JPH1095245A - 自動車の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の湿潤と凍結の検出方法は、０°Ｃ未満
の路面温度を凍結判定の拠り所としているが、濡れた路
面が凍結する温度が一様でないため、凍結判定の信頼性
が低いといった問題があった。 【解決手段】 車両Ｃに取付けられ路面に対して赤外光
を照射する投光器４１と、該路面からの反射光中の水と
氷各々に対する赤外光の吸収波長帯中の特定波長の光を
透過させる光学フィルタ４２ｅ，４２ｆを具備した受光
器４２と、前記光学フィルタを介して受光した光量を比
較することにより湿潤と凍結の路面状態を判別する路面
状態判別部４３と、該路面状態判別部よりの出力によっ
て駆動する警報手段５および（または）駆動系を制御し
て自動車の速度を減速する等の制御を行う制御手段６と
を具備した自動車の安全装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の走行時にお
いて、路面状態（路面が濡れている湿潤状態か、凍結状
態か）を検出しながら走行が可能となり、追突事故や車
両のスピンを未然に防止することができる自動車の安全
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来における前記した自動車の安全装置
としては、特開昭５８−５３５４４号公報に開示された
装置がある。これは、自動車の障害物までの距離を検出
する距離センサと、自動車の速度を検出する車速センサ
と、車輪の方向を検出する車輪方向センサと、路面の状
態を検出する路面状態センサとを具備し、前記４つのセ
ンサ出力を処理手段に入力して、前記障害物に対する自
動車の危険を判断するものである。

【０００３】そして、前記した路面状態センサとして、
赤外線発光素子と、該赤外線発光素子によって路面に照
射された反射光を受光する赤外線検知器と、赤外線をビ
ーム状にするための光学系および反射赤外線を集光する
光学系とから構成されていることが開示されている。

【０００４】ところで、前記した路面状態センサを使用
して路面状態を検出する方法としては、赤外線を路面に
照射し、その反射光を赤外線検知器で受光することによ
り乾燥路面か、路面が水によって濡れているかあるいは
凍結しているかを判断するものであるが、明細書中に
は、乾燥路面であると乱反射するため赤外線検知器で受
光する受光量が大きいが、湿潤や凍結の場合には一方向
に反射されるため受光量が少なくなるので、その差によ
って路面が乾燥状態か、濡れあるいは凍結状態であるか
を判別できると記載されている。

【０００５】前記従来例における発明にあっては、路面
の乾燥状態と湿潤あるいは凍結状態との判別は行える
が、路面の湿潤と凍結の判別は、反射光が一方向に反射
されるため困難である。そして、自動車の走行時におい
て、路面の湿潤と凍結とではブレーキング時の制動距離
が全く異なり、そのため、湿潤と凍結を確実に判断する
ことが必要となる。

【０００６】そこで、前記した路面の湿潤と凍結を判断
する方法の従来例として、特開昭６２−１５５１３８号
公報の発明がある。この発明は、非接触式路面温度セン
サと、非接触式路面水分センサとを使用し、非接触式路
面水分センサが水分を検出し、かつ、非接触式路面温度
センサが０°Ｃ未満の路面温度を検出した場合は、凍結
状態であると警告し、また、非接触式路面温度センサが
０°Ｃ以上の路面温度を検出した場合は、水による湿潤
状態であると警告するものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した湿
潤と凍結の検出方法は、０°Ｃ未満の路面温度を凍結判
定の拠り所としているが、濡れた路面が凍結する温度が
一様でないため、凍結判定の信頼性が低いといった問題
があった。

【０００８】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、路面の水による湿潤
と凍結の判定が確実に行え、自動車の操舵および制動を
安全側へ制御でき、かつ、運転者に対して警告を発する
ことができる自動車の安全装置を提供せんとするにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の自動車の安全装
置は前記した目的を達成せんとするもので、その手段
は、車両に取付けられ路面に対して赤外光を照射する投
光器と、該路面からの反射光中の水と氷各々に対する赤
外光の吸収波長帯中の特定波長の光を透過させる光学フ
ィルタを具備した受光器と、前記光学フィルタを介して
受光した光量を比較することにより湿潤と凍結の路面状
態を判別する路面状態判別部と、該路面状態判別部より
の出力によって駆動する警報手段および（または）駆動
系を制御して自動車の速度を減速する等の制御を行う制
御手段とを具備したものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自動車の安全
装置の実施の形態を図面と共に説明する。図２は自動車
等の車両Ｃの安全装置全体のブロック図を示し、ＣＰＵ
１の入力側には公知の前車との距離を検出する車間セン
サ２、車速センサ３および本発明の要部である路面状態
検出手段４が接続されている。また、ＣＰＵ１の出力側
にはランプやブザー等の警報手段５、トラクションコン
トロール装置のように駆動系を制御して自動車の減速制
御を行う等の制御手段６が接続されている。

