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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Regensensor.
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Beschreibung des verwandten Gebiets
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Es
sind verschiedene Regensensoren vorgeschlagen worden, die einen
Regenfall anhand von an der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs haftenden
Regentropfen nachweisen. In dem Regensensor, der als eine Vorrichtung
zum Nachweisen von an einer Windschutzscheibe haftenden Regentropfen
zu verwenden ist, wird eine Vorrichtung genutzt, die in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung
Nr. 2007-0127595 offenbart ist.
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Die
in der offengelegten
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2007-0127595 offenbarte Vorrichtung
ist so konfiguriert, dass an der Oberfläche einer Windschutzscheibe
innerhalb eines Fahrzeuginnenraums ein weißes Element vorgesehen
ist, wobei die Fläche der Windschutzscheibe, an der das
weiße Element vorgesehen ist, von einer Kamera außerhalb
des Fahrzeuginnenraums aufgenommen wird und das aufgenommene Bild
verarbeitet wird, um aus der Differenz zwischen einem weißen
Abschnitt und einer von den haftenden Regentropfen reflektierten Umfangslandschaft
die an der Windschutzscheibe haftenden Regentropfen nachzuweisen.
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Allerdings
kann ein Regentropfen eine Landschaft um ein Fahrzeug, insbesondere
ein reinweißes Gebäude, reflektieren. In diesem
Fall kann die in der japanischen Patentanmeldung offenbarte Vorrichtung
den Teil des Regentropfens, der die Landschaft um das Fahrzeug als
der Regentropfen reflektiert, nicht nachweisen, da der Teil davon
beim Verarbeiten des Bilds nicht von dem weißen Abschnitt
verschieden ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet zu ermöglichen,
dass ein Regentropfen in einem aufgenommenen Bild ausreichend nachgewiesen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält ein Regensensor: eine Lichtemissionseinheit,
die so konfiguriert ist, dass sie Licht in ein an einer Windschutzscheibe
eingestelltes Regentropfennachweisgebiet emittiert; eine Kamera,
die in dem optischen Weg des durch das Nachweisgebiet totalreflektierten Lichts
angeordnet ist und das Nachweisgebiet erfasst; und eine Nachweiseinheit,
die zum Nachweisen von an dem Nachweisgebiet haftenden Regentropfen
aus dem Kontrast in dem durch die Kamera erfassten Bild konfiguriert
ist; wobei die Nachweiseinheit auf der Grundlage des erfassten Bilds
in dem Nachweisgebiet, in das Licht von der Lichtemissionseinheit
emittiert wird, und/oder des erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet,
in das kein Licht von der Lichtemissionseinheit emittiert wird,
die an dem Nachweisgebiet haftenden Regentropfen nachweist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet,
in das Licht von der Lichtemissionseinheit emittiert wird, vollständig hell
und ist das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet, in das kein Licht
emittiert wird, vollständig dunkel. Falls Regentropfen
an dem Nachweisgebiet haften, hat nur der Abschnitt eine Helligkeit,
der die in den Regentropfen reflektierte Landschaft um das Fahrzeug
reflektiert. Dadurch kann der Abschnitt der an dem Nachweisgebiet
haftenden Regentropfen von anderen Abschnitten, die Regentropfen
ausschließen, auf der Grundlage des Kontrasts dazwischen unterschieden
werden, was die ausreichende Erfassung nur von Regentropfen ermöglicht,
ohne beim Erfassen von Regentropfen durch die in dem Regentropfen
reflektierte Umfangslandschaft beeinflusst zu werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration des Regensensors
gemäß der Ausführungsform zeigt;
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2 ist
ein Blockschaltplan des Regensensors;
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3 ist
ein Ablaufplan zur Beschreibung des von der Steuereinheit des Regensensors
gemäß der Ausführungsform ausgeführten
Prozesses;
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4A ist ein schematisches Diagramm, das
das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet zeigt, in das kein Licht
emittiert wird;
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4B ist ein schematisches Diagramm, das
ein binarisiertes erfasstes Bild zeigt;
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5A ist ein schematisches Diagramm, das
das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet zeigt, in das Licht emittiert
wird;
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5B ist ein schematisches Diagramm, das
ein binarisiertes erfasstes Bild zeigt;
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6 ist
ein Ablaufplan zur Beschreibung des Änderungsbeispiels
des von der Steuereinheit des Regensensors ausgeführten
Prozesses;
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7A ist ein schematisches Diagramm, das
das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet zeigt, in das bei Tage kein
Licht emittiert wird;
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7B ist ein schematisches Diagramm, das
das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet zeigt, in das bei Tage Licht
emittiert wird;
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8A ist ein schematisches Diagramm, das
das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet zeigt, in das während
der Nacht kein Licht emittiert wird; und
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8B ist ein schematisches Diagramm, das
das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet zeigt, in das während
der Nacht Licht emittiert wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden ist die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm,
das eine Konfiguration des Regensensors gemäß der
Ausführungsform und aus der Querschnittsrichtung einer
Windschutzscheibe gesehen, an der der Regensensor befestigt ist, zeigt. 2 ist
ein Blockschaltplan des Regensensors.
