(57)【要約】【課題】路面状態を定量的に検知可能に装置を構成し、好適な車両制御を実現すること。【解決手段】車両制御システム１は、第一発光デバイス１１１から波長λ１のレーザ光を発射して路面に照射し、第二発光デバイス１２１から波長λ２のレーザ光を発射して路面に照射する。また、第一受光デバイス１１７で第一発光デバイスから発射されたレーザ光の反射光を受光し、受光強度Ｒ１を第一受光処理回路１１８からマイコン１３０に入力すると共に、第二受光デバイス１２７で第二発光デバイスから発射されたレーザ光の反射光を受光し、受光強度Ｒ２を第二受光処理回路１２８からマイコンに入力する。そして、強度比Ｓ＝Ｒ１／Ｒ２と、入射角度θｖと、波長λ１での水の吸収係数α１と、波長λ２での水の吸収係数α２と、に基づき、式ｄ＝ｌｎＳ／｛２×｜α２−α１｜／ｓｉｎθｖ｝に従って、道路表面の水の層厚ｄを算出し、これに基づき、ブレーキ油圧等を制御する。【選択図】図１
2008185563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の波長の光を、標的に向けて発射する第一発光手段と、
前記第一の波長とは異なる第二の波長の光を、前記標的に向けて発射する第二発光手段と、
前記第一発光手段の発射光が前記標的に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ１を検出すると共に、前記第二発光手段の発射光が前記標的に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ２を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段により検出された受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比に基づき、前記標的表面に存在する水の層厚を算出する層厚算出手段と、
前記層厚算出手段の算出結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記層厚算出手段は、標的表面において水の層が存在しない場合の前記第一発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度をＡ１とし、標的表面において水の層が存在しない場合の前記第二発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度をＡ２とし、前記第一の波長の光に対する水の吸収係数をα１とし、前記第二の波長の光に対する水の吸収係数をα２とし、前記第一発光手段から発射される光の水面に対する入射角度をθ１とし、前記第二発光手段から発射される光の水面に対する入射角度をθ２とした次の関係式
ｄ＝｛ｌｎ（Ｒ１／Ｒ２）−ｌｎ（Ａ１／Ａ２）｝
／｛２×（α２／ｓｉｎθ２−α１／ｓｉｎθ１）｝
に従って、前記水の層厚ｄを算出する構成にされていることを特徴とする請求項１記載の計測装置。
【請求項３】
当該計測装置は、前記第一発光手段及び前記第二発光手段の発射光が両者同一の角度で前記標的に入射される共に、標的表面において水の層が存在しない場合の前記第一発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度と、標的表面において水の層が存在しない場合の前記第二発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度とが同一となるように、構成され、
前記層厚算出手段は、前記受光強度Ｒ１及び前記受光強度Ｒ２の内、値の大きいほうを値の小さいほうで除算して、前記受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比Ｓを求め、この比Ｓに基づき、前記第一の波長の光に対する水の吸収係数と前記第二の波長の光に対する水の吸収係数との差の絶対値をΔαとし、前記第一発光手段及び前記第二発光手段から発射される光の水面に対する入射角度をθとした次の関係式
ｄ＝ｌｎＳ／（２×Δα／ｓｉｎθ｝
に従って、前記水の層厚ｄを算出する構成にされていることを特徴とする請求項１記載の計測装置。
【請求項４】
前記第一発光手段及び前記第二発光手段の夫々は、光源としてレーザ発振装置を備え、前記レーザ発振装置を駆動して、前記標的に向け、レーザ光を発射する構成にされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の計測装置。
【請求項５】
前記強度検出手段は、入射光に含まれる前記第一の波長成分の受光強度を検出するための第一の受光素子と、入射光に含まれる前記第二の波長成分の受光強度を検出するための第二の受光素子と、を備え、前記第一の受光素子を用いて前記受光強度Ｒ１を検出し、前記第二の受光素子を用いて前記受光強度Ｒ２を検出する構成にされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の計測装置。
【請求項６】
外部からの駆動力を受けて、前記第一発光手段及び前記第二発光手段による光の発射方向を変化させる回転機構と、
前記回転機構に駆動力を与えて、前記光の発射方向を切り替える方向切替手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の計測装置。
【請求項７】
前記回転機構は、前記強度検出手段の受光方向を、前記光の発射方向に対応させて変化させる構成にされていることを特徴とする請求項６記載の計測装置。
【請求項８】
前記第一発光手段により光が発射された時点から当該発射された光の反射光が前記強度検出手段により受光される時点までの経過時間、及び、前記第二発光手段により光が発射された時点から当該発射された光の反射光が前記強度検出手段により受光される時点までの経過時間の少なくとも一方に基づき、前記標的までの距離を算出する距離算出手段
を備え、
前記出力手段は、前記層厚算出手段の算出結果と共に、前記距離算出手段の算出結果を出力する構成にされていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の計測装置。
【請求項９】
第一の波長の光を、路面に向けて発射する第一発光手段と、
前記第一の波長とは異なる第二の波長の光を、前記第一発光手段と同一の前記路面に向けて発射する第二発光手段と、
前記第一発光手段の発射光が前記路面に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ１を検出すると共に、前記第二発光手段の発射光が前記路面に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ２を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段により検出された受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比に基づき、道路表面に存在する水の層厚を算出する層厚算出手段と、
を備え、
前記層厚算出手段から得られる前記道路表面に存在する水の層厚に基づき、車両制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
【請求項１０】
前記第一発光手段及び前記第二発光手段は、車両より前方に位置する路面に向けて光を発射する構成にされていることを特徴とする請求項９記載の車両制御装置。
【請求項１１】
前記層厚算出手段は、道路表面において水の層が存在しない場合の前記第一発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度をＡ１とし、道路表面において水の層が存在しない場合の前記第二発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度をＡ２とし、前記第一の波長の光に対する水の吸収係数をα１とし、前記第二の波長の光に対する水の吸収係数をα２とし、前記第一発光手段から発射される光の水面に対する入射角度をθ１とし、前記第二発光手段から発射される光の水面に対する入射角度をθ２とした次の関係式
ｄ＝｛ｌｎ（Ｒ１／Ｒ２）−ｌｎ（Ａ１／Ａ２）｝
／｛２×（α２／ｓｉｎθ２−α１／ｓｉｎθ１）｝
に従って、前記水の層厚ｄを算出する構成にされていることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の車両制御装置。
【請求項１２】
車速情報を取得する車速情報取得手段と、
外部からの駆動力を受けて、前記第一発光手段及び前記第二発光手段による光の発射方向を変化させる回転機構と、
前記回転機構に駆動力を与えて、前記光の発射方向を切り替える方向切替手段と、
を備え、
前記方向切替手段は、前記車速情報取得手段が取得した車速情報に基づき、車速が高くなるにつれて、自車から前記第一発光手段及び前記第二発光手段から発射される光が照射される路面までの距離が長くなるように、前記光の発射方向を切り替える構成にされていることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれかに記載の車両制御装置。
