JPH07294664A - 障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 障害物検出装置の感度と信頼性を高める。 【構成】 赤外線の検出素子としてサーモパイル２１を
選択する。サーモパイル２１の冷接点を鏡筒２３に熱接
触させ、外部から取り入れた空気で鏡筒２３を熱交換さ
せる。鏡筒２３とフレ−ム２５の間の筒状の空間に、フ
ァン２９によって強制的な熱交換の流れが形成される。
これにより、鏡筒２３や反射鏡２４の温度が速やかに外
気温に追従し、特別な冷却装置なしでも、障害物検出部
１３が障害物を誤判断しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部の空気の温度より
も高い表面温度の障害物から放射される赤外線を検知し
て、障害物の存在を識別する障害物検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】外部の空気の温度よりも高い表面温度の
障害物から放射される赤外線を検知して、障害物の存在
を識別する障害物検出装置を自動車の前面に配置して、
先行車両や歩行者を検出させ、運転中の運転者に警報を
与えたり、自動車に自動減速プログラムを起動させる安
全装置の研究が行なわれている。

【０００３】従来の障害物検出装置の例が実開平３−６
７９４７号に示される。ここでは、鏡筒の奥に配置した
赤外線センサに、鏡筒の先端に配置したレンズで収束し
た赤外線が入射する。鏡筒の外面は、外部の種々の熱源
に直接さらされる。また、鏡筒に太陽光が入射して内表
面が一時的に太陽光に晒されると、局部的な温度上昇が
起こる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】実開平３−６７９４７
号の障害物検出装置では、外部の熱源や太陽光の入射光
に起因して鏡筒やレンズに局部的な温度上昇が起こる
と、温度上昇した部分が数秒間に渡って不要な赤外線の
輻射源となる。そして、識別手段は、この不要な赤外線
が検出素子に発生させる雑音信号を、外部の障害物によ
るものであると誤判断する可能性がある。

【０００５】また、障害物検出装置を自動車に搭載する
場合、自動車の周囲の空気温度が刻一刻と変化すること
を考慮する必要がある。直射日光を受けた路面上を走行
していて急にトンネルに入った場合等、空気温度の急激
な変化に対して、障害物検出装置の内部温度が一様には
追従できない。鏡筒や集光光学系に、外気温の温度変化
に追従できない高温部分ができると、高温部分から放射
される赤外線は、同様に雑音信号となって、識別手段に
よる障害物の判断を誤らせる。

【０００６】ところで、障害物検出装置の感度を上げる
方法の１つは、鏡筒を大口径化して検出素子上に集束さ
れる赤外線の強度を高める方法である。しかし、大口径
化した鏡筒は、部材の熱伝導だけでは、もはや全体を一
様に温度管理することが困難になる。そして、鏡筒各部
における温度のばらつきは、同様に、検出素子に雑音信
号を出力させ、識別手段による障害物の判断を誤らせ
る。さらに、大口径化と強度を保つ肉厚化によって鏡筒
の熱容量が増加するため、環境温度の変化に追従できな
い部分から放射される赤外線の量も増加し、大口径化に
よる感度上昇を割り引く大きな雑音信号が形成される。

【０００７】そこで、特別な冷却装置を設けて鏡筒や反
射鏡を冷却し、鏡筒や反射鏡が発生する赤外線のレベル
を大幅に下げることで雑音信号の問題を解決している。
しかし、冷却装置は障害物検出装置を大型化し、取り付
け構造の複雑化、消費電力の増大を招き、冷却に伴う追
加的な断熱構造や結露対策も必要となる。

【０００８】本発明は、鏡筒や集光光学系の温度が速や
かに外部の空気の温度に追従し、特別な冷却装置等に頼
ることなく感度と信頼性を高め得る障害物検出装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の障害物検出手
段は、赤外線の強度を検出する検出素子と、前記検出素
子の出力から赤外線の強度情報を形成する変換手段と、
外部から取り入れた赤外線を前記検出素子に導いて集光
状態で入力させる鏡筒および集光光学系と、外部の空気
温度を検知して外気温情報を出力する温度検出手段と、
前記強度情報および外気温情報に基づいて障害物を判断
する識別手段と、を有する障害物検出装置において、前
記検出素子は、その冷接点を前記鏡筒に熱連絡して、そ
の温接点から前記赤外線の強度出力を発生させるサーモ
パイル素子であり、かつ、外部の空気を前記鏡筒に熱交
換させる熱交換構造を設けたものである。

