JP2023157297A - 車載センサー用洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】 洗浄液及び／又はバッテリーの電力が無駄に消費されることを抑制した車載センサー用洗浄システムを提供する。【解決手段】 車載センサー用洗浄システム１は、車両Ｖの周辺に存在する物標を撮像し、その画像に関する情報を出力する撮像装置２０と、車両Ｖの外方へレーザー光を放射し、その反射光に基づいて車両Ｖの周辺に存在する物標に関する情報を取得して出力するレーダー装置３０と、撮像装置２０に向けて洗浄液Ｗ又は空気を噴射して前記撮像装置を洗浄する洗浄装置５０と、洗浄装置５０を制御する制御装置１０と、を備える。制御装置１０は、撮像装置２０から取得した情報に基づいて撮像装置２０の表面に汚れが付着していると判定し、且つレーダー装置３０から取得した情報に基づいて車両Ｖの周囲の空間に浮遊物が存在しないと判定した場合に、洗浄装置５０に撮像装置２０を洗浄させる。【選択図】図４

Description

本発明は、車載センサー用洗浄システムに関する。

従来、車外の光学情報を取得するための撮像装置を備えた車両が知られている。この車両は、前記取得した光学情報に基づいて、周囲の障害物を検知する機能、車間距離を検知する機能など（以下、「環境認識機能」と称呼する。）を備える。

車両に搭載された撮像装置の受光部へ車外の光を導く部位にレンズ（光学フィルタ）が設けられる。このレンズの表面に汚れ（泥、埃、雨滴など）が付着していると、取得される光学情報の質が、レンズに汚れが付着していない場合に比べて低くなり、その光学情報に基づいた環境認識の正確度（精度）が低くなってしまう。そこで、レンズの表面に付着している汚れを除去するための洗浄システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。この洗浄システムは、光学情報に基づいてレンズに汚れが付着しているか否かを判定する制御装置を含む。当該制御装置は、「レンズに汚れが付着している」と判定した場合、電動ポンプを稼働させて洗浄液（又は空気）をレンズに向けて噴射する。これにより、レンズの汚れが除去される。

特開２０１９－１０４３６５号公報

上記従来システムにおいて、制御装置は、走行中に巻き上げられた埃や、雨、雪などのレンズの前方を浮遊している物体（以下、「空間浮遊汚れ」と称呼する。）を、レンズに付着した汚れであると誤認識してしまう虞がある。この場合、実際にはレンズに汚れが付着していないにもかかわらず、レンズの洗浄が実施される。すなわち、電動ポンプが稼働されて洗浄液（又は空気）がレンズへ向けて噴射される。この場合、電動ポンプを稼働させるためにバッテリーの電力が無駄に消費される。また、洗浄液が無駄に消費される。

本発明の目的の一つは、洗浄液及び／又はバッテリーの電力が無駄に消費されることを抑制した車載センサー用洗浄システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために本発明の車載センサー用洗浄システム（１）は、車両（Ｖ）に搭載される。
前記車両の周辺に存在する物標を撮像し、その画像に関する情報を出力する撮像装置（２０）と、
前記車両の外方へレーザー光を放射し、その反射光に基づいて前記車両の周辺に存在する物標に関する情報を取得して出力するレーダー装置（３０）と、
前記撮像装置に向けて洗浄液又は空気を噴射して前記撮像装置を洗浄する洗浄装置（５０）と、
前記洗浄装置を制御する制御装置（１０）と、
を備える。
前記制御装置は、前記撮像装置から取得した情報に基づいて前記撮像装置の表面に汚れが付着していると判定し、且つ前記レーダー装置から取得した情報に基づいて前記車両の周囲の空間に浮遊物が存在しないと判定した場合に、前記洗浄装置に前記撮像装置を洗浄させる。

言い換えれば、本発明の車載センサー用洗浄システムは、
前記車両の周辺に存在する物標を撮像し、その画像に関する情報を出力する撮像装置と、
前記車両の外方へレーザー光を放射し、その反射光に基づいて前記車両の周辺に存在する物標に関する情報を取得して出力するレーダー装置と、
前記撮像装置に向けて洗浄液又は空気を噴射して前記撮像装置を洗浄する洗浄装置と、
前記洗浄装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記撮像装置から取得した情報が前記撮像装置の表面に汚れが付着していることを表している状況であって、且つ前記レーダー装置から取得した情報が前記車両の周囲の空間に浮遊物が存在しないことを表している状況において、前記洗浄装置に前記撮像装置を洗浄させる。

