために、当該車両の外部の情報を検出するためのセンサユニットが車体に搭載される。特許文献１は、そのようなセンサユニットとしてのレーダを開示している。レーダは、車両の外部を照明するランプ装置の灯室内に配置されている。すなわち、レーダは、灯室を区画するとともに照明光の通過を許容するカバーによって覆われている。カバーは、車両の外面の一部を形成するとともに、レーダが外部の情報を検出するための検出光の通過も許容する。

本明細書において用いられる「運転支援」という語は、運転操作（ハンドル操作、加速、減速など）、走行環境の監視、および運転操作のバックアップの少なくとも一つを少なくとも部分的に行なう制御処理を意味する。すなわち、衝突被害軽減ブレーキ機能やレーンキープアシスト機能のような部分的な運転支援から完全自動運転動作までを含む意味である。

特開２００７－１０６１９９号公報

本発明の目的は、車両の外面の一部を形成するカバーによって覆われたセンサユニットによる情報検出能力の低下を抑制することである。

上記の目的を達成するための一態様は、車両に搭載されるセンサシステムであって、
光を用いて前記車両の外部の情報を検出するセンサユニットと、
前記センサユニットを覆うように前記車両の外面の一部を形成しており、前記光の通過を許容するカバーと、
前記光の進行方向から見て前記カバーにおける少なくとも前記光が通過する領域を少なくとも一時的に覆う保護部材と、
を備えている。

カバーには様々な異物が接触しうる。異物の例としては、自車両や他車両が跳ね上げた小石、ガードレールなどの建造物、動物、人体、荷物などが挙げられる。センサユニットが検出に用いる光が通過する領域（光通過領域）にそのような異物の接触によって傷が残ると、センサユニットによる車両の外部の情報の検出の妨げになりうる。上記のような構成によれば、そのような異物の光通過領域への接触が、保護部材によって防止される。したがって、車両の外面の一部を形成するカバーによって覆われたセンサユニットによる情報検出能力の低下を抑制できる。

上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記保護部材の硬度は、前記カバーの硬度よりも低い。

このような構成によれば、保護部材自体の接触により光通過領域が損傷する事態を回避できる。

上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記保護部材は、前記光の波長に対して透明である。

このような構成によれば、光通過領域を保護部材で常時覆うことができる。保護部材を変位させる機構が不要であるので、センサシステムの構成を簡略化できる。

上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記保護部材は、各々が可撓性を有する複数のストリップ部材を含んでいる。

このような構成によれば、異物が接触した際に少なくとも一つのストリップ部材が柔軟に変形することによって接触の衝撃を緩和し、光通過領域の保護効果を高めることができる。

上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記保護部材を格納可能である格納部と、
前記光が通過する領域を覆う位置と当該領域を覆うことなく前記格納部に格納された位置との間で前記保護部材を変位させる駆動機構と、
を備えている。

このような構成によれば、必要な場合にのみ光通過領域を保護部材に保護させるような制御が可能とされる。そのような場合の例としては、車両の駐車時、荒天下における走行時などが挙げられる。不要時には保護部材が格納部に格納されるので、保護部材が車両の外観に与える影響を最小限にできる。また、保護部材が光通過領域を常時覆うのでなければ、保護部材は、必ずしもセンサユニットが情報検出に用いる光の波長に対して透明であることを要しない。したがって、保護部材の材料や意匠の選択自由度を高めることもできる。

上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記保護部材上に配置されており、前記保護部材に生じた変位に対応する信号を出力する変位センサを備えている。

センサユニットが情報検出に用いる光の進行経路上に位置する保護部材に異物が付着すると、センサユニットによる車両の外部の情報の検出の妨げになりうる。しかしながら、上記のように構成された変位センサによってそのような異物の付着が検出されるので、検出結果に応じた適切な処理をとることができる。よって、車両の外面の一部を形成するカバーによって覆われたセンサユニットによる情報検出能力の低下を抑制できる。

