JP2003315256A

JP2003315256A - 透光体表面の異物検出装置

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Publication number: JP2003315256A
Application number: JP2002120125A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tsukaoka; 英樹塚岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-23
Also published as: JP3641250B2

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像手段を他の用途に使用することを可能に
したまま、自動車のウインドシールドなどの透光体の表
面についた雨滴等の異物検出を精度高く行うことができ
る透光体表面の異物検出装置を提供する。【解決手段】撮像素子７１を備え、透光体１の内側か
ら外方を撮像するように配設された撮像手段７と、上記
透光体の内側に配設され上記透光体の外表面部１ａの情
景を上記撮像素子の撮像領域の一部に結像させる光学手
段９と、上記撮像素子によって得られる上記透光体の外
表面部に対応する情報から上記透光体の外表面部の異物
を検出する検出手段８とを備えるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両のウ
インドシールドなどの透光体表面に付着した雨滴や汚れ
などの異物を検出する場合などに好ましく用いることが
できる透光体表面の異物検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のフロントウィンドウについ
た雨滴を検出する装置としては、例えば特開２００１−
２０６２０１号公報などに記載された発明がある。この
技術では、撮像手段を用いてフロントウィンドウの後方
からウインドシールド表面部の情報を画像入力し、撮像
された画像を用い、所定時間経過した前後の撮像データ
相互を比較して、両者で一致している撮像データに基づ
いて雨滴量の判定を行うように構成されている。

【０００３】また特開昭６４−２５０３６号公報に記載
された発明では、図１４に示すように透光体であるウイ
ンドシールド１の内側のダッシュボード２内に配設され
た発光手段３ａ、３ｂから発光され、ウインドシールド
１で反射された反射光を、イメージ検出手段４で検出
し、信号処理部５で、検出された信号のうち所定のレベ
ル範囲内にある信号の数を計数することで液体の付着状
態を判定するように構成されている。なお、６はワイパ
ーブレードであり、信号処理部５で雨滴が検出されたと
きに自動的に作動を開始するように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の特開２００１−
２０６２０１号公報に記載の発明においては、所定時間
経過した前後の撮像デ−タで、一致している部分に基づ
いて雨滴量の判定を行うように構成されているため、背
景によって検出精度に影響がある。また、撮像手段の焦
点距離は一様なため、雨滴を検出するように焦点距離を
調節すると、他の画像処理に適した焦点距離に設定でき
ないという問題点があった。

【０００５】また後者の特開昭６４−２５０３６号公報
に記載の発明では、図１４の断面図に示すように、発光
手段３ａ、３ｂを用いることで、背景の影響の少ない雨
滴検出が可能であるが、撮像手段を雨滴検出以外の目的
に使用することは困難であった。

【０００６】この発明は上記のような従来技術の課題を
解消するためになされたもので、撮像手段を他の用途に
使用することを可能にしたまま、車両のウインドシール
ドなどの透光体の表面の異物検出を精度高く行うことが
できる透光体表面の異物検出装置を提供することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による透光体表
面の異物検出装置は、撮像素子を備え、透光体の内側か
ら外方を撮像するように配設された撮像手段と、上記透
光体の内側に配設され上記透光体の外表面部の情景を上
記撮像素子の撮像領域の一部に結像させる光学手段と、
上記撮像素子によって得られる上記透光体の外表面部に
対応する情報から上記透光体の外表面部の異物を検出す
る検出手段とを備えるようにしたものである。

【０００８】また、光学手段は、透光体の内側に配設さ
れ該透光体の外表面部に向けて参照光を出射する発光手
段と、撮像手段の視野の少なくとも一部に配設され、透
光体の外表面部で反射した参照光を撮像素子の撮像領域
の一部に結像させる集光手段とを備え、検出手段は、上
記参照光の光量に基づいて異物を検出するものである。

【０００９】また、集光手段は、透光体の内側表面部に
固定され、参照光の入力面と、この入力面から入射した
参照光を集光させる少なくとも一つの凹面状の反射面
と、この反射面で反射した参照光を出射する出力面とを
有するプリズムからなるものである。

【００１０】また、光学手段は、撮像手段の視野の一部
に配設され、透光体の外表面部の情景を撮像素子の撮像
領域の一部に結像させる凹面鏡または凸レンズを用いる
ようにしたものであるものである。