上記のように構成された車載センサー用洗浄システムにおいて、撮像装置から出力された情報またはこれを解析して得られた情報（以下、「情報Ｘ」と称呼する。）が、「撮像装置（レンズ、光学フィルターなど）に汚れが付着している」ことを表していたとしても、実際には、汚れが付着しているのではなく、空間浮遊汚れが生じている場合がある。この場合に撮像装置を洗浄すると、洗浄液及び／又はバッテリーの電力が無駄に消費される。そこで、本発明に係る車載センサー用洗浄システムは、情報Ｘが、「撮像装置に汚れが付着している」ことを表していて、且つレーダー装置から取得した情報（以下、「情報Ｙ」と称呼する。）が、「車両Ｖの周囲（後方）の空間に浮遊物が存在していない（空間浮遊汚れが生じていない）」ことを表している状況において、撮像装置を洗浄する。すなわち、本発明において、撮像装置に汚れが付着している可能性が高い状況においてのみ、撮像装置を洗浄する。よって、洗浄液及び／又はバッテリーの電力が無駄に消費されることを抑制できる。

本発明の一態様に係る車載センサー用洗浄システムにおいて、
前記撮像装置は、前記車両の周囲の画像を表示する電子ミラー装置の構成部品であり、
前記制御装置は、前記撮像装置から取得した情報に基づいて前記撮像装置に汚れが付着していると判定し、且つ前記レーダー装置から取得した情報に基づいて前記車両の周囲の空間に浮遊物が存在していると判定した場合に、運転者に対し、前記電子ミラー装置に代えて光学ミラーの利用を推奨することを提案する。

情報Ｘが、「撮像装置に汚れが付着している」ことを表していて、且つ情報Ｙが、「空間浮遊汚れが生じている」ことを表している状況では、撮像装置を洗浄したとしても、電子ミラーの表示装置の画像の鮮明度が改善される可能性が低い。そこで、本態様の車載センサー用洗浄システムは、当該状況において、撮像装置を洗浄することなく、運転者に、「光学ミラーの利用を推奨する」ことを提案する。これにより、洗浄液及び／又はバッテリーの電力が無駄に消費されることを抑制しつつ、運転者の注意力を喚起できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る車載センサー用洗浄システムのブロック図である。 図２は、車両の背面図である。 図３は、洗浄装置のブロック図である。 図４は、洗浄プログラムのフローチャートである。

（構成）
図１に示した本発明の一実施形態に係る車載センサー用洗浄システム１は、車両Ｖに適用される。車載センサー用洗浄システム１は、センサーＥＣＵ１０、撮像装置２０、レーダー装置３０、表示装置４０及び洗浄装置５０を備える。

センサーＥＣＵ１０は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＯＭ１０ｂ、ＲＡＭ１０ｃ、タイマー１０ｄなどを含むマイクロコンピュータを備える。なお、本明細書において、「ＥＣＵ」は電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を意味し、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むマイクロコンピュータを含む。ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクションを実行することにより各種機能を実現する。

センサーＥＣＵ１０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して、図示しない他のＥＣＵと相互に情報を送信可能及び受信可能に接続されている。

撮像装置２０は、物標を撮影して画像データを取得する。撮像装置２０としてデジタルカメラを採用できる。すなわち、撮像装置２０は、レンズ２１、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）２２、画像認識部２３などを備えている。図２に示したように、車両Ｖの後部パネルＰの車幅方向における中央部であって、リアウインドシールドガラスＧの直下に位置する部分に開口Ｏ１が設けられ、この開口Ｏ１からレンズ２１が車外に露出している。画像認識部２３は、所定のフレームレートで車両Ｖの後方を撮影して得られた画像データをＣＣＤ２２から取得する。そして、画像認識部２３は、取得した画像データに基づいて、撮像装置２０の前方（車両Ｖの後方）に位置する物標の種類（例えば、白線、ガードレールなど）、位置などを認識し、その認識結果を表す情報をセンサーＥＣＵ１０へ送信する。また、画像認識部２３は、画像データを解析して、レンズ２１の外側面に汚れ（泥、埃、雨滴など）が付着しているか否かを判定し、その判定結果を表す情報Ｘを、センサーＥＣＵ１０へ送信する。なお、その判定手法として、例えば、特開２０１５―２６９８７５号公報に記載された手法を採用することができる。ただし、上述したように、当該判定結果が、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表していたとしても、実際には、空間浮遊汚れが生じており、レンズ２１には汚れが付着していない場合もある。