【００１０】請求項２の障害物検出手段は、請求項１の
障害物検出装置における前記熱交換構造が、前記外部の
空気を取り入れて、前記鏡筒に沿った強制的な空気流れ
を形成する強制換気手段を含むものである。

【００１１】請求項３の障害物検出手段は、請求項１ま
たは２記載の障害物検出装置における前記熱交換構造
が、前記鏡筒の外側に筒状の空間を形成して前記鏡筒を
取り囲む、断熱処理した外側筒体と、前記筒状の空間に
外部の空気を取り入れて、前記鏡筒の全周に沿って流す
流路構造と、を含むものである。

【００１２】請求項４の障害物検出手段は、請求項３記
載の障害物検出装置における前記鏡筒が、前記鏡筒の入
口側に配置されて外部の空気の流入を阻止する赤外線透
過部材、を有し、前記熱交換構造が、前記赤外線透過部
材の内側位置の前記鏡筒部材に複数の開口を設け、前記
筒状の空間を流れる空気の一部を、前記鏡筒部材の内壁
に沿って流す流路構造を含むものである。

【００１３】請求項５の障害物検出装置は、請求項２、
３または４記載の障害物検出装置における前記強制換気
手段が、前記鏡筒の入り口側から取り入れた前記外部の
空気を前記鏡筒に沿って奥側に付勢するファンと、前記
鏡筒の内側で前記サーモパイル素子の冷接点の温度を検
知して内部温度情報を出力する内部温度検出手段と、前
記外気温情報および内部温度情報に応じて前記強制換気
手段の出力を変化させ少なくとも前記背景温度が外部温
度よりも高まった際に、前記ファンの出力を増大させる
冷却制御手段と、を含むものである。

【００１４】請求項６の障害物検出装置は、請求項１、
２、３、４または５記載の障害物検出装置における前記
集光光学系が前記サーモパイル素子の上空に切り取る角
度を前記サーモパイル素子の感度の半値角度に定めたも
のである。

【００１５】

【作用】請求項１の障害物検出装置では、熱交換構造が
鏡筒を介してサーモパイル素子の冷接点の温度を外部の
空気の温度（外気温）に追従させる。外部から取り入れ
た赤外線は、集光光学系で収束されてサ−モパイル素子
を照射し、その温接点を障害物の表面温度に応じた温度
に加温する。この温度は、障害物の表面温度よりも低い
が、外気温よりも確実に高い。従って、サ−モパイル素
子の温接点からは、外気温（冷接点）と障害物の表面温
度（温接点）の温度差に応じたアナログ電圧が出力され
る。

【００１６】請求項２の障害物検出手段では、強制換気
手段が、サ−モパイル素子に至る赤外線の光路に沿った
鏡筒等の部材に外気を吹き付けて熱交換を促進し、その
温度を外気温に対して速やかに追従させる。

【００１７】請求項３の障害物検出手段では、外側筒体
と鏡筒の間の筒状の空間を利用して外気と鏡筒の熱交換
を行う。また、断熱処理された外側筒体が、例えば、直
射日光や車体内の熱源、装置取り付け部分の温度や温度
変化から、鏡筒はもちろんのこと、外部から取り入れた
空気をも遮断しており、これらの熱を鏡筒の温度分布に
影響させない。外部から取り入れた空気は、鏡筒に沿っ
て奥側に流れて鏡筒の全周と熱交換し、鏡筒の全体をす
みやかに外部気温に追従させる。すなわち、単なる熱伝
導に加えて、外部から取り入れた空気の流れによって
も、内部構造の温度分布の平準化と外気温への追従が達
成される。