【００１１】また、凹面鏡または凸レンズは、撮像手段
に対し透光体表面部の細長い帯状の領域に焦点が合うよ
うに形成されてなるものである。

【００１２】また、透光体の外表面部に向けて参照光を
出射する発光手段を備えたものである。

【００１３】さらに、光学手段は、透光体の内側に配設
され該透光体の外表面部に向けて参照光を出射する発光
手段、ならびに、撮像素子の前方に配設され透光体の外
方から入射される外来光及び透光体の外表面部で内側に
反射された参照光を分離するビームスプリッタを有する
反射面とこのビームスプリッタを有する反射面で分離さ
れた参照光画像を一方向に圧縮しつつ細長い形状に変形
させ撮像素子の撮像領域の一部に結像させる集光反射面
とを有する分光プリズムを備えたものである。

【００１４】また、この発明による透光体表面の異物検
出装置は、透光体の内側に配設され該透光体の外表面部
に向けて参照光を出射する発光手段と、上記透光体の内
側に配設され該透光体の外方から入射される外来光及び
透光体の外表面部で内側に反射された参照光を分離する
分光プリズムと、この分光プリズムにより分離された外
来光を撮像する第１の撮像素子と、上記分光プリズムに
より分離された参照光画像を撮像する第２の撮像素子
と、上記第２の撮像素子によって得られる上記透光体の
外表面部に対応する情報から上記透光体の外表面部の異
物を検出する検出手段とを備えたものである。

【００１５】また、参照光と可視光のそれぞれの光路中
に、個別の光学フィルタを備えたものである。

【００１６】また、発光手段は、撮像手段の撮像タイミ
ングに同期して発光され、また発光時間は撮像時間に応
じて変化させるものである。

【００１７】さらに、発光手段は、撮像手段の撮像周期
に同期して発光と消灯を繰り返すことを特徴とするもの
である。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１、および図２
はこの発明の実施の形態１に係る透光体表面の異物検出
装置の要部を模式的に示すもので、図１は光路の構成
図、図２は用いる出力用プリズムを拡大して示す側面図
である。なお、各図を通じて同一符号は同一もしくは相
当部分を示すものとする。図において、１は自動車の前
方窓ガラスであるウインドシールド（透光体）、１ａは
このウインドシールド１の外表面部、１ｂはウインドシ
ールド１の内表面部である。なお、上記外表面部１ａは
図示を省略しているウィンドウワイパの払拭範囲の中に
ある。

【００１９】７は撮像手段であり、ＣＣＤ撮像素子など
の２次元の撮像素子７１と、前方の情景を集光し、撮像
素子７１に結像させるレンズ７２などから構成されてい
る。上記撮像素子７１は、ＮＴＳＣ規格（National Tel
evision System Committee）に基づいて動作している。
７３は前記撮像手段７の視野の境界線であり、撮像素子
７１の撮像領域に略合致している。８は上記撮像素子７
１の出力信号を処理して異物を検知するマイコン（ＭＰ
Ｕ）を用いた検出手段である。

【００２０】９はウインドシールド１の内側に配設され
該ウインドシールド１の外表面部１ａ、ないしはその近
傍に焦点を合わせて上記撮像素子７１の撮像領域の一部
に結像するように構成された光学手段であり、この実施
の形態１では例えば赤外線など可視光と区別しやすい波
長の参照光Ｌを出射する発光手段９１と、この発光手段
９１からの参照光をウインドシールド１の内部に入射さ
せる入力用プリズム９２と、ウインドシールド１内部の
外表面部１ａで１回以上反射した参照光を取り出す出力
用プリズム９３とから構成されている。

【００２１】上記出力用プリズム９３は、発光手段９１
から出射され外表面部１ａにて反射した参照光を採光
し、撮像素子７１の撮像領域の一部に結像するように構
成された集光手段を構成しており、図２に示すように図
の上端部のウインドシールド１に対向する側に参照光の
入力面９３ａが形成され、この参照光入力面９３ａの部
分において、ウインドシールド１の内表面部１ｂに該ウ
インドシールド１と同様の屈折率をもつ接着剤（図示省
略）により接着固定されている。ウインドシールド１の
内部に出射された参照光Ｌは、上記入力面９３ａから取
り込まれ、第１の反射面９３ｂ、第２の反射面９３ｃを
経て出力面９３ｄから出力される。参照光の出力面９３
ｄから出力された参照光は、撮像素子７１の撮像領域の
一端部に入るように構成されている。