レーダー装置３０は、レーザー光（赤外光）を用いて、車両Ｖの後方に位置する物体の形状、その物体との距離などを検知する。レーダー装置３０として、ＬｉＤＡＲを採用できる。すなわち、レーダー装置３０は、発光部３１、受光部３２及び情報処理部３３を備えている（図１を参照。）。車両のリアバンパーカバーの車幅方向における中央部に開口Ｏ２が設けられ、この開口Ｏ２から「レーザー光の出射口及びその反射光の入射口」としての窓部材が嵌め込まれている。発光部３１は、レーザー光を車両の周辺領域（後方）に放射（発光）する。受光部３２は、レーザー光の放射範囲内に存在する立体物によって反射されたレーザー光（即ち、反射光）を受光する。情報処理部３３は、発光部３１から発光されたレーザー光と受光部３２が受光した反射光との位相差、反射光の減衰レベル及びレーザー光を放射してから反射光を受光するまでの時間などを含む反射光情報に基づいて、車両Ｖと立体物との距離、車両Ｖと立体物との相対速度、車両Ｖに対する立体物の相対位置（方向）などを演算し、その演算結果を表す情報をセンサーＥＣＵ１０へ送信する。また、情報処理部３３は、反射光情報に基づいて、泥、埃、雨滴などの空間浮遊物の有無（空間浮遊汚れが生じているか否か）を判定し、その判定結果を表す情報Ｙを取得してセンサーＥＣＵ１０へ送信する。なお、上記情報を取得する具体的手法として、例えば、特許第６８６２８４０号公報に記載された手法を採用することができる。

表示装置４０は、ＣＣＤ２２から画像データを取得し、当該画像データに基づいて、画像を表示する。表示装置４０として、液晶ディスプレイ装置を採用できる。撮像装置２０及び表示装置４０は、周知の電子ミラー装置（デジタルリアビューミラー）を構成している。表示装置４０は、通常の光学ミラー（反射鏡としての機能）への切り替え機能を有している。

洗浄装置５０は、レンズ２１に向けて洗浄液Ｗを噴射して、レンズ２１の外側面に付着している汚れ（泥、埃、雨滴など）を除去する。洗浄装置５０は、図３に示したように、タンク５１及び噴射装置５２を備える。

タンク５１は、洗浄液Ｗを貯留する容器である。

噴射装置５２は、電動ポンプ５２１、パイプ５２２及びノズル５２３を備える。電動ポンプ５２１は、インペラー、当該インペラーを回転させる電動モーターなどを含む。パイプ５２２は、吸入パイプ５２２ａ及び吐出パイプ５２２ｂから構成されている。電動ポンプ５２１の吸入口５２１ａが、吸入パイプ５２２ａを介して、タンク５１の吐出口５１ａに接続されている。一方、電動ポンプ５２１の吐出口５２１ｂが、吐出パイプ５２２ｂを介して、ノズル５２３に接続されている。

図２に示したように、ノズル５２３の先端部（吐出口）が、後部パネルＰにおける開口Ｏ１の近傍に設けられた開口Ｏ３から車外に露出し、レンズ２１に向けられている。

（動作）
センサーＥＣＵ１０は、撮像装置２０及びレーダー装置３０から取得した情報に基づいて、洗浄装置５０（電動ポンプ５２１への電力供給のオン・オフ状態）を制御する。

具体的には、センサーＥＣＵ１０は、下記の状況Ａにおいて、車両Ｖのバッテリーから電動ポンプ５２１へ電力を供給する電源装置（リレーＲ）をオン状態に設定して、電動ポンプ５２１を動作させる。これにより、ノズル５２３から洗浄液Ｗがレンズ２１へ向けて噴射され、レンズ２１が洗浄される。