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Ein
Regensensor 10 ist auf der Seite eines Fahrzeuginnenraums
mit einem Klebstoff (nicht gezeigt) oder mit einer Klebefolie an
der Oberfläche einer Windschutzscheibe G befestigt. Ein
Hauptkörpergehäuse 11 für den
Regensensor 10 ist aus einem Harzmaterial gebildet, das
kein Licht durchlässt. Das Hauptkörpergehäuse 11 enthält
ein rechtwinkliges Prisma 12, einen Flüssigkristallverschluss 13,
eine flächenhafte Lichtquelle 14 und eine Kamera (CCD-Kamera) 15.
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Das
rechtwinklige Prisma 12 bildet im Querschnitt gesehen ein
gleichschenkliges, rechtwinkliges Dreieck. In der vorderen Wand 11a des
Hauptkörpergehäuses 11 ist eine Öffnung 11b vorgesehen, um
die Hypotenusenfläche 12a des rechtwinkligen Prismas 12 freizulegen.
Die Hypotenusenfläche 12a des rechtwinkligen Prismas 12 ist
auf der Seite des Fahrzeuginnenraums mit einem optisch durchlässigen
Klebstoff oder mit einer optisch durchlässigen Klebefolie,
die in der Öffnung 11b der vorderen Wand 11a nicht
gezeigt sind, an der Oberfläche der Windschutzscheibe G
befestigt.
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Der
Flüssigkristallverschluss 13 ist zwischen den
Flächen 12b und 12c des rechtwinkligen
Prismas 12, die zueinander orthogonal sind, über
eine gesamte Fläche 12b vorgesehen. Die flächenhafte Lichtquelle 14 ist über
eine gesamte Fläche des Flüssigkristallverschlusses 13 dem
rechtwinkligen Prisma 12 (oder der Fläche an der
Rückseite des Fahrzeugs) gegenüberliegend vorgesehen.
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Der
Flüssigkristallverschluss 13 weist einen offenen
Zustand, in dem von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiertes
Licht durchgelassen wird, und einen geschlossenen Zustand, in dem
das Licht nicht durchgelassen wird, auf. Eine Steuereinheit 17 (siehe 2)
schaltet zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand des
Flüssigkristallverschlusses 13 um.
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Die
Steuereinheit 17 steuert das Ein- oder Ausschalten der
flächenhaften Lichtquelle 14. Die flächenhafte
Lichtquelle 14 emittiert, wenn sie eingeschaltet ist, weißes
Licht zu dem rechtwinkligen Prisma 12, um ein auf der Windschutzscheibe
G definiertes Regentropfennachweisgebiet T von der Innenseite des
Fahrzeuginnenraums zu beleuchten.
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Die
flächenhafte Lichtquelle 14 ist in der Weise vorgesehen,
dass von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiertes
Licht unter einem Grenzwinkel oder mehr in das Nachweisgebiet T
der Windschutzscheibe G auffällt und durch das Nachweisgebiet
T totalreflektiert wird. Wenn der Regensensor in Betrieb ist, ist
die flächenhafte Lichtquelle 14 immer eingeschaltet.
Der Flüssigkristallverschluss 13 schaltet zwischen
Lichtemission und keiner Lichtemission in das Nachweisgebiet T um.
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Die
Kamera 15 ist z. B. eine CCD-Kamera und in dem Hauptkörpergehäuse 11 angeordnet,
wobei die Kamera 15 in Richtung des 12c des an
der Windschutzscheibe G befestigten rechtwinkligen Prismas 12 gerichtet
ist. Die Kamera 15 ist in dem optischen Weg des von der
flächenhaften Lichtquelle 14 emittierten und durch
das Nachweisgebiet T totalreflektierten Lichts angeordnet. Wie durch
die Strichlinie in der Figur angegeben ist, ist das Abbildungsfeld
der Kamera 15 auf eine Reichweite eingestellt, in der das Nachweisgebiet
T abgebildet werden kann. Die Kamera 15 ist auf das Nachweisgebiet
T fokussiert. Während der Regensensor 10 in Betrieb
ist, bildet die Kamera 15 ununterbrochen das Nachweisgebiet
T von der Innenseite des Fahrzeuginnenraums ab und gibt durch Erfassung
eines Bilds erlangte Bilddaten an die Steuereinheit 17 aus.
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Wie
in 2 gezeigt ist, werden in die Steuereinheit 17 ein
Signal von einem Beleuchtungsstärkesensor 16 sowie
das von der Kamera 15 erfasste Bildsignal eingegeben.
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Der
Beleuchtungsstärkesensor 16 ist in einer Position
vorgesehen, in der von der Oberseite des Fahrzeugs auffallendes
Licht empfangen werden kann, um eine Helligkeit um das Fahrzeug
nachzuweisen, und gibt gemäß der Menge des empfangenen
Lichts ein Signal an die Steuereinheit 17 aus.
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Die
Steuereinheit 17 ist eine in einer innerhalb des Hauptkörpergehäuses 11 eingebauten
Leiterplatte (nicht gezeigt) vorgesehene CPU, die Ansteueranweisungen
an den Flüssigkristallverschluss 13, an die flächenhafte
Lichtquelle 14 und an die Kamera 15 ausgibt und
die erfassten Bilddaten verarbeitet, um die Menge der an dem Nachweisgebiet
T haftenden Regentropfen zu erhalten und den Regenfall zu bestimmen.