【００２２】ここで第１、第２の反射面９３ｂ、９３ｃ
の少なくとも一方は、撮像手段７で参照光を撮像できる
ようにピントを調節する機能を持たせるため、凹面状に
形成されている。また９３ｅは非接着面であり、上記ウ
インドシールド１に対しては接着されず、若干の隙間を
保持して離間されており、該ウインドシールド１の内表
面部１ｂの内部で参照光が全反射するのを妨げない様に
なっている。

【００２３】上記出力用プリズム９３はこのような非接
着面９３ｅを設けることで撮像範囲内に設けることがで
き、小型化に寄与している。また、上記図１に示すよう
に構成された異物検出装置は、運転者の視界を妨げない
位置、例えば、ウインドシールド１の上端部、あるいは
下端部内側のダッシュボード内に沈める等、適宜の位置
に固定されている。

【００２４】次に上記のように構成された実施の形態１
の動作について、発光と撮像のタイミングを説明する図
３を参照して説明する。発光手段９１で発光した参照光
Ｌは、入力用プリズム９１を介してウインドシールド１
内部に入射され、ウインドシールド１の外表面部１ａで
１回以上反射した後に、出力用プリズム９３を介して、
撮像素子７１の撮像領域の一部（図では上端部）に結像
される。

【００２５】ウインドシールド１の外表面部１ａに雨滴
や汚れなどの異物（図示省略）が付着すると、参照光Ｌ
の一部が該異物により散乱ないしは吸収され、撮像手段
７によって検出される参照光の光量に変化が現れるの
で、検出手段８でこの変化量に基づいて雨滴や汚れなど
の異物が付着したことを検出する。具体的には、検出さ
れる参照光の光量のレベルが下がるので、該光量のレベ
ルの時間変化を検出することにより異物が付着したこと
を容易に検知できる。

【００２６】なお、図３において、１０は撮像素子７１
の撮像周期、１１は撮像タイミングである電子シャッタ
ー（図示省略）の動作、１２は発光手段９１の動作を示
し、共通の横軸は時間軸を示している。撮像素子７１
は、例えば３３ミリ秒毎に新しい画像を撮像し、その撮
像時間（電子シャッターのスピード）は可視光の画像を
撮影するのに最適となるように自動的に調節されてい
る。発光手段９１は前記電子シャッターの開いている間
に発光させるべくＯＮされ、また、一画面ごとにＯＮし
ないように制御されている。つまり２ｎ番目の画面を撮
像中にはＯＮ、２ｎ−１番目の画面を撮像中にはＯＦＦ
のままとなる。

【００２７】以上のように発光手段９１が制御された状
態で、雨滴検出に使用される参照光画像は、参照光ＯＮ
の画面から参照光ＯＦＦの画面を差し引くことにより得
られる。つまり、ｎ番目の参照光画像＝［２ｎ番目の画
像］−［（２ｎ−１）番目の画像］となる。

【００２８】このように、検出手段８により参照光画像
の光量の時間的変化を監視し、該光量が予め設定された
所定のレベルを下回ったときに雨滴などの異物が存在す
ると判定することで、背景や外乱の影響をほとんど受け
ることなく、ウインドシールド１の外表面部１ａに付着
した雨滴や汚れを精度よく検出することができる。な
お、光量の変化を監視して雨滴や汚れを検出する具体的
な方法は特に限定されるものではなく、例えば特開昭６
３−５３４４４号公報などに記載されている一般的に知
られている公知の従来技術を特別な制限なく用いること
ができる。

【００２９】なお、撮像手段７で得られる残部の可視光
画像は例えば道路上の白線検出、前方車両の検出などと
いった他の画像処理に使用することができるので、１つ
の撮像手段７により、雨滴などの異物検知と前方監視の
双方を行うことができ、装置の小型化・低価格化が可能
となるとともに、前記撮像手段７で得られた画像を他の
用途に用いることができるので、汎用性や経済性を向上
する効果が得られる。

【００３０】実施の形態２．図４は実施の形態２に係る
透光体表面の異物検出装置の要部構成を示す光路構成図
である。図において、９１は撮像手段７と一体構成とな
っている発光手段、９２は入力用プリズムであり発光手
段９１からの参照光Ｌを受光してウインドシールド１の
内部に導くように反射させる反射面９２ａが設けられて
いる。

【００３１】９３は出力用プリズムであり、この実施の
形態２ではその大部分が撮像手段７の視野の境界線７３
の外側に位置するように配設され、実施の形態１で用い
た出力用プリズムに比べて非接着面９３ｅが設けられて
おらず、その分実施の形態１よりも小型に形成されてい
る。そして、第２の反射面９３ｃ及び参照光出力面９３
ｄの部分のみが撮像手段７の視野の境界線７３の内側に
近接して入るように配設され、ウインドシールド１の内
表面部１ｂに接着、固定されている。なお、第１の反射
面９３ｂ、第２の反射面９３ｃの少なくとも一方が集光
機能を有する点など、その他の構成は実施の形態１と同
様であるので説明を省略する。