【請求項１３】
前記回転機構は、前記強度検出手段の受光方向を、前記光の発射方向に対応させて変化させる構成にされていることを特徴とする請求項１２記載の車両制御装置。
【請求項１４】
前記層厚算出手段から得られる前記道路表面に存在する水の層厚に基づき、ブレーキ油圧を制御するブレーキ油圧制御手段
を備えることを特徴とする請求項９〜請求項１３のいずれかに記載の車両制御装置。
【請求項１５】
前記ブレーキ油圧制御手段は、前記層厚算出手段から得られる前記水の層厚が大きくなるにつれて、ブレーキ油圧が高くなるように、前記ブレーキ油圧を制御することを特徴とする請求項１４記載の車両制御装置。
【請求項１６】
前記層厚算出手段から得られる前記道路表面に存在する水の層厚に基づき、車高を制御する車高制御手段
を備えることを特徴とする請求項９〜請求項１５のいずれかに記載の車両制御装置。
【請求項１７】
前記車高制御手段は、前記層厚算出手段から得られる前記水の層厚が大きくなるにつれて、車高が高くなるように、車高を制御することを特徴とする請求項１６記載の車両制御装置。
【請求項１８】
前記層厚算出手段から得られる前記道路表面に存在する水の層厚に基づき、ステアリングトルクを制御するステアリングトルク制御手段
を備えることを特徴とする請求項９〜請求項１７のいずれかに記載の車両制御装置。
【請求項１９】
前記ステアリングトルク制御手段は、前記層厚算出手段から得られる前記水の層厚が大きくなるにつれて、ステアリングトルクが大きくなるように、前記ステアリングトルクを制御することを特徴とする請求項１８記載の車両制御装置。
【請求項２０】
第一の波長の光を、標的に向けて発射する第一発光手段と、
前記第一の波長とは異なる第二の波長の光を、前記標的に向けて発射する第二発光手段と、
前記第一発光手段の発射光が前記標的に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ１を検出すると共に、前記第二発光手段の発射光が前記標的に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ２を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段により検出された受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比に基づき、前記標的表面に存在する水の層厚を算出する層厚算出手段と、
前記層厚算出手段から得られた前記標的表面に存在する水の層厚が所定条件を満足すると、外部に警報を発する警報手段と、
を備えることを特徴とする警報装置。
【請求項２１】
前記警報手段は、前記所定条件が満足されると、表示装置に、警報用のメッセージを表示させる構成にされていることを特徴とする請求項２０記載の警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を照射して所定の物理量を計測する計測装置及び車両制御装置並びに警報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、波長の異なる光が異なる性質を示すことを利用して、所定の物理量を計測する計測装置や、照射対象の状態を検知する検知装置が知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００３】
例えば、従来装置としては、水分に吸収されにくい波長のレーザ光と、水分に吸収されやすい波長のレーザ光とを、路面に向けて発射し、これら発射光が路面に反射して戻ってくる反射光の受光強度を計測して、路面が濡れているか否かを検知する装置が知られている（特許文献１参照）。その他、従来装置としては、氷についての赤外線の吸収スペクトルが特定の波長でピークを示すことを利用して、吸収率の高いピークの波長の赤外線光を、路面に向けて発射すると共に、ピークから外れた波長の赤外線光を、参照光として、路面に向けて発射することにより、路面が凍結しているか否かを検知する装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来技術としては、路面の湿潤や凍結を検知して、路面が濡れていることや凍結していることを、車両乗員に報知する技術や、路面の湿潤や凍結を検知して、その検知結果に基づき、車速を制御する技術が知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平９−２１０９０５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１６５９２号公報
【特許文献３】特開平１０−０９５２４５公報
【特許文献４】特開２００６−５１００１２号公報
【特許文献５】特開２００２−１５６４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、路面が濡れている否かや凍結しているか否かを検知できる程度であるため、路面が濡れている場合や凍結している場合に、当該路面状態に応じた簡単な車両制御を行うことしかできず、路面が濡れている程度によって、制御量を調整するといったことができなかった。また、路面状態に応じて警報を出力する装置においても、路面の湿潤の程度によって、警報を出力することができないといった問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、路面等の状態を定量的に検知することが可能な計測装置、及び、この計測技術を利用した車両制御装置及び警報装置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】
【０００７】
かかる目的を達成するためになされた本発明の計測装置（請求項１）は、第一発光手段により、第一の波長の光を、標的に向けて発射し、第二発光手段により、第一の波長とは異なる第二の波長の光を、標的に向けて発射する。また、強度検出手段により、第一発光手段の発射光が標的に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ１を検出すると共に、第二発光手段の発射光が標的に反射して戻ってくる反射光を受光し、当該反射光についての受光強度Ｒ２を検出する。そして、強度検出手段により検出された受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比に基づき、層厚算出手段により、標的表面に存在する水の層厚を算出し、この算出結果を出力手段により出力する。
【０００８】
即ち、本発明の計測装置では、標的（例えば、路面）に対して異なる波長の光を照射することにより、水中における光の吸収率が波長により異なることを利用して、水の層厚を計測する。従来装置では、路面が濡れているか否かを検知する程度であったため、路面状態によって車両制御を行う場合に、簡単な車両制御しかできなかったが、本発明の計測装置を利用すれば、路面状態を定量的に検知することができるので、水の層厚に応じて、制御量を変え、詳細な車両制御を行うことができる。
【０００９】
このように、本発明の計測装置によれば、路面等の標的表面の状態を定量的に検知することができる。従って、この計測装置を車両制御に利用すれば、従来よりも車両の走行性能を高め、車両の安全を確保することができる。
【００１０】
尚、具体的に、水の層厚ｄは、次式に従って算出することができる（請求項２）。
ｄ＝｛ｌｎ（Ｒ１／Ｒ２）−ｌｎ（Ａ１／Ａ２）｝
／｛２×（α２／ｓｉｎθ２−α１／ｓｉｎθ１）｝…（１）
但し、パラメータＡ１は、標的表面において水の層が存在しない場合の第一発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度であり、パラメータＡ２は、標的表面において水の層が存在しない場合の第二発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度である。また、パラメータα１は、第一の波長の光に対する水の吸収係数であり、パラメータα２は、第二の波長の光に対する水の吸収係数であり、パラメータθ１は、第一発光手段から発射される光の水面に対する入射角度であり、パラメータθ２は、第二発光手段から発射される光の水面に対する入射角度である。
【００１１】
具体的に、第一発光手段及び第二発光手段の発射光が両者同一の角度θで標的に入射され、標的表面において水の層が存在しない場合の第一発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度と、標的表面において水の層が存在しない場合の第二発光手段の発射光に対応する反射光の受光強度とが同一となるように計測装置を構成する場合、Ａ１＝Ａ２、θ１＝θ２＝θであるので、式（１）は、次式に置き換えることができる。
【００１２】
ｄ＝ｌｎＳ／（２×Δα／ｓｉｎθ｝  …（２）
尚、パラメータＳは、受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比であり、Δαは、第一の波長の光に対する水の吸収係数α１と第二の波長の光に対する水の吸収係数α２との差の絶対値｜α１−α２｜である。
【００１３】