【００１８】請求項４の障害物検出手段では、赤外線透
過部材が外気の流入を妨げている鏡筒の内部空間に、開
口を通じて空気が流入する。外部から取り入れた空気が
鏡筒の外側と内側を同時に流れて効率的な熱交換を行な
う。開口を通じて鏡筒の内側に流れ込んだ空気は、集光
光学系、検出素子の支持部材等に対しても熱交換を行な
い、外部から入射した赤外線が検出素子に至るまでの経
路に位置する部材の温度を速やかに外気温度に追従させ
る。

【００１９】請求項５の障害物検出手段では、ファンの
強制換気動作によって、自然に頼るよりも飛躍的に多い
空気が鏡筒の熱交換に関与する。また、外気温度が急に
低下する等して、内部温度が相対的に高まった場合に
は、冷却制御手段がファンの出力を高めて、熱交換に関
与する空気の量を増大させ、さらに速やかな熱的な中和
をはかる。

【００２０】請求項１〜５の障害物検出装置では、「鏡
筒各部の一様な温度変化」、「外気温度に対する鏡筒各
部温度の速やかな追従性」によって、検出素子の雑音信
号を抑制したが、請求項６の障害物検出装置では、集束
光学系と検出素子の取り付け関係の最適化によって、サ
ーモパイル素子の出力のＳＮ比を最大にする。このＳＮ
比は、外部から取り入れた赤外線に起因してサーモパイ
ル素子が出力するアナログ電圧と、不要な赤外線の輻射
に起因する雑音信号との比である。

【００２１】請求項６の障害物検出装置では、集光光学
系の断面が円形とされ、検出素子の上空から円錐状に集
束した赤外線を入射させる。この円錐の頂角の１／２に
相当する「集光光学系が検出素子の上空に切り取る角
θ」を、検出素子の感度の半値角に設定する。これより
も小さな角θは、検出素子に入射する必要な赤外線の量
を大きく削減させる。また、これよりも大きな角θは、
検出素子に入射する必要な赤外線の量の増加率よりも高
い増加率で、鏡筒や集束光学系から入射する不必要な赤
外線の量を増加させる。この事実は、実験により確かめ
られており、実施例中で詳しく説明している。

【００２２】

【実施例】図１〜図５を参照して第１実施例を説明す
る。図１は第１実施例の障害物検出装置の説明図、図２
はセンシング部の構造の説明図、図３はサ−モパイルの
構造の説明図、図４は第１実施例における反射鏡の占有
角θとサ−モパイルのＳＮ比特性の関係の説明図、図５
はサ−モパイルの入力角度範囲とＳＮ比の理論的な関係
の説明図である。図２中、(a) は側断面図、(b) は反射
鏡側から見た断面図を示す。図４中、(a) はサ−モパイ
ルの指向特性、(b) はサ−モパイルのＳＮ比特性を示
す。図５中、(a) はサ−モパイルの指向特性、(b) はサ
−モパイルのＳＮ比特性を示す。

【００２３】ここでは、鏡筒の底に凹面反射鏡を設け、
鏡筒の入口に、外部の空気の流入を阻止する赤外線透過
部材を配置する。鏡筒は、数１０ｍｍ〜数１００ｍｍの
大きな口径を持ち、この口径を通じて入力させた赤外線
は、反射鏡によって、検出素子の直径数ｍｍ以下の入射
窓に集束される。

【００２４】そして、ここでは、外側筒体と鏡筒の間隔
に外部の空気を取り込み、ファンで強制換気して鏡筒と
熱交換させる。また、反射鏡がサーモパイルの上空に切
り取る角θを検出素子の感度の半値角に設定している。

【００２５】図１において、センシング部１０は、図中
の左方に位置する図示しない障害物から放射された赤外
線を検出する。すなわち、障害物から放射された赤外線
を内部のサーモパイル素子２１に集束状態で入射させ、
サーモパイル素子２１の温接点から障害物の表面温度に
応じたアナログ電圧を出力する。

【００２６】増幅器１１は、センシング部１０が出力す
るアナログ電圧を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１２は、増幅
器１１が出力したアナログ電圧をデジタル信号に変換し
て赤外線の強度情報を作成する。障害物検出部１３は、
外気温センサ３２の出力を参照して赤外線の強度情報を
判別し、赤外線の強度情報から演算した輻射源の温度が
外気温よりも一定幅以上高ければ、輻射源を障害物と判
断して、警報出力部１４を作動させる。警報出力部１４
は、図示しないブザ−やディスプレイを通じて、障害物
の存在を操作者に通報する。