【００３２】上記のように構成された実施の形態２にお
いては、発光手段９１で発光した参照光Ｌは、入力用プ
リズム９２の反射面９２ａで反射した後、ウインドシー
ルド１内部に入射され、ウインドシールド１の外表面部
１ａで１回以上反射した後に、出力用プリズム９３を介
して、撮像素子７１の撮像領域の一端部に結像される。
ウインドシールド１の外表面部１ａに雨滴や汚れなどの
異物が付着すると、該異物による参照光の吸収や散乱に
より、撮像手段７によって検出される参照光の光量が減
少するので、実施の形態１と全く同様に検出手段８でこ
の変化量によって雨滴や汚れが付着したことが検出され
る。

【００３３】この実施の形態２においては、上記実施の
形態１の構成と比較して、撮像手段の視野の中心部を含
む主領域内にプリズムが配設されていないことで、前方
の路上の白線などの情景がより鮮明な画像で得られる構
成となっている。また、発光手段９１のために配線を伸
ばす必要がないという利点がある。また、入力用プリズ
ム９２は発光手段９１から離れた位置にある構成となっ
ている。

【００３４】以上の説明では、透光体であるウインドシ
ールド１の内部で反射した参照光を撮像素子の撮像領域
の一部に入力し、受光される光量に応じた量で検出する
ように構成した場合について説明したが、以下の実施の
形態に示すように、外表面部１ａに付着した雨滴や汚れ
などの異物を撮像手段により撮影し、得られる画像情報
を処理することにより、異物を検出するように構成する
こともできる。この場合には、参照光を省くこともでき
る。

【００３５】実施の形態３．図５ないし図９は実施の形
態３になる透光体表面の異物検出装置を説明するもの
で、図５は要部を示す光路構成図、図６は撮像画像の例
を模式的に示す図、図７は画像処理の例を示す説明図、
図８は参照画像の処理ステップの骨子を示すフロー図、
図９は雨滴量の算出ステップを概略的に示すフロー図で
ある。図において、９７は撮像手段７の視野の境界線７
３の内側近傍に配設された集光手段としての凹面鏡であ
り、ウインドシールド１の外表面部１ａで反射した参照
光画像を映して、撮像素子７１の撮像領域の一端部（図
では下端部）に結像するように構成されている。

【００３６】上記凹面鏡９７の取付角度は、ウインドシ
ールド１と撮像素子７１のなす角度をθとしたとき、該
凹面鏡９７の光軸９７ａがウインドシールド１に対して
θ／２の角度で設定することにより、広い範囲でピント
の合った参照画像を得ることができる。

【００３７】図６は撮像された画像の一例を示し、７４
は撮像素子７１によって撮像された画像、７４ａは凹面
鏡９７によって撮像領域の一端部（図では上端部）に横
長に結像されたウインドシールド１の外表面部１ａの参
照光画像、７４ｂはウインドシールド１の前方の道路等
の遠景画像である。なお、該遠景画像７４ｂは例えば道
路上の白線検知など他の画像処理に用いられるものであ
り、そのためにレンズ７２は遠景画像７４ｂに適した焦
点距離に設定され、さらに検知手段８には遠景画像７４
ｂについての処理機能を備えているが、それらの構成は
この発明とは直接関係ない付随的部分であるので説明を
省略する。

【００３８】９６ａは撮像素子７１上の可視光画像受光
部７１ａの前方に設けられた赤外線領域の波長の光をカ
ットし、可視光を通過させる可視光用フィルタ、９６ｂ
は撮像素子７１上の参照光画像受光部７１ｂの前方に設
けられた可視光線をカットし赤外線を通過させる参照光
用フィルタである。

【００３９】次に、上記のように構成された実施の形態
３の動作について、参照光画像から雨滴を検出し、例え
ば図示を省略しているワイパを制御するように構成した
例を説明する。

【００４０】図７（ａ）に示す１３は参照光画像７４ａ
を受光する撮像素子の一端部の画素列であり、この例で
は理解を容易にするために、水平方向×垂直方向＝３２
０（Ｈ）×４（Ｖ）画素からなり、図の左側から順に、
１、２、３、・・・、ｎ、・・・、３２０列目までの画
素が配列されている様子を示している。１３ｎは前記画
素列のうち、ｎ列目の一列のみを抜き出したものであ
る。