（状況Ａ）
撮像装置２０から取得した情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表していて、且つレーダー装置３０から取得した情報Ｙが、「車両Ｖの周囲（後方）の空間に浮遊物が存在していない（空間浮遊汚れが生じていない）」ことを表している。

センサーＥＣＵ１０は、レンズ２１の洗浄を開始してから所定の時間が経過すると、電源装置をオフ状態に設定して、レンズ２１の洗浄を停止する。なお、センサーＥＣＵ１０は、レンズ２１を洗浄中であることを表す情報を、インストゥルメントパネルの表示装置に表示（例えば、所定のＬＥＤを点灯）させる。

また、センサーＥＣＵ１０は、下記の状況Ｂにおいて、「電子ミラー装置に代えて、車両Ｖに搭載された通常の光学ミラー（反射鏡）を利用することを推奨する」ことを表す情報を提示する。例えば、センサーＥＣＵ１０は、インストゥルメントパネルの表示装置に所定の情報を表示させる。

（状況Ｂ）
撮像装置２０から取得した情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表していて、且つレーダー装置３０から取得した情報Ｙが、「車両Ｖの周囲（後方）の空間に浮遊物が存在している（空間浮遊汚れが生じている）」ことを表している。

つぎに、上記の動作（レンズ２１の洗浄、及び光学ミラーへの切り替えを推奨する提示）を実現するためにセンサーＥＣＵ１０のＣＰＵ１０ａ（以下、単に「ＣＰＵ」と称呼する。）が実行するコンピュータプログラム（洗浄プログラムＰ１）を説明する。ＣＰＵは、所定の周期で、洗浄プログラムＰ１を繰り返し実行する。

ＣＰＵは、ステップ１００から洗浄プログラムＰ１の実行を開始し、ステップ１０１に進む。

ＣＰＵは、ステップ１０１に進むと、撮像装置２０から取得した情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表しているか否かを判定する。当該情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表している場合（１０１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、ステップ１０２へ進む。一方、当該情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着していない」ことを表している場合（１０１：Ｎｏ）、ＣＰＵは、ステップ１０５へ進み、洗浄プログラムＰ１の実行を終了する。

ＣＰＵは、ステップ１０２に進むと、レーダー装置３０から取得した情報Ｙが、「空間浮遊汚れが生じている」ことを表しているか否かを判定する。当該情報Ｙが、「空間浮遊汚れが生じている」ことを表している場合（１０２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、ステップ１０３へ進む。一方、当該情報Ｙが、「空間浮遊汚れが生じていない」ことを表している場合（１０２：Ｎｏ）、ＣＰＵは、後述するステップ１０４へ進む。

ＣＰＵは、ステップ１０３に進むと、「電子ミラー装置に代えて、車両Ｖに搭載された通常の光学ミラー（反射鏡）を使用することを推奨する」ことを表す情報を提示する。そして、ＣＰＵは、ステップ１０５へ進む。

ＣＰＵは、ステップ１０２からステップ１０４に進むと、洗浄装置５０に電力を供給して、洗浄装置５０にレンズ２１を洗浄させる。すなわち、ＣＰＵは、所定の時間だけ洗浄液Ｗをレンズ２１へ向けて噴射させる。なお、その間、「レンズ２１を洗浄中である」ことを表す情報をインストゥルメントパネルの表示装置に表示（例えば、所定のＬＥＤを点灯）させる。そして、ＣＰＵは、ステップ１０５へ進む。

（効果）
上述したように、情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表していたとしても、実際には、レンズ２１に汚れが付着しているのではなく、空間浮遊汚れが生じている場合がある。すなわち、撮像装置２０の画像認識部２３の判定結果が誤っている場合がある。この場合にレンズ２１を洗浄すると、洗浄液Ｗ及びバッテリーの電力が無駄に消費される。また、その間、表示装置４０に車両Ｖの後方の画像が表示されない。つまり、その間、運転者は、後方の安全性を確認し難くなる。そこで、本実施形態に係る車載センサー用洗浄システム１は、情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表していて、且つ情報Ｙが、「車両Ｖの周囲（後方）の空間に浮遊物が存在していない（空間浮遊汚れが生じていない）」ことを表している状況Ａにおいて、レンズ２１を洗浄する。すなわち、本実施形態において、レンズ２１に汚れが付着している可能性が高い状況Ａにおいてのみ、レンズ２１を洗浄する。よって、洗浄液Ｗ及びバッテリーの電力が無駄に消費されることを抑制できる。また、後方の安全性が確認し難くなる頻度を低減できる。

