JP2016218044A - ウィンド面検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得ることができるウィンド面検出センサを提供すること。【解決手段】カメラ１１は、ＣＭＯＳセンサ１３とレンズ１４とを有し、車両Ｃの内部からフロントガラス２を撮像して該フロントガラス２の表面の情報を得る。ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとは、撮像面１３ａを含む平面と主面１４ａを含む平面とフロントガラス２の外表面２ａを含む平面とが一直線Ｌ上で交わるように、傾けて設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、ウィンド面検出センサに関するものである。

車両としては、撮像装置にて車両内部から車両ウィンド側（車両ウィンド外）を撮像して得られた画像の輝度に基づいてワイパを制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。このような車両では、自動的にワイパを駆動して車両ウィンドの外表面に付着した雨滴等を払拭させることができる。

特開２０１４−１３３４２５号公報

しかしながら、上記した車両では、画像の輝度に基づいて雨滴の量を予測判定するものであるため、例えば、車外の背景に光源がある場合等では、誤った判定を下す虞がある。尚、このことは、誤った判定により必要以上にワイパを作動させてしまうといった原因となる。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得ることができるウィンド面検出センサを提供することにある。

上記課題を解決するウィンド面検出センサは、撮像素子とレンズとを有し、車両内部から車両ウィンドを撮像して該車両ウィンドの表面の情報を得るためのウィンド面検出センサであって、前記撮像素子の撮像面と前記レンズの主面とは、前記撮像面を含む平面と前記主面を含む平面と前記車両ウィンドの外表面を含む平面とが一直線上で交わるように、互いが非平行状態で設けられる。

同構成によれば、撮像素子の撮像面とレンズの主面とは、撮像面を含む平面と主面を含む平面と車両ウィンドの外表面を含む平面とが一直線上で交わるように、互いが非平行状態で設けられるため、シャインプルーフの原理によって、焦点（ピント）を車両ウィンドの外表面に沿った広い範囲に合わせることができる。よって、例えば、車両ウィンドと正対しない位置であって搭乗者の視界の邪魔にならない位置に配置しても、車両ウィンドの外表面に焦点が合うとともに背景には焦点が合っていない（背景がぼけた）撮像画像を得ることができ、該撮像画像にて車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得ることができる。

上記ウィンド面検出センサであって、前記撮像素子及び前記レンズを支持し、それらがバックミラーの車両前方側に配置されるように車両に固定される支持部を備えることが好ましい。

同構成によれば、撮像素子及び前記レンズを支持し、それらがバックミラーの車両前方側に配置されるように車両に固定される支持部を備えるため、ウィンド面検出センサが搭乗者の視界の邪魔になることが防止される。

上記ウィンド面検出センサであって、前記撮像素子及び前記レンズを支持し、それらが前記車両ウィンドの幅方向中心より運転席側寄りに固定される支持部を備えることが好ましい。

同構成によれば、撮像素子及び前記レンズを支持し、それらが前記車両ウィンドの幅方向中心より運転席側寄りに固定される支持部を備えるため、運転手の視界に対応した範囲（アイポイント）における車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得ることができる。

上記ウィンド面検出センサであって、前記支持部は、前記車両ウィンドの内表面に固定されるものであることが好ましい。
同構成によれば、前記支持部は、前記車両ウィンドの内表面に固定されるものであるため、例えば、車両のルーフパネルに固定されるものに比べて、ワーキングディスタンスを短くすることができ、被写界深度を小さく（浅く）することができる。よって、背景に焦点（ピント）が合ってしまうことを抑えることができ、ひいては誤検出を抑えることができる。

上記ウィンド面検出センサであって、前記支持部は、車両のルーフパネルに固定されるものであることが好ましい。
同構成によれば、前記支持部は、車両のルーフパネルに固定されるものであるため、例えば、車両ウィンドの内表面に固定されるものに比べて、車両ウィンドの広域の範囲を撮像することが可能となる。

上記ウィンド面検出センサであって、撮像中心軸線が、水平面よりも鉛直方向側に向くように、且つ、前記車両ウィンドの外表面と交わる位置が該車両ウィンドの上半分の範囲内となるように設けられることが好ましい。

