JP2007040737A - バンパーセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自動車車両用のバンパー本体10の表層部分または表面にセンサ部SPを有する光ファイバ(20a,20b)が複数本配置されて、コアおよびコアの外周に設けられたクラッドを備え、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部がバンパー本体の表面を構成する面において2次元的に複数箇所配置され、光ファイバの入射端に対する入射光を出射する光源11と、センサ部を介して光ファイバの出射端から出射される光を検出する受光部13を備える構成とする。
【選択図】図1
Description
上記のような光ファイバセンサを用いて、自動車車両のバンパーに対する衝撃でバンパーに生じる変形などを検出する方法が開発されている。
車両の衝突が発生すると、ファイバ伝送路が破断し、あるいは圧縮または変形するため、ファイバの漏洩量が変化し、それを受光ユニットで検知できる。
車両と衝突物との衝突によるバンパーの変形に伴い、光ファイバに生じる伸びまたは縮みの量に応じてベクトル電圧信号がトリガレベルからスレッショルドにまで達する所要時間を計測し、この所要時間に適合する対象物を予め対応付けられた対象識別テーブルから抽出して対象物を識別する。
しかし、特許文献3および特許文献4に記載の構成では、3次元物体の形状などを計測することはできない。
さらに、光ファイバの入射端に対する入射光を出射する光源と、センサ部を介して光ファイバの出射端から出射される光を検出する受光部を備える。
あるいは好適には、前記センサ部は、前記光ファイバのコアの屈折率あるいはクラッドの屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材が前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である。
また、好適には、前記光ファイバは、前記バンパー本体の表面を構成する面において異なる3以上の方向に沿って配置されている。
また、好適には、前記受光部が前記複数本の光ファイバの出射端から出射される光を順次あるいは同時に測定する受光素子列である。
またさらに好適には、前記センサ部が、前記バンパー本体の形状変化を検知する。
本実施形態に係るバンパーセンサは、コアおよびコアの外周に設けられたクラッドを備えた複数本の光ファイバ(20a,20b)がバンパー本体10の表層部分に埋め込まれ、あるいは表面上に、及び/又はバンパー本体内部に埋め込まれて、設けられている。光ファイバ(20a,20b)は、例えばコア径9μmのシングルモードファイバである。
光ファイバ20aと光ファイバ20bの間には、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部SPが設けられており、このセンサ部SPが、ウレタンフォームなどの柔軟な素材からなり、バンパー形状に成形されたバンパー本体10の表面を構成する面及び/またはバンパー本体10の内部において、例えば1次元、2次元的、または3次元的に複数箇所配置されている。
また、センサ部SPを介して光ファイバ20bの出射端から出射される光を検出する受光部13を有する。受光部13は、例えばフォトダイオードからなり、複数本の光ファイバ20bの出射端から出射される光を順次あるいは同時に測定するラインセンサなどの受光素子列であることが好ましい。
信号処理部14は、受光部13から出力される光信号に対して電流−電圧変換などの信号処理を行い、画像データなどの所定のデータを生成し、得られたデータに必要な信号処理を行うことで、バンパーの表面の変形や外界からの圧力などを検知することができる。また、これらのデータを不図示の出力ポートから画像表示部などに出力する。
図2(a)は、センサ部SPの構成の一例を示すための、光ファイバ(20a,20b)のセンサ部SP近傍での斜視図であり、図2(b)はセンサ部SP近傍での長手方向の断面図である。
光ファイバ(20a,20b)は、コア21と、その外周部に設けられたクラッド22とを有する。光切替え器または光分岐器12からの光は、光入射端側からコア21に入射され、センサ部SPを介して光出射端側のコア21から受光部へと出射される。
ヘテロコア部3におけるコア31の径blは、光ファイバ(20a,20b)のコア21の径alより小さく、例えばal=9μm、bl=5μmである。また、ヘテロコア部3の長さclは数mm〜数cmであり、例えば1mm程度である。