Genauer unterscheidet die Steuereinheit 17 unter Verwendung
des erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet T, in das Licht von der
flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert wird, und/oder
des erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet T, in das kein Licht von
der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert wird,
zwischen dem Gebiet des an dem Nachweisgebiet haftenden Regentropfens
R und einem anderen Gebiet (Hintergrundgebiet). Die Steuereinheit 17 bestimmt
auf der Grundlage der Menge der Regentropfen, die von der Fläche
des Gebiets der Regentropfen, die das Nachweisgebiet T belegen,
erhalten wird, den Regenfall und gibt das Bestimmungsergebnis an
eine Scheibenwischersteuereinheit 18 aus.
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Die
Scheibenwischersteuereinheit 18 steuert auf der Grundlage
des von der Steuereinheit 17 eingegebenen Ergebnisses der
Bestimmung des Regenfalls den Antrieb/Halt, die Wischgeschwindigkeit, die
Intervallzeit eines Scheibenwischers (nicht gezeigt).
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Der
von der Steuereinheit 17 ausgeführte Prozess ist
durch einen in 3 gezeigten Ablaufplan beschrieben. 4A ist ein schematisches Diagramm, das
das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet T zeigt, in das von der
flächenhaften Lichtquelle 14 kein Licht emittiert
wird. 4B ist ein schematisches Diagramm,
das ein binarisiertes in 4A gezeigtes
Bild zeigt. 5A ist ein schematisches
Diagramm, das das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet T zeigt, in
das Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird. 5B ist ein schematisches Diagramm,
das ein in 5A gezeigtes binarisiertes
Bild zeigt.
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Wenn
der Regensensor 10 in Schritt 100 beginnt, schaltet
die Steuereinheit 17 die flächenhafte Lichtquelle 14 ein
und beginnt die Kamera 15 in Schritt 101 das Nachweisgebiet
T zu erfassen.
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In
Schritt 102 bestimmt die Steuereinheit 17 auf
der Grundlage eines von dem Beleuchtungssensor 16 eingegebenen
Signals, ob die gegenwärtige Zeit eine Tages- oder Nachtzeit
ist. Genauer erhält die Steuereinheit 17 auf der
Grundlage des von dem Beleuchtungssensor 16 eingegebenen
Signals die Helligkeit (Beleuchtungsstärke) um das Fahrzeug. Wenn
die erhaltene Beleuchtungsstärke höher als ein
Schwellenwert zum Bestimmen der Nacht ist, bestimmt die Steuereinheit 17,
dass die gegenwärtige Zeit bei Tage ist, und wenn die erhaltene
Beleuchtungsstärke niedriger als der Schwellenwert ist,
bestimmt sie, dass die gegenwärtige Zeit während
der Nacht ist.
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Falls
die gegenwärtige Zeit in Schritt 102 bei Tage
ist, gibt die Steuereinheit 17 in Schritt 103 an den
Flüssigkristallverschluss 13 eine Anweisung zum Ausschalten
des Flüssigkristallverschlusses 13 aus. Dadurch
wird die Hintergrundfarbe des erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet
T schwarz gemacht.
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In
Schritt S104 erhält die Steuereinheit 17 von den
erfassten Bilddaten, die von der Kamera 15 eingegeben werden,
das in dem Nachweisgebiet T erfasste Bild, während der
Flüssigkristallverschluss 13 ausgeschaltet ist,
genauer, da die erfassten Bilddaten von der Kamera 15 ununterbrochen
in die Steuereinheit 17 eingegeben werden, sodass die Steuereinheit 17 irgendein
Teilbild von Daten von den erfassten Bilddaten erhält,
die eingegeben werden, während der Flüssigkristallverschluss 13 ausgeschaltet
ist, um das erfasste Bild zu erhalten.
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Falls
die gegenwärtige Zeit in Schritt 102 während
der Nacht ist, gibt die Steuereinheit 17 in Schritt 105 an
den Flüssigkristallverschluss 13 eine Anweisung
zum Einschalten des Flüssigkristallverschlusses 13 aus.
Dadurch wird die Hintergrundfarbe des erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet
T weiß gemacht.
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In
Schritt 106 erhält die Steuereinheit 17 von den
erfassten Bilddaten, die von der Kamera 15 eingegeben werden,
das Bild, das in dem Nachweisgebiet T erfasst wird, während
der Flüssigkristallverschluss 13 eingeschaltet
ist.
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In
Schritt 107 binarisiert die Steuereinheit 17 das
erfasste Bild in dem Nachweisgebiet T, um ein binarisiertes Bild
zu erzeugen, in dem der Abschnitt eines Regentropfens weiß gezeigt
ist und ein anderer Abschnitt schwarz gezeigt ist.