この場合、上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
液体を噴射可能なノズルと、
前記信号に応じて、前記ノズルに前記保護部材へ向けて前記液体を噴射させるプロセッサと、
を備えている。

このような構成によれば、保護部材に付着した異物を除去するための処理を自動化できる。したがって、情報検出能力の低下の抑制効果を高めることができる。

上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記車両の外部へ照明光を出射するランプユニットを備えており、
前記カバーは、前記照明光の通過を許容する。

ランプユニットは、車両の外部に照明光を供給するという機能ゆえに、車両における遮蔽物の少ない場所に配置されることが一般的である。このような場所にセンサユニットも配置されることにより、車両の外部の情報を効率的に取得できる。

この場合、上記のセンサシステムは、以下のように構成されうる。
前記保護部材は、前記照明光の進行方向から見て前記カバーにおける少なくとも前記照明光が通過する領域を少なくとも一時的に覆う。

このような構成によれば、異物の光通過領域への接触が、保護部材によって防止される。したがって、異物の接触によるランプユニットの照明機能の低下を抑制できる。

本明細書で用いられる「光」という語は、可視光のみならず、紫外光や赤外光、マイクロ波やミリ波など任意の波長を有する電磁波を意味する。

本明細書において用いられる「センサユニット」という語は、所望の情報検出機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。

本明細書において用いられる「ランプユニット」という語は、所望の照明機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。

一実施形態に係るセンサシステムの一例の構成を示している。 図１のセンサシステムが搭載される車両の外観を示している。 図１のセンサシステムにおけるプロセッサの動作を説明する図である。 図１のセンサシステムにおけるプロセッサの動作を説明する図である。 別例に係るセンサシステムの構成を示している。 別例に係るセンサシステムの構成を示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いられる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

添付の図面において、矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。以降の説明に用いる「左」および「右」は、運転席から見た左右の方向を示している。

図１は、一実施形態に係るセンサシステム１の構成を例示している。センサシステム１は、図２に示される車両１００に搭載される。車両１００の車体の形状は、例示に過ぎない。

センサシステム１は、ハウジング１１とカバー１２を備えている。ハウジング１１は、カバー１２とともに収容室１３を区画している。

センサシステム１は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４を備えている。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、収容室１３内に配置されている。カバー１２は、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４を覆うように車両１００の外面の一部を形成している。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、車両１００の外部における検出領域に向けて検出光１４ａを出射する構成、および検出光１４ａが検出領域内に存在する物体に反射した結果の戻り光（不図示）を検出する構成を備えている。検出光１４ａとしては、例えば波長９０５ｎｍの赤外光が使用されうる。検出光１４ａの出射方向は、検出基準方向１４ｂに基づいて定められる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、例えば、ある方向へ検出光１４ａを出射したタイミングから戻り光を検出するまでの時間に基づいて、当該戻り光に関連付けられた物体までの距離を取得できる。また、そのような距離データを検出位置と関連付けて集積することにより、戻り光に関連付けられた物体の形状に係る情報を取得できる。これに加えてあるいは代えて、出射光と戻り光の波形の相違に基づいて、戻り光に関連付けられた物体の材質などの属性に係る情報を取得できる。すなわち、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４は、光を用いて車両１００の外部の情報を検出する装置である。

検出光１４ａと戻り光は、カバー１２における光通過領域１２ａを通過する。換言すると、カバー１２の少なくとも光通過領域１２ａは、少なくとも検出光１４ａと戻り光の通過を許容する材料により形成されている。

センサシステム１は、保護部材１５を備えている。保護部材１５は、検出光１４ａの進行方向から見て少なくともカバー１２における光通過領域１２ａを覆っている。図３は、センサシステム１を、検出光１４ａの進行方向から見た外観を例示している。ＬｉＤＡＲセンサユニット１４による車両１００の外部の情報の検出を許容するために、保護部材１５は、検出光１４ａの波長に対して透明である。