また、情報Ｘが、「レンズ２１に汚れが付着している」ことを表していて、且つ情報Ｙが、「車両Ｖの周囲（後方）の空間に浮遊物が存在している（空間浮遊汚れが生じている）」ことを表している状況Ｂでは、レンズ２１を洗浄したとしても、表示装置４０の画像の鮮明度が改善される可能性が低い。そこで、当該状況Ｂにおいて、車載センサー用洗浄システム１は、レンズ２１を洗浄することなく、運転者に、「光学ミラーの利用を推奨する」ことを提案する。これにより、洗浄液Ｗ及びバッテリーの電力が無駄に消費されることを抑制しつつ、運転者の注意力を喚起できる。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、以下に述べるように、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

上記実施形態では、レンズ２１に洗浄液Ｗを噴射しているが、これに代えて、レンズ２１に空気を吹き付けてもよい。また、レンズ２１に加えて、レーダー装置３０の窓部材を洗浄してもよい。また、上記実施形態では、撮像装置２０が画像認識部２３を備えているが、これに代えて、センサーＥＣＵ１０のＣＰＵ１０ａが、ＣＣＤ２２から画像データを取得して、その画像データを用いて各種演算を実行してもよい。また、上記実施形態では、レーダー装置３０が情報処理部３３を備えているが、これに代えて、センサーＥＣＵ１０のＣＰＵ１０ａが、受光部３２から受光データを取得して、その受光データを用いて各種演算を実行してもよい。

１…車載センサー用洗浄システム、１０…センサーＥＣＵ、２０…撮像装置、２１…レンズ、２２…ＣＣＤ、２３…画像認識部、３０…レーダー装置、３１…発光部、３２…受光部、３３…情報処理部、４０…表示装置、５０…洗浄装置、Ｖ…車両、Ｗ…洗浄液

Claims (3)

1. 車両に搭載される車載センサー用洗浄システムであって、
   前記車両の周辺に存在する物標を撮像し、その画像に関する情報を出力する撮像装置と、
   前記車両の外方へレーザー光を放射し、その反射光に基づいて前記車両の周辺に存在する物標に関する情報を取得して出力するレーダー装置と、
   前記撮像装置に向けて洗浄液又は空気を噴射して前記撮像装置を洗浄する洗浄装置と、
   前記洗浄装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記撮像装置から取得した情報に基づいて前記撮像装置の表面に汚れが付着していると判定し、且つ前記レーダー装置から取得した情報に基づいて前記車両の周囲の空間に浮遊物が存在しないと判定した場合に、前記洗浄装置に前記撮像装置を洗浄させる、車載センサー用洗浄システム。
2. 請求項１に記載の車載センサー用洗浄システムにおいて、
   前記撮像装置は、前記車両の周囲の画像を表示する電子ミラー装置の構成部品であり、
   前記制御装置は、前記撮像装置から取得した情報に基づいて前記撮像装置に汚れが付着していると判定し、且つ前記レーダー装置から取得した情報に基づいて前記車両の周囲の空間に浮遊物が存在していると判定した場合に、運転者に対し、前記電子ミラー装置に代えて光学ミラーの利用を推奨することを提案する、車載センサー用洗浄システム。
3. 車両に搭載される車載センサー用洗浄システムであって、
   前記車両の周辺に存在する物標を撮像し、その画像に関する情報を出力する撮像装置と、
   前記車両の外方へレーザー光を放射し、その反射光に基づいて前記車両の周辺に存在する物標に関する情報を取得して出力するレーダー装置と、
   前記撮像装置に向けて洗浄液又は空気を噴射して前記撮像装置を洗浄する洗浄装置と、
   前記洗浄装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記撮像装置から取得した情報が前記撮像装置の表面に汚れが付着していることを表している状況であって、且つ前記レーダー装置から取得した情報が前記車両の周囲の空間に浮遊物が存在しないことを表している状況において、前記洗浄装置に前記撮像装置を洗浄させる、車載センサー用洗浄システム。
   
   

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