JP2001018762A - 自動車ワイパーの光学式自動制御システム - Google Patents

自動車ワイパーの光学式自動制御システム

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JP2001018762A JP11179468A JP17946899A JP2001018762A JP 2001018762 A JP2001018762 A JP 2001018762A JP 11179468 A JP11179468 A JP 11179468A JP 17946899 A JP17946899 A JP 17946899A JP 2001018762 A JP2001018762 A JP 2001018762A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車ワイパーの光学式自動制御システムの
提供。 【解決手段】 カメラ、信号処理器及び制御ユニットを
具え、自動車のワイパーシステムと噴水システムが組み
合わされてなる自動車ワイパーの光学式自動制御システ
ムにおいて、カメラで必要を影像を取得し並びに該影像
の現出状態により、演算公式を用いてフロントガラスの
汚濁程度の判断に用いる数値を取得し、ワイパーシステ
ム或いは該ワイパーシステムと噴水システムを作動させ
ることを特徴とする、自動車ワイパーの光学式自動制御
システムとしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の自動車ワイパ
ーの光学式自動制御システムに係り、特に、雨量やフロ
ントガラスの汚れの程度により、自動的にワイパーを起
動するか或いは適時に洗浄液を噴出し、ドライバーに良
好な視野を提供する自動車ワイパーの制御システムに関
する。
【0002】
【従来の技術】自動車のワイパーは、標準配備されてお
り、ワイパーはフロントガラスについた雨を払ったり、
フロントガラスの汚れを削ぎ落とすのに用いられる。こ
のワイパーは、雨量に応じてその動作の間欠時間を調整
可能であるが、雨量が不規則に変化する時には、度々ワ
イパーの速度を調整しなければならず、特に、雨量が非
常に少ない(霧雨状態)時には2種類のワイパー速度の
いずれも適当でなく(一般にはワイパー速度は3段から
4段に設定されている)、特に、隣を走る車或いは前方
の車が路面上の水たまりを通過した瞬間に跳ね飛んだ汚
水がフロントガラスにかかると、ドライバーが急には反
応できない状態にあって前方の視野が曇り、ワイパーを
起動するまでにその状態で自動車が相当の距離を走行す
ることになり、非常に危険であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
のワイパーシステムの使用上の欠点を鑑み、カメラ、信
号処理器、制御ユニット、自動車のワイパーシステム、
及び自動車の噴水システムで組成された光学式自動車ワ
イパー自動制御システムを提供し、車の前の影像により
適時にワイパー或いは噴水システムを起動してフロント
ガラスの視野を明晰に維持できるようにすることを課題
としている。
【0004】具体的には、本発明の主要な目的は、一種
の光学式自動車ワイパー自動制御システムを提供するこ
とにあり、それは、ワイパーをフロントガラスの視野の
明晰程度及び雨量により、自動的に起動し並びに調整
し、適時に噴水を提供して洗浄効果を増強し、使いやす
く自動化されたドライブ環境を提供できるものとする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、カメ
ラ、信号処理器及び制御ユニットを具え、自動車のワイ
パーシステムと噴水システムが組み合わされてなる自動
車ワイパーの光学式自動制御システムにおいて、カメラ
で必要を影像を取得し並びに該影像の現出状態により、
演算公式を用いてフロントガラスの汚濁程度の判断に用
いる数値を取得し、ワイパーシステム或いは該ワイパー
システムと噴水システムを作動させることを特徴とす
る、自動車ワイパーの光学式自動制御システムとしてい
る。請求項2の発明は、前記カメラが自動車のフロント
ガラスに近い位置に設けられたことを特徴とする、請求
項1に記載の自動車ワイパーの光学式自動制御システム
としている。請求項3の発明は、前記演算公式で計算し
た変異数値(D)が臨界値(B)より大きい時に、ワイ
パーシステムを起動することを特徴とする、請求項1に
記載の自動車ワイパーの光学式自動制御システムとして
いる。請求項4の発明は、前記変異数値(D)が臨界値
(B)より大きく且つ特許請求の範囲に記載された数式
