JP2011027491A

JP2011027491A - 雨滴検出装置

Info

Publication number: JP2011027491A
Application number: JP2009171912A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Miyahara; 孝行宮原; Tomoji Nakamura; 友二中村
Original assignee: Nikon Corp; Denso Corp
Current assignee: Nikon Corp; Denso Corp
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-23
Also published as: JP5676861B2

Abstract

【課題】装置の小型化を維持しつつ受光部における入射光強度の均一性を高めることができる雨滴検出装置を提供する。
【解決手段】
ウインドシールド２０の内面２４に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面２２に向かって出射面から面状に光を出射する発光部６，１６と、前記出射面から出射された光を平行光とする入射側レンズ面１２と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面１４とが設けられたプリズム８と、前記出射側レンズ面から出射された光を受光する受光部１０と、前記受光部において受光された光に基づいて前記ウインドシールドの外面に付着した雨滴を検出する雨滴検出部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、雨滴検出装置に関するものである。

車両のウインドシールドに付着した雨滴を検出する雨滴検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この雨滴検出装置においては、光源から光をウインドシールドの外面に向かって出射させ、ウインドシールドの外面において反射された光を受光部において受光し、その光量に基づいてウインドシールドの外面に付着した雨滴の検出を行っている。

特開２００６−９８１２４号公報

しかし、この雨滴検出装置においては光源の発光強度ムラ等により受光部に入射する入射光の強度分布が不均一となり雨滴の検出精度が低下することがあった。ここで、光源と入射側レンズとの距離を長くすることにより受光部における入射光強度の均一性を高めることができるが、装置が大型化してしまう。

本発明の目的は、装置の小型化を維持しつつ受光部における入射光強度の均一性を高めることができる雨滴検出装置を提供することである。

本発明の雨滴検出装置は、ウインドシールドの内面に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面に向かって出射面から面状に光を出射する発光部と、前記出射面から出射された光を平行光とする入射側レンズ面と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面とが設けられたプリズムと、前記出射側レンズ面から出射された光を受光する受光部と、前記受光部において受光された光に基づいて前記ウインドシールドの外面に付着した雨滴を検出する雨滴検出部とを備えることを特徴とする。

本発明の雨滴検出装置によれば、装置の小型化を維持しつつ受光部における入射光強度の均一性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置の撮像素子における入射光強度の分布を示す図である。本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置の形状を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置について説明する。図１は、実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。雨滴検出装置２は、ハウジング４を備え、ハウジング４の内部には、光を出射するＬＥＤ等の発光素子により構成される光源６、光源６から出射された光を拡散し面状光源として機能する拡散部材１６、ポリカーボネート等により構成され入射した光を透過するプリズム８、後述するウインドシールド２０の外面２２を２次元画像として撮像する撮像部１０が設けられている。ここで、撮像部１０は、図示しない結像レンズおよび図示しないＣＣＤ或いはＣＭＯＳ等により構成される撮像素子を有している。また、プリズム８には凸形状を有し入射した光を平行光とする入射側レンズ面（入射側レンズ）１２、凸形状を有し撮像部１０に向かって出射する光を集光する出射側レンズ面（出射側レンズ）１４が設けられている。また、入射側レンズ面１２の焦点面または焦点面近傍には拡散部材１６が配置され、出射側レンズ面１４により集光された光が撮像部１０の撮像素子の受光面に結像するように撮像部１０が配置されている。なお、光源６は、その中心が入射側レンズ面１２の中心軸Ｌ１に一致するように、図示しない雨滴検出部を有する基板１８にリード線を介して取り付けられ、拡散部材１６は、中心軸Ｌ１に垂直となるように配置されている。また、撮像部１０は、撮像素子の受光面が出射側レンズ面１４の中心軸Ｌ２に垂直となるように基板１８にリード線を介して取り付けられている。

雨滴検出装置２は、シリコンシート１９を介して車両のウインドシールド２０の内面２４に対して押圧固定され、ウインドシールド２０に対して光学的に結合される。なお、このとき雨滴検出装置２はドライバーの視界を妨げない位置に固定される。