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Die
Erzeugung des binarisierten Bilds wird mit den Fällen bei
Tage und während der Nacht getrennt beschrieben. Zunächst
wird im Folgenden die Erzeugung des binarisierten Bilds bei Tage
beschrieben. Bei Tage ist der Flüssigkristallverschluss 13 ausgeschaltet,
sodass das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet T, zu dem kein Licht
von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, in die Steuereinheit 17 eingegeben wird. Da der Flüssigkristallverschluss 13 kein
Licht sendet, während er ausgeschaltet ist, sieht der Flüssigkristallverschluss 13,
wenn der ausgeschaltete Flüssigkristallverschluss 13 von
dem Nachweisgebiet T gesehen wird, schwarz aus. Aus diesem Grund
wird in dem Nachweisgebiet T der schwarze Flüssigkristallverschluss 13,
von der Seite der Kamera gesehen, reflektiert, sodass das gesamte
Nachweisgebiet T in dem erfassten Bild in dem Nachweisgebiet T schwarz
(dunkle Farbe) angezeigt wird.
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Falls
der Regentropfen R an dem Nachweisgebiet T haftet, wird in dem Regentropfen
R eine helle Tageslandschaft reflektiert, sodass der Abschnitt des
Regentropfens R wie in 4A gezeigt
heller als andere Abschnitte in dem erfassten Bild IM1 in dem Nachweisgebiet
T angezeigt wird. In der Figur ist ein Gebiet B1 ein Hintergrundgebiet,
in dem keine Regentropfen haften und der schwarze Flüssigkristallverschluss 13 reflektiert
wird. Jedes Gebiet A1 ist ein Gebiet eines Regentropfens, in dem
eine helle Tageslandschaft reflektiert wird.
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Die
Steuereinheit 17 erhält die Leuchtdichten der
Pixel, die das in 4A gezeigte erfasste
Bild IM1 bilden, und vergleicht die erhaltenen Leuchtdichten mit
dem Schwellenwert (Schwellenwert bei Tage), der zur Erfassung von
Regentropfen vorbestimmt ist. Die Steuereinheit 17 erzeugt
die binarisierten Daten, in denen ein Pixel, dessen Leuchtdichte niedriger
als der Schwellenwert ist, als ”0” genommen ist,
was ein Hintergrundgebiet angibt, und ein Pixel, dessen Leuchtdichte
höher als der Schwellenwert ist, als ”1” genommen
ist, was ein Regentropfengebiet angibt, und erzeugt aus den erzeugten
binarisierten Daten ein binarisiertes Bild IM1'. 4B zeigt den
Zustand, in dem das binarisierte Bild IM1 erzeugt worden ist. Das
binarisierte Bild IM1 zeigt ein Regentropfengebiet A in ”Weiß” und
ein Hintergrundgebiet B, das Regentropfen ausschließt,
in ”Schwarz”.
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Im
Folgenden wird die Erzeugung des binarisierten Bilds während
der Nacht beschrieben. Während der Nacht ist der Flüssigkristallverschluss 13 eingeschaltet,
sodass das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet T, in das Licht von
der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert wird,
in die Steuereinheit 17 eingegeben wird. Das von der flächenhaften
Lichtquelle 14 auf das rechtwinklige Prisma 12 auffallende
Licht fällt unter dem Grenzwinkel oder mehr von der Innenseite des
Fahrzeuginnenraums auf das Nachweisgebiet T der Windschutzscheibe
G auf und wird totalreflektiert. Aus diesem Grund wird in dem Nachweisgebiet T
die weiße flächenhafte Lichtquelle 14 von
der Seite der Kamera 15 gesehen reflektiert, sodass das
gesamte Nachweisgebiet T in dem erfassten Bild in dem Nachweisgebiet
T in Weiß (helle Farbe) angezeigt wird.
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Falls
an dem Nachweisgebiet T der Regentropfen R haftet, wird in dem Regentropfen
R eine dunkle Nachtlandschaft reflektiert, sodass der Abschnitt
des Regentropfens R wie in 5A gezeigt dunkler
als andere Abschnitte in dem erfassten Bild IM2 in dem Nachweisgebiet
T angezeigt wird. In der Figur ist ein Gebiet B2 ein Hintergrundgebiet,
in dem keine Regentropfen haften und das von der flächenhaften
Lichtquelle 14 emittierte Licht reflektiert wird und jedes
Gebiet A2 ein Gebiet eines Regentropfens ist, in dem eine dunkle
Nachtlandschaft reflektiert wird.
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Die
Steuereinheit 17 erhält die Leuchtdichten der
Pixel, die das in 5A gezeigte erfasste
Bild IM2 bilden, und vergleicht die erhaltenen Leuchtdichten mit
dem vorausbestimmten Schwellenwert zum Nachweis der Regentropfen
(Schwellenwert für die Nacht). Dabei hat der vorausbestimmte
Nachtschwellenwert eine höhere Leuchtdichte als der vorstehende
Tagschwellenwert (Schwellenwert für Nacht > Schwellenwert für
Tag). Die Steuereinheit 17 erzeugt die binarisierten Daten,
in denen ein Pixel, dessen Leuchtdichte höher als der Schwellenwert
ist, als ”0” genommen wird, was ein Hintergrundgebiet angibt,
und ein Pixel, dessen Leuchtdichte niedriger als der Schwellenwert
ist, als ”1” genommen wird, was ein Regentropfengebiet
angibt, und erzeugt aus den erzeugten binarisierten Daten ein binarisiertes Bild
IM2'. 5B zeigt den Zustand, in dem
das binarisierte Bild IM2' erzeugt worden ist. Das binarisierte
Bild IM2' zeigt ein Regentropfengebiet A in ”Weiß” und
ein Hintergrundgebiet B, das Regentropfen ausschließt,
in ”Schwarz”.
