JP3780942B2 - 物体情報検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両に搭載され、車両前方の物体を光学的に検知すると共に、前面窓の汚れを検知する物体情報検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両前方に存在する先行車両の存在を検出したり、自車両と先行車両の距離を測定する物体検知装置としては、例えばレーザ光を自車両の前方方向に出射して先行車両により反射されたレーザ光を受光することにより、物体を検知するものが知られている。
【０００３】
このような物体検知装置は、通常、ケース内に収容され、前面窓を通過させてレーザ光を出射すると共に受光しているため、前面窓が汚れるとレーザ光の透過率が低下して、物体の検知が困難となる。
【０００４】
これに対し、従来の物体検知装置では、前面窓の汚れ検知機能を備え、前面窓の汚れがひどくなったことを検知して運転者に報知するものが提案されている。この物体検知装置に備えられた汚れ検知装置としては、例えば特開平９−２１１１０８号公報に開示されているように、レーザ光を発する発光素子と、この発光素子から発せられたレーザ光を反射して自車両の前方方向に出射する反射ミラーと、この反射ミラーの車両前方方向に位置し、レーザ光が透過する前面窓に相当する送光窓と、車両前方方向の対象物によって反射されたレーザ光を受光する受光部と、反射ミラーと送光窓との間に位置し、反射ミラーによって反射されたレーザ光を散乱反射する散乱板とを備えて構成されている。この物体検知装置では、散乱板により散乱反射されたレーザ光が、送光窓に付着した汚れによって反射して受光部に入射することにより、受光部の受光量が所定のしきい値以上となった場合に報知する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の物体検知装置では、前面窓に付着した汚れからの反射光を検知していたため、前面窓に埃や雪などの光を反射する物体が付着した場合には前面窓の汚れを検知することができるが、例えば泥水などの光反射量が少ない物体が前面窓に付着した後に氷結した場合のような黒い汚れが付着した場合には、前面窓からの反射光量が少ないため、検知することができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、光反射量の少ない黒い汚れが前面窓に付着した場合においても確実に汚れを検知することができる物体情報検知装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１に係る発明では、第１窓部の主面から外部に向かって電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された電磁波を上記第１窓部の主面から入射して物体に関する物体情報を検知する物体情報検知装置において、上記第１窓部に向かって光を発光する発光手段と、上記第１窓部の主面と略平行方向に上記発光手段からの光を臨界反射するように、上記第１窓部の主面に対する角度に設けられた第１反射手段と、上記第１反射手段により反射された光を臨界反射するように、上記第１窓部の主面に対する角度に設けられた第２反射手段と、上記第１反射手段と上記第２反射手段との間に上記第１窓部の主面に対して略平行に設けられ、上記発光手段からの光を透過する第１平面部と、上記第２反射手段及び上記第１平面部により反射された光を受光する受光手段と、上記受光手段で受光した上記第２反射手段及び上記第１平面部により反射された光の受光量に基づいて上記第１窓部の付着物を検知する検知手段とを備え、上記発光手段は、上記第１反射手段及び上記第１平面部の双方に入射される拡散光を発光し、上記第１反射手段に拡散光を入射する位置に設けられ、上記受光手段は、上記第１反射手段及び上記第２反射手段で反射された光及び上記第１平面部で反射された光の双方を入射する位置に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明では、上記第１窓部の主面から外部方向に離間した位置に設けられた第２窓部と、上記第２窓部の主面と略平行方向に上記発光手段からの光を臨界反射するように、上記第２窓部の主面に対する角度に設けられた第３反射手段と、上記第２窓部の主面から離間する方向に上記第３反射手段により反射された光を臨界反射するように、上記第２窓部の主面に対する角度に設けられた第４反射手段とを更に備え、上記受光手段は上記第４反射手段からの光を受光し、上記検知手段は上記第４反射手段からの受光量に基づいて上記第２窓部の付着物を検知する。
【００１０】