【００２７】センシング部１０は、外気温を計測する外
気温センサ３２に加えて、サーモパイル２１の冷接点の
温度を計測する内部温度センサ３３を備える。温度比較
部１５は、外気温センサ３２と内部温度センサ３３の出
力を比較して、サ−モパイル２１の冷接点と温接点の温
度差を演算する。モ−タ制御部１６は、この温度差に応
じた電力をファン駆動用のモ−タ３０に供給し、ファン
によってセンシング部１０に取り込まれる外部の空気の
流量を調整する。すなわち、この温度差が拡大した際に
は、モ−タ３０の出力を高めて、センシング部１０にお
ける熱交換を促進する。

【００２８】図２において、図１のセンシング１０は、
断熱材で内張りされた円筒状のフレ−ム２５の内側に円
筒状の鏡筒２３を保持した二重構造である。フレ−ム２
５と鏡筒の間の筒状の空間が、外部から取り入れた空気
の流路となる。モータ３０で駆動されるファン２９は、
エアフィルタ２７の側からこの筒状の空間に外部の空気
を取り入れて、鏡筒２３の入口側から奥側に向かう熱交
換のための気流を形成し、エアフィルタ２６の側から排
出する。エアフィルタ２６、２７は、センシング部１０
の内部空間にごみやミストが侵入するのを防止する。

【００２９】サ−モパイル２１は、赤外線の入射窓を奥
側に向けて、鏡筒２３を横断する柱状の支持材２２に取
り付けられる。サーモパイル２１は、鏡筒２３の中心軸
上の中空位置に保持される。鏡筒２３の内表面と支持材
２２の表面全体は、反射防止のために黒く着色してあ
る。鏡筒２３の奥側に連続して配置された反射鏡２４は
鏡筒２３内を進む赤外線を入口側に折り返して集光し、
サ−モパイル２１の入射窓に入射させる。反射鏡２４
は、その中心部にサ−モパイル２１と同径の開口３６を
設けている。開口３６は、鏡筒２３内の空気を流出させ
る排気口として機能するとともに、サ−モパイル２１の
ナルシサス効果を抑制する。

【００３０】鏡筒２３の入口には、赤外線透過材料（シ
リコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛等）から形成され
た窓板２８が配置され、赤外線を鏡筒２３に取り込む際
に汚れた空気の流入を阻止している。輻射源（人体等）
から放射された赤外線は、窓板２８を透過して鏡筒２３
内を奥に進み、反射鏡２４によって集光されてサ−モパ
イル２１に入射する。サーモパイル２１は、この赤外線
で加温された温接点と、鏡筒２３等に熱連絡した冷接点
との温度差を検知する。

【００３１】鏡筒２３の入口側には、鏡筒２３を取り囲
んで複数の開口３５が等間隔に形成される。窓板２８で
閉じられた鏡筒２３の内部空間には、フィルタ２７を通
じて前方から取り込んだ空気の一部が開口３５を通じて
流れ込む。そして、鏡筒２３の内表面、支持材２２、サ
−モパイル２１等と熱交換した後に、反射鏡２４の開口
３６を通じて流れ出す。

【００３２】反射鏡２４の開口３６に対向させて、反射
鏡２４と同一材料で形成されたキャップ３１が配置され
る。キャップ３１は、ファン２９を駆動するモ−タ３０
の軸の先端に固定され、サーモパイル２１にモ−タ３０
の側から不要な赤外線が入射するのを防止している。

【００３３】図３において、サ−モパイル２１は、ベ−
ス６２とキャップ６１で機能部６６を囲んで構成され
る。機能部６６は、赤外線の吸収体である金黒６４と、
微小な熱電対の集積回路であるサーモパイルチップ６３
とで構成される。サーモパイルチップ６３は、その温接
点が金黒６４に熱連絡され、冷接点がベース６２を通じ
て図２の支持材２２に熱連絡されている。そして、支持
材２２は、上述した熱交換構造によって、外気温に追従
している。従って、輻射源から放射された赤外線が金黒
６４を輻射源の表面温度に応じた温度まで加温すると、
サーモパイルチップ６３は、機能部６６の部分的な温度
差、すなわち、支持材２２（冷接点）と金黒６４（温接
点）の温度差に応じたアナログ電圧を出力する。