光ファイバ(20a,20b)とセンサ部SPを構成するヘテロコア部3は、長手方向に直交する界面4でコア同士が接合するようにほぼ同軸に、例えば汎用化されている放電による融着などにより、接合されている。
図3(a)及び(b)は、センサ部SPの構成の一例を示すための、光ファイバ(20a,20b)のセンサ部SP近傍での長手方向の断面図である。
図3(a)では、センサ部SPを構成するヘテロコア部3のコア31の径blが、光ファイバ(20a,20b)のコア21の径alよりも大きな構成となっている。
図3(b)に示すように、ヘテロコア部の代わりに、センサ部SPは、光ファイバ(20a,20b)のコア21の屈折率あるいはクラッド22の屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材30が光ファイバ(20a,20b)の中途部に接合されてなる構成とすることもできる。
ここで、上記のように光源11からの光を各光ファイバ20aに入射させ、センサ部SPで外界と相互作用した光を各光ファイバ20bから出射させて、これを受光部13で受光し、受光部13から出力される光信号を信号処理部14において処理して画像データなどのデータを形成し、得られたデータに必要な信号処理を行うことで、バンパーの表面の変形や外界からの圧力などを検知することができる。また、これらのデータを不図示の出力ポートから画像表示部などに出力してもよい。
例えば、所定の立体形状を有するバンパーの表面は、様々な平面及び曲面から構成され、これらの複数の面における変形や外界からの圧力などを解析することで、より詳細にバンパー全体の形状及びその変化を2次元または3次元で捉えることができ、接触物体の大きさなどを検知することが可能となる。
そこで、光ファイバは、バンパー本体の表面を構成する面において第1の方向に沿って配置された第1系統と、第1の方向と異なる第2の方向に沿って配置された第2系統を有することが好ましい。
図4(a)は、第1の方向DRXに延伸する第1系統(x1,x2,・・・)と、第1の方向DRXと略直交する第2の方向DRyに延伸する第2系統(y1,y2,・・・)とを有し、これらの各系統の交差する位置(A11,A12,A21,A22・・)のそれぞれに、第1系統および第2系統の両者ともにセンサ部SPが設けられている構成である。
また、図4(b)は、略直交する第1系統(x1,x2,・・・)と第2系統(y1,y2,・・・)とを有し、これらの各系統の交差する位置(A11,A12,A21,A22・・)において、第1系統および第2系統とで交互にセンサ部SPが設けられている構成である。即ち、例えば位置(A11,A22・・)には第1系統の光ファイバにセンサ部が設けられ、位置(A12,A21・・)には第2系統の光ファイバにセンサ部が設けられている。
さらに、上記のパターン以外のパターンに沿ってセンサ部が設けられていてもよい。
なお、図1(b)においても第1系統とこれに略直交する第2系統とを有する構成について示しているが、光ファイバ(20a,20b)などの図示は一方の系統についてのみ示し、他方の系統については省略している。
図5は、第1の方向DRXに延伸する第1系統(x・・・)と、第1の方向DRXと略直交する第2の方向DRyに延伸する第2系統(y・・・)と、第1の方向DRX及び第2の方向DRyと45°の角度で交差する第3の方向DRαに延伸する第3系統(α・・・)と、第1の方向DRXと略直交する第2の方向DRyと45°の角度で交差し、第3の方向DRαと直行する第4の方向DRβに延伸する第4系統(β・・・)とを有し、これらの各系統の交差する位置(A・・)に、第1系統、第2系統、第3系統及び第4系統の全てにおいてセンサ部SPが設けられている構成である。この構成では、第1系統、第2系統、第3系統及び第4系統の信号をそれぞれ解析することで、センサが設けられた位置における第1〜第4の方向のそれぞれに対するバンパーの変形を捉えることが可能である。
好ましくは、例えば上記のような構成のセンサ部がバンパー本体の表面全体に設けられている。
あるいはまた、上記の第1系統、第2系統、第3系統及び第4系統の各系統センサが重ならないようにして、バンパー本体の表面上に配置されていてもよい。
図6(a)および(b)は上記のセンサ部の配置の密度が異なる第1領域および第2領域の配置構成を示す模式図である。