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Diejenige
Leuchtdichte, die erhalten wird, wenn Licht von der flächenhaften
Lichtquelle 14 in das Nachweisgebiet emittiert wird, an
dem keine Regentropfen haften, wird vorzugsweise als der Schwellenwert
(Schwellenwert für die Nacht) für den Fall genommen,
in dem bestimmt wird, dass die gegenwärtige Zeit während
der Nacht ist. Diejenige Leuchtdichte, die erhalten wird, wenn kein
Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 in
das Nachweisgebiet T emittiert wird, an dem keine Regentropfen haften,
wird vorzugsweise als der Schwellenwert (Schwellenwert für
Tag) für den Fall genommen, dass bestimmt wird, dass die
gegenwärtige Zeit bei Tage ist. Dadurch kann der Abschnitt
von Regentropfen genau von anderen Abschnitten, in denen keine Regentropfen
haften, unterschieden werden, um die leichte und genaue Erzeugung
binarisierter Daten und eines binarisierten Bilds zuzulassen.
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In
Schritt 108 in dem Ablaufplan in 3 bestimmt
die Steuereinheit 17, ob in dem durch den Prozess in Schritt 107 erzeugten
binarisierten Bild Regentropfen vorhanden sind. Genauer bestätigt
die Steuereinheit 17, ob in dem binarisierten Bild (IM1' oder
IM2') das weiße Gebiet A, das das Regentropfengebiet angibt,
vorhanden ist. Falls das weiße Gebiet A vorhanden ist,
bestimmt die Steuereinheit 17, dass in dem Nachweisgebiet
T Regentropfen vorhanden sind.
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Falls
die Steuereinheit 17 in Schritt 108 bestimmt,
dass Regentropfen vorhanden sind, wird in Schritt 109 aus
der Fläche des Abschnitts der Regentropfen, die das Nachweisgebiet
T belegen, die Menge der Regentropfen erhalten.
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In
Schritt 110 vergleicht die Steuereinheit 17 die
in Schritt 109 erhaltene Menge der Regentropfen mit dem
Schwellenwert, um den Regenfall zur gegenwärtigen Zeit
in eine der vorgegebenen Kategorien wie etwa z. B. ”leichter
Regen”, ”Regen” und ”starker Regen” zu
klassifizieren, die den Regenfall bestimmen.
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Falls
die Steuereinheit 17 in Schritt 108 bestimmt,
dass keine Regentropfen vorhanden sind, wird der Prozess beendet.
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Die
flächenhafte Lichtquelle 14 in der Ausführungsform
entspricht in der Erfindung einer Lichtemissionseinheit. Der Prozess
in Schritt 102 entspricht in der Erfindung einer Bestimmungseinheit. Der
Prozess in Schritt 103 bis 108 entspricht in der Erfindung
einer Nachweiseinheit.
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Wie
oben beschrieben wurde, enthält der Regensensor: die flächenhafte
Lichtquelle 14, die Licht zu dem an der Windschutzscheibe
G eingestellten Regentropfennachweisgebiet T emittiert, um zu veranlassen,
dass Licht unter einem Grenzwinkel oder mehr auf das Nachweisgebiet
T auffällt; die Kamera 15, die in dem optischen
Weg von Licht angeordnet ist, das durch das Nachweisgebiet T totalreflektiert
wird, und die das Nachweisgebiet T erfasst; und die Nachweiseinheit,
die aus dem Kontrast in dem durch die Kamera 15 erfassten
Bild an dem Nachweisgebiet T haftende Regentropfen erfasst; wobei
die Nachweiseinheit die an dem Nachweisgebiet T haftenden Regentropfen
auf der Grundlage des erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet T, in
das Licht von der Oberflächenquelle 14 emittiert
wird, und/oder auf der Grundlage des erfassten Bilds indem Nachweisgebiet
T, in das kein Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, nachweist. Das unter dem Grenzwinkel oder mehr auf das Nachweisgebiet
T auftreffende Licht wird totalreflektiert, sodass die flächenhafte
Lichtquelle 14 in dem Nachweisgebiet T, von der Seite der
Kamera 15 gesehen, reflektiert wird, während der
Flüssigkristallverschluss 13 eingeschaltet ist,
und der Flüssigkristallverschluss 13 in dem Nachweisgebiet
T reflektiert wird, während der Flüssigkristallverschluss 13 ausgeschaltet
ist. Das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet T, in das Licht von
der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert wird,
ist vollständig hell und das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet
T, in das kein Licht emittiert wird, ist vollständig dunkel.