【００３４】サ−モパイル２１のキャップ６１の頂部に
は、赤外線の入射窓であるシリコンフィルタ６５が配置
される。シリコンフィルタ６５を通じて、上空から入射
傾き角度ψで入射した赤外線は、金黒６４に吸収され
て、機能部６６に部分的な温度差を形成する。入射傾き
角度ψは、機能部６６に垂直入射した際が０度、真横か
ら水平入射した際が９０度である。

【００３５】図２において、反射鏡２４がサーモパイル
２１の上空に形成する円錐の頂角の半分に相当する角θ
は、サーモパイル２１の感度の半値角に設定される。こ
の関係から、反射鏡２４の直径と支持材２２（サーモパ
イル２１）の取り付け位置が定まり、この取り付け位置
を合焦点位置として反射鏡２４の曲率が定まる。

【００３６】角度θは、言い換えれば、反射鏡２４がサ
ーモパイル２１の上空に切り取る角度θであり、サーモ
パイル２１から見て反射鏡２４を見込む角度範囲の１／
２に等しい。サ−モパイル２１の感度の半値角は、サ−
モパイル２１の感度が５０％になる角度である。角度θ
を感度の半値角とすることで、鏡筒２３、反射鏡２４に
よる熱放射の影響を極小にしてセンシング部１０のＳＮ
比を最大にする。

【００３７】センシング部１０のＳＮ比は、サ−モパイ
ル２１が受光する人体等からの赤外線量Ａと、鏡筒２
３、反射鏡２４からの赤外線量Ｂとの比Ａ／Ｂを意味す
る。このＳＮ比と角度θの関係は、計算機シュミレ−シ
ョンにより求めた。図４、図５を参照してこの関係を説
明する。

【００３８】図４(a) において、サーモパイル２１の感
度Ｔは、赤外線の入射傾き角度ψが１０度までほぼ１０
０％であるが、１０〜５０度の範囲で急低下し、６０度
以上では０％である。そして、感度の半値角は３４度で
ある。

【００３９】いくつかの角θと反射鏡２３の直径（＝鏡
筒直径）の組み合わせについて、この感度Ｔと角度ψの
関係を用いて、図２のセンシング部１０におけるＳＮ比
を計算機シュミレ−ションする。その結果が図４(b) で
ある。

【００４０】図４(b) において、３種類の鏡筒直径のい
ずれにおいても、サーモパイル２１の感度の半値角３４
度を角度θとした場合にＳＮ比が最大である。ここで、
ＳＮ比を構成する信号Ｓは、サ−モパイル２１が受光す
る人体等からの赤外線量を意味し、輻射雑音Ｎは、鏡筒
２３と反射鏡２４からの赤外線量を意味する。それぞれ
のＳＮ比は、鏡筒直径１００ｍｍ、θ＝２８度の値を０
ｄＢとして相対値で表わしている。

【００４１】ところで、図３のサ−モパイル２１の指向
特性（感度Ｔと角度ψの関係）が図４(a) のように不規
則になる理由の１つは、金黒６４に届く赤外線の入射傾
き角度ψの範囲をシリコンフィルタ６５やキャップ６１
が制限するからである。シリコンフィルタ６５やキャッ
プ６１が無ければ、輻射源から見た金黒６４の見かけの
面積と角度ψの関係をそのまま反映して、サ−モパイル
２１の指向特性は図５(a) のようなＣＯＳカ−ブにな
る。そして、このように理想化された指向特性のサーモ
パイル２１の感度の半値角は６０度である。