また、この場合には、水の層厚ｄを算出する際、受光強度Ｒ１及び受光強度Ｒ２の内、値の大きいほうを値の小さいほうで除算して、受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比Ｓを求め、この比Ｓに基づき、式（２）に従って、水の層厚ｄを算出するように、層厚算出手段を構成するのがよい（請求項３）。このようにすれば、Ｓ≧１となるので、層厚ｄの演算誤差を抑えることができ、精度よく、層厚ｄを算出することができる。
【００１４】
この他、標的に照射する光の光源としては、レーザ発振装置や発光ダイオード等を挙げることができる。但し、上記計測装置では、レーザ発振装置を光源として採用するのが好ましい。即ち、第一発光手段及び第二発光手段の夫々は、光源としてレーザ発振装置を備え、このレーザ発振装置を駆動して、標的に向け、レーザ光を発射する構成にされるのが好ましい（請求項４）。光源として、レーザ発振装置を用いれば、高出力の光線を標的に発射することができるので、結果として、標的に反射して戻ってきた光の減衰量を精度よく把握することができ、高精度に、標的表面の水の層厚を計測することができる。
【００１５】
また、水の層厚の計測に当たっては、第一発光手段及び第二発光手段から、異なる時間帯に、第一の波長の光、及び、第二の波長の光を発射して、その反射光を、共通の受光素子にて受光し、時間的に分けて、各発射光の反射光についての受光強度を検出すればよい。この他、第一の波長の光、及び、第二の波長の光を同時期に発射して、その反射光を、個別の受光素子にて受光し、第一の受光素子を用いて受光強度Ｒ１を検出し、第二の受光素子を用いて受光強度Ｒ２を検出するように、上記計測装置を構成してもよい。
【００１６】
但し、受光素子を共通化する場合には、広範囲の波長帯に感度を有する受光素子を用いる必要があるため、当該受光素子を用いて第一の波長の光及び第二の波長の光の受光強度を検出しようとすると、ノイズ成分による誤差が大きくなる。
【００１７】
従って、強度検出手段には、第一の受光素子及び第二の受光素子を設け、第一の受光素子を用いて受光強度Ｒ１を検出し、第二の受光素子を用いて受光強度Ｒ２を検出するように、強度検出手段を構成すると好ましい。
【００１８】
即ち、入射光に含まれる第一の波長成分の受光強度を検出可能な受光素子を、上記第一の受光素子とし、入射光に含まれる第二の波長成分の受光強度を検出可能な受光素子を、上記第二の受光素子として、強度検出手段に設け、第一の受光素子を用いて受光強度Ｒ１を検出し、第二の受光素子を用いて受光強度Ｒ２を検出するように、上記計測装置を構成すれば、第一の波長の光の受光強度、及び、第二の波長の光の受光強度を高精度に検出することができ、結果として、高精度に、水の層厚を計測することができる（請求項５）。
【００１９】
また、上記計測装置は、外部からの駆動力を受けて第一発光手段及び第二発光手段による光の発射方向を変化させる回転機構と、回転機構に駆動力を与えて光の発射方向を切り替える方向切替手段と、を備える構成にされると好ましい（請求項６）。
【００２０】
このように計測装置を構成すれば、計測装置を車両等に固定しても、光の発射方向を変更することができるので、便利である。特に、計測装置を車両用とする場合には、車両の移動方向や移動速度に応じて、光の発射方向を切り替えることができるので、車両の移動先の路面に対して光を発射して、その領域の水の層厚を、車両の移動前に予め計測することができる。
【００２１】
また、光の発射方向を変化させる場合には、反射光の到来方向も変化するので、回転機構は、強度検出手段の受光方向を、光の発射方向に対応させて変化させる構成にされるのが好ましい（請求項７）。このように、計測装置を構成すれば、光の発射方向を変化させた場合でも、適切に光を受光素子にて受光して、その強度を検出することができ、高精度に、水の層厚を計測することができる。
【００２２】
この他、上記計測装置には、第一発光手段により光が発射された時点から当該発射された光の反射光が強度検出手段により受光される時点までの経過時間、及び、第二発光手段により光が発射された時点から当該発射された光の反射光が強度検出手段により受光される時点までの経過時間の少なくとも一方に基づき、標的までの距離を算出する距離算出手段を設けるのが好ましい。
【００２３】
計測装置に、上記距離算出手段を設けて、出力手段により、層厚算出手段の算出結果と共に、距離算出手段の算出結果を出力するように、計測装置を構成すれば（請求項８）、水の層厚の計測地点の正確な位置情報を、水の層厚の計測結果と共に、提供することができる。
【００２４】
また、上述の計測手法を車両制御装置に適用して、第一発光手段により第一の波長の光を路面に向けて発射し、第二発光手段により、第一の波長とは異なる第二の波長の光を、第一発光手段と同一の上記路面に向けて発射し、強度検出手段により、第一発光手段の発射光が路面に反射して戻ってくる反射光についての受光強度Ｒ１を検出すると共に、第二発光手段の発射光が路面に反射して戻ってくる反射光についての受光強度Ｒ２を検出し、この受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比に基づき、層厚算出手段により、道路表面に存在する水の層厚を算出し、この道路表面に存在する水の層厚に基づき、車両制御を行うように、車両制御装置を構成すれば、路面に存在する水の層厚に応じて、制御量を変え、従来よりも詳細な車両制御を行うことができる（請求項９）。
【００２５】
尚、上記車両制御装置は、第一発光手段及び第二発光手段により、車両の真下に光を発射して、車両真下に存在する道路表面の水の層厚を計測する構成にされてもよいが、好ましくは、第一発光手段及び第二発光手段により、車両より前方に位置する路面に向けて光を発射し、車両より前方に位置する路面に存在する水の層厚を計測する構成にされるとよい（請求項１０）。このように、車両制御装置を構成すれば、車両の移動先路面の水の層厚を、移動前に予め計測することができ、より適切な車両制御を実現することができる。
【００２６】
また、上記車両制御装置は、層厚算出手段により、式（１）に従って、水の層厚ｄを算出する構成にされてもよいし（請求項１１）、式（２）に従って、水の層厚ｄを算出する構成にされてもよい。
【００２７】
その他、当該車両制御装置には、上記回転機構及び方向切替手段を設けると共に、車速情報を取得する車速情報取得手段を設け、方向切替手段を次のように構成するとよい。即ち、方向切替手段は、車速情報取得手段が取得した車速情報に基づき、車速が高くなるにつれて、自車から第一発光手段及び第二発光手段から発射される光が照射される路面までの距離が長くなるように、光の発射方向を切り替える構成にされるとよい（請求項１２，請求項１３）。
【００２８】
車両が高速に移動する場合には、単位時間当たりに進む距離が長くなるため、上述のように光の発射方向を切り替えれば、路面状態に応じた上述の車両制御を、時間的に余裕をもって実行することができる。即ち、上述のように車両制御装置を構成すれば、車速によらず、適切な車両制御を実現することができる。
【００２９】
また、上記車両制御装置は、層厚算出手段から得られる道路表面に存在する水の層厚に基づき、ブレーキ油圧を制御するブレーキ油圧制御手段を備える構成にされるとよい（請求項１４）。水の層厚に基づいて、ブレーキ油圧を制御するように、車両制御装置を構成すれば、水の層厚によるブレーキの効きの変化に応じて、ブレーキ油圧を制御することができ、車両の安全確保に大変役立つ。
【００３０】
尚、具体的に、ブレーキ油圧制御手段は、層厚算出手段から得られる水の層厚が大きくなるにつれて、ブレーキ油圧が高くなるように、ブレーキ油圧を制御する構成にされるとよい（請求項１５）。水の層厚が大きくなれば、ブレーキの効きが悪くなる。従って、水の層厚が大きくなるにつれて、ブレーキ油圧が高くなるように、ブレーキ油圧を制御すれば、路面に形成された水の層によりブレーキ性能が低下するのを抑えることができる。
【００３１】
その他、車両制御装置は、層厚算出手段から得られる道路表面に存在する水の層厚に基づき、車高を制御する車高制御手段を備える構成にすることができる（請求項１６）。水の層厚に基づいて、車高を制御するように、車両制御装置を構成すれば、路面状態に応じた適切な車高を維持することができて、環境変化に強い車両を構成することができる。尚、具体的に、車高制御手段は、層厚算出手段から得られる水の層厚が大きくなるにつれて、車高が高くなるように、車高を制御する構成にすることができる（請求項１７）。
【００３２】
また、上記車両制御装置は、層厚算出手段から得られる道路表面に存在する水の層厚に基づき、ステアリングトルクを制御するステアリングトルク制御手段を備える構成にすることができる（請求項１８）。水の層厚に基づいて、ステアリングトルクを制御するように、車両制御装置を構成すれば、運転者に路面状態に応じたステアリング操作を意識させなくても、車両の安定走行が可能になる。尚、このステアリングトルク制御手段は、具体的に、層厚算出手段から得られる水の層厚が大きくなるにつれて、ステアリングトルクが大きくなるように、ステアリングトルクを制御する構成にすることができる（請求項１９）。