1が成立する時にワイパーシステムと噴水システムを同
時に起動することを特徴とする、請求項3に記載の自動
車ワイパーの光学式自動制御システムとしている。請求
項5の発明は、前記カメラで取得した影像を若干のブロ
ックに分割して平均グレイバリューを求めることを特徴
とする、請求項3に記載の自動車ワイパーの光学式自動
制御システムとしている。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は本発明のブロック図であ
り、カメラ1、信号処理器2、及び制御ユニット3を具
え、それに自動車のワイパーシステム4と噴水システム
5が組み合わされてなり、該カメラ1は、一般の撮像レ
ンズ11と影像検出器12を組合せてなり、該信号処理
器2は、関係する信号の処理と計算を行い、該制御ユニ
ット3は、信号処理器2の制御を受けてワイパーシステ
ム4と噴水システム5を駆動並びに調整し、以上が組み
合わされ、図1及び2に示されるように、カメラ1が車
体のフロントガラスFに近い適当な位置に設けられ、ワ
イパーシステム4に制御ユニット3が取り付けられ、カ
メラ1の焦点距離BTが自動車のフロントガラスFに合
うよう調整され、フロントガラスFが透明体であるた
め、撮像レンズ11の後面の影像検出器12(これはC
CD或いはCMOS或いはそれに代替可能であるものが
使用される)、が捕捉した影像のほとんどの部分がフロ
ントガラスFの反対側の景物の影像Cとされ、この景物
の影像Cが距離の関係により、その成像DTが結ばれず
に影像検出器12にぼんやりした投影が形成され、その
影像強度の分布は非常に平滑で、空間領域からいうと、
その隣り合う二つの画素間が感応する数式1に示される
グレイバリュー(gray value)(ここではた
だ黒白のグレイバリューについて論ずる)が極めて小さ
く、
【数2】 これは言い換えると、その空間領域グレイバリューのモ
ーメント即ち以下の数式3も焦点影像に対して極めて小
さいということになる(以下の説明では、k=2で、二
階モーメントとされ、または変異数(varianc
e)と称される。
【数3】 もし空間周波数帯域を以て言うならば、空間周波数帯域
の成分が比較的低周波数帯域に集中し、高周波部分が極
めて少ないということができる。
【0007】これから分かるように(図3、4を参照さ
れたい)、雨滴F1がフロントガラスFに落ちて、景物
の影像Cの光線が雨滴F1を透過する時、異なる角度に
屈折させられて影像検出器12に投射され(雨滴は透明
円弧状であるため)、影像成分が集められる効果が発生
し、影像検出器12のグレイバリューの変異数(Var
iance)が相対的に増加し、雨滴が密集するほど集
められる成分が多くなり、その変異数(Varianc
e)が大きくなる。我々の使用するプロセス及び代入演
算公式は以下のようである。 プロセス 1.画素値をピックアップする(即ちXijのグレイバリ
ューを取る) 2.グレイバリューの平均値を以下の公式(数式4)を
用いて求める
【数4】 3.変異数(Variance)値Dを以下の公式(数
式5)を用いて求める
【数5】 4.変異数値Dが臨界値Bより大きいか否かを判断する
現在我々は変異数値DをフロントガラスFの汚濁程度及
び透明度を判断するための変数となすことができ、並び
に別に、臨界値Bを設定するか、或いはドライバーが自
分の好みに応じて臨界値Bを調整する。変異数値Dが臨
界値Bより大きい時、それは雨滴の密度が過高であるこ
とを示し、ドライバーの角度から見ると、フロントガラ
スがぼんやりし過ぎ、この時、制御ユニット3がワイパ
ーシステム4を駆動してワイパー動作を実行させ、変異
数値Dの増加の速度もワイパーの動作速度に影響し、即
ち変異数値Dの増加速度が大きくなるほどワイパーの動
作速度が速くなり、変異数値Dの増加速度が小さくなる
ほどワイパーの動作速度が遅くなり、変異数値Dが臨界
値B以下となった時、ワイパー動作が停止する。
【0008】上述の例では我々はきれいな透明な雨滴を
考えてたが、もしフロントガラスに付着する雨水が汚濁
されている場合、汚濁された水滴を単にワイパーでこす
るだけではフロントガラスFをきれいにする事はでき
ず、噴水システム5の動作が組み合わされることが必要
である。ここで我々は、カメラ1が車内に取り付けられ
るものと仮説する。一般に、車内の輝度は車外の輝度よ
り低い。雨滴F1がきれいで透明である時、雨滴F1の
増加によりその変異数値Dも増加するが、その平均グレ
イバリューは不変であり、なぜなら影像検出器12に投
射される総光エネルギー量は不変であるためである。一