【００１１】そして、路面状態検出手段４よりの信号が
濡れ状態あるいは凍結状態であるとの出力が送出される
と、車間センサ２および車速センサ３よりの出力との関
係によって、現状の走行状況が危険であると判断する
と、警報手段５を駆動したり、制御手段６が駆動系を制
御して車両の減速を行う等の制御を行うものである。

【００１２】先ず、路面状態検出方法の原理について、
水と氷に対する赤外光の吸収率の違いを示す図１のグラ
フを用いて説明する。なお、図１に示す吸収率はグラフ
を上下反転して反射率として表現することもできるが
（図示せず）、同義であるので、本発明では赤外光の吸
収によって説明を行う。

【００１３】このグラフから明らかなように、水と氷で
は赤外光の吸収波長が異なり、水の各吸収波長帯のピー
ク波長（各々、１９４０nm，１４５０nm，９７０nm，７
６０nm近傍）は水が氷に変化することで６０nm〜７０nm
高い波長にシフトする特性を持っている。

【００１４】そこで本発明においては、水と氷に対する
赤外光の吸収波長が異なることを利用して、各吸収波長
帯中の特定波長の赤外光に対する路面からの反射を測定
することにより、路面湿潤または路面凍結を検出するよ
うにした。例えば、中心波長が１９４０nm近傍の光学バ
ンドパスフィルタ（以下、光学フィルタという）によっ
て、路面からの反射光を受光すれば、路面が濡れている
場合には１９４０nm近傍の赤外光は路面の水によって多
く吸収されるため僅かな反射光しか受光しない。

【００１５】同様に、中心波長が２０００nm近傍の光の
みを通過させる光学フィルタの場合には、２０００nm近
傍の赤外光が路面の氷によって多く吸収されるため、同
様に僅かな反射光しか受光しない。そこで、中心波長が
１９４０nm近傍と２０００nm近傍の光学フィルタの受光
量の変化を監視することで、湿潤から凍結への移行を検
出することができる。

【００１６】なお、本発明にあっては、前記した各ピー
ク波長に限定されるものではなく、図１から明らかなよ
うに各吸収波長帯中の水と氷の吸収率の差が大きい各ピ
ーク波長前後の特定波長を利用すればよい。

【００１７】また、前記特定波長のみでなく、その近傍
の波長の光を光学フィルタで受光する説明を行ったが、
それは、光学フィルタの特性として特定の１波長のみを
受光することが困難であると同時に、前記各ピーク波長
が固定したものでなく温度変化によってピーク波長が僅
かに変動するところの温度依存性を持つ理由による。

【００１８】つまり、水と氷に対する赤外光の吸収波長
帯が図１のように大きくズレている関係から、各吸収波
長帯中の特定波長を中心としてその近傍の帯域を含む光
学フィルタを用いれば、特定波長だけに限定することな
く本発明の目的の湿潤または凍結を検出できる理由によ
るものである。

【００１９】次に、本発明に係る自動車の安全装置を実
施するための路面状態検出手段４の実施の形態につい
て、図３、図４と共に説明する。 （実施の形態）図は路面状態検出手段４の一実施例を示
し、車両ＣのバンパーＣ₁ の下側に下方に向かって取付
けられた投光器４１と受光器４２および車両内に取付け
られたＣＰＵ（図示せず）に収容された路面状態判別部
４３とより構成されている。

【００２０】投光器４１は赤外光を発光する光源４１ａ
と、赤外光を集光するレンズ４１ｂと、筐体４１ｃとよ
り構成されている。なお、光源４１ａは、一般の小型電
球を色温度２５００Ｋ〜２６００Ｋに下げた状態で使用
する。このように、色温度を下げることで８００nm〜４
０００nmの赤外光を発光すると共に、ランプ寿命を十数
万時間に延ばすことができる。