【００３３】
また、上述の計測手法を利用して、標的表面の水の層厚を計測し、この計測結果に基づいて警報を出力するように、警報装置を構成すると便利である。例えば、路面表面の水の層厚を計測し、この計測結果に基づいて警報を出力するように、警報装置を構成すれば、路面に水の層が形成されて滑りやすくなっている場合に、車両の運転者に対し、安全運転を意識させることができ、車両の安全確保に役立つ。
【００３４】
具体的に、警報装置は、上記第一発光手段、第二発光手段、強度検出手段、及び、層厚算出手段を備えると共に、標的表面（道路表面）に存在する水の層厚が所定条件を満足すると、外部に警報を発する警報手段を備える構成にすることができる。このように、警報装置を構成すれば、上記条件の調整により、適切なタイミングで、警報を出力することができる（請求項２０）。
【００３５】
尚、警報手段は、警報音を出力する構成にされてもよいが、表示装置に、警報用のメッセージを表示させる構成にされるとよい（請求項２１）。例えば、メッセージ表示により路面状態の危険性を警告すれば、その危険性を理解しやすく運転者に知らせることができて、効果的に、運転者に、注意を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施例について、図面と共に説明する。
【実施例１】
【００３７】
図１（ａ）は、本発明が適用された第一実施例の層厚計測装置１００の構成を表すブロック図である。また、図１（ｂ）は、層厚計測装置１００が有する回転機構の構成を表す説明図である。その他、図２は、層厚計測装置１００の車両への搭載方法を示した図であり、図２（ａ）は、車両の側面を透過して表した層厚計測装置１００の搭載位置を示す図、図２（ｂ）は、車両の上面を透過して表した層厚計測装置１００の搭載位置を示す図である。
【００３８】
本実施例の層厚計測装置１００は、レーザ光を車両前方の路面に向けて照射し、道路表面に存在する水の層厚を計測するものであり、レーザ光の発射方向が開口された車両Ｋの頭部の特定位置であって、車両Ｋの中心軸Ｃ０上に設けられている。
【００３９】
この層厚計測装置１００は、車両Ｋに設けられた車速センサ１０、ブレーキ油圧制御回路２０、ブレーキ油圧アクチュエータ２５、ステアリングトルク制御回路３０、ステアリングトルクアクチュエータ３５、サスペンション制御回路４０、及び、サスペンションアクチュエータ４５と共に、車両制御システム１を構成し、これら各部１０〜４５と協働して、路面に存在する水の層厚に基づいた車両制御を実現する。
【００４０】
具体的に、本実施例の層厚計測装置１００は、筐体１０１に、装置本体部１０３が軸Ｃ１を中心として回動可能に固定された構成にされている。軸Ｃ１にはギヤを介して、角度調整モータ１０５が接続されており、装置本体部１０３は、角度調整モータ１０５からの駆動力（回転力）を受け、軸Ｃ１を中心として、層厚計測装置１００の底面に対して垂直方向に回転する。
【００４１】
尚、この角度調整モータ１０５は、層厚計測装置１００が備えるモータ駆動回路１０７によって駆動される。また、層厚計測装置１００は、底面が車両底面に平行となるように、車両Ｋに固定され、装置本体部１０３は、角度調整モータ１０５により、車両の高さ方向に、角度調整される。
【００４２】
また、装置本体部１０３は、レーザ光を発射する第一発光デバイス１１１と、第一発光デバイス１１１から発射されたレーザ光を集光して出力する出射レンズ１１２と、第一発光デバイス１１１を駆動するための第一駆動回路１１３と、外部からの入射光を集光して第一受光デバイス１１７に入力する受光レンズ１１６と、第一発光デバイス１１１から発射されたレーザ光の反射光を受光するための第一受光デバイス１１７と、第一受光デバイス１１７の出力信号を処理する第一受光処理回路１１８と、第一発光デバイス１１１とは異なる波長のレーザ光を発射する第二発光デバイス１２１と、第二発光デバイス１２１から発射されたレーザ光を集光して出力する出射レンズ１２２と、第二発光デバイス１２１を駆動するための第二駆動回路１２３と、外部からの入射光を集光して第二受光デバイス１２７に入力する受光レンズ１２６と、第二発光デバイス１２１から発射されたレーザ光の反射光を受光するための第二受光デバイス１２７と、第二受光デバイス１２７の出力信号を処理する第二受光処理回路１２８と、マイクロコンピュータ（以下、単に「マイコン」と称する。）１３０と、出力コントローラ１４０と、を備える。
【００４３】
第一発光デバイス１１１は、所謂レーザ発振装置であり、所定波長λ１のレーザ光を発射するものである。本実施例では、水の吸収係数がα１＝０．０５［１／ｃｍ］である波長８５０ｎｍの光を発射するレーザ発振装置を、第一発光デバイス１１１として採用しており、第一発光デバイス１１１からは、波長８５０ｎｍのレーザ光が発射される。図３は、波長と水の吸収係数との関係を表すグラフである。
【００４４】
尚、この第一発光デバイス１１１は、出射レンズ１１２を介し、層厚計測装置１００の底面に対して垂直な面に沿って、層厚計測装置１００の前方向（換言すると、車両の中心軸Ｃ０に平行な方向）に、光を発射可能に、装置本体部１０３に固定されている。
【００４５】
また、第一駆動回路１１３は、マイコン１３０からの起動指令を受けて、第一発光デバイス１１１を駆動し、第一発光デバイス１１１に、レーザ光として、所定パルス幅のパルス光を発射させる構成にされている。
【００４６】
この他、第一受光デバイス１１７は、第一発光デバイス１１１の発射光の波長帯で特に高い感度を有する受光素子にて構成されている。具体的に、本実施例の第一受光デバイス１１７は、０．８μｍ帯の光に対して分光感度がピークのＳｉ−ＰＩＮフォトダイオードで構成されている。
【００４７】
また、第一受光処理回路１１８は、マイコン１３０から起動指令を受けると、第一受光デバイス１１７からの出力電流に基づき、上記レーザ光の反射光についての受光強度Ｒ１（ディジタル値）を、マイコン１３０に入力する構成にされている。
【００４８】
第一受光デバイス１１７からの出力電流は、第一受光デバイス１１７に入射された光の受光強度に対応する。従って、本実施例では、第一受光処理回路１１８にて、第一受光デバイス１１７の出力電流の値をディジタル値に変換し、これを受光強度Ｒ１としてマイコン１３０に入力する。具体的に、本実施例の第一受光処理回路１１８は、マイコン１３０から起動指令を受けると、起動指令を受けた後に第一受光デバイス１１７から出力された電流の最大値を、受光強度Ｒ１としてマイコン１３０に入力する。
【００４９】
但し、第一受光処理回路１１８は、起動指令を受けると、第一受光デバイス１１７の出力電流値から、背景光成分（第一発光デバイス１１１より発射されたレーザ光の反射光以外の成分。例えば、レーザ光の反射光が入射されない期間に第一受光デバイス１１７から出力される電流分。）を減算して、減算後の出力電流値の最大値を、受光強度Ｒ１として出力する構成にされてもよい。
【００５０】
また、本実施例の第一受光処理回路１１８は、起動指令を受けると、第一発光デバイス１１１によるパルス光の発射時点から、当該パルス光の反射光が受光されて第一受光デバイス１１７の出力電流が所定の閾値Ｔｈに達するまでの経過時間Ｔｒを計測し、この経過時間Ｔｒを遅延時間としてマイコン１３０に入力する構成にされている。
【００５１】
この他、第二発光デバイス１２１は、第一発光デバイス１１１とは異なる波長λ２のレーザ光を発射するレーザ発振装置で構成されている。具体的に、本実施例では、波長λ１と波長λ２との間で水の吸収係数が異なることを利用して、道路表面に存在する水の層厚を計測するため、水の吸収係数がα２＝２０［１／ｃｍ］である波長１５５０ｎｍ（図３参照）のレーザ光を発射するレーザ発振装置を、第二発光デバイス１２１として採用している。即ち、本実施例において、第二発光デバイス１２１からは、波長１５５０ｎｍのレーザ光が発射される。
【００５２】
尚、この第二発光デバイス１２１は、出射レンズ１２２を介し、層厚計測装置１００の底面に対して垂直な面に沿って、層厚計測装置１００の前方向（車両の中心軸Ｃ０に平行な方向）に、光を発射可能に、装置本体部１０３に固定されている。また、第二発光デバイス１２１は、層厚計測装置１００の横方向（換言すると、車両の中心軸Ｃ０に垂直な方向であって、装置本体部１０３の底面に沿った方向）において、第一発光デバイス１１１と整列するように、装置本体部１０３に固定されている。
【００５３】
また、第二駆動回路１２３は、マイコン１３０からの起動指令を受けて、第二発光デバイス１２１を駆動し、第二発光デバイス１２１に、レーザ光として、所定パルス幅のパルス光を発射させる構成にされている。
【００５４】
その他、第二受光デバイス１２７は、第二発光デバイス１２１から発射される光の波長帯において特に高い感度を有する受光素子で構成されている。具体的に、本実施例の第二受光デバイスは、およそ１．５μｍ帯の光に対して感度がピークのＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮフォトダイオードで構成されている。
【００５５】