【００４１】図７（ｂ）のグラフｂ１〜ｂ３は横軸を共
通の時間軸ｔとした計測例を模式的に示すものであり、
グラフｂ１は、図８のステップＳ１にてｎ列目の各画素
（ここでは計４画素）について得られる明るさに対応し
た電気量に応じた値の合計値Ｌｎを求め、縦軸を前記合
計値Ｌｎとしたときの、Ｌｎの時間的変化１４を示す
図、グラフｂ２は、ステップＳ２にて前記Ｌｎの時間変
化量の絶対値Ｌｎ'を求め、縦軸を該絶対値Ｌｎ'とした
ときの、Ｌｎ'の時間的変化１５を示す図、グラフｂ３
は、ステップＳ３にて前記絶対値Ｌｎ'の積分値Ａｎ
（雨滴量）を求め、縦軸を該積分値Ａｎとしたときの、
Ａｎの時間的変化１６を示す図である。

【００４２】なお、上記Ｌｎの変化量の絶対値Ｌｎ’は
ここでは演算を一定時間ごとに行うようにしているの
で、離散的な値をとっている、つまり時刻ｔにおける変
化量をＬｎ'（ｔ）とすると、Ｌｎ’（ｔ）は今回の演
算で求められた画素の合計値Ｌｎ（ｔ）から、前回の演
算で求められた画素の合計値Ｌｎ（ｔ−１）を差し引い
て求められる。

【００４３】Ｌｎ'の積分値（雨滴量）Ａｎは、時間ｔ
１〜ｔ２におけるワイパ（図示省略）の払拭期間Ｔｗに
リセットされる。上記のようにしてｎ列目の雨滴量Ａｎ
が求められる。図９は、求められた雨滴量からワイパを
制御する場合のシーケンスの概要を示したフロー図であ
る。

【００４４】図９においてステップＳ１１で全ての画素
列（１〜３２０列目）における雨滴量Ａ１〜Ａ３２０を
求め、ステップＳ１２でＡ１からＡ３２０の平均Ａ_ave
を求め、ステップＳ１３でＡ_aveを所定のしきい値Ａ_th
と比較し、Ａ_ave＞Ａ_thが真（Ｔｒｕｅ）ならステップ
Ｓ１４でワイパを速く動かすように指示を出し、偽（Ｆ
ａｌｓｅ）なら、即ちＡ_ave≦Ａ_thならステップＳ１５
でワイパを遅く動かすように指示を出す。ここでＡ_thは
車のドライバがウインドシールド１越しに前方を見やす
いように設定されたしきい値であり、予め実験的に定め
られた値である。

【００４５】上記のように、実施の形態３によれば、撮
像素子７１の一端部に結像されたウインドシールド１の
外表面部１ａの広い範囲の参照光画像のそれぞれの画素
について時間的変化を監視することにより、一つの撮像
素子７１で前方を遠景画像７４を監視（詳細説明、及び
図示省略）しつつ、同時に外表面部１ａに付着した雨滴
や汚れなどの異物を外乱の影響を受けることなく精度よ
く検出することができる。また可視光画像についても、
フィルタ９６ａを設けたことにより参照光の影響を受け
にくく鮮明な可視光画像が得られる。

【００４６】なお、上記集光手段としての凹面鏡９７
は、例えば凸レンズと反射鏡を用いたものなどに置き換
えても同様の効果が期待できる。また、参照光Ｌを発光
させる発光手段９１、フィルタ９６ａ、９６ｂは必ずし
も必須のものではなく、例えば昼間の明るい時間帯では
これらを省いた構成でも外表面部１ａの異物を検知する
ことができるので、装置を特に安価に提供しようとする
目的では有効である。因みに、発光手段９１等を省いた
場合においても、該表面部１ａに雨滴などの異物が存在
しない場合は、図６の参照光画像７４ａに相当する部分
は、明るい空白以外、実質的に「何も見えない」状態で
あるのに対し、異物が付着するとその大きさ、密度等に
応じた斑点状の映像が見えるようになることにより、検
知可能である。

【００４７】実施の形態４．上記実施の形態３では、凹
面鏡９７を、ウインドシールド１の広い範囲に焦点距離
が合うように構成した場合について説明したが、ウイン
ドシールド１の外表面上の細い帯状の領域のみ焦点距離
が合うように構成してもよい。図１０は、実施の形態４
になる透光体表面の異物検出装置における凹レンズによ
る集光範囲を説明する平面図である。図において、斜線
で示す細い帯状の領域１ｃはウインドシールド１の外表
面部１ａにおける、凹面鏡９７のピントが合う採光部分
を示す。その他の構成は上記実施の形態３と同様である
ので説明を省略する。