方、もし汚濁された水滴であるなら、その遮光性により
投射される光エネルギー量は減少する。なお、水滴に反
射効果があるとはいえ、実際の車内の輝度は比較的低い
ため、反射値の増加量は屈折値の減少量より遙に小さ
い。もし我々が、カメラ1の取得した影像を若干のブロ
ックに分割し、各一つの該ブロックに対して個別に変異
数値D及び平均グレイバリューを求めると、あるブロッ
クの変異数値Dは臨界値Bより大きくその平均グレイバ
リューも同時にa値下降し、その他の変異数値Dが明ら
かに増加するブロックがなく、その平均グレイバリュー
も明らかには下降しない時、フロントガラスに付着した
のが汚水であると判定し、この時制御ユニット3が噴水
システム5とワイパーシステム4を駆動し、並びに上述
の判断動作により洗浄効果を監督し、洗浄動作を完成し
たか否かを決定し(また外界環境が暗い時の誤断を防止
可能である)。
【0009】ここで使用される公式(数式6、7)は以
下のようである(図5も参照されたい)。
【数6】
【数7】 上述の公式よりグレイバリュー変異数値Dの値を求め
る。 1.変異数値Dが臨界値Bより大きい時、 (1)以下の数式8の条件が成立する時、フロントガラ
スFの汚濁程度はワイパーシステム4に噴水システム5
を組み合わせて動作させる必要がある程度に達してお
り、制御ユニット3がワイパーシステム4と噴水システ
ム5を駆動する。
【数8】 (2)上記の数式8の条件が不成立の時、即ち以下の数
式9が成立する時、フロントガラス上の水滴には汚濁現
象がなく、このとき制御ユニット3はただワイパーシス
テム4のみを駆動する。
【数9】 2.D>Bの条件が不成立、即ちD≦Bの時、下記の数
式10となり、この時、フロントガラスの視野は良好
で、ワイパーシステム、噴水システムともに動作しな
い。
【数10】
【0010】
【発明の効果】本発明は簡単な公式を利用しフロントガ
ラスの清潔度を判断し、並びに適時に噴水或いはワイパ
ーシステムを駆動し、フロントガラスに付着した汚濁を
落とすことができ、且つ雨量に応じてワイパーの速度を
自動調整し、ドライバーが不断にワイパーのスイッチ操
作を行う必要を無くしており、ゆえに本発明は優れた実
用性と、新規性、産業上の利用価値を有する発明である
といえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシステムブロック図である。
【図2】本発明の実施例表示図である。
【図3】本発明の実施例表示図である。
【図4】本発明の動作フローチャートである。
【図5】本発明の動作フローチャートである。
【符号の説明】
1 カメラ 11 撮像レンズ 12 影像検出器 2 信号処理器 3 制御ユニット 4 ワイパーシステム 5 噴水システム F フロントガラス C 景物の影像 BT 焦点距離 F1 雨滴 DT 成像 B 臨界値 D 変異数値

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カメラ、信号処理器及び制御ユニットを
    具え、自動車のワイパーシステムと噴水システムが組み
    合わされてなる自動車ワイパーの光学式自動制御システ
    ムにおいて、 カメラで必要を影像を取得し並びに該影像の現出状態に
    より、演算公式を用いてフロントガラスの汚濁程度の判
    断に用いる数値を取得し、ワイパーシステム或いは該ワ
    イパーシステムと噴水システムを作動させることを特徴
    とする、自動車ワイパーの光学式自動制御システム。
  2. 【請求項2】 前記カメラが自動車のフロントガラスに
    近い位置に設けられたことを特徴とする、請求項1に記
    載の自動車ワイパーの光学式自動制御システム。
  3. 【請求項3】 前記演算公式で計算した変異数値(D)
    が臨界値(B)より大きい時に、ワイパーシステムを起
    動することを特徴とする、請求項1に記載の自動車ワイ
    パーの光学式自動制御システム。
  4. 【請求項4】 前記変異数値(D)が臨界値(B)より
    大きく且つ以下の数式1が成立する時にワイパーシステ
    ムと噴水システムを同時に起動することを特徴とする、
    請求項3に記載の自動車ワイパーの光学式自動制御シス
    テム。 【数1】
  5. 【請求項5】 前記カメラで取得した影像を若干のブロ
    ックに分割して平均グレイバリューを求めることを特徴
    とする、請求項3に記載の自動車ワイパーの光学式自動
    制御システム。
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