また、第二受光処理回路１２８は、マイコン１３０から起動指令を受けると、第二受光デバイス１２７からの出力電流に基づき、上記レーザ光の反射光についての受光強度Ｒ２（ディジタル値）を、マイコン１３０に入力する構成にされている。
【００５６】
詳述すると、第二受光デバイス１２７からの出力電流は、第二受光デバイス１２７に入射される光の受光強度に対応する。従って、本実施例では、第二受光処理回路１２８にて、第二受光デバイス１２７の出力電流の値をディジタル値に変換し、これを受光強度Ｒ２としてマイコン１３０に入力する。具体的に、本実施例の第二受光処理回路１２８は、マイコン１３０から起動指令を受けると、起動指令を受けた後に第二受光デバイス１２７から出力された電流の最大値を、受光強度Ｒ２としてマイコン１３０に入力する。
【００５７】
但し、第二受光処理回路１２８は、第一受光処理回路１１８と同様、起動指令を受けると、第二受光デバイス１２７の出力電流値から、背景光成分（第二発光デバイス１２１より発射されたレーザ光の反射光以外の成分。例えば、レーザ光の反射光が入射されない期間に第二受光デバイス１２７から出力される電流分。）を減算して、減算後の出力電流値の最大値を、受光強度Ｒ２として出力する構成にされてもよい。
【００５８】
この他、マイコン１３０は、ＲＯＭ、ＲＡＭを内蔵し、ＲＯＭに記録されたプログラムに従って、各種処理を実行する構成にされている。具体的に、マイコン１３０は、上記プログラムに基づいた処理の実行により、装置内各部を制御して、道路表面の水の層厚を算出する。図４は、マイコン１３０が繰返し実行する計測処理を表すフローチャートである。
【００５９】
計測処理を開始すると、マイコン１３０は、車速センサ１０から、現在の車速（車両速度）を表す車速情報を取得し（Ｓ１１０）、レーザ光の発射角度θｖを、車速Ｖを変数とする関数ｆ（Ｖ）に従って、θｖ＝ｆ（Ｖ）に調整する（Ｓ１２０）。
【００６０】
上述したように、層厚計測装置１００は、回転機構を備えており、Ｓ１２０において、マイコン１３０は、出力コントローラ１４０を介して、モータ駆動回路１０７に対し、目標角度θ＝ｆ（Ｖ）を設定する。
【００６１】
このように、モータ駆動回路１０７に対して、目標角度θ＝ｆ（Ｖ）を設定すると、モータ駆動回路１０７では、角度調整モータ１０５を通じた装置本体部１０３の角度調整が行われ、装置本体部１０３は、装置本体部１０３に固定された第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１からのレーザ光の発射角度θｖが目標角度θ＝ｆ（Ｖ）となる角度に調整される。
【００６２】
尚、本実施例では、車両が平坦で水平な道路を走行していると仮定して、層厚計測装置１００の底面を基準としたレーザ光の発射角度θｖを、レーザ光の水面（路面）に対する入射角度として取り扱う。そして、後続の処理では、この角度θｖに基づいて、水の層厚を求める。
【００６３】
この他、第一受光デバイス１１７及び第二受光デバイス１２７は、第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１と同様に、装置本体部１０３に固定されているため、第一受光デバイス１１７及び第二受光デバイス１２７の受光方向（換言すると受光面）は、上述の装置本体部１０３の角度調整によって、レーザ光の発射方向と同量変化し、反射光を最適に受光できる方向に調整される。
【００６４】
また、本実施例では、関数ｆ（Ｖ）として、車速Ｖに対して単調減少の関数を設計段階で設定しており、車速Ｖが高くなるにつれて、車両の現在地点からレーザ光が路面に照射される地点までの距離が長くなるように、第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１による光の発射方向を切り替える。
【００６５】
関数ｆ（Ｖ）の具体例としては、図５に示すように、単調減少の一次関数ｆ（Ｖ）＝−ａ×Ｖ＋ｂを挙げることができる。図５は、車速Ｖと発射角度θｖとの関係を表したグラフである。尚、定数ａ，ｂは、設計段階で設計者が任意に定める。
【００６６】
また、別例として、関数ｆ（Ｖ）としては、ｆ（Ｖ）＝ａｒｃｔａｎ（ａ／Ｖ）を挙げることができる。ｆ（Ｖ）＝ａｒｃｔａｎ（ａ／Ｖ）に設定すれば、車速に拘わらず、車両が所定時間後に到達する地点の路面に向けて、レーザ光を発射することができ、その地点の水の層厚を、車速に拘わらず、計測することができる。尚、車両が所定時間ΔＴ後に到達する地点の路面に向けてレーザ光を発射したい場合、定数ａは、値ａ＝ｈ／ΔＴに設定することができる。但し、パラメータｈは、レーザ光の発射地点の路面からの高さである。
【００６７】
また、このようにして、発射角度θｖを調整し終えると、マイコン１３０は、第一駆動回路１１３、第一受光処理回路１１８、第二駆動回路１２３、第二受光処理回路１２８に対し、起動指令を入力する（Ｓ１３０）。
【００６８】
このような起動指令が入力されると、第一駆動回路１１３及び第二駆動回路１２３は、対応する発光デバイス１１１，１２１を駆動して、発光デバイス１１１，１２１にパルス光を発射させる。図６は、パルス光の発射態様と、反射光の受光態様とを概念的に示したタイムチャートである。
【００６９】
そして、このようなパルス光（レーザ光）の発射により、受光処理回路１１８，１２８では、次の処理が行われる。即ち、発光デバイス１１１，１２１から発射されたパルス光は、路面に反射して、車両方向に到来し、受光デバイス１１７，１２７で受光される。このため、第一受光処理回路１１８では、波長λ１の反射波の受光強度Ｒ１及び遅延時間Ｔｒが検出されて、この受光強度Ｒ１及び遅延時間Ｔｒがマイコン１３０に入力される。また、第二受光処理回路１２８では、波長λ２の反射波の受光強度Ｒ２が検出されて、この受光強度Ｒ２がマイコン１３０に入力される。
【００７０】
但し、パルス光を、第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１から同時に発射すると、少量ながらも第一受光デバイス１１７では第二発光デバイス１２１から発射されたパルス光の反射光成分が検出されてしまう可能性があり、第二受光デバイス１２７では第一発光デバイス１１１から発射されたパルス光の反射光成分が検出されてしまう可能性がある。このため、パルス光の発射時期は、第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１間でずらすようにしてもよい。
【００７１】
即ち、Ｓ１３０では、第一発光デバイス１１１及び第一受光デバイス１１７に、時刻ｔ０で起動指令を入力して、時刻ｔ０の時点で第一発光デバイス１１１にパルス光を発射させ、時刻ｔ０より所定時間遅れた時刻ｔ３で、第二発光デバイス１２１及び第二受光デバイス１２７に起動指令を入力して、時刻ｔ３の時点で第二発光デバイス１２１にパルス光を発射させるとよい。時刻ｔ３は、時刻ｔ０に、パルス幅Ｔｐ分の時間を加算した時刻ｔ１＝ｔ０＋Ｔｐよりも未来の時刻に設定すればよく、例えば、第一受光デバイス１１７による反射光の受光動作が終了する時刻ｔ２以降の時刻に設定することができる。
【００７２】
また、このようにして、Ｓ１３０での処理を終えると、マイコン１３０は、Ｓ１４０に移行し、反射光の受光動作が終わった時点で第一受光処理回路１１８から入力される遅延時間Ｔｒに基づき、自車（光の発射地点）から光の反射地点までの距離Ｌを、次式に従って算出する。
【００７３】
Ｌ＝ｃ×Ｔｒ／２  …（３）
尚、定数ｃは、光の速度である。また、この処理を終えると、マイコン１３０は、第一受光処理回路１１８から入力される受光強度Ｒ１及び第二受光処理回路１２８から入力される受光強度Ｒ２に基づき、受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比Ｓを、次式に従って求める（Ｓ１５０）。
【００７４】
Ｓ＝Ｒ１／Ｒ２  …（４）
但し、ここでは、演算誤差を抑制するため、吸収係数の小さい第一発光デバイス１１１の発射光に対する反射光の受光強度Ｒ１を、吸収係数の大きい第二発光デバイス１２１の発射光に対する反射光の受光強度Ｒ２で除算して、比Ｓ＝Ｒ１／Ｒ２を求める。
【００７５】
本実施例では、第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１から、同一のパルス幅Ｔｐのパルス光を、同一の発射角度θｖで発射する。また、道路表面において水の層が存在しない場合の第一発光デバイス１１１の発射光に対応する反射光の受光強度Ｒ１と、道路表面において水の層が存在しない場合の第二発光デバイス１２１の発射光に対応する反射光の受光強度Ｒ２とが同一となるように、第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１の発射強度を設定している。このため、受光強度Ｒ１は、基本的に受光強度Ｒ２以上の値を採る。従って、受光強度Ｒ１を受光強度Ｒ２で除算すれば、Ｓ≧１とすることができ、水の層厚ｄを算出する際の演算誤差を抑えることができるのである。
【００７６】
また、Ｓ１５０での処理を終えると、マイコン１３０は、Ｓ１６０に移行し、次式に従って、光の反射地点の道路表面に存在する水の層厚ｄを算出する。
ｄ＝ｌｎＳ／｛２×（α２−α１）／ｓｉｎθｖ｝  …（５）
ここで、水の層厚ｄの算出原理について説明する。