請求項３に係る発明では、上記第３反射手段と上記第４反射手段との間に上記第２窓部の主面に対して略平行に設けられ、上記発光手段からの光を透過する第２平面部を更に備え、上記受光手段は上記第２平面部からの光を受光し、上記検知手段は上記第２平面部からの受光量に基づいて上記第２窓部の付着物を検知する。
【００１１】
請求項４に係る発明では、上記発光手段からの光を拡散して、上記第３反射手段及び上記第２平面部に入射する光学素子を更に備える。
【００１２】
請求項５に係る発明では、上記検知手段は、上記受光手段で受光した受光量と、予め定められた上限値及び下限値とを比較し、上記受光手段で受光した光の光量が上記上限値よりも大きい場合、及び上記受光手段で受光した光の光量が上記下限値よりも小さい場合に付着物の存在を報知する。
【００１３】
請求項６に係る発明では、上記検知手段は、所定時間以内の上記受光手段による受光量の変化量と、予め定められた変化量のしきい値とを比較し、前記受光量の変化量が予め定められた変化量のしきい値以上である場合に、上記第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判断することを特徴する。
【００１４】
請求項７に係る発明では、上記検知手段は、上記第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判定された場合には、ワイパ機構を駆動することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、第１窓部の主面と略平行方向に光を臨界反射する第１反射手段を設けると共に、第１反射手段により反射された光を臨界反射する第２反射手段を設け、受光手段で受光した受光量に基づいて第１窓部の付着物を検知するので、第１反射手段又は第２反射手段の外方方向表面に光を反射しない黒い汚れが付着しても、受光光量の減少により第１窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項１に係る発明によれば、黒い汚れを確実に検知することができ、黒い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体情報の検知を実現することができる。また、請求項１に係る発明によれば、第１反射手段と第２反射手段との間に第１窓部の主面に対して略平行に設けられ、発光手段からの光を透過する第１平面部を備えるので、第１平面部の外方方向に光を反射する付着物が付着しても、受光手段での受光量の増大により第１窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項１に係る発明よれば、白い汚れを確実に検出することができ、白い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体情報の検知を実現することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、第２窓部の主面と略平行方向に光を臨界反射する第３反射手段を設けると共に、第２窓部の主面から離間する方向に第３反射手段により反射された光を臨界反射する第４反射手段を設け、第３反射手段又は第４反射手段の外方方向表面に光を反射しない黒い汚れが付着しても、受光光量の減少により第２窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項２に係る発明によれば、請求項１での効果に加えて、黒い汚れを確実に検出することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、第３反射手段と第４反射手段との間に第２窓部の主面に対して略平行に設けられた第２平面部を備えるので、第２平面部に光を反射する付着物が付着しても、受光手段での受光量の増大により第２窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項３に係る発明よれば、請求項２での効果に加えて、白い汚れを確実に検出することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、第１窓部に発光手段からの光を拡散して、第３反射手段及び第２平面部に入射する光学素子を備えるので、請求項３での効果に加えて、発光手段から出射した光を第３反射手段及び第２平面部に確実に入射することができ、付着した白い汚れを確実に検知することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、受光手段で受光した受光量と、予め定められた上限値及び下限値とを比較し、受光手段で受光した光の光量が上限値よりも大きい場合、及び受光手段で受光した光の光量が下限値よりも小さい場合に付着物の存在を報知するので、請求項１〜請求項４での効果に加えて、第１反射手段〜第４反射手段、第１平面部及び第２平面部に雨滴、雪などの透明の汚れ、黒い汚れ、白い汚れ等のいずれの汚れが付着した場合であっても、汚れの付着を車両運転者に報知することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、受光量の変化量が予め定められた変化量のしきい値以上である場合に、第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着すると判断するので、雨滴センサとして機能させることができる。