カバー１２には様々な異物が接触しうる。異物の例としては、自車両や他車両が跳ね上げた小石、ガードレールなどの建造物、動物、人体、荷物などが挙げられる。そのような異物の接触により光通過領域１２ａに傷が残ると、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４による車両１００の外部の情報の検出の妨げになりうる。上記のような構成によれば、そのような異物の光通過領域１２ａへの接触が、保護部材１５によって防止される。したがって、車両１００の外面の一部を形成するカバー１２によって覆われたＬｉＤＡＲセンサユニット１４による情報検出能力の低下を抑制できる。

保護部材１５の硬度は、カバー１２の硬度よりも低いことが好ましい。より厳密には、保護部材１５の硬度は、カバー１２における光通過領域１２ａの硬度よりも低いことが好ましい。

この場合、保護部材１５自体の接触により光通過領域１２ａが損傷する事態を回避できる。

保護部材１５の形状は、カバー１２の形状や車両１００の車体形状に応じて適宜に定められうる。図４は、保護部材１５の形状の別例を示している。

本例に係る保護部材１５は、複数のストリップ部材１５１を含んでいる。各ストリップ部材１５１は、可撓性を有している。

このような構成によれば、異物が接触した際に少なくとも一つのストリップ部材１５１が柔軟に変形することによって接触の衝撃を緩和し、光通過領域１２ａの保護効果を高めることができる。

保護部材１５は、必ずしもカバー１２の光通過領域１２ａを常時覆っていることを要しない。図５の（Ａ）に示されるように、センサシステム１は、格納部１６と駆動機構１７を備えうる。格納部１６は、保護部材１５を格納可能な空間を区画している。格納部１６は、車両１００における適宜の位置に配置される。駆動機構１７は、少なくともカバー１２の光通過領域１２ａを覆う位置と、光通過領域１２ａを覆うことなく格納部１６に格納された位置との間で、保護部材１５を変位させる機構である。

駆動機構１７による保護部材１５の変位態様は、保護部材１５の形状や格納部１６との位置関係に応じて適宜に定められうる。図５の（Ａ）に示される例においては、格納部１６が光通過領域１２ａの左方または下方に配置されている。駆動機構１７は、格納部１６に格納されている保護部材１５を、光通過領域１２ａを覆うことができる位置まで摺動させる適宜の機構を備える。そのような機構の例としては、モータとラックピニオン機構の組合せやアクチュエータなどが挙げられる。

あるいは、図５の（Ｂ）に示される例のように、保護部材１５は、回動軸Ａを中心として回動可能とされうる。本例においては、回動軸Ａは、車両１００の前後方向に沿って延びている。格納部１６は、光通過領域１２ａの下方に配置されている。駆動機構１７は、格納部１６に格納されている保護部材１５を、光通過領域１２ａを覆うことができる位置まで回動軸Ａを中心として回動させる適宜の機構を備える。そのような機構の例としては、モータと伝達機構の組合せなどが挙げられる。

保護部材１５の形状や格納部１６との位置関係に応じて、回動軸Ａの位置は適宜に定められうる。また、回動軸Ａは、車両１００の左右方向または上下方向に沿って延びていてもよい。

このような構成によれば、必要な場合にのみ光通過領域１２ａを保護部材１５に保護させるような制御が可能とされる。そのような場合の例としては、車両１００の駐車時、荒天下における走行時などが挙げられる。保護部材１５が格納部１６から光通過領域１２ａの保護位置へ移動されるタイミングは、車両１００に搭載された制御装置によって自動的に判断されてもよいし、車両１００の乗員によって定められてもよい。不要時には保護部材１５が格納部１６に格納されるので、保護部材１５が車両１００の外観に与える影響を最小限にできる。

保護部材１５が光通過領域１２ａを常時覆うのでなければ、保護部材１５は、必ずしもＬｉＤＡＲセンサユニット１４の検出光１４ａの波長に対して透明であることを要しない。したがって、保護部材１５の材料や意匠の選択自由度を高めることもできる。