【００４８】上記のように構成された実施の形態４にお
いては、検出精度が若干下がるものの、光学系を簡単な
構成とすることができるので、装置をより安価に提供す
ることができる効果が得られる。

【００４９】実施の形態５．図１１及び図１２はこの発
明の実施の形態５に係る透光体表面の異物検出装置の要
部を示すもので、図１１は光路構成図、図１２は用いる
分光プリズムの拡大側面図である。図において、９４は
集光手段を兼ねる分光プリズムであり、断面三角形状の
斜辺部分には入射した光線のうち可視光を透過し、参照
光を反射するビームスプリッタを有する反射面９４ａが
設けられており、さらにその下方部分には上記反射面９
４ａで反射された参照光画像を一方向に圧縮変形しなが
ら反射する凹面状の反射面９４ｂが設けられ、全体が一
体的に構成されている。

【００５０】撮像素子７１は、分光プリズム９４によっ
て分離された可視光と参照光を、それぞれ可視光画像受
光部７１ａと参照光画像受光部７１ｂで別々に受光す
る。なお、９１ａは参照光Ｌに対する撮像素子７１の視
野を示す。その他の符号は実施の形態１と同様であるの
で説明を省略する。

【００５１】次に上記のように構成された実施の形態４
の動作について説明する。ウインドシールド１の前方の
情景は可視光として分光プリズム９４をそのまま真っ直
ぐに通過して撮像素子７１の可視光画像受光部７１ａに
結像される。一方、発光手段９１から出射された赤外光
線からなる参照光はウインドシールド１の外表面部１ａ
で反射してレンズ７２、分光プリズム９４に入射し、反
射面９４ａで図の下方向に分光・反射され、集光反射面
９４ｂにて一方向に圧縮変形されながら反射され、撮像
素子７１上の参照光画像受光部７１ｂに細長い帯状に結
像する。

【００５２】このようにして得られた画像のそれぞれの
画素について信号処理部８にて、上記実施の形態３と同
様に時間的変化を監視することで、ウインドシールド１
の外側の表面部１ａの広い範囲に付着した雨滴や汚れを
精度よく検出することが可能となる。

【００５３】実施の形態６．図１３は実施の形態６にな
る透光体表面の異物検出装置の要部を示す光路構成図で
ある。上記実施の形態５では、１つの撮像素子７１に可
視光画像受光部７１ａと参照光画像受光部７１ｂを設け
たが、この実施の形態６では撮像素子を２つ設けるよう
にしたものである。図１３において、９５は分光プリズ
ムであり、可視光を通過させ、参照光を反射させるビー
ムスプリッタ９５ａを備えている。７１Ａはウインドシ
ールド１の前方の道路などの遠景画像を可視光として受
光する第１の撮像素子、７１Ｂは、分光プリズム９５の
ビームスプリッタ９５ａ部で反射して図の下方向に偏向
された参照光を受光する第２の撮像素子である。その他
の構成は実施の形態５と略同様である。

【００５４】上記のように構成された実施の形態６にお
いては、可視光画像、参照光画像とも、第１の撮像素子
７１Ａ、及び第２の撮像素子７１Ｂにより、それぞれ個
別に全画面を撮像することが可能であるため、より精度
の高い雨滴検出が可能となる。また発光手段の発光タイ
ミングは、実施例１の装置と同様、撮像手段に同期させ
てＯＮ／ＯＦＦすることで、外乱光の影響をより受けに
い雨滴や汚れなどの異物の検出が可能となる。なお、参
照光を出射する発光手段９１は、必ずしも設けなくても
差し支えない。

【００５５】ところで、上記実施の形態の説明では、検
出手段８の機能として、外表面部１ａの異物を検知する
ことのみについて述べたが、例えば検知結果に応じてウ
インドシールド１に洗浄液を吹き付けたり、ワイパーを
動作させるなどの機能を付加させるなど、適宜所望の機
能を付加できることは言うまでもない。また発光手段９
１の発光タイミング、異物検出のシーケンスや、フロー
図、光学手段９の構成などは一例を示したに過ぎず、実
施の形態のものに限定されるものではない。その他この
発明の範囲内で種々の変形や変更、置換ができることは
当然である。