Falls Regentropfen an dem Nachweisgebiet T haften, hat nur der Abschnitt
eine Helligkeit, der die in den Regentropfen reflektierte Landschaft
um das Fahrzeug reflektiert. Der Abschnitt der an dem Nachweisgebiet
T haftenden Regentropfen kann von anderen Abschnitten, die Regentropfen ausschließen,
auf der Grundlage des Kontrasts dazwischen unterschieden werden,
was es ermöglicht, Regentropfen geeignet nachzuweisen.
Der an der Windschutzscheibe G haftende Regentropfen kann als ein
Bild erfasst werden, um die Bildverarbeitung zu ermöglichen,
die die leichte Berechnung des Durchmessers eines haftenden Regentropfens,
der Anzahl von ihnen und der Rate des Gebiets der Regentropfen,
die das Nachweisgebiet T belegen (Bedeckungsgrad), zulässt.
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Ferner
enthält der Regensensor die Bestimmungseinheit, um auf
der Grundlage einer Ausgabe des Beleuchtungsstärkensensors 16 zu
bestimmen, ob die gegenwärtige Zeit bei Tage oder während
der Nacht ist. Falls die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die gegenwärtige
Zeit bei Tage ist, weist die Nachweiseinheit auf der Grundlage des
erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet T, in das von der flächenhaften
Lichtquelle 14 kein Licht emittiert wird, Regentropfen
nach. Falls die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die gegenwärtige
Zeit während der Nacht ist, weist die Nachweiseinheit auf
der Grundlage des erfassten Bilds in dem Nachweisgebiet T, in das
Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, Regentropfen nach. Das erfasste Bild in dem Nachweisgebiet
T, in das Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, ist vollständig hell und das erfasste Bild in dem
Nachweisgebiet T, in das kein Licht emittiert wird, ist vollständig
dunkel. Falls Regentropfen an dem Nachweisgebiet T haften, ist die
in den Regentropfen reflektierte Landschaft um das Fahrzeug bei
Tage hell, während der Nacht aber dunkel. Aus diesem Grund
wird bei Tage der Abschnitt der Regentropfen in dem erfassten Bild,
in dem das gesamte Nachweisgebiet T dunkel angezeigt wird, hell
angezeigt. Während der Nacht wird der Abschnitt des Regentropfens
in dem erfassten Bild, in dem das gesamte Nachweisgebiet T als ein helles
Bild angezeigt wird, dunkel angezeigt. Dadurch kann der Abschnitt
der an dem Nachweisgebiet T haftenden Regentropfen von anderen Abschnitten, die
Regentropfen ausschließen, auf der Grundlage des Kontrasts
dazwischen unterschieden werde, was den ausreichenden Nachweis nur
von Regentropfen ermöglicht, ohne durch die in dem Regentropfen
reflektierte Umfangslandschaft beim Nachweisen der Regentropfen
beeinflusst zu werden. Die Hintergrundfarbe des erfassten Bilds
wird gemäß den Umgebungsumständen nach
Bedarf zwischen Tag und Nacht umgeschaltet, um Daten wie etwa die
Leuchtdichte miteinander zu vergleichen, die an der Windschutzscheibe
G haftende Regentropfen nachweisen können, ohne durch die
Umfangshelligkeit beeinflusst zu werden.
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Falls
die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die gegenwärtige
Zeit bei Tage ist, weist die Nachweiseinheit unter den Pixeln, die
das erfasste Bild als einen Regentropfen bilden, eine Aggregation von
Pixeln nach, deren Leuchtdichte höher als ein vorgegebener
Schwellenwert ist. Dies ermöglicht, einen Regentropfen
nur dadurch leicht nachzuweisen, dass die Leuchtdichte jedes Pixels
in dem erfassten Bild mit dem Schwellenwert verglichen wird. Falls
die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die gegenwärtige
Zeit während der Nacht ist, weist die Nachweiseinheit unter
den Pixeln, die das erfasste Bild als einen Regentropfen bilden,
eine Aggregation von Pixeln nach, deren Leuchtdichte niedriger als
der vorgegebene Schwellenwert ist. Dies ermöglicht, einen
Regentropfen nur dadurch leicht nachzuweisen, dass die Leuchtdichte
jedes Pixels in dem erfassten Bild erhalten wird, um sie mit dem
Schwellenwert zu vergleichen.
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Obgleich
in der Ausführungsform der Schwellenwert für den
Fall, in dem bestimmt wird, dass die gegenwärtige Zeit
bei Tage ist (Schwellenwert für Tag), von dem Schwellenwert
für den Fall, in dem bestimmt wird, dass die gegenwärtige
Zeit während der Nacht ist (Schwellenwert für
Nacht), verschieden gemacht wird, kann derselbe Schwellenwert verwendet
werden.
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Unter
Verwendung eines in 6 gezeigten Ablaufplans wird
ein Änderungsbeispiel des von der Steuereinheit 17 ausgeführten
Prozesses beschrieben. Der Prozess gemäß dem Änderungsbeispiel vergleicht
das erfasste Bild IMb in dem Nachweisgebiet T, in das von der flächenhaften
Lichtquelle 14 Licht emittiert wird, mit dem erfassten
Bild IMa in dem Nachweisgebiet T, in das kein Licht von der flächenhaften
Lichtquelle 14 emittiert wird, um das binarisierte Bild
zu erzeugen.
