(57)【要約】【課題】  衝突を適切に検出できる自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサを提供する。【解決手段】  ４本の傷付きＰＯＦ１〜４をテープ状に並列配置して衝突検知用光ファイバセンサ１０を構成する。各傷付きＰＯＦ１〜４の傷領域１ａ〜４ａは長さ方向に順次ずれており、かつ、傷領域組みＢを複数備えている。筒状でその半径Ｒが一定の範囲内にあると想定した衝突物が衝突してバンパに凹みが生じた時の凹み部沿面長Ｌの範囲をＬmin.〜Ｌmax.とした時、凹み部沿面長がＬmin.〜Ｌmax.の範囲内にある全ての凹み部に対して、その凹み部が１本の傷付きＰＯＦにおける隣接する２箇所の傷領域に跨ることがないという第１の条件、及び、傷領域が少なくとも凹み部沿面長より短いという第２の条件を共に満たすように傷領域長さＳを設定する。【選択図】  図１
2006347439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ直径方向片側の表面に円周方向に伸びる傷をファイバ長手方向に微少間隔をあけて多数形成した傷領域を長さ方向の複数箇所に備えた４本の傷付きプラスチック光ファイバ（傷付きＰＯＦ）を並列させてなり、各傷付きＰＯＦの傷領域は長さ方向に順次ずれており、かつ、４本の傷付きＰＯＦのそれぞれの傷領域を１つずつ含む傷領域組みを長さ方向に隣接させて複数設けてなる自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサであって、
筒状でその半径Ｒが一定の範囲内にあると想定した衝突物が衝突してバンパに凹みが生じた時の凹み部沿面長（凹み部の面に沿う長さ）Ｌの範囲をＬmin.〜Ｌmax.とした時、凹み部沿面長がＬmin.〜Ｌmax.の範囲内にある全ての凹み部に対して、その凹み部が１本の傷付きＰＯＦにおける隣接する２箇所の傷領域に跨ることがないという第１の条件、及び、傷領域が少なくとも凹み部沿面長より短いという第２の条件を共に満たすように傷領域長さＳを設定したことを特徴とする自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記傷領域長さＳが４０ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサ。
【請求項３】
前記傷領域組みの数が４であることを特徴とする請求項１又は２記載の自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサ。
【請求項４】
前記傷領域長さＳが７０ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、いわゆる傷付きプラスチック光ファイバを用いた自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック製の光ファイバ（場合によりＰＯＦと呼ぶ）は石英系光ファイバに比較して取り扱いが容易であり短距離伝送用途に用いられる場合が多い。そして、プラスチック製の光ファイバの直径方向片側の表面に円周方向に伸びる傷をファイバ長手方向に微少間隔をあけて多数形成した傷付きプラスチック光ファイバ（場合により傷付きＰＯＦと呼ぶ）が知られている。この傷付きＰＯＦの用途として、その表面の傷の存在によって発生する伝送損失が、傷のある側から側圧を与えて曲げた時には軽減される方向に変化し、傷と逆の側から側圧を加えて曲げた時には更に増大する方向に変化するという現象を応用した曲げセンサが知られている（ＵＳＰ５，３２１,２５７）。
【０００３】
そして、この曲げセンサを、物体の衝突を検知する衝突検知センサとして応用することが提案されている。その衝突検知センサの基本的な構成としては、ＵＳＰ５,３２１,２５７の曲げセンサの複数本をテープ状に並べるとともに、衝突検知センサの各ＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）上に設ける傷領域を互いに長手方向にずらす構成としている。例えば４心の衝突検知センサとする場合では、図４に示すように、並列させた第１〜第４の４本の傷付きＰＯＦ１、２、３、４の表面の傷領域１ａ、２ａ、３ａ、４ａを順次ずらした構成である。この４心の衝突検知センサ５全体としての傷領域をＡで示す。
この衝突検知センサ５を検知対象物の表面に貼り付けることで、衝突時の検知対象物のゆがみを検知することができ、これにより衝突を検知することが可能となる。この衝突検知センサは、自動車の歩行者保護規制に対応するものであり、万一自動車が歩行者に衝突した時に瞬時にそれを検知して、瞬時に歩行者保護装置を作動させることを可能にするためのものである。
【特許文献１】USP 5,321,257
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の衝突検知センサを実際に自動車のバンパに適用するために詳細な検討を行った結果、次のようなことが明らかになった。衝突によって生じる変形は単なるＵ字形の変形（曲率中心が衝突手前側にある順Ｒ変形）でなく、その両側に逆Ｒ変形部分（曲率中心が反対側にある変形部分）を持つ“ひ”の形状の変形を示すことが分かった。
【０００５】