【００７７】
発光デバイス１１１，１２１からレーザ光が水面に対して角度θｖで入射されたとする。また、道路表面において水の層が存在しない場合の発光デバイス１１１，１２１の発射光に対応する反射光の受光強度が同一強度Ａであるものとし、空中でのレーザ光の減衰は無視できるものとすると、第一受光デバイス１１７の受光強度Ｒ１は、次式で表すことができる。
【００７８】
Ｒ１＝Ａ×ｅｘｐ（−α１×ΔＬ）  …（６）
尚、ΔＬは、レーザ光が照射先の路面に存在する水の層に進入し、その反射光が水の層から離脱するまでの光路長である。具体的に、ΔＬは、図７に示す関係から、次式で表すことができる。図７は、レーザ光が照射先の路面に存在する水の層に進入したときの進入地点から反射地点までの距離を表す説明図である。
【００７９】
ΔＬ＝（２×ｄ／ｓｉｎθｖ）  …（７）
また、同様にして、第二受光デバイスの受光強度Ｒ２は、次式（８）で表すことができ、受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比Ｓは、次式（９）で表すことができる。
【００８０】
Ｒ２＝Ａ×ｅｘｐ｛−α２×（２×ｄ／ｓｉｎθｖ）｝  …（８）
Ｓ＝Ｒ１／Ｒ２
＝ｅｘｐ｛−α１×（２×ｄ／ｓｉｎθｖ）｝
／ｅｘｐ｛−α２×（２×ｄ／ｓｉｎθｖ）｝  …（９）
よって、式（９）の両辺を自然対数ｌｎの形に変換して整理すれば、水の層厚ｄは、式（５）にて求めることができることになる。本実施例では、このような原理を利用して、式（５）に従って、水の層厚ｄを算出する。
【００８１】
尚、一般化して、道路表面において水の層が存在しない場合の第一発光デバイス１１１の発射光に対応する反射光の受光強度がＡ１であり、道路表面において水の層が存在しない場合の第二発光デバイス１２１の発射光に対応する反射光の受光強度がＡ２であり、第一発光デバイス１１１から発射されるレーザ光の水面に対する入射角度がθ１であり、第二発光デバイス１２１から発射されるレーザ光の水面に対する入射角度がθ２であるとすると、水の層厚ｄは、次式に従って算出することができる。
【００８２】
ｄ＝｛ｌｎ（Ｒ１／Ｒ２）−ｌｎ（Ａ１／Ａ２）｝
／｛２×（α２／ｓｉｎθ２−α１／ｓｉｎθ１）｝…（１０）
以上が、水の層厚ｄの算出原理についての説明である。
【００８３】
Ｓ１６０において、水の層厚ｄを式（５）に従って算出すると、マイコン１３０は、算出した水の層厚ｄと距離Ｌと現在の車速Ｖを、出力コントローラ１４０を介して、ブレーキ油圧制御回路２０、ステアリングトルク制御回路３０、及び、サスペンション制御回路４０に入力する（Ｓ１７０）。
【００８４】
その後、マイコン１３０は、当該計測処理を一旦終了し、所定時間後、再び、上述したＳ１１０〜Ｓ１７０の処理を実行して、繰返し、道路表面の水の層厚ｄ及び距離Ｌを計測し、この計測結果と車速Ｖとを、ブレーキ油圧制御回路２０、ステアリングトルク制御回路３０、及び、サスペンション制御回路４０に入力する。
【００８５】
尚、ブレーキ油圧制御回路２０は、マイコン１３０から入力される距離Ｌ及び水の層厚ｄの情報と、現在の車速Ｖと、に基づき、ブレーキ油圧アクチュエータ２５を介し、ブレーキ油圧を、次のように制御する。
【００８６】
即ち、水の層厚がゼロ（ｄ＝０）のときのブレーキ油圧Ｙｂ（０）に対して水の層厚ｄのときのブレーキ油圧Ｙｂ（ｄ）が、Ｙｂ（ｄ）＝Ｙｂ（０）＋Ｇｂ（ｄ）となるように、ブレーキ油圧を制御する。
【００８７】
具体的に、本実施例では、関数Ｇｂ（ｄ）として、Ｇｂ（ｄ＝０）＝０であり、層厚ｄに対して単調増加する関数を、設計段階で設定し、水の層厚ｄが大きくなるにつれて、ブレーキ油圧が高くなるように、ブレーキ油圧を制御する。
【００８８】
関数Ｇｂ（ｄ）の具体例としては、図８に示すように、係数ｋが正の一次関数Ｇｂ（ｄ）＝ｋ×ｄを挙げることができる。図８は、水の層厚ｄとブレーキ油圧の補正量Ｇｂ（ｄ）との関係を表すグラフである。
【００８９】
尚、本実施例の車両制御システム１におけるブレーキ油圧制御回路２０は、このような水の層厚ｄに基づいたブレーキ油圧の制御を実行する際、マイコン１３０から入力される距離Ｌ及び車速Ｖの情報に基づき、計測結果ｄの入力時点から、距離Ｌ及び車速Ｖに応じた時間Ｔ（Ｌ，Ｖ）の経過後に、ブレーキ油圧を、当該計測結果ｄに対応した値に制御する。例えば、時間Ｔ（Ｌ，Ｖ）としては、Ｔ（Ｌ，Ｖ）＝Ｌ／Ｖ−Ｅを挙げることができる（Ｅは、正の定数）。
【００９０】
但し、ブレーキ油圧制御回路２０は、このような構成に限定されず、例えば、マイコン１３０から水の層厚についての計測結果ｄが入力された時点で、ただちに、ブレーキ油圧を、Ｙｂ（ｄ）＝Ｙｂ（０）＋Ｇｂ（ｄ）となるように、制御する構成にされてもよい。
【００９１】
また、本実施例におけるステアリングトルク制御回路３０は、ブレーキ油圧制御回路２０と同様、マイコン１３０から水の層厚ｄ及び距離Ｌ並びに車速Ｖの情報が入力されると、これらの情報に基づいて、ステアリングトルクアクチュエータ３５を介し、ステアリングトルクを次のように制御する。
【００９２】
即ち、水の層厚がゼロ（ｄ＝０）のときのステアリングトルクＹｓ（０）に対して、水の層厚ｄのときのステアリングトルクＹｓ（ｄ）が、Ｙｓ（ｄ）＝Ｙｓ（０）＋Ｇｓ（ｄ）となるように、ステアリングトルクを制御する。
【００９３】
具体的に、本実施例では、関数Ｇｓ（ｄ）として、Ｇｓ（ｄ＝０）＝０であり、層厚ｄに対して単調増加する関数を、設計段階で設定し、水の層厚ｄが大きくなるにつれて、ステアリングトルクが高くなるように、ステアリングトルクを制御する。
【００９４】
尚、関数Ｇｓ（ｄ）の具体例としては、図８に示すように、係数ｋが正の一次関数Ｇｓ（ｄ）＝ｋ×ｄを挙げることができる。また、本実施例のステアリングトルク制御回路３０は、ブレーキ油圧制御回路２０と同様、水の層厚ｄに基づいたステアリングトルクの制御を実行する際、マイコン１３０から入力される距離Ｌ及び車速Ｖの情報に基づき、計測結果ｄの入力時点から、距離Ｌ及び車速Ｖに応じた時間Ｔ（Ｌ，Ｖ）の経過後に、ステアリングトルクを、当該計測結果ｄに対応した値に制御する。但し、ステアリングトルク制御回路３０は、ブレーキ油圧制御回路２０と同様、マイコン１３０から水の層厚についての計測結果ｄが入力された時点で、ただちに、ステアリングトルクを、Ｙｓ（ｄ）＝Ｙｓ（０）＋Ｇｓ（ｄ）となるように、制御する構成にされてもよい。
【００９５】
また、サスペンション制御回路４０も、ブレーキ油圧制御回路２０と同様、マイコン１３０から水の層厚ｄ及び距離Ｌ並びに車速Ｖの情報が入力されると、これらの情報に基づいて、次のように、車高を制御する。
【００９６】
即ち、水の層厚がゼロ（ｄ＝０）のときの車高Ｙｈ（０）に対して、水の層厚ｄのときの車高Ｙｈ（ｄ）が、Ｙｈ（ｄ）＝Ｙｈ（０）＋Ｇｈ（ｄ）となるように、サスペンションアクチュエータ４５を介して、車高を制御する。
【００９７】
具体的に、本実施例では、関数Ｇｈ（ｄ）として、Ｇｈ（ｄ＝０）＝０であり、層厚ｄに対して単調増加する関数を、設計段階で設定し、水の層厚ｄが大きくなるにつれて、車高が高くなるように、車高を制御する。
【００９８】
尚、関数Ｇｈ（ｄ）の具体例としては、図８に示すように、係数ｋが正の一次関数Ｇｈ（ｄ）＝ｋ×ｄを挙げることができる。また、サスペンション制御回路４０は、ブレーキ油圧制御回路２０と同様、水の層厚ｄに基づいた車高の制御を実行する際、マイコン１３０から入力される距離Ｌ及び車速Ｖの情報に基づき、計測結果ｄの入力時点から、距離Ｌ及び車速Ｖに応じた時間Ｔ（Ｌ，Ｖ）の経過後に、車高を、当該計測結果ｄに対応した値に制御する。但し、サスペンション制御回路４０も、ブレーキ油圧制御回路２０と同様、マイコン１３０から水の層厚についての計測結果ｄが入力された時点で、ただちに、車高を、Ｙｓ（ｄ）＝Ｙｓ（０）＋Ｇｓ（ｄ）となるように、制御する構成にされてもよい。
【００９９】
以上が、車両制御システム１の動作内容である。本実施例によれば、上述の手法で、道路表面に存在する水の層厚を計測するので、従来装置よりも、路面状態に応じた詳細な車両制御を実現することができる。従って、本実施例によれば、従来よりも車両の安全を確保することができ、走行性能に優れた車両を構成することができる。
【０１００】
換言すると、従来装置では、路面が濡れているか否かを検知する程度であったため、路面が濡れている場合には、車両乗員に警告するといった処理や、減速制御を行うといった簡単な処理を実行することしかできなかったが、本実施例の車両制御システム１では、路面に形成された水の層厚に基づき、ブレーキ油圧や車高、ステアリングトルク等を適切な値に制御することができる。
【０１０１】
特に、本実施例の車両制御システム１では、車両より前方に位置する路面に向けて光を発射して、車両の移動先路面の水の層厚を、移動前に予め計測するので、当該路面の通過前に、車両状態を、路面状態に応じた状態に調整することができる。
【０１０２】
また、本実施例では、層厚計測装置１００に回転機構を設け、車速に応じ、レーザ光の発射角度を切り替えるようにした。具体的には、車速が上がるにつれて、発射角度を小さくして、遠方の路面状態を計測するようにし、車速が上がっても、計測地点に車両が到達するまでの時間が極端に短くならないようにした。従って、本実施例によれば、車速が上がっても、車両が計測地点に到達する前に、余裕を持って路面状態を計測し、車両制御を実行することができる。