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7A und 7B zeigen
erfasste Bilder in dem Nachweisgebiet T bei Tage. 7A zeigt
das erfasste Bild IMa in dem Nachweisgebiet T, in das kein Licht von
der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert wird. 7B zeigt das erfasste Bild IMb in dem
Nachweisgebiet T, in das Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird. 8A und 8B zeigen
erfasste Bilder in dem Nachweisgebiet T während der Nacht. 8A zeigt das erfasste Bild IMa in dem
Nachweisgebiet T, in das kein Licht von der flächenhaften
Lichtquelle 14 emittiert wird. 8B zeigt
das erfasste Bild IMb in dem Nachweisgebiet T, in das Licht von der
flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert wird.
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Wenn
der Regensensor 10 in Schritt 200 beginnt, schaltet
die Steuereinheit 17 die flächenhaften Lichtquelle 14 ein
und beginnt die Kamera 15 in Schritt 201, das
Nachweisgebiet T zu erfassen.
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In
Schritt 202 gibt die Steuereinheit 17 an den Flüssigkristallverschluss 13 eine
Anweisung zum Ausschalten des Flüssigkristallverschlusses 13 aus und
erhält von den von der Kamera 15 eingegebenen erfassten
Bilddaten das erfasste Bild IMa in dem Nachweisgebiet T, in das
kein Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird.
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In
Schritt 203 gibt die Steuereinheit 17 an den Flüssigkristallverschluss 13 eine
Anweisung aus, den Flüssigkristallverschluss 13 anzuschalten,
und erhält von den von der Kamera 15 eingegebenen
erfassten Bilddaten das erfasste Bild IMb in dem Nachweisgebiet
T, in das Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird.
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In
Schritt 204 vergleicht die Steuereinheit 17 das
erfasste Bild IMa mit dem erfassten Bild IMb, um das binarisierte
Bild zu erzeugen.
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Die
Erzeugung des binarisierten Bilds wird mit den Fällen bei
Tage und während der Nacht getrennt beschrieben. Für
den Fall bei Tag wird in dem an dem Nachweisgebiet T haftenden Regentropfen eine
helle Tageslandschaft reflektiert. Somit wird wie in 7A gezeigt der Abschnitt, an dem der Regentropfen
haftet, hell angezeigt und werden die anderen Abschnitte in dem
erfassten Bild IMa in dem Nachweisgebiet T, in die kein Licht von
der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert wird,
dunkel angezeigt. In der Figur ist ein Gebiet B1 ein Hintergrundgebiet,
in dem keine Regentropfen haften und der schwarze Flüssigkristallverschluss 13 reflektiert
wird. Jedes Gebiet A1 ist ein Gebiet eines Regentropfens, in dem
eine helle Tageslandschaft reflektiert wird.
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Wenn
in diesem Zustand Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 in
das Nachweisgebiet T emittiert wird, wird das Licht nur durch das
Gebiet mit Ausnahme des Regentropfens totalreflektiert. Wie in 7B gezeigt ist, wird somit nur das Gebiet
mit Ausnahme des Regentropfens heller angezeigt und die Helligkeit
des Abschnitts, an dem der Regentropfen haftet, in dem erfassten
Bild IMb in dem Nachweisgebiet T, in das Licht von der flächenhaften
Lichtquelle 14 emittiert wird, nicht merklich geändert.
In der Figur ist ein Gebiet B1 das Gebiet (Hintergrundgebiet) mit
Ausnahme des Regentropfens, an dem keine Regentropfen haften und
in das Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird. Jedes Gebiet A1' ist ein Gebiet eines Regentropfens, in dem eine
helle Tageslandschaft reflektiert wird.
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Für
den Fall während der Nacht wird in dem an dem Nachweisgebiet
T haftenden Regentropfen eine dunkle Nachtlandschaft reflektiert.
Wie in 8A gezeigt ist, werden somit
sowohl der Abschnitt, an dem der Regentropfen haftet, als auch andere
Abschnitte in dem erfassten Bild IMa in dem Nachweisgebiet T, in
das kein Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, dunkel angezeigt. In der Figur ist ein Gebiet B2 ein Hintergrundgebiet, in
dem keine Regentropfen haften und der schwarze Flüssigkristallverschluss 13 reflektiert
wird. Ein Gebiet A2 ist ein Gebiet eines Regentropfens, in dem eine
dunkle Nachtlandschaft reflektiert wird.
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Wenn
in diesem Zustand Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 in
das Nachweisgebiet T emittiert wird, wird das Licht nur durch das
Gebiet mit Ausnahme des Regentropfens totalreflektiert. Wie in 8B gezeigt ist, wird somit nur das Gebiet
mit Ausnahme des Regentropfens hell angezeigt und der Abschnitt,
an dem der Regentropfen haftet, bleibt dunkel und seine Helligkeit
wird in dem erfassten Bild IMb in dem Nachweisgebiet T, in das Licht
von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, nicht merklich geändert. In der Figur ist ein Gebiet
B2' das Gebiet (Hintergrundgebiet) mit Ausnahme des Regentropfens,
an dem keine Regentropfen haften und in das Licht von der flächenhaften
Lichtquelle 14 emittiert wird. Jedes Gebiet A2' ist ein
Gebiet eines Regentropfens, in dem eine dunkle Nachtlandschaft reflektiert
wird.