同構成によれば、撮像中心軸線が、水平面よりも鉛直方向側に向くように設けられるため、太陽光を直接撮像してしまう可能性を低くすることができ、スミア、ブルーミング、白とびといった現象の発生を抑えることができる。また、撮像中心軸線が車両ウィンドの外表面と交わる位置が該車両ウィンドの上半分の範囲内となるように設けられるため、ワーキングディスタンスを短くすることができ、被写界深度を小さく（浅く）することができる。よって、背景に焦点（ピント）が合ってしまうことを抑えることができ、ひいては誤検出を抑えることができる。

上記ウィンド面検出センサであって、前記撮像素子は、赤外光領域に対して感度を有することが好ましい。
同構成によれば、前記撮像素子は、赤外光領域に対して感度を有するため、水が赤外光を吸収する現象から雨滴（水）が付着しているか否かの判定をより高精度に行うことが可能となる。

上記ウィンド面検出センサであって、前記撮像素子に向かう赤外光領域以外の領域の光を透過させないためのフィルター部材を備えることが好ましい。
同構成によれば、前記撮像素子に向かう赤外光領域以外の領域の光を透過させないためのフィルター部材を備えるため、雨滴（水）が付着しているか否かの判定をより高精度に行うことが可能となる。

上記ウィンド面検出センサであって、前記車両ウィンドは、鉛直上端部から鉛直下端部に亘って湾曲しており、前記車両ウィンドの外表面を含む平面は、車両のヘッドレストの高さ範囲内の外表面を含む平面であることが好ましい。

同構成によれば、車両ウィンドの外表面を含む平面は、車両のヘッドレストの高さ範囲内の外表面を含む平面であるため、運転手の視界に対応した高さ範囲（アイポイント）における車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得ることができる。

本発明のウィンド面検出センサでは、車両ウィンドの外表面の情報を高精細に得ることができる。

一実施形態における車両の模式断面図。 別例における車両の模式断面図。 別例におけるフロントガラスの正面図。 別例における車両の模式断面図。

以下、車両の一実施形態を図１に従って説明する。
図１に示すように、車両Ｃには、ルーフパネル１の車両前方側端部から車両前方側に向かって斜め下方に延びるように車両ウィンドとしてのフロントガラス２が設けられている。又、車両Ｃにおけるルーフパネル１の下面には、運転席３から後方を確認するためのバックミラー４が支持されている。

又、車両Ｃには、車両Ｃの内部からフロントガラス２を撮像して該フロントガラス２の表面の情報を得るためのウィンド面検出センサとしてのカメラ１１が設けられている。カメラ１１は、筐体１２と、筐体１２内に収容保持された撮像素子としてのＣＭＯＳ（イメージ）センサ１３と筐体１２から外部に露出するように保持されたレンズ１４とを有する。カメラ１１は、バックミラー４の車両前方側に配置されるように、本実施形態ではルーフパネル１に固定されている。詳しくは、カメラ１１は、筐体１２を支持すべく上方に延びる支持部１２ａを有し、該支持部１２ａはカメラ１１がバックミラー４の車両前方側に配置されるようにルーフパネル１に固定されている。なお、バックミラー４は、車両Ｃの車幅方向（フロントガラス２の幅方向）中心に配置され、カメラ１１も車両Ｃの車幅方向（フロントガラス２の幅方向）中心に配置されている。

そして、ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとは、前記撮像面１３ａを含む平面と前記主面１４ａを含む平面とフロントガラス２の外表面２ａを含む平面とが一直線Ｌ上で交わるように、傾けて（言い換えると、互いが非平行状態で）設けられている。尚、フロントガラス２の外表面２ａは、実際は湾曲しており平面ではないが、その湾曲面に最も近い平面を用いて、ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとの傾きが設定されている。又、図１は、車両Ｃを側方（車両幅方向）から見た模式断面図であって、前記撮像面１３ａを含む平面を直線Ｓ１として図示し、前記主面１４ａを含む平面を直線Ｓ２として図示し、フロントガラス２の外表面２ａを含む平面を直線Ｓ３として図示し、一直線Ｌは紙面直交方向に延びるため、点で図示している。

また、カメラ１１は、撮像中心軸線Ｊが、水平面よりも鉛直方向側に向くように（言い換えると斜め下方側を向くように）、且つ、フロントガラス２の外表面２ａと交わる位置Ｐが該フロントガラス２の上半分の範囲Ｈ１内となるように設けられている。なお、フロントガラス２の上半分の範囲Ｈ１とは、詳しくは、フロントガラス２の上端とフロントガラス２の鉛直方向中心Ｚとの間の範囲である。