ところで、傷付きＰＯＦによる光ファイバセンサは、理想形状のものを構成すると、加わった曲げの１／ｒ（ｒは曲げ半径）に比例する損失変化（損失が増大又は損失が低下）を発生させるが、その損失変化は曲げに関与した角度に比例する。
したがって、衝突検知センサに対する衝突領域がすべて、当該衝突検知センサ全体の傷領域内に含まれる場合には、必ず相殺する逆符号の損失変化が加わることになり、したがって、損失変化が相殺されて、衝突を検知できないことになる。
【０００６】
このことを図３を参照して説明すると、図３（イ）は１本の傷付きＰＯＦ３１からなる光ファイバセンサ３０’を貼り付けた検知対象物（例えば自動車のバンパ）３２に円筒状の衝突物３３が衝突した場合として模式的に示した図、同図（ロ）は（イ）の要部拡大図である。図３は傷付きＰＯＦの１つの傷領域内に衝突変形部のすべてが含まれている状態を示している。図示例では傷付きＰＯＦ３１の上側に傷があるとすると、衝突物３３のＲに即して順変形（傷のある側（図示例では上側）から側圧が加わった時の変形）した領域の角度範囲をθ１、衝突領域と非衝突領域との境界で衝突物３３のＲに対応して逆変形（傷のある側と反対側（図示例では下側）から側圧が加わった時の変形）した領域の角度範囲をθ２とすると、θ１＝２θ２であるから、順変形の場合の曲げ関与角度（θ１）と逆変形の場合の曲げ関与角度（２θ２）とが等しくなるが、前記の通り、曲げによる損失変化は曲げに関与した角度に比例するので、損失変化が相殺されることになる。
【０００７】
また、自動車のバンパ用の衝突検知センサとしては１ｍ以上の長さが必要なので、図４に示したように、４本の傷付きＰＯＦ１〜４のそれぞれの傷領域を１つずつ含む傷領域の組み（図４のＢで示す部分）を長さ方向に隣接させて複数設ける（図示例では２組み）が、衝突変形が１本の傷付きＰＯＦ上の隣接する２箇所の傷領域に跨ると、正しい検出ができなくなる。
上記のことから、検知対象の衝突物の大きさ（Ｒ）と傷付きＰＯＦ上の傷領域の長さＳとの関係が適切に設定されていなければ、衝突を適切に検出できない場合が生じる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、検知対象の衝突物の大きさ（Ｒ）と傷付きＰＯＦ上の傷領域長さＳとの関係が適切に設定されて衝突を適切に検出できる自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、ファイバ直径方向片側の表面に円周方向に伸びる傷をファイバ長手方向に微少間隔をあけて多数形成した傷領域を長さ方向の複数箇所に備えた４本の傷付きプラスチック光ファイバ（傷付きＰＯＦ）を並列させてなり、各傷付きＰＯＦの傷領域は長さ方向に順次ずれており、かつ、４本の傷付きＰＯＦのそれぞれの傷領域を１つずつ含む傷領域組みを長さ方向に隣接させて複数設けてなる自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサであって、
筒状でその半径Ｒが一定の範囲内にあると想定した衝突物が衝突してバンパに凹みが生じた時の凹み部沿面長（凹み部の面に沿う長さ）Ｌの範囲をＬmin.〜Ｌmax.とした時、凹み部沿面長がＬmin.〜Ｌmax.の範囲内にある全ての凹み部に対して、その凹み部が１本の傷付きＰＯＦにおける隣接する２箇所の傷領域に跨ることがないという第１の条件、及び、傷領域が少なくとも凹み部沿面長より短いという第２の条件を共に満たすように傷領域長さＳを設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２は、請求項１の衝突検知用光ファイバセンサにおける傷領域長さＳが４０ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３は、請求項１又は２の衝突検知用光ファイバセンサにおける傷領域組みの数が４であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４は、請求項３の衝突検知用光ファイバセンサにおける傷領域長さＳが７０ｍｍ〜１５０ｍｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、検知対象の衝突物の大きさ（Ｒ）と傷付きＰＯＦ上の傷領域長さＳとの関係が適切になり、種々の衝突変形に対応して実用上有効な検出出力を得ることができ、自動車バンパ用として実用的な衝突検知用光ファイバセンサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサについて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の一実施例の自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサ１０の平面図である。この光ファイバセンサ１０は、自動車のバンパに配索、あるいは貼り付けられて、衝突物の衝突を検知する。図示の通り、この衝突検知用光ファイバセンサ１０は、図４の従来例と同様に４本の傷付きプラスチック光ファイバ（傷付きＰＯＦと呼ぶ）１、２、３、４を用いたものであり、各傷付きＰＯＦ１〜４は、いずれも、プラスチック光ファイバ（場合によりＰＯＦと呼ぶ）の直径方向片側の表面のファイバ長さ方向の所定領域に、それぞれ円周方向に伸びる傷を多数形成している。それぞれの傷領域を１ａ、２ａ、３ａ、４ａで示す。これら４本の傷付きＰＯＦ１〜４はテープ状に並列配置されるとともに、それぞれの傷領域１ａ、２ａ、３ａ、４ａは順次ずらされている。この実施例では、各傷付きＰＯＦ１〜４がそれぞれ間隔をあけた４箇所に傷領域を持つ。すなわち、４本の傷付きＰＯＦのそれぞれの傷領域１ａ、２ａ、３ａ、４ａを１つずつ含む傷領域組み（図１のＢで示す部分）を４組設けている。この４心の衝突検知用の光ファイバセンサ１０全体としての傷領域をＡで示す。