【０１０３】
この他、本実施例では、水の層厚に基づいて、ブレーキ油圧を制御するようにし、水の層厚が大きくなるにつれて、ブレーキ油圧を大きくするようにした。従って、本実施例によれば、道路表面に形成された水の層によって、ブレーキ性能が低下するのを抑制することができる。
【０１０４】
また、本実施例では、水の層厚に基づいて、車高を制御するようにし、乾燥した路面ででは、車高を低くして車両が安定走行できるようにし、路面が水没している場合には、車高を挙げて、当該路面を走行できるようにした。よって、本実施例によれば、路面状態に応じた適切な車高を維持することができて、環境変化に強い車両を構成することができる。また、本実施例では、水の層厚に基づき、ステアリングトルクを制御するので、運転者に路面状態に応じたステアリング操作を意識させなくて済み、車両を安全に走行させることができる。
【０１０５】
尚、「特許請求の範囲」に記載の第一発光手段は、本実施例において、第一発光デバイス１１１及び第一駆動回路１１３により実現され、第二発光手段は、第二発光デバイス１２１及び第二駆動回路１２３により実現されている。また、強度検出手段は、第一の受光素子としての第一受光デバイス１１７、第二の受光素子としての第二受光デバイス１２７、第一受光処理回路１１８及び第二受光処理回路１２８により実現され、層厚算出手段は、マイコン１３０が実行するＳ１５０,Ｓ１６０の処理により実現され、出力手段は、Ｓ１７０の処理により実現されている。
【０１０６】
また、車速情報取得手段は、マイコン１３０が実行するＳ１１０の処理により実現され、方向切替手段は、角度調整モータ１０５及びモータ駆動回路１０７並びにマイコン１３０が実行するＳ１２０の処理により実現されている。この他、距離算出手段は、第一受光処理回路１１８及びマイコン１３０が実行するＳ１４０の処理により実現されている。
【０１０７】
また、ブレーキ油圧制御手段は、ブレーキ油圧制御回路２０により実現され、車高制御手段は、サスペンション制御回路４０により実現され、ステアリングトルク制御手段は、ステアリングトルク制御回路３０により実現されている。
【０１０８】
ところで、上記実施例では、層厚計測装置１００を車両の頭部に設け、車両の前方に位置する路面の水の層厚を計測するようにしたが、層厚計測装置は、車両の底部に取り付けられてもよく、車両は、当該層厚計測装置にて、車両の真下に位置する道路表面の水の層厚を計測する構成にされてもよい。
【０１０９】
図９は、変形例の車両制御システム１’の構成を表す説明図である。具体的に、図９（ａ）は、車両の側面を透過して表した層厚計測装置１００’の搭載位置を示す図であり、図９（ｂ）は、変形例の車両制御システム１’における層厚計測装置１００’の構成を表すブロック図である。
【０１１０】
変形例の層厚計測装置１００’は、図９（ａ）に示すように、車両Ｋ’の底部に設けられ、車両Ｋ’の真下に位置する道路表面の水の層厚を計測する構成にされている。
具体的に、変形例の層厚計測装置１００’は、上記層厚計測装置１００と同様、第一発光デバイス１１１、出射レンズ１１２、第一駆動回路１１３、受光レンズ１１６、第一受光デバイス１１７、第一受光処理回路１１８、第二発光デバイス１２１、出射レンズ１２２、第二駆動回路１２３、受光レンズ１２６、第二受光デバイス１２７、第二受光処理回路１２８、マイコン１３０、及び、出力コントローラ１４０を備えるが、上述の回転機構を有さず、第一発光デバイス１１１及び第二発光デバイス１２１が、路面に対して略垂直に、レーザ光を入射するように固定されている。
【０１１１】
また、この層厚計測装置１００’では、マイコン１３０が、計測処理として、次の処理を実行する。即ち、マイコン１３０は、Ｓ１３０の処理と同様に、第一駆動回路１１３、第一受光処理回路１１８、第二駆動回路１２３、及び、第二受光処理回路１２８に対し、起動指令を入力し、その後、Ｓ１５０，Ｓ１６０の処理と同様に、第一受光処理回路１１８から得られた受光強度Ｒ１及び第二受光処理回路１２８から得られた受光強度Ｒ２に基づき、受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比Ｓを求め、この比Ｓに基づき、式（５）に従い、車両真下に位置する道路表面の水の層厚ｄを算出する。但し、変形例では、θｖ＝π／２として、水の層厚ｄを求める。
【０１１２】
その後、マイコン１３０は、算出した水の層厚ｄを、出力コントローラ１４０を介して、ブレーキ油圧制御回路２０’、ステアリングトルク制御回路３０’、及び、サスペンション制御回路４０’に入力する。変形例では、このような計測処理を、マイコン１３０が繰返し実行する。
【０１１３】
また、ブレーキ油圧制御回路２０’、ステアリングトルク制御回路３０’、及び、サスペンション制御回路４０’は、上記実施例の車両制御システム１と同様、水の層厚ｄに基づき、ブレーキ油圧、ステアリングトルク、車高を制御する構成にされている。但し、変形例では、距離Ｌ及び車速Ｖを、ブレーキ油圧制御回路２０’、ステアリングトルク制御回路３０’、及び、サスペンション制御回路４０’に入力しないため、ブレーキ油圧制御回路２０’、ステアリングトルク制御回路３０’、及び、サスペンション制御回路４０’は、マイコン１３０から水の層厚ｄが得られ次第、ただちに、この計測結果ｄに基づいた、ブレーキ油圧、ステアリングトルク及び車高の制御を行う。
【０１１４】
以上が、図９に示す変形例の層厚計測装置１００’及び車両制御システム１’の構成である。
【実施例２】
【０１１５】
続いて、第二実施例について説明する。図１０（ａ）は、第二実施例の警報装置２００の設置態様を表した説明図であり、図１０（ｂ）は、警報装置２００の構成を表すブロック図である。
【０１１６】
本実施例の警報装置２００は、道路脇に立設されたポールＰの上部に固定されて、道路表面に存在する水の層厚を計測するものである。
この警報装置２００は、第一実施例と同様に、第一発光デバイス２１１と、出射レンズ２１２と、第一駆動回路２１３と、受光レンズ２１６と、第一受光デバイス２１７と、第一受光処理回路２１８と、第二発光デバイス２２１と、出射レンズ２２２と、第二駆動回路２２３と、受光レンズ２２６と、第二受光デバイス２２７と、第二受光処理回路２２８と、を備える。また、当該警報装置２００は、マイコン２３０と、出力コントローラ２４０と、表示装置２５０と、を備える。
【０１１７】
詳述すると、第一発光デバイス２１１、出射レンズ２１２、第一駆動回路２１３、受光レンズ２１６、第一受光デバイス２１７、第一受光処理回路２１８、第二発光デバイス２２１、出射レンズ２２２、第二駆動回路２２３、受光レンズ２２６、第二受光デバイス２２７、及び、第二受光処理回路２２８は、第一実施例の層厚計測装置１００の各部１１１〜１２８と基本的に同一構成にされている。
【０１１８】
即ち、当該警報装置２００では、第一駆動回路２１３及び第一受光処理回路２１８に対してマイコン２３０から起動指令が入力されると、第一駆動回路２１３が、第一発光デバイス２１１を駆動し、第一発光デバイス２１１に、波長λ１のレーザ光を、パルス光として発射させる。そして、第一受光デバイス２１７が、このレーザ光の反射光を受光し、第一受光処理回路２１８が、第一受光デバイス２１７の出力電流に基づき、反射光の受光強度Ｒ１を検出して、マイコン２３０に入力する。
【０１１９】
一方、当該警報装置２００では、第二駆動回路２２３及び第二受光処理回路２２８に対してマイコン２３０から起動指令が入力されると、第二駆動回路２２３が、第二発光デバイス２２１を駆動し、第二発光デバイス２２１に、波長λ２のレーザ光を、パルス光として発射させる。そして、第二受光デバイス２２７が、このレーザ光の反射光を受光し、第二受光処理回路２２８が、第二受光デバイス２２７の出力電流に基づき、反射光の受光強度Ｒ２を検出して、マイコン２３０に入力する。
【０１２０】
尚、第一発光デバイス２１１及び第二発光デバイス２２１は、当該警報装置２００の下方に存在する路面に対して略垂直方向に、レーザ光を入射可能に構成されて、警報装置２００に固定されている。
【０１２１】
また、マイコン２３０は、ＲＯＭ、ＲＡＭを内蔵し、ＲＯＭに記録されたプログラムに従って、各種処理を実行する構成にされている。具体的に、マイコン２３０は、上記プログラムに基づいた警報処理の実行により、道路表面の水の層厚を算出し、算出結果に基づいて、必要に応じ、表示装置２５０に、警告メッセージを表示させる。尚、表示装置２５０としては、表示面２５０ａに、発光ダイオードが配列されてなる電光掲示板等を挙げることができる。
【０１２２】
図１１は、マイコン２３０が繰返し実行する警報処理を表すフローチャートである。警報処理を開始すると、マイコン２３０は、第一駆動回路２１３、第一受光処理回路２１８、第二駆動回路２２３、第二受光処理回路２２８に対して、起動指令を入力する（Ｓ２１０）。
【０１２３】
このような起動指令が入力されると、第一駆動回路２１３及び第二駆動回路２２３は、対応する発光デバイス２１１，２２１を駆動して、発光デバイス２１１，２２１にパルス光を発射させる。