図６は、図４に示される保護部材１５を格納部１６へ格納可能にした例を示している。保護部材１５に含まれる複数のストリップ部材１５１の各々は可撓性を有しているので、容積が比較的小さい格納部１６へ収納できる。この場合、保護部材１５と格納部１６のレイアウト自由度を高めることができる。

図１に示されるように、センサシステム１は、制御装置１８を備えうる。制御装置１８は、入力インターフェース１８１とプロセッサ１８２を備えている。制御装置１８は、収容室１３内に配置されてもよいし、収容室１３外においてハウジング１１に支持されてもよい。あるいは、制御装置１８は、ハウジング１１とは離れた車両１００における適宜の位置に配置されうる。

センサシステム１は、変位センサ１９１を備えうる。変位センサ１９１は、異物の付着により保護部材１５に生じる微小なひずみを検出するためのセンサである。異物としては、雨滴、雪片、汚泥、虫の死骸などが例示されうる。変位センサ１９１の例としては、ひずみゲージ、加速度センサ、光ファイバセンサなどが挙げられる。変位センサ１９１は、検出された変位に対応する変位信号Ｓ１を出力するように構成されている。変位センサ１９１の数と保護部材１５における配置は、適宜に定められうる。変位の検出は、例えば１秒ごとに１００ミリ秒の期間行なわれる。

入力インターフェース１８１は、変位センサ１９１から出力された変位信号Ｓ１を受け付ける。入力インターフェース１８１は、必要に応じて変位信号Ｓ１をプロセッサ１８２により行なわれる処理に適した形態に変換する信号処理回路を含みうる。

プロセッサ１８２は、変位信号Ｓ１に有意な変化が認められた場合に、保護部材１５に異物が付着したと判断するように構成されている。保護部材１５に異物が付着したと判断されると、プロセッサ１８２は、検出信号Ｓ２を生成する。

図４に示される保護部材１５の例においては、各ストリップ部材１５１に変位センサ１９１が装着されうる。ストリップ部材１５１は可撓性を有しているので、変位が生じやすい。したがって、プロセッサ１８２は、有意な変位が検出されたストリップ部材１５１の数が所定値を超えた場合に異物の付着を判断するように構成されうる。

制御装置１８は、出力インターフェース１８３を備えている。プロセッサ１８２は、出力インターフェース１８３に検出信号Ｓ２を出力させる。検出信号Ｓ２は、車両１００における他の制御装置へ送信されうる。例えば、当該他の制御装置は、検出信号Ｓ２に基づいて、保護部材１５に異物が付着している旨の報知を車両１００の乗員に対して行ないうる。報知は、視覚的報知、聴覚的報知、触覚的報知の少なくとも一つを通じて行なわれうる。

報知を受けた乗員は、適宜の対応をとりうる。例えば、センサシステム１は、保護部材１５へ向けて液体を噴射するノズル１９２を備えうる。液体としては、水、湯、洗浄液などが例示されうる。乗員は、ノズル１９２に液体を噴射させる操作を行ないうる。これにより、保護部材１５に付着した異物の除去を図ることができる。

ＬｉＤＡＲセンサユニット１４の検出光１４ａおよび戻り光の進行経路上に位置する保護部材１５に異物が付着すると、ＬｉＤＡＲセンサユニット１４による車両１００の外部の情報の検出の妨げになりうる。しかしながら、上記のように構成された変位センサ１９１によってそのような異物の付着が検出されるので、検出結果に応じた適切な処理をとることができる。よって、車両１００の外面の一部を形成するカバー１２によって覆われたＬｉＤＡＲセンサユニット１４による情報検出能力の低下を抑制できる。

プロセッサ１８２により生成された検出信号Ｓ２は、上記したノズル１９２を動作させるために使用されうる。すなわち、プロセッサ１８２は、保護部材１５に付着した異物が検出されると、ノズル１９２に保護部材１５へ向けて液体を噴射させうる。