【００５６】さらに、異物が雨滴やごみの場合について
説明したが、それらに限定されず、例えば、雪や、水し
ぶきのようなものなどであっても同様に検知することが
できる。また、透光体が自動車のウインドシールドの場
合について説明したが、自動車に限定されるものではな
く、例えば鉄道車両、航空機、船舶などの移動体のウイ
ンドシールド、各種情報監視カメラなどを包囲し保護す
る固定物のウインドシールド、その他各種用途に用いる
ことができることは勿論である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれば
次のような効果が得られる。

【００５８】請求項１に記載した第１の発明によれば、
簡単な光学系と検出手段を用いることによって、一つの
撮像手段により透光体の外表面部の異物検出を精度高く
行いつつ、前方監視など他の用途に併用することができ
る。

【００５９】請求項２に記載した第２の発明によれば、
光学手段として、参照光の発光手段と、集光手段とを備
えたものを用い、検知手段で光量に基づいて異物を検知
するようにしたことにより、第１の発明の効果に加え、
簡単な構成による検知手段で透光体表面の異物検出を精
度高く行うことができる。

【００６０】請求項３に記載した第３の発明によれば、
集光手段を凹面状の反射面を有するプリズムとしたこと
により、透光体外表面部の異物検出を精度高く行いつ
つ、光学系の取付を簡単にした異物検知装置を提供でき
る。

【００６１】請求項４に記載した第４の発明によれば、
光学手段を凹面鏡または凸レンズで構成したことによ
り、光学手段を容易に構成でき、装置を安価にできる。

【００６２】請求項５に記載した第５の発明によれば、
凹面鏡または凸レンズを、撮像手段に対し透光体表面部
の細長い帯状の領域に焦点が合うように構成したことに
より、光学手段を一層簡単、かつ安価に構成できる。

【００６３】請求項６に記載した第６の発明によれば、
参照光を出射する発光手段を設けるようにしたので、第
４の発明の効果に加えて、外光がない夜間などでも透光
体表面の雨滴や汚れなどの異物を精度高く検出すること
ができる効果が得られる。

【００６４】請求項７に記載した第７の発明によれば、
装置を小型にすることができるとともに、撮像手段で得
られた画像は一部も欠けることなく、完全な形で他の用
途に用いることができる効果がある。

【００６５】請求項８に記載した第８の発明によれば、
外来光を撮像する第１の撮像素子と、参照光を受光する
第２の撮像素子を設けるようにしたことにより、より精
度の高い異物検出が可能となる。

【００６６】請求項９に記載した第９の発明によれば、
参照光と可視光のそれぞれの光路中に、個別の光学フィ
ルタを備えるよう構成したので、外乱光の影響を受けに
くく、また鮮明な可視光画像を得ることができる効果が
ある。

【００６７】請求項１０に記載した第１０の発明によれ
ば、発光手段は、撮像手段の撮像タイミングに同期して
発光し、また発光時間は撮像時間に応じて変化するよう
構成したので、撮像手段により効率よく参照光を撮像す
ることができ、背景や外乱光の影響を受けにくい異物検
出装置が得られる効果がある。

【００６８】請求項１１に記載した第１１の発明によれ
ば、発光手段は、撮像手段の撮像周期に同期して発光と
消灯を繰り返すよう構成されているので、背景や外乱光
を除去することができるので、さらに外乱光の影響を受
けにくくする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１による透光体表面の異物検出装
置の要部構成を示す光路構成図である。