【００４２】図５(a) の指向特性を用いて、図２のセン
シング部１０におけるＳＮ比を計算機シュミレ−ション
した。その結果が図５(b) である。

【００４３】図５(b) において、理想化された指向特性
のサーモパイル２１の場合、角度θを６０度に設定すれ
ば、センシング部１０のＳＮ比が最大となり、放射源か
らの赤外線量Ａに対する鏡筒２３、反射鏡２４からの赤
外線量Ｂの影響を最小にできる。従って、理想化された
指向特性のサーモパイル２１の場合でも、角度θをセン
サの感度の半値角に設定すれば、図２のセンシング部１
０における障害物検知の信頼性を最大にまで高め得る。

【００４４】以上のように構成された第１実施例の障害
物検出装置では、サーモパイル２１を採用して、サーモ
パイル２１の冷接点を外気温に追従させる構成であるか
ら、外気温に等しい物体からの輻射に対しては、サーモ
パイル２１の出力するアナログ電圧が基本的に０であ
る。そして、外部から空気を取り入れて鏡筒２３、反射
鏡２４と積極的に熱交換させる構成であるから、太陽光
の直射がセンシング部１０に入射して、鏡筒２３等の内
表面が部分的に加温された場合や、外気温が急低下して
鏡筒２３等の温度が一時的に外気温よりも高まった場合
にも、鏡筒２３等の温度を速やかに外気温に追従させ
て、サーモパイル２１の出力する熱雑音レベルを低く抑
制する。

【００４５】従って、障害物検出部１３における基準値
（障害物と判断すべき外気温との温度差）を小さくした
り、増幅器１１のゲインを高めたりして、障害物検出装
置の感度を高めた場合でも、障害物検出部１３がサーモ
パイル２１の熱雑音を障害物と誤判断しないで済む。つ
まり、障害物検出部１３における比較の基準値を拡大し
て雑音出力を無視する安易な方法を採用した場合のよう
に、低い表面温度の障害物や遠方の障害物を見逃す心配
が無い。

【００４６】また、支持材２２、鏡筒２３、反射鏡２４
には、熱伝導率の高いアルミや銅等の同一金属材料が採
用され、薄肉に形成して部材の熱容量を低くしている。
これにより、取り入れた空気との熱交換によって、各部
材の表面温度が速やかに外気温に追従する。そして、セ
ンシング部１０におけるフレ−ム２５と鏡筒２３の二重
構造は、直射日光や付近の邪魔な熱源からの輻射を遮断
しており、鏡筒２３の急激な温度変化を防止する。

【００４７】さらに、図１の温度比較部１５、モータ制
御部１６を設けて、外気温と内部温度の温度差が増大し
た場合にモータ３０の出力を高め、熱交換に関与する空
気の流量を増加させる構成であるから、鏡筒２３からサ
ーモパイル２１の冷接点までの各部温度が外気温に対し
て速やかに追従する。つまり、外気温に比べて内部温度
が高くなっても、鏡筒２３等からの輻射による熱雑音を
誤判断のレベルまで高めない。

【００４８】図６は、第２実施例の障害物検出装置の説
明図である。第２実施例の障害物検出装置は、図１のセ
ンシング部１０を図６のセンシング部４０に置き換えて
構成され、図１のセンシング部１０を除いた構成部分
は、そのまま第２実施例でも転用している。従って、図
６には、図２(a) に相当するセンシング部４０の側断面
のみを示し、図１のセンシング部１０を除いた構成部分
に関して重複する説明を省略している。

【００４９】図６において、センシング部４０では、集
光手段として、図２の反射鏡２４の替わりに赤外線光学
用のレンズ４８を使用している。人体等からの赤外線
は、レンズ４８によってサ−モパイル４１上に集光され
る。

【００５０】第２実施例においては、サ−モパイル３１
の冷接点は、熱伝導率の高い素材で形成された鏡筒４３
と接続されている。さらに、鏡筒４３からサ−モパイル
４１の冷接点までの各部材は、ファン４９によって空冷
されており、常に外気温と同温に保たれる。ファン４９
を駆動するモ−タ５０は、図１の実施例と同様に制御さ
れており、フレ−ム４５の外側面に設けた外気温センサ
５２と、鏡筒４３の内壁面に設けた内部温度センサ５３
の温度検出結果によって、常に最適な回転数となるよう
に制御されている。