【０１２４】
また、このようなパルス光の発射により、受光デバイス２１７，２２７では、発光デバイス２１１，２２１から発射されたパルス光の反射波が受光され、第一受光処理回路２１８では、第一発光デバイス２１１から発射されたレーザ光の反射波の受光強度Ｒ１が検出されて、この受光強度Ｒ１がマイコン２３０に入力される。また、第二受光処理回路２２８では、第二発行デバイス２２１から発射されたレーザ光の反射波の受光強度Ｒ２が検出されて、この受光強度Ｒ２がマイコン２３０に入力される。
【０１２５】
尚、発光デバイス２１１，２２１から発射されるレーザ光の反射光の受光強度を精度よく検出するため、Ｓ２１０では、第一実施例と同様、第一発光デバイス２１１及び第一受光デバイス２１７に、時刻ｔ０で起動指令を入力して、時刻ｔ０の時点で第一発光デバイス２１１にパルス光を発射させ、時刻ｔ０より所定時間遅れた時刻ｔ３で、第二発光デバイス２２１及び第二受光デバイス２２７に起動指令を入力して、時刻ｔ３の時点で第二発光デバイス２２１にパルス光を発射させてもよい。
【０１２６】
このようにして、Ｓ２１０での処理を終えると、マイコン２３０は、第一受光処理回路２１８から入力される受光強度Ｒ１及び第二受光処理回路２２８から入力される受光強度Ｒ２に基づき、受光強度Ｒ１と受光強度Ｒ２との比Ｓを、式（４）に従って算出し（Ｓ２２０）、次式に従って、光の反射地点の道路表面に存在する水の層厚ｄを算出する（Ｓ２３０）。
【０１２７】
ｄ＝ｌｎＳ／｛２×（α２−α１）｝  …（１１）
また、この処理を終えると、マイコン２３０は、今回の算出値ｄが、予め設定された閾値Ｄｔｈより大きいか否かを判断し（Ｓ２４０）、算出値ｄが閾値Ｄｔｈよりも大きいと判断すると（Ｓ２４０でＹｅｓ）、Ｓ２５０に移行する。
【０１２８】
また、Ｓ２５０では、表示装置２５０が走行注意の旨の警告メッセージを表示中であるか否かを判断し、表示中ではないと判断すると（Ｓ２５０でＮｏ）、上記警告メッセージの表示開始指示を、表示装置２５０に入力することにより、表示装置２５０に、走行注意の旨の警告メッセージの表示を開始するように指示する（Ｓ２６０）。この指示により、表示装置２５０では、上記警告メッセージの表示が開始される。また、Ｓ２６０での処理を終えると、マイコン２３０は、当該警報処理を一旦終了し、所定時間の経過後、再び、当該警報処理をＳ２１０から開始する。
【０１２９】
一方、表示装置２５０が上記警告メッセージを表示中であると判断すると（Ｓ２５０でＹｅｓ）、マイコン２３０は、Ｓ２６０の処理を実行することなく、当該警報処理を一旦終了し、所定時間の経過後、再び、当該警報処理を開始する。
【０１３０】
この他、マイコン２３０は、今回の算出値ｄが閾値Ｄｔｈ以下であると判断すると（Ｓ２４０でＮｏ）、表示装置２５０が上記警告メッセージを表示中であるか判断し（Ｓ２７０）、表示中であると判断すると（Ｓ２７０でＹｅｓ）、表示装置２５０に対して、上記警告メッセージの表示終了指示を入力して、表示装置２５０に、警告メッセージの表示動作を中止するように指示する（Ｓ２８０）。この指示により、表示装置２５０では、上記警告メッセージの表示が中止される。このようにして、Ｓ２８０での処理を終えると、マイコン２３０は、当該警報処理を一旦終了し、所定時間の経過後、再び、警報処理を開始する。
【０１３１】
一方、表示装置２５０が上記警告メッセージを表示していないと判断すると（Ｓ２７０でＮｏ）、マイコン２３０は、Ｓ２８０の処理を実行することなく、当該警報処理を一旦終了し、所定時間の経過後、再び、警報処理を開始する。
【０１３２】
以上が、警報装置２００の動作内容である。本実施例の警報装置２００によれば、上述の手法で、道路表面に存在する水の層厚を計測して、この計測結果に基づき走行注意を促す警告メッセージを表示するので、管理者は、閾値Ｄｔｈを調整することにより、雨天等で路面が濡れているときに、適切なタイミングで、車両運転者に対し、注意（安全運転）を促すことができる。
【０１３３】
尚、本発明の警報装置が有する層厚算出手段は、マイコン２３０が実行するＳ２２０,Ｓ２３０の処理により実現され、警報手段は、マイコン２３０が実行するＳ２４０〜Ｓ２８０の処理により実現されている。
【０１３４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、第一実施例においては、路面に対して垂直方向にレーザ光の発射角度を変更可能に層厚計測装置１００を構成したが、層厚計測装置１００は、路面横方向にレーザ光を走査できるよう、横方向にレーザ光の発射角度を変更可能な構成にされてもよい。
【０１３５】
また、第二実施例では、路面の水の層厚ｄが閾値Ｄｔｈを超えた場合に警告メッセージを表示装置２５０に表示するように警報装置２００を構成したが、警報装置２００は、水の層厚ｄに応じて、段階的に、注意を促すメッセージを表示装置２５０に表示する構成にされてもよい。即ち、水の層厚ｄが閾値Ｄｔｈ１を超えた場合には、第一の警告メッセージを表示装置２５０に表示し、水の層厚ｄが閾値Ｄｔｈ２（但し、Ｄｔｈ２＞Ｄｔｈ１）を超えた場合には、第二の警告メッセージを表示装置２５０に表示するように、警報装置２００を構成してもよい。
【０１３６】
その他、波長λ１，λ２の組合せとしては、上記実施例に限定されず、様々な組合せを考えることができ、例えば、波長λ１，λ２としては、λ１＝４５７ｎｍ，λ２＝５３２ｎｍ等の可視光波長を選択することができる。この場合、受光デバイスとしては、ＣＣＤ画像センサや、ＣＭＯＳ画像センサのような可視光波長に感度のある画像センサを用いることができる。
【０１３７】
また、上記実施例では、発光デバイスとしてレーザ発振装置を用いたが、発光デバイスは、発光ダイオードや、ランプ光源及び波長フィルタの組合せにより構成されてもよい。その他、受光デバイスとしては、フォトダイオードアレイを用いてもよい。
【０１３８】
また、車両には、第一実施例のように、車両の頭部に、層厚計測装置１００を設けると共に、その変形例のように、車両の底部に、層厚計測装置１００’を設けて、複数の層厚計測装置１００，１００’により、水の層厚を計測して、これに基づいた車両制御を実現するように、車両制御システムを構成してもよい。複数の層厚計測装置１００，１００’を用いた車両制御システムによれば、より緻密で正確な車両制御を実現することができる。
【０１３９】
この他、上記実施例の層厚計測装置１００，１００’及び警報装置２００は、通信機能を備え、道路表面に存在する水の層厚ｄの情報を、通信により、外部装置（例えば、センタ）に送信する構成にされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】層厚計測装置１００の構成を表すブロック図（ａ）及び層厚計測装置１００が有する回転機構の構成を表す説明図（ｂ）である。
【図２】層厚計測装置１００の車両への搭載方法を表す説明図である。
【図３】波長と水の吸収係数との関係を表すグラフである。
【図４】マイコン１３０が実行する計測処理を表すフローチャートである。
【図５】車速Ｖと発射角度θｖとの関係を表すグラフである。
【図６】レーザ光の発射態様及び反射光の受光態様を表したタイムチャートである。
【図７】レーザ光が路面に存在する水の層に進入したときの進入地点から反射地点までの距離を表す説明図である。
【図８】水の層厚とブレーキ油圧（ステアリングトルク、車高）の補正量との関係を表すグラフである。
【図９】車両制御システム１’の構成を表す説明図である。
【図１０】警報装置２００の設置態様を表す説明図（ａ）及び警報装置２００の構成を表すブロック図（ｂ）である。
【図１１】マイコン２３０が実行する警報処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１’…車両制御システム、１０…車速センサ、２０，２０’…ブレーキ油圧制御回路、２５…ブレーキ油圧アクチュエータ、３０，３０’…ステアリングトルク制御回路、３５…ステアリングトルクアクチュエータ、４０，４０’…サスペンション制御回路、４５…サスペンションアクチュエータ、１００，１００’…層厚計測装置、１０１…筐体、１０３…装置本体部、１０５…角度調整モータ、１０７…モータ駆動回路、１１１，１２１，２１１，２２１…発光デバイス、１１２，１２２，２１２，２２２…出射レンズ、１１３，１２３，２１３，２２３…駆動回路、１１６，１２６，２１６，２２６…受光レンズ、１１７，１２７，２１７，２２７…受光デバイス、１１８，１２８，２１８，２２８…受光処理回路、１３０，２３０…マイコン、１４０，２４０…出力コントローラ、２００…警報装置、２５０…表示装置、Ｋ，Ｋ’…車両、Ｐ…ポール
【図１】
2008185563.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008185563.tif 000009
【図８】
2008185563.tif 000010
【図９】
2008185563.tif 000011
【図１０】
2008185563.tif 000012
【図１１】
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