【００２２】
請求項７に係る発明によれば、第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判断された場合には、ワイパ機構を駆動するようにしたので、降雨時に自動的に払拭作動するオートワイパとして機能させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
［本発明の第１実施形態］
「物体検知装置の構成」
第１実施形態に係る物体検知装置は、例えば図１及び図２に示すように構成される。物体検知装置は、図１に示すように、筐体１に収容されてなり、筐体１の正面に前面窓２が設置されている。この前面窓２には、ガラス板又はプラスチック板であるプリズム３が設置されている。
【００２５】
プリズム３は、図２にその断面形状を示すように、第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂを斜面とし、平面部３ｃを上辺として成形されて、前面窓２と一体成形又は取り付けられている。このプリズム３は、空気の屈折率より大きな屈折率を有する材料で構成されている。
【００２６】
第１反射部３ａは、後述の汚れ検知用発光ダイオード１３からの入射光を、平面部３ｃと略平行方向に臨界反射する角度に成形される。第２反射面３ｂは第１反射部３ａにより臨界反射された光の入射位置に設けられ、入射した第１反射部３ａからの光を臨界反射する角度に成形されて、入射した光を筐体１内部に反射する。
【００２７】
物体検知装置は、図２に示すように、筐体１内に、例えば自車両と前方車両との距離を測定するための測距用レーザダイオード１１及び測距用フォトダイオード１２と、自車両の前面の窓に付着した汚れを検知するための汚れ検知用発光ダイオード１３及び汚れ検知用フォトダイオード１４とを有する。また、この物体検知装置は、汚れ検知用発光ダイオード１３から発光した光の光軸上に配置された投光レンズ１５と、測距用レーザダイオード１１から発光したレーザ光の光軸上に配置された投光レンズ１６と、プリズム３と測距用フォトダイオード１２との間に配置された受光レンズ１７とを更に備える。
【００２８】
測距用レーザダイオード１１は、投光レンズ１６を介して、前面窓２の窓面（平面部３ｃ）に対して略直角にレーザ光Ｌ１を出射する位置に配設されている。
【００２９】
測距用フォトダイオード１２は、車両前面などの外部に測定対象物が存在する場合に、測距用レーザダイオード１１から出射されて測定対象物で反射してプリズム３を透過したレーザ光Ｌ２を前面窓２及び受光レンズ１７を介して入射する位置に配設されている。この測距用フォトダイオード１２は、入射されたレーザ光Ｌ２の受光光量に応じた測距検出信号を生成する。
【００３０】
汚れ検知用発光ダイオード１３は、第１反射部３ａに光Ｌ３を投光レンズ１５を介して出射すると共に、プリズム３の平面部３ｃに光Ｌ４を投光レンズ１５を介して出射する位置に配設されている。投光レンズ１５は、汚れ検知用発光ダイオード１３からの光を、角度θの広がりを持たせて拡散することで第１反射部３ａに入射される光Ｌ３及び平面部３ｃに入射される光Ｌ４とする。
【００３１】
汚れ検知用フォトダイオード１４は、第２反射面３ｂで反射された光Ｌ３、及び平面部３ｃで反射された光Ｌ４が入射される位置に配設され、入射された光Ｌ３、Ｌ４を受光して受光光量に応じた汚れ検出信号を生成する。
【００３２】
このように構成された物体検知装置では、車両前方の測定対象物の距離を測定するに際して、測距用レーザダイオード１１からレーザ光Ｌ１を発光すると、測定対象物が存在するときには測定対象物でレーザ光Ｌ１が反射されてレーザ光Ｌ２が測距用フォトダイオード１２に入射される。
【００３３】
また、物体検知装置では、前面窓２の汚れを検出するに際して、汚れ検知用発光ダイオード１３から所定角度θを投光レンズ１５により持たせて発光することで、第１反射部３ａ、第２反射面３ｂを介して、汚れ検知用フォトダイオード１４に光Ｌ３を入射すると共に、光Ｌ４を平面部３ｃに向けて発光し、平面部３ｃで反射した光Ｌ４を汚れ検知用フォトダイオード１４に入射する。
【００３４】