【図２】図１の出力用プリズムを拡大して示す側面図
である。

【図３】実施の形態１における発行手段の発光と撮像
のタイミングを説明する図である。

【図４】実施の形態２による透光体表面の異物検出装
置の要部構成を示す光路構成図である。

【図５】実施の形態３による透光体表面の異物検出装
置の要部構成を示す光路構成図である。

【図６】実施の形態３による撮像画像の例を模式的に
示す図である。

【図７】実施の形態３による画像処理の例を示す説明
図である。

【図８】実施の形態３による参照画像の処理ステップ
の骨子を示すフロー図である。

【図９】実施の形態３による雨滴量の算出ステップを
概略的に示すフロー図である。

【図１０】実施の形態４による透光体表面の異物検出
装置の要部構成を示す光路構成図である。

【図１１】実施の形態５による透光体表面の異物検出
装置の要部構成を示す光路構成図である。

【図１２】図１１の分光プリズムを拡大して示す側面
図である。

【図１３】実施の形態６による透光体表面の異物検出
装置の要部構成を示す光路構成図である。

【図１４】従来の光学式雨滴検出装置の一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１透光体（ウインドシールド）、１ａ外表面部、
７撮像手段、７１撮像素子、７３撮像手段
の視野の境界線、８検出手段、９光学手段、
９１発光手段、９２入力用プリズム、９３集
光手段（出力用プリズム）、９３ａ入力面、９３
ｂ、９３ｃ（凹面状の）反射面、９３ｄ出力面、
９４集光手段（分光プリズム）、９４ｂ集光反
射面、９６ａ、９６ｂ光学フィルタ、９７集光手
段（凹面鏡）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G051 AA85 AB20 BA06 BB20 CA03 CB03 CB05 CB07 CC07 CC20 CD01 EB01 2G059 AA05 BB04 CC11 EE02 HH01 JJ11 JJ12 KK04 3D025 AG42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子を備え、透光体の内側から外方
を撮像するように配設された撮像手段と、上記透光体の
内側に配設され上記透光体の外表面部の情景を上記撮像
素子の撮像領域の一部に結像させる光学手段と、上記撮
像素子によって得られる上記透光体の外表面部に対応す
る情報から上記透光体の外表面部の異物を検出する検出
手段とを備えたことを特徴とする透光体表面の異物検出
装置。
【請求項２】光学手段は、透光体の内側に配設され該
透光体の外表面部に向けて参照光を出射する発光手段
と、撮像手段の視野の少なくとも一部に配設され、透光
体の外表面部で反射した参照光を撮像素子の撮像領域の
一部に結像させる集光手段とを備え、検出手段は、上記
参照光の光量に基づいて異物を検出することを特徴とす
る請求項１記載の透光体表面の異物検出装置。
【請求項３】集光手段は、透光体の内側表面部に固定
され、参照光の入力面と、この入力面から入射した参照
光を集光させる少なくとも一つの凹面状の反射面と、こ
の反射面で反射した参照光を出射する出力面とを有する
プリズムからなることを特徴とする請求項２記載の透光
体表面の異物検出装置。
【請求項４】光学手段は、撮像手段の視野の一部に配
設され、透光体の外表面部の情景を撮像素子の撮像領域
の一部に結像させる凹面鏡または凸レンズを用いたもの
であることを特徴とする請求項１記載の透光体表面の異
物検出装置。
【請求項５】凹面鏡または凸レンズは、撮像手段に対
し透光体表面部の細長い帯状の領域に焦点が合うように
形成されてなることを特徴とする請求項４記載の透光体
表面の異物検出装置。
【請求項６】透光体の外表面部に向けて参照光を出射
する発光手段を備えたことを特徴とする請求項４または
請求項５記載の透光体表面の異物検出装置。
【請求項７】光学手段は、透光体の内側に配設され該
透光体の外表面部に向けて参照光を出射する発光手段、
ならびに、撮像素子の前方に配設され透光体の外方から
入射される外来光と透光体の外表面部で内側に反射され
た参照光を分離するビームスプリッタを有する反射面と
このビームスプリッタを有する反射面で分離された参照
光画像を帯状に変形させ上記撮像素子の撮像領域の一部
に結像させる集光反射面とを有する分光プリズムを備え
たことを特徴とする請求項１記載の透光体表面の異物検
出装置。
【請求項８】透光体の内側に配設され該透光体の外表
面部に向けて参照光を出射する発光手段と、上記透光体
の内側に配設され該透光体の外方から入射される外来光
と透光体の外表面部で内側に反射された参照光を分離す
る分光プリズムと、この分光プリズムにより分離された
外来光を撮像する第１の撮像素子と、上記分光プリズム
により分離された参照光画像を撮像する第２の撮像素子
と、上記第２の撮像素子によって得られる上記透光体の
外表面部に対応する情報から上記透光体の外表面部の異
物を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする透光
体表面の異物検出装置。
【請求項９】参照光と可視光のそれぞれの光路中に、
個別の光学フィルタを備えたことを特徴とする請求項６
から請求項８の何れかに記載の透光体表面の異物検出装
置。
【請求項１０】発光手段は、撮像手段の撮像タイミン
グに同期して発光され、また発光時間は撮像時間に応じ
て変化させることを特徴とする請求項２、請求項３、及
び請求項６から請求項９の何れかに記載の透光体表面の
異物検出装置。
【請求項１１】発光手段は、撮像手段の撮像周期に同
期して発光と消灯を繰り返すことを特徴とする請求項１
０に記載の透光体表面の異物検出装置。