次に、上記のように構成された車両Ｃ（カメラ１１）の作用について説明する。
例えば、車内に設けられたレバースイッチＳＷがオート位置に操作されていると、カメラ１１によって車両Ｃの内部からフロントガラス２が定期的に撮像される。尚、図１では、カメラ１１による撮像範囲（角度）を破線で図示している。そして、図示しない制御部によって、撮像した画像に基づいてフロントガラス２上に雨滴等が付着していると判定されると、図示しないワイパが駆動されてフロントガラス２が払拭され、自動的に雨滴等が除去される。

次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）カメラ１１は、バックミラー４の車両前方側に配置されるため、搭乗者の視界の邪魔になることが防止される。又、ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとは、撮像面１３ａを含む平面と主面１４ａを含む平面とフロントガラス２の外表面２ａを含む平面とが一直線Ｌ上で交わるように傾けて設けられるため、シャインプルーフの原理によって、焦点（ピント）をフロントガラス２の外表面２ａに沿った広い範囲Ｘに合わせることができる。尚、図１では、焦点の合う範囲Ｘを模式的に２点鎖線で図示している。よって、フロントガラス２と正対しない位置であって搭乗者の視界の邪魔にならない位置に配置しても、フロントガラス２の外表面２ａに焦点が合うとともに背景には焦点が合っていない（背景がぼけた）撮像画像を得ることができ、該撮像画像にてフロントガラス２の外表面２ａの情報（雨滴の輪郭等）を高精細に得ることができる。その結果、例えば、撮像画像に基づいてフロントガラス２上に雨滴等が付着しているか否かの判定を高精度に行うことができ、誤った判定（誤検出）により必要以上にワイパを作動させてしまうといったことを防ぐことができる。

（２）筐体１２（ＣＭＯＳセンサ１３及びレンズ１４）を支持する支持部１２ａは、車両Ｃのルーフパネル１に固定されるものであるため、例えば、フロントガラス２の内表面に固定されるものに比べて、フロントガラス２の広域の範囲を撮像することが可能となる。

（３）カメラ１１は、撮像中心軸線Ｊが、水平面よりも鉛直方向側に向くように設けられるため、太陽光を直接撮像してしまう可能性を低くすることができ、スミア、ブルーミング、白とびといった現象の発生を抑えることができる。また、撮像中心軸線Ｊがフロントガラス２の外表面２ａと交わる位置Ｐがフロントガラス２の上半分の範囲Ｈ１内となるように設けられるため、ワーキングディスタンス（レンズ１４からフロントガラス２の外表面２ａまでの距離）を短くすることができ、被写界深度を小さく（浅く）することができる。よって、背景に焦点（ピント）が合ってしまうことを抑えることができ、ひいては誤検出を抑えることができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、カメラ１１は、バックミラー４の車両前方側に配置されるように、ルーフパネル１に固定されるとしたが、他の位置に固定してもよい。

例えば、図２に示すように、カメラ１１は、フロントガラス２の内表面２ｂに固定されるものとしてもよい。即ち、この例では、筐体１２（ＣＭＯＳセンサ１３及びレンズ１４）を支持する支持部１２ｂは、カメラ１１がバックミラー４の車両前方側に配置されるようにフロントガラス２の内表面２ｂに固定されている。

このようにすると、例えば、ルーフパネル１に固定されるもの（上記実施形態参照）に比べて、ワーキングディスタンス（レンズ１４からフロントガラス２の外表面２ａまでの距離）を短くすることができ、被写界深度を小さく（浅く）することができる。よって、背景に焦点（ピント）が合ってしまうことを抑えることができ、ひいては誤検出を抑えることができる。

・上記実施形態では、カメラ１１は、車両Ｃの車幅方向（フロントガラス２の幅方向）中心であって、バックミラー４の車両前方側に配置されるとしたが、これに限定されず、他の位置に固定されるものとしてもよい。

例えば、図３に示すように、カメラ１１がフロントガラス２の幅方向中心Ｙより運転席側寄りに固定されるものとしてもよい。即ち、この例では、筐体１２（ＣＭＯＳセンサ及びレンズ１４）を支持する支持部１２ｃは、カメラ１１がフロントガラス２の幅方向中心Ｙより運転席側（ステアリングホイール２１が設けられる側）寄りに配置されるようにフロントガラス２の内周面に固定されている。