次に実施の形態に係る雨滴検出装置の雨滴検出処理について説明する。光源６から出射された波長約８８０ｎｍの近赤外光は、拡散部材１６に入射する。拡散部材１６により拡散され、拡散部材１６から出射した光は入射側レンズ面１２を通過し、プリズム８に入射する。入射側レンズ面１２により平行光となった光はプリズム８内を進行しシリコンシート１９を透過してウインドシールド２０に内面２４側から入射する。ウインドシールド２０内を透過した光は外面２２の雨滴検出範囲２６に到達し、雨滴検出範囲２６において反射された光は再びウインドシールド２０内を内面２４側に向かって進行し、シリコンシート１９、プリズム８を透過し出射側レンズ面１４から出射される。出射側レンズ面１４により集光された光は撮像部１０に入射する。ここで、雨滴検出範囲２６における雨滴等が付着していない領域では光は略全反射され、雨滴等が付着している領域では光の反射率は低下するため少なくとも一部は外面２２を透過する。従って、雨滴等が付着している領域において反射される光の光量は全反射される場合と比較して減少する。

撮像部１０は所定の間隔でウインドシールド２０の外面２２を２次元画像として撮像し、撮像部１０から出力された撮像信号は図示しないＡ／Ｄ変換部においてＡ／Ｄ変換され画像データが生成される。この画像データは図示しないメモリに記憶され、図示しない雨滴検出部は、画像データ中において光量が相対的に少ない領域、即ち暗い領域が存在するか否かを判定する。更に、暗い領域が存在する場合には形状等から付着物が雨滴であるか否か判定する。

図２は、本実施の形態に係る雨滴検出装置の撮像素子における入射光強度の分布を示す図である。図２において、実線は図１に示す雨滴検出装置２を用いた場合のグラフ、一点鎖線は図１に示す雨滴検出装置２から拡散部材１６を除いた雨滴検出装置を用いた場合のグラフであり、雨滴検出範囲２６内の最大光量を入射光強度１００％に換算して示している。また、図３に示す形状を有する雨滴検出範囲２６のＹ方向における入射光強度を測定した。また、ウインドシールド２０の雨滴検出領域２６において付着物は存在しない条件にて測定を行った。図２に示すように拡散部材を除いた雨滴検出装置と比較して、本実施の形態に係る雨滴検出装置２は入射光強度の均一性の向上を図ることができた。

本実施の形態に係る雨滴検出装置によれば、拡散部材を用いることにより光源を面光源とすることができる。そのため、撮像部に入射する光強度分布の均一性を高めることができ、雨滴検出の精度を向上させることができる。

なお、上述の実施の形態においては光源６及び撮像部１０をリード線を介してそれぞれ基板１８に取り付ける構成としたが、図４に示すように光源６及び撮像部１０を基板１８に直接実装する構成としてもよい。この場合において光源６から出射された光は、ウインドシールド２０に直交する方向へ放射状に光を発光するが、拡散部材１６に入射し拡散されるため、撮像部１０における入射光強度の均一性を高めることができ、雨滴の検出精度を向上させることができる。

なお、上述の実施の形態においては受光部に撮像素子を有する撮像部１０を用いる構成として説明したが、受光部に入射した光の光量に応じて電圧を出力するフォトダイオードを用いてもよい。この場合において、雨滴検出部は、フォトダイオードにより検出された光量の積分値が外面２２において光が全反射された場合の光量の積分値と比較して小さいか否かを判定し、小さい場合は雨滴が付着したと判定する。

２…雨滴検出装置、６…光源、８…プリズム、１０…撮像部、１２…入射側レンズ面、１４…出射側レンズ面、１６…拡散部材、２０…ウインドシールド、２２…外面、２４…内面。

Claims

ウインドシールドの内面に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面に向かって出射面から面状に光を出射する発光部と、
前記出射面から出射された光を平行光とする入射側レンズ面と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面とが設けられたプリズムと、
前記出射側レンズ面から出射された光を受光する受光部と、
前記受光部において受光された光に基づいて前記ウインドシールドの外面に付着した雨滴を検出する雨滴検出部と
を備えることを特徴とする雨滴検出装置。
前記出射面は、前記入射側レンズ面の焦点面または前記焦点面の近傍に配置されることを特徴とする請求項１記載の雨滴検出装置。
前記発光部は、
光を発光する光源と、
前記光を拡散する拡散部材と
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の雨滴検出装置。
前記受光部は、前記ウインドシールドの外面を２次元画像として撮像する撮像素子を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の雨滴検出装置。
前記受光部は、受光した光の光量の積分値を検出するフォトダイオードを備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の雨滴検出装置。