【００５１】フレ−ム４５は、断熱材で形成されてお
り、鏡筒４３との間に筒状の空間を形成している。ファ
ン４９に付勢された外部の空気は、入口側のエアフィル
タ４７を通じてフレ−ム４５の内部空間に流れ込み、鏡
筒４３に沿って進んで、出口側のエアフィルタ４６を通
じて外部に排出される。

【００５２】鏡筒４３は、熱容量を抑制した薄肉の円錐
形状に成型される。鏡筒４３の内面の傾きは、レンズ４
８によって集光された赤外線がサ−モパイル４１に入射
する最大角度αに合わせてある。なお、サ−モパイル４
１の中心からレンズ４８を見込む角度θは、図３の解析
結果から、サ−モパイル４１の感度の半値角と等しくな
っている。なお、鏡筒４３の内面は反射防止のため、黒
く着色されている。

【００５３】これらの作用により、第１実施例と同様、
センシング部４０は、鏡筒４３の熱放射による雑音が問
題とならない光学系となっている。

【００５４】第１実施例、第２実施例では、赤外線の検
出素子としてサ−モパイルを使用したが、赤外線を関知
する一次元のセンサアレイや二次元のイメ−ジセンサに
置き換えても良い。これにより、熱源の方位を併せて検
知できる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１の障害物検出手段によれば、検
出素子がサ−モパイル素子だから、丈夫で壊れにくく、
ごみや水分による影響も受けにくい。また、出力電圧を
増幅する簡単な回路構成だけで赤外線を検出する機能を
発揮でき、全体の回路構成を小形化し易い。

【００５６】また、鏡筒の熱交換構造を介して冷接点の
温度を外気温に追従させる構成であるから、外気温度か
ら掛け離れた表面温度の物体に対してのみサ−モパイル
素子が出力を発生する。従って、鏡筒を冷却する必要が
なく、サ−モパイル素子の周辺回路も簡単で済み、複雑
な回路調整等も不要である。これにより、特別な冷却装
置がなくても信頼性の高い障害物検知が可能となり、シ
ステム全体が小形化、軽量化され、機器の取り付け構造
等も簡単で済む。

【００５７】また、熱交換構造が強制換気手段を含む場
合、冷接点と鏡筒の温度の追従性が改善された分、鏡筒
の部分的な温度上昇が起こりにくくなり、鏡筒の温度上
昇を障害物と誤検知する可能性が低くなる。

【００５８】また、熱交換構造が外側筒体と鏡筒の間に
流路構造を形成している場合、外側筒体が外部からの熱
の流入を阻止するから、外部熱源（直射日光、エンジ
ン、コンプレッサ等）に起因する内部構造の部分的な温
度上昇の心配がなくなり、内部構造の各部とサーモパイ
ル素子の冷接点温度の格差が小さくなる。従って、サー
モパイル素子の出力に占める、内部構造の輻射雑音のレ
ベルが抑制され、障害物検出装置の感度を高くしても、
障害物を誤検知しないで済む。すなわち、障害物検出装
置の信頼性が高まる。

【００５９】また、鏡筒に開口を設けて鏡筒内に空気を
分岐させる場合、開口を通じて鏡筒の内側に流れ込む空
気の熱交換によって、鏡筒の環境温度への追従性が改善
された分、環境温度の急激な変化に対しても、障害物を
誤検知しないで済む。

【００６０】また、外気温と内部温度の格差に応じてフ
ァンの出力を変化させる構成とした場合、障害物を誤検
知する可能性が高まった場合にのみ強制換気手段の出力
を増大させるから、それ以外の場合には、低出力を保っ
て、強制換気手段の節電を達成できる。また、低出力な
分、強制換気手段自身が検出素子に対する不必要な熱源
とならないで済む。もちろん、鏡筒の環境温度への追従
性が改善された分、障害物検出装置の信頼性が高まる。
そして、検出素子の感度を高く設定して、その分だけ鏡
筒の口径を小さくする等の手法を通じて、小型軽量で安
価な障害物検出装置を提供できる。

【００６１】また、集光光学系がサーモパイル素子の上
空に形成する円錐の頂角の１／２をサーモパイル素子の
感度の半値角度に設定した場合、検出素子の出力と雑音
信号の比が高まった分、雑音信号を障害物と誤検知する
可能性が低くなり、障害物検出装置の信頼性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の障害物検出装置の説明図である。