このような構成によれば、保護部材１５に付着した異物を除去するための処理を自動化できる。したがって、情報検出能力の低下の抑制効果を高めることができる。

上記の処理を実行可能なプロセッサ１８２は、汎用メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサとして提供されてもよいし、専用集積回路素子の一部として提供されてもよい。汎用マイクロプロセッサとしては、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどが例示されうる。汎用メモリとしては、ＲＡＭやＲＯＭが例示されうる。専用集積回路素子としては、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどが例示されうる。

図１に示されるように、センサシステム１は、ランプユニット２０を備えうる。ランプユニット２０は、車両１００の外部へ照明光を出射する装置である。ランプユニット２０としては、前照灯ユニット、車幅灯ユニット、方向指示灯ユニット、霧灯ユニット、リアコンビネーションランプユニットなどが例示されうる。

ランプユニット２０は、収容室１３内に配置される。したがって、ランプユニット２０は、カバー１２によって覆われる。カバー１２は、ランプユニット２０から出射された照明光２０ａの通過も許容する。すなわち、カバー１２は、照明光２０ａが通過する光通過領域１２ｂを有する。この場合、カバー１２における少なくとも光通過領域１２ｂは、照明光２０ａに対して透明な材料によって形成される。

ランプユニット２０は、車両１００の外部に照明光を供給するという機能ゆえに、車両１００における遮蔽物の少ない場所に配置されることが一般的である。このような場所にＬｉＤＡＲセンサユニット１４も配置されることにより、車両１００の外部の情報を効率的に取得できる。

この場合、保護部材１５は、照明光２０ａの進行方向から見てカバー１２における少なくとも光通過領域１２ｂを少なくとも一時的に覆うように構成されうる。

このような構成によれば、異物の光通過領域１２ｂへの接触が、保護部材１５によって防止される。したがって、異物の接触によるランプユニット２０の照明機能の低下を抑制できる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更や改良がなされうる。

１：センサシステム、１２：カバー、１２ａ、１２ｂ：光通過領域、１４：ＬｉＤＡＲセンサユニット、１４ａ：検出光、１５：保護部材、１５１：ストリップ部材、１６：格納部、１７：駆動機構、１８：制御装置、１８２：プロセッサ、１９１：変位センサ、１９２：ノズル、２０：ランプユニット、２０ａ：照明光、１００：車両、Ｓ１：変位信号

Claims (5)

1. 車両に搭載されるセンサシステムであって、
   光を用いて前記車両の外部の情報を検出するセンサユニットと、
   前記センサユニットを覆うように前記車両の外面の一部を形成しており、前記光の通過を許容するカバーと、
   前記光の進行方向から見て前記カバーにおける少なくとも前記光が通過する領域を少なくとも一時的に覆う保護部材と、
   前記保護部材を格納可能である格納部と、
   前記光が通過する領域を覆う位置と当該領域を覆うことなく前記格納部に格納された位置との間で前記保護部材を変位させる駆動機構と、
   を備えており、
   前記保護部材は、可撓性を有し、かつ前記変位の方向と交差する向きに平行に延びる複数のストリップ部材を含んでおり、
   前記光が通過する領域を前記保護部材が覆う位置にあるとき、前記複数のストリップ部材は前記変位の方向に間隔をあけて配列されており、
   前記保護部材が前記格納部に格納されるとき、前記複数のストリップ部材は互いに平行に延びつつ前記間隔をなくすように変形することにより、前記保護部材の前記変位の方向と交差する向きの寸法が縮小される、
   センサシステム。
2. 前記保護部材の硬度は、前記カバーの硬度よりも低い、
   請求項１に記載のセンサシステム。
3. 前記保護部材は、前記光の波長に対して透明である、
   請求項１または２に記載のセンサシステム。
4. 前記保護部材上に配置されており、前記保護部材に生じた変位に対応する信号を出力する変位センサを備えている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサシステム。
5. 液体を噴射可能なノズルと、
   前記信号に応じて、前記ノズルに前記保護部材へ向けて前記液体を噴射させるプロセッサと、
   を備えている、
   請求項４に記載のセンサシステム。

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