【００１６】
本発明では、筒状でその半径Ｒが一定の範囲内にあると想定した衝突物が衝突してバンパに凹みが生じた時の凹み部沿面長（凹み部の面に沿う長さ（凹み部断面の弧の長さ））Ｌの範囲をＬmin.〜Ｌmax.とした時、凹み部沿面長がＬmin.〜Ｌmax.の範囲内にある全ての凹み部に対して、その凹み部が１本の傷付きＰＯＦにおける隣接する２箇所の傷領域に跨ることがないという第１の条件、及び、傷領域が少なくとも凹み部沿面長より短いという第２の条件を共に満たすように傷領域長さＳを設定する。
図２（イ）は１つの傷領域長さＳが凹み部沿面長Ｌの端にある状態を示しているが、凹み部が１本の傷付きＰＯＦにおける隣接する２箇所の傷領域に跨ることがないという第１の条件は、傷領域長さＳが図２（イ）の状態より長いという条件に相当する。
すなわち、第１の条件は、Ｓ＞Ｌ／４である。
また、図２（ロ）は１つの傷領域長さＳが凹み部沿面長Ｌと等しくかつ重なっている状態を示しているが、傷領域が少なくとも凹み部沿面長より短いという第２の条件は、傷領域長さＳが図２（イ）の状態より短いという条件に相当する。
すなわち、第２の条件は、Ｓ＜Ｌである。
上記のことから、第１、第２の条件を満たす条件とは、Ｌ／４＜Ｓ＜Ｌ  である。
【００１７】
ここで、自動車のバンパが人の大腿に衝突した場合を想定する。また、大腿の太さとして半径Ｒ＝４０ｍｍ〜９０ｍｍを想定する。また、衝突によるバンパの凹み深さｈ＝１０〜３０ｍｍの範囲で検出できれば、瞬時に歩行者保護装置を作動させるために有効であると考えられることから、実用的な検出対象凹み深さｈを１０〜３０ｍｍに想定する。
【００１８】
表１は衝突物（大腿）の半径がＲで凹み深さがｈの時の凹み部沿面長Ｌを、種々のＲ及びｈに対して計算したものである。
【００１９】
【表１】
2006347439.tif 000003
【００２０】
表１より、Ｒ＝４０〜９０ｍｍ及びｈ＝１０〜３０ｍｍの範囲における凹み部沿面長Ｌは５７．８２ｍｍ（Ｌmin.）〜１５１．４ｍｍ（Ｌmax.）である。したがって、その範囲のＬに対してすべてＬ／４＜Ｓを満たすためには、３７．８ｍｍ＜Ｓ（１５１．４÷４＝３７．８）である。したがって、実用的に４０ｍｍ＜Ｓ  と設定することができる。
また、その範囲のＬに対してすべてＳ＜Ｌを満たすためには、Ｓ＜１５１．４ｍｍである。したがって、実用的にＳ＜１５０ｍｍと設定することができる。
すなわち、傷付きＰＯＦの傷領域長さＳを４０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定すると、衝突を検知するために実用的に有効である。
【実施例２】
【００２１】
また、自動車のバンパ用の衝突検知センサとしては概ね１ｍ（メートル）以上の長さが必要である。上記の通り、傷領域長さＳを４０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定すると、１つの傷領域組みＢの長さが１６０ｍｍ〜６００ｍｍとなる。１ｍをカバーするためには、傷領域組みＢの数が２〜７つ必要となる。
一方で、傷領域組みの数がＮの場合（傷領域長さＳが凹み部沿面長Ｌの１／Ｎの場合）における衝突に関与して変化する量は、傷領域長さＳが凹み部沿面長Ｌに等しい場合の１／Ｎとなる。種々の実験結果から、変化レベルが最低でも５分の１以上のレベルでなければ、衝突による変化を検出できないことが分かった。このことから、傷領域組みの数は２〜４とすることが適切である。傷領域組みの数４を１ｍに対応させた場合、傷領域長さＳが６２．５ｍｍ（１０００÷４÷４＝６２．５）となる。実用的には７０ｍｍとすると、傷領域長さＳは７０〜１５０ｍｍが適切になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例の自動車バンパの衝突検知用光ファイバセンサの平面図である。
【図２】（イ）は第１の条件を説明する図、（ロ）は第２の条件を説明する図である。
【図３】傷付きＰＯＦの１つの傷領域内に、衝突時の凹み部の両側の逆Ｒ部分もすべて含まれて、衝突を検出できなくなる場合を説明する図である。
【図４】従来の衝突検知用光ファイバセンサの平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、２、３、４  傷付きＰＯＦ
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ  傷領域
１０  衝突検知用光ファイバセンサ
Ｓ    傷領域長さ
Ｂ    １つの傷領域組みの部分  
Ｒ    衝突物の半径
Ｌ    凹み部沿面長
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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