図３に、物体検知装置の電気的な構成を示す。物体検知装置は、上述した各部に加えて、図３に示すように、全体を制御する制御回路２１と、制御回路２１からのパルス信号に従って汚れ検知用発光ダイオード１３を駆動する汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２と、制御回路２１からのパルス信号に従って測距用レーザダイオード１１を駆動する測距用ＬＤ駆動回路２３とを備える。
【００３５】
更に、物体検知装置は、測距用フォトダイオード１２から測距検出信号が入力される受光回路２４と、汚れ検知用フォトダイオード１４から汚れ検出信号が入力されるバンドパスフィルタ２５と、バンドパスフィルタ２５からのフィルタ出力が入力される受光回路２６とを備える。
【００３６】
更にまた、物体検知装置は、車両前方に存在する測定対象物に関する情報や、前面窓２の汚れに関する情報を車両運転者に報知する表示器２７を備える。
【００３７】
このような物体検知装置において、自車両と測定対象物との距離を測定するに際して、先ず、制御回路２１は、測距用ＬＤ駆動回路２３にパルス信号を出力して測距用レーザダイオード１１を駆動してレーザ光Ｌ１を発光させ、投光レンズ１６、平面部３ｃを介して外部にレーザ光Ｌ１を出射させる。このとき、外部に測定対象物が存在しない場合にはレーザ光Ｌ２は入射されず、外部に測定対象物が存在する場合には測定対象物によりレーザ光Ｌ１が反射され、平面部３ｃを介してレーザ光Ｌ２が入射されて、受光レンズ１７を介して測距用フォトダイオード１２で入射する。これに応じ、測距用フォトダイオード１２は、レーザ光Ｌ２の受光光量を示す測距検出信号を受光回路２４に出力し、受光回路２４では測距検出信号を電気的なパルス信号に変換して制御回路２１に供給する。
【００３８】
次に、制御回路２１は、測距用ＬＤ駆動回路２３を駆動させるためのパルス信号を出力した時刻と、受光回路２４からパルス信号を入力した時刻との期間によりパルス信号の遅延時間を計算する。制御回路２１は、計算して得た遅延時間に基づいて自車両と測定対象物との距離を算出して測距情報を得て、表示器２７に表示することで例えば自車両と前方車両との距離を車両運転者に提示する。
【００３９】
また、物体検知装置において、前面窓２の汚れを検知するに際して、先ず、制御回路２１は、汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２にパルス信号を出力して汚れ検知用発光ダイオード１３を駆動して光Ｌ３及び光Ｌ４を発光させ、光Ｌ３を第１反射部３ａ、第２反射面３ｂを介して汚れ検知用フォトダイオード１４に入射させると共に、光Ｌ４を平面部３ｃに入射させる。このとき、第１反射部３ａ、第２反射面３ｂ及び平面部３ｃが汚れていない場合には所定の正常光量範囲の光Ｌ３が入射され、汚れているときには予め設定している汚れ判定上限しきい値よりも大きな光量又は汚れ判定下限しきい値よりも小さな光量となって汚れ検知用フォトダイオード１４に入射される。これに応じ、汚れ検知用フォトダイオード１４は、受光光量を示す汚れ検出信号をバンドパスフィルタ２５、受光回路２６を介してディジタル信号として制御回路２１に供給する。
【００４０】
次に、制御回路２１は、ディジタル信号で表される汚れ検知用フォトダイオード１４での受光光量と、図４に示す汚れ判定上限しきい値及び汚れ判定下限しきい値とを比較する。制御回路２１は、比較結果に応じて受光光量が正常レベルであるか異常レベルであるかを判定し、判定結果を表示器２７に表示させることで汚れに関する情報を車両運転者に提示する。
【００４１】
図５に、上述した汚れを検知する処理を制御回路２１で実行したときの物体検知装置のフローチャートを示す。
【００４２】
先ず、所定時間毎に、ステップＳ１において、前面窓２の汚れを検出すべく、所定周波数のパルス信号を制御回路２１から汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２に出力して、ステップＳ２に処理を進める。
【００４３】
ステップＳ２において、汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２はステップＳ１において入力されたパルス信号に従って所定の周波数で汚れ検知用発光ダイオード１３を発光させるように駆動してステップＳ３に処理を進める。
【００４４】
ステップＳ３において、汚れ検知用フォトダイオード１４は入射された光Ｌ３及び光Ｌ４を受光して電気的なパルス信号である汚れ検出信号に変換してステップＳ４に処理を進める。
【００４５】
ステップＳ４において、バンドパスフィルタ２５は汚れ検知用フォトダイオード１４からの汚れ検出信号に含まれるノイズ成分をフィルタリングして、受光回路２６に出力してステップＳ５に処理を進める。
【００４６】
ステップＳ５において、受光回路２６はバンドパスフィルタ２５でフィルタリングされた汚れ検出信号をＡ／Ｄ変換をしてディジタル信号にして制御回路２１に出力してステップＳ６に処理を進める。
【００４７】