【００２１】ただし、光源４１ａは一般の電球に限定さ
れるものではなく、赤外線電球、赤外発光ダイオードあ
るいは半導体レーザダイオード等の赤外光を発光させる
光源であればよい。また、発光強度が十分な場合にはレ
ンズ４１ｂは不要となる。

【００２２】また、受光器４２は、フォトダイオード、
フォトトランジスタ、フォトＩＣ等からなる受光素子４
２ａ，４２ｂ、レンズ４２ｃ，４２ｄ、中心周波数が各
々１９４０nmと２０００nmの光を透過させる光学フィル
タ４２ｅ，４２ｆおよび筐体４２ｇとより構成されてい
る。さらに、路面状態判定部４３は受光素子４２ａ，４
２ｂからの出力を増幅する増幅器４３ａ，４３ｂと比較
器４３ｃとより構成されている。

【００２３】次に、前記した構成に基づいて動作を説明
するに、投光器４１ａから出た赤外光はレンズ４１ｂで
集光され路面Ａに照射される。そして、路面Ａで反射し
た赤外光はレンズ４２ｃ，４２ｄで集光され、光学フィ
ルタ４２ｅ，４２ｆを経て受光素子４２ａ，４２ｂで受
光される。

【００２４】そして、受光光量に応じた受光素子４２
ａ，４２ｂからの電圧は増幅器４３ａ，４３ｂで増幅さ
れたのち比較器４３ｃで比較され、その差電圧に応じて
図５に例示するような３値の信号（５Ｖ，０Ｖ，−５
Ｖ）が出力される。すなわち、路面が湿潤状態の場合に
は、光学フィルタ４２ｅを透過する光量がすくないため
に比較器４３ｃの入力差電圧は−１．５Ｖ以下となり、
比較器４３ｃから−５Ｖが出力され、逆に凍結状態の場
合には光学フィルタ４２ｆを透過する光量が少ないため
に比較器４３ｃの入力差電圧は＋１．５Ｖ以上となり＋
５Ｖが出力される。

【００２５】そこで、−５Ｖ，＋５Ｖの２つの信号によ
り適宜の警報手段５あるいは制御手段６を駆動し、「路
面湿潤」と「路面凍結」を運転者に知らせるか、あるい
は車両Ｃを制御する。また、所定時間における出力電圧
の変化（＋５Ｖ←→−５Ｖ）を検出することで湿潤→凍
結、凍結→湿潤への移行を判別することができる。

【００２６】前記の実施の形態では、広範な波長の赤外
光を照射する方法について説明したが、発光ダイオード
やレーザーダイオードを用いる場合には、水と氷の各ピ
ーク波長の光源を用い、受光量の変化を監視するように
してもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は前記したように、車両に取付け
られた投光器から赤外光を路面に照射し、路面からの反
射光中の水と氷各々に対する赤外光の吸収波長帯中の特
定波長の光を透過させる光学フィルタを介して受光器で
受光し、前記光学フィルタを介して受光した光量を比較
することにより湿潤と凍結の路面状態を判定するように
したので、この判定結果により警報手段を駆動すれば運
転者は路面状態に応じて安全運転を心掛けることがで
き、また、駆動系を制御して自動車の速度を減速する等
の制御を行うようにすれば、車両自体が安全走行側に切
り換わって安全な走行が可能となる等の効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】赤外光の各波長に対する水と氷の吸収率を示す
図である。

【図２】本発明の自動車の安全装置を示すブロック図で
ある。

【図３】路面状態検出部を車両に取付けた状態の側面図
である。

【図４】路面状態検出手段のブロック図である。

【図５】路面状態検出手段の出力を示す図である。

【符号の説明】

４ 路面状態検出手段 ４１ 投光器 ４２ 受光器 ４２ｅ，４２ｆ 光学フィルタ ４３ 路面状態判別部 ５ 警報手段 ６ 制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に取付けられ路面に対して赤外光を
   照射する投光器と、該路面からの反射光中の水と氷各々
   に対する赤外光の吸収波長帯中の特定波長の光を透過さ
   せる光学フィルタを具備した受光器と、前記光学フィル
   タを介して受光した光量を比較することにより湿潤と凍
   結の路面状態を判別する路面状態判別部と、該路面状態
   判別部よりの出力によって駆動する警報手段および（ま
   たは）駆動系を制御して自動車の速度を減速する等の制
   御を行う制御手段とを具備したことを特徴とする自動車
   の安全装置。