図6(a)は、第1領域において、第1の方向DRXに延伸する第1系統(x1,x2,・・・)と、第1の方向DRXと略直交する第2の方向DRyに延伸する第2系統(y1,y2,・・・)とを有し、これらの各系統の交差する位置(A11,A12,A21,A22・・)に第1の密度でセンサ部SPが設けられている構成であり、図6(b)は、第1の方向DRXに延伸する第1系統(X1,X2,・・・)と、第1の方向DRXと略直交する第2の方向DRyに延伸する第2系統(Y1,Y2,・・・)とを有する第2領域において、第1の密度よりも低い第2の密度でセンサ部SPが設けられている構成である。
さらに、密度が連続的に変化するパターンに沿ってセンサ部が設けられていてもよい。
また、光ファイバセンサをバンパーの表面または内側に2次元的に角度を持たせて複数配置することにより、バンパーに接触した物体の大きさやその後にバンパーに与えられた変形方向、変形量を同時に検知できる。
また、光源としては安価なレーザダイオードや発光ダイオードなどの発光素子を用いることができ、受光部としても安価なフォトダイオードなどを用いることができ、さらにセンサ部も融着などにより簡単に形成することができるので、簡便かつ安価なシステムを構築することができる。
また、しなやかな特性を有する光ファイバを用いているので、様々な平面及び曲面を有するバンパーの表面にも適切に敷設することができる。
例えば、上記の実施形態において、センサ部としては、図面上バンパーの表面に敷設されているが、この他、バンパー本体の内部に埋め込まれて設けられている構成とすることもできる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
4…界面
10…バンパー本体
11…光源
12…光切替え器あるいは光分岐器
13…受光部
14…信号処理部
20a,20b…光ファイバ
21,31…コア
22,32…クラッド
30…光透過部材
A…自動車車両本体
B…バンパー
SP…センサ部
DR…延伸方向
DRx…第1の方向
DRy…第2の方向
DRα…第3の方向
DRβ…第4の方向
W…リーク光
Claims (10)
- 自動車車両用のバンパー本体と、
コアおよびコアの外周に設けられたクラッドを備え、伝送する光の一部の外界との相互作用を可能にするセンサ部を有し、当該センサ部が前記バンパー本体の表面を構成する面及び/または前記バンパー本体の内部において複数箇所配置されるように、前記バンパー本体の表層部分に埋め込まれ、あるいは当該表面上に、及び/または前記バンパー本体内部に埋め込まれて、設けられた複数本の光ファイバと、
前記光ファイバの入射端に対する入射光を出射する光源と、
前記センサ部を介して前記光ファイバの出射端から出射される光を検出する受光部と
を有するバンパーセンサ。 - 前記センサ部は、前記光ファイバのコア径と異なるコア径を有するヘテロコア部であり、前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である
請求項1に記載のバンパーセンサ。 - 前記センサ部は、前記光ファイバのコアの屈折率あるいはクラッドの屈折率と同等の屈折率を持つ光透過部材が前記光ファイバの中途部に接合されてなる構成である
請求項1に記載のバンパーセンサ。 - 前記センサ部は、前記バンパー本体の表面を構成する複数の曲面あるいは平面において2次元または3次元的に複数箇所配置されている
請求項1〜3のいずれかに記載のバンパーセンサ。 - 前記光ファイバは、前記バンパー本体の表面を構成する面において第1の方向に沿って配置された第1系統と、前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って配置された第2系統を有する
請求項1〜4のいずれかに記載のバンパーセンサ。 - 前記光ファイバは、前記バンパー本体の表面を構成する面において、異なる3以上の方向に沿って配置されている
請求項1〜4のいずれかに記載のバンパーセンサ。 - 前記センサ部は、前記バンパー本体の表面を構成する面において第1の密度で配置された第1領域と、前記第1の密度と異なる第2の密度で配置された第2領域を有する
請求項1〜6のいずれかに記載のバンパーセンサ。 - 前記光源からの光を複数に分岐して前記複数本の光ファイバの一本毎に切り替えて入射する光切替え器あるいは前記複数本の光ファイバのそれぞれに入射する光分岐器をさらに有する
請求項1〜7のいずれかに記載のバンパーセンサ。 - 前記受光部が前記複数本の光ファイバの出射端から出射される光を順次あるいは同時に測定する受光素子列である
請求項1〜8のいずれかに記載のバンパーセンサ。 - 前記センサ部が、前記バンパー本体の形状変化を検知する
請求項1〜9のいずれかに記載のバンパーセンサ。
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