このようにすると、運転手の視界に対応した範囲（アイポイント）におけるフロントガラス２の外表面の情報を高精細に得ることができる。よって、運転手の視界に対応した範囲（アイポイント）において雨滴等が付着しているか否かの判定を高精度に行うことができ、ワイパを連動させることで特に運転手の視界を良好に保つことが可能となる。

・上記実施形態では、フロントガラス２の外表面２ａは、実際は湾曲しており平面ではなく、その湾曲面に最も近い平面をフロントガラス２の外表面２ａを含む平面として用いて、ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとの傾きを設定したが、このように用いるフロントガラス２の外表面２ａを含む平面は変更してもよい。即ち、ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとの傾きを設定するために用いるフロントガラス２の外表面２ａを含む平面は、シャインプルーフの原理によって、焦点（ピント）をフロントガラス２の外表面２ａに沿った広い範囲に合わせることができれば、他の平面としてもよい。

例えば、図４に示すように、フロントガラス２が鉛直上端部から鉛直下端部に亘って湾曲している場合、フロントガラス２の外表面２ａを含む平面は、車両Ｃのヘッドレスト２２の高さ範囲Ｈ２内の外表面２ａを含む平面としてもよい。即ち、この例では、ＣＭＯＳセンサ１３の撮像面１３ａとレンズ１４の主面１４ａとは、前記撮像面１３ａを含む平面と前記主面１４ａを含む平面とヘッドレスト２２の高さ範囲Ｈ２内の外表面２ａを含む平面とが一直線Ｌ上で交わるように、傾けて（言い換えると、互いが非平行状態で）設けられている。なお、図４は、車両Ｃを側方（車両幅方向）から見た模式断面図であって、前記撮像面１３ａを含む平面を直線Ｓ１として図示し、前記主面１４ａを含む平面を直線Ｓ２として図示し、ヘッドレスト２２の高さ範囲Ｈ２内のフロントガラス２の外表面２ａを含む平面を直線Ｓ４として図示し、一直線Ｌは紙面直交方向に延びるため、点で図示している。また、このときの直線Ｓ４は、ヘッドレスト２２の高さ範囲Ｈ２内のフロントガラス２の外表面２ａ上に接点Ａを有した接線となっている。

このようにすると、前記撮像面１３ａと前記主面１４ａとの傾きを決定するためのフロントガラス２の外表面２ａを含む平面は、車両Ｃのヘッドレスト２２の高さ範囲Ｈ２内の外表面２ａを含む平面であるため、運転手の視界に対応した高さ範囲（アイポイント）におけるフロントガラス２の外表面２ａの情報を高精細に得ることができるようになる。よって、運転手の視界に対応した範囲（アイポイント）において雨滴等が付着しているか否かの判定を高精度に行うことができ、ワイパを連動させることで特に運転手の視界を良好に保つことが可能となる。

また、この例では、フロントガラス２の外表面２ａを含む平面は、車両Ｃのヘッドレスト２２の高さ範囲Ｈ２内の外表面２ａを含む平面であるとしたが、フロントガラス２の上端から下端までを３等分した高さの真ん中の範囲Ｈ３（図４参照）内の外表面２ａを含む平面としてもよい。このようにしても、ほぼ同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ１３）は、赤外光領域に対して感度を有するものとしてもよい。具体的には、撮像素子として、例えば、近赤外光領域に対して感度を有するものであるＩｎＧａＡｓイメージセンサを採用してもよい。このようにすると、水が赤外光を吸収する現象から雨滴（水）が付着しているか否かの判定をより高精度に行うことが可能となる。なお、フロントガラス２は、３０００ｎｍ以上の波長の赤外光をカットする機能を有したものもあるが、ＩｎＧａＡｓイメージセンサ等、近赤外光領域に対応した撮像素子を用いれば、赤外光をカットする機能を有したフロントガラス２に用いても問題の発生を避けることができる。

また、この場合、撮像素子に向かう赤外光領域以外の領域の光を透過させないためのフィルター部材を備えた構成としてもよい。具体的には、フィルター部材として、例えば、可視光を透過させず赤外光を透過させる可視光カットフィルターを備えた構成としてもよい。このようにすると、雨滴（水）が付着しているか否かの判定をより高精度に行うことが可能となる。