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Die
Leuchtdichte des Pixels, das unter den Pixeln, die das erfasste
Bild bilden, dem Abschnitt entspricht, an dem der Regentropfen haftet,
wird unabhängig davon, ob Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird oder nicht, nicht merklich geändert. Die Steuereinheit 17 vergleicht
die Leuchtdichten der Pixel, die an einander entsprechenden Positionen
vorhanden sind, in dem erfassten Bild IMa in dem Nachweisgebiet
T, in das kein Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, und in dem erfassten Bild IMb in dem Nachweisgebiet T, in das
Licht emittiert wird. Die Steuereinheit 17 erzeugt die
binarisierten Daten, in denen ein Pixel, in dem die Differenz zwischen
den Leuchtdichten niedriger als ein vorgegebener Schwellenwert ist,
als ”1” genommen wird, was ein Regentropfengebiet
angibt, und ein Pixel, in dem die Differenz zwischen den Leuchtdichten
höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist, als ”0” genommen
wird, was ein Hintergrundgebiet angibt, und erzeugt aus den erzeugten
binarisierten Daten ein binarisiertes Bild. Somit wird das binarisierte
Bild wie in 4B der vorstehenden Ausführungsform
erzeugt.
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In
Schritt 108 in dem Ablaufplan in 6 bestimmt
die Steuereinheit 17, ob Regentropfen vorhanden sind. Falls
die Steuereinheit 17 bestimmt, dass Regentropfen vorhanden
sind, wird in Schritt 206 die Menge der Regentropfen berechnet
und wird in Schritt 207 der Regenfall bestimmt.
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Wie
oben beschrieben wurde, weist die Nachweiseinheit an dem Nachweisgebiet
T haftende Regentropfen aus einem Kontrast zwischen den Pixeln in
dem erfassten Bild IMa in dem Nachweisgebiet T, in das kein Licht
von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, und in dem erfassten Bild IMb in dem Nachweisgebiet T, in
das Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, nach. Genauer weist die Nachweiseinheit eine Aggregation von
Pixeln, in denen die Differenz zwischen den Leuchtkräften
niedriger als ein vorgegebener Schwellenwert ist, als einen Regentropfen
nach, wobei die Leuchtkräfte erhalten werden, wenn kein
Licht emittiert wird und wenn Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird. Dies ermöglicht, dass ein Regentropfen nur dadurch
leicht nachgewiesen wird, dass die Leuchtkraft jedes Pixels in dem
erfassten Bild erhalten wird, um sie mit dem Schwellenwert zu vergleichen.
Darüber hinaus besteht keine Notwendigkeit zu bestimmen,
ob die gegenwärtige Zeit bei Tage oder während
der Nacht ist, sodass der Beleuchtungsstärkesensor 16 entfernt
werden kann. Dies verringert die Herstellungskosten des Regensensors.
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Zwischen
der flächenhaften Lichtquelle 14 und dem Nachweisgebiet
T ist der Flüssigkristallverschluss 13 vorgesehen,
der zwischen der Emission und der Nichtemission von Licht in das
Nachweisgebiet T umschaltet. Der Flüssigkristallverschluss 13 besitzt
ein ausgezeichnetes Ansprechen, um das Umschalten zwischen der Emission
und der Nichtemission von Licht in das Nachweisgebiet T für
kurze Zeit zu ermöglichen. Für kurze Zeit können
sowohl das erfasste Bild IMa in dem Nachweisgebiet T, in das kein
Licht von der flächenhaften Lichtquelle 14 emittiert
wird, als auch das erfasste Bild IMb in dem Nachweisgebiet T, in
das Licht emittiert wird, erhalten werden. Selbst dann, wenn sich
an dem Nachweisgebiet T haftende Regentropfen jede Sekunde ändern,
können die Regentropfen ausreichend nachgewiesen werden.
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Obgleich
die Ausführungsform beispielhaft einen Fall erläutert,
in dem das rechtwinklige Prisma 12 mit einem optisch durchsichtigen
Klebstoff an der Windschutzscheibe G befestigt ist, kann das rechtwinklige
Prisma 12 auf die Windschutzscheibe G gepresst und mit
einer optionalen durchsichtigen elastischen Körper wie
etwa z. B. einem Gummiklebstoff befestigt werden.
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Obgleich
die Steuereinheit in der Ausführungsform anhand des von
dem Beleuchtungsstärkesensor eingegebenen Signals bestimmt,
ob die gegenwärtige Zeit bei Tage oder während
der Nacht ist, kann die Steuereinheit zwischen Tag und Nacht von der
gegenwärtigen Zeit unterscheiden, die auf der Grundlage
einer Ausgabe (eines Zeitsignals) von einer anstelle des Beleuchtungsstärkesensors
vorgesehenen Uhr spezifiziert wird, oder kann sie dazwischen sowohl
unter Verwendung der Ausgabe des Beleuchtungsstärkesensors
als auch der der Uhr unterscheiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-0127595 [0002, 0003]