【図２】センシング部の構造の説明図である。

【図３】サ−モパイルの構造の説明図である。

【図４】第１実施例における反射鏡の占有角θとサ−モ
パイルのＳＮ比特性の関係の説明図である。

【図５】サ−モパイルの入力角度範囲とＳＮ比の理論的
な関係の説明図である。

【図６】第２実施例の障害物検出装置の説明図である。

【符号の説明】

１０、４０ センシング部 １１ 増幅器（変換手段） １２ Ａ／Ｄ変換器（変換手段） １３ 障害物検出部（識別手段） １４ 警報出力部 １５ 温度比較部（冷却制御手段） １６ モータ制御部（冷却制御手段） ２１、４１ サ−モパイル（検出素子） ２２ 支持材 ２３、４３ 鏡筒 ２４ 反射鏡（集光光学系） ２５、４５ フレ−ム（外側筒体） ２６、２７、４６、４７ エアフィルタ ２８ 窓板（赤外線透過部材） ２９、４９ ファン（強制換気手段） ３０、５０ モ−タ（強制換気手段） ３１ キャップ ３２、５２ 外気温センサ（温度検出手段） ３３、５３ 内部温度センサ（内部温度検出手段） ３５、３６ 開口 ４８ レンズ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線の強度を検出する検出素子と、 前記検出素子の出力から赤外線の強度情報を形成する変
   換手段と、 外部から取り入れた赤外線を前記検出素子に導いて集光
   状態で入力させる鏡筒および集光光学系と、 外部の空気温度を検知して外気温情報を出力する温度検
   出手段と、 前記強度情報および外気温情報に基づいて障害物を判断
   する識別手段と、を有する障害物検出装置において、 前記検出素子は、その冷接点を前記鏡筒に熱連絡して、
   その温接点から前記赤外線の強度出力を発生させるサー
   モパイル素子であり、かつ、 外部の空気を前記鏡筒に熱交換させる熱交換構造を設け
   たことを特徴とする障害物検出装置。
2. 【請求項２】 前記熱交換構造は、前記外部の空気を取
   り入れて、前記鏡筒に沿った強制的な空気流れを形成す
   る強制換気手段を含むことを特徴とする請求項１記載の
   障害物検出装置。
3. 【請求項３】 前記熱交換構造は、前記鏡筒の外側に筒
   状の空間を形成して前記鏡筒を取り囲む、断熱処理した
   外側筒体と、 前記筒状の空間に外部の空気を取り入れて、前記鏡筒の
   全周に沿って流す流路構造と、を含むことを特徴とする
   請求項１または２記載の障害物検出装置。
4. 【請求項４】 前記鏡筒は、前記鏡筒の入口側に配置さ
   れて外部の空気の流入を阻止する赤外線透過部材を有
   し、 前記熱交換構造は、前記赤外線透過部材の内側位置の前
   記鏡筒部材に複数の開口を設け、前記筒状の空間を流れ
   る空気の一部を、前記鏡筒部材の内壁に沿って流す流路
   構造を含むことを特徴とする請求項３記載の障害物検出
   装置。
5. 【請求項５】 前記強制換気手段は、前記鏡筒の入り口
   側から取り入れた前記外部の空気を前記鏡筒に沿って奥
   側に付勢するファンと、 前記鏡筒の内側で前記サーモパイル素子の冷接点の温度
   を検知して内部温度情報を出力する内部温度検出手段
   と、 前記外気温情報および内部温度情報に応じて前記強制換
   気手段の出力を変化させ、少なくとも前記冷接点の温度
   が外部温度よりも高まった際に、前記ファンの出力を増
   大させる冷却制御手段と、を含むことを特徴とする請求
   項２、３または４記載の障害物検出装置。
6. 【請求項６】 前記集光光学系が前記サーモパイル素子
   の上空に切り取る角度を、前記サーモパイル素子の感度
   の半値角度に定めたことを特徴とする請求項１、２、
   ３、４または５記載の障害物検出装置。