・上記実施形態では、特に言及していないが、被写界深度は１０ｍｍ程度とすることが好ましい。このようにすると、例えば、雨滴の厚さを検出（推定）することが可能となる。また、例えば、カメラ１１の取り付け角度が多少ずれたとしても、そのずれを吸収して、検出精度の低下を抑制することができる。また、例えば、フロントガラス２（車両ウィンド）の湾曲による影響を吸収して、検出精度の低下を抑制することができる。なお、勿論、被写界深度は、１０ｍｍ以上としてもよいし、１０ｍｍ以下としてもよい。

・上記実施形態では、カメラ１１は、車両Ｃの内部からフロントガラス２を撮像するとしたが、リヤガラス等、他の車両ウィンドを撮像するようにしてもよい。
・上記実施形態では、撮像素子をＣＭＯＳセンサ１３としたが、これに限定されず、例えばＣＣＤ（イメージ）センサ等の他の撮像素子に変更してもよい。

・上記実施形態では、撮像した画像に基づいてフロントガラス２上に雨滴等が付着していると判定するとワイパを駆動する構成としたが、撮像画像は他の用途に用いるようにしてもよい。又、撮像画像を雨滴以外の虫等が付着しているか否かを判定するために用いてもよい。

・上記実施形態では、カメラ１１は、単純に外部に露出したレンズ１４だけを備えたように記載したが、これに限定されず、筐体１２の内部にもレンズを備えたカメラとしてもよく、それらのレンズ（主面）と撮像面１３ａとを傾けて、シャインプルーフの原理によって、焦点をフロントガラス２の外表面２ａに沿った広い範囲Ｘに合わせてもよい。

１…ルーフパネル、２…フロントガラス（車両ウィンド）、２ａ…外表面、２ｂ…内表面、４…バックミラー、１１…カメラ（ウィンド面検出センサ）、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…支持部、１３…ＣＭＯＳセンサ（撮像素子）、１３ａ…撮像面、１４…レンズ、１４ａ…主面、２２…ヘッドレスト、Ｃ…車両、Ｈ１…フロントガラスの上半分の範囲、Ｈ２…ヘッドレストの高さ範囲、Ｊ…撮像中心軸線、Ｌ…一直線、Ｙ…フロントガラスの幅方向中心。

Claims (9)

1. 撮像素子とレンズとを有し、車両内部から車両ウィンドを撮像して該車両ウィンドの表面の情報を得るためのウィンド面検出センサであって、
   前記撮像素子の撮像面と前記レンズの主面とは、前記撮像面を含む平面と前記主面を含む平面と前記車両ウィンドの外表面を含む平面とが一直線上で交わるように、互いが非平行状態で設けられたことを特徴とするウィンド面検出センサ。
2. 請求項１に記載のウィンド面検出センサであって、
   前記撮像素子及び前記レンズを支持し、それらがバックミラーの車両前方側に配置されるように車両に固定される支持部を備えたことを特徴とするウィンド面検出センサ。
3. 請求項１に記載のウィンド面検出センサであって、
   前記撮像素子及び前記レンズを支持し、それらが前記車両ウィンドの幅方向中心より運転席側寄りに固定される支持部を備えたことを特徴とするウィンド面検出センサ。
4. 請求項２又は３に記載のウィンド面検出センサであって、
   前記支持部は、前記車両ウィンドの内表面に固定されるものであることを特徴とするウィンド面検出センサ。
5. 請求項２又は３に記載のウィンド面検出センサであって、
   前記支持部は、車両のルーフパネルに固定されるものであることを特徴とするウィンド面検出センサ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウィンド面検出センサであって、
   撮像中心軸線が、水平面よりも鉛直方向側に向くように、且つ、前記車両ウィンドの外表面と交わる位置が該車両ウィンドの上半分の範囲内となるように設けられることを特徴とするウィンド面検出センサ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のウィンド面検出センサであって、
   前記撮像素子は、赤外光領域に対して感度を有することを特徴とするウィンド面検出センサ。
8. 請求項７に記載のウィンド面検出センサであって、
   前記撮像素子に向かう赤外光領域以外の領域の光を透過させないためのフィルター部材を備えたことを特徴とするウィンド面検出センサ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のウィンド面検出センサであって、
   前記車両ウィンドは、鉛直上端部から鉛直下端部に亘って湾曲しており、
   前記車両ウィンドの外表面を含む平面は、車両のヘッドレストの高さ範囲内の外表面を含む平面であることを特徴とするウィンド面検出センサ。

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