ステップＳ６において、制御回路２１は図４に示すような予め保持しておいた汚れ下限しきい値と、受光回路２６からのディジタル信号に基づく受光レベルとの比較をし、受光レベルが汚れ下限しきい値以下か否かの判定をする。すなわち、制御回路２１は、受光レベルが異常レベルか、正常レベルかの判定をする。
【００４８】
ここで、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂに水滴や氷などが付着しているときには、第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂでの臨界反射の条件が崩れるために光Ｌ３は第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂが全反射せずに外部に透過し、従って汚れ検知用フォトダイオード１４への入射光量が減少して受光レベルが低下する。
【００４９】
また、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂに水分を含む泥などの黒くて光を反射しない汚れが付着しているときには、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂで光Ｌ３が吸収されて、汚れ検知用フォトダイオード１４への入射光量が減少して受光レベルが低下する。
【００５０】
受光レベルが汚れ下限しきい値以下でないときにはステップＳ７に処理を進め、受光レベルが汚れ下限しきい値以下であるときにはステップＳ８に処理を進める。
【００５１】
ステップＳ７において、制御回路２１は汚れ上限しきい値と、受光回路２６からのディジタル信号に基づく受光レベルとの比較をし、受光レベルが汚れ上限しきい値以上か否かの判定をする。すなわち、制御回路２１は、受光レベルが異常レベルか、正常レベルかの判定をする。
【００５２】
ここで、平面部３ｃに雪や埃等の白くて光を反射する汚れが付着しているときには、図６に示すように平面部３ｃの汚れ付着部分３１で反射して汚れ反射光Ｌ１１が汚れ検知用フォトダイオード１４に入射されることで汚れ検知用フォトダイオード１４への入射光量が増加して受光レベルが増大する。従って光を反射する汚れが平面部３ｃに付着しているときには汚れ判定上限しきい値を上回る異常レベルとなる。
【００５３】
受光レベルが汚れ上限しきい値以上でないときには再度処理をステップＳ１に戻し、受光レベルが汚れ上限しきい値以上であるときにはステップＳ８に処理を進める。
【００５４】
ステップＳ８において、制御回路２１は、前面窓２が汚れている旨を表示するように表示器２７を制御して再度ステップＳ１に処理を戻す。
【００５５】
「第１実施形態の効果」
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係る物体検知装置によれば、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂに光を反射しない黒い汚れが付着した場合であっても、受光レベルの低下を検知して前面窓２に付着した黒い汚れを検知することができる。したがって、この物体検知装置によれば、光反射量の少ない黒い汚れが前面窓に付着した場合においても確実に汚れを検出することができ、黒い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体との距離測定を実現することができる。
【００５６】
また、上述の物体検知装置によれば、光を反射する白い汚れが平面部３ｃに付着している場合であっても、受光レベルの増大により検出することができ、光を反射しない黒い汚れと共に汚れの検出をすることができる。したがって、第１実施形態に係る物体検知装置によれば、確実に汚れを検出することができ、白い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体との距離測定を実現することができる。
【００５７】
したがって、上述の物体検知装置によれば、第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂ、並びに平面部３ｃに雨滴、雪などの透明の汚れ、黒い汚れ、白い汚れ等のいずれの汚れが付着した場合であっても、汚れの付着を車両運転者に報知することができる。
【００５８】
なお、通常は第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂで検出可能な黒又は透明の汚れ物質と、平面部３ｃで検出可能な白い汚れの物質とが同時に付着することは実用上無いので双方の効果が相殺されることはない。
【００５９】
［本発明の第２実施形態］
図７及び図８に、第２実施形態に係る物体検知装置の外観構成及び内部構成を示す。なお、以下の説明では、上述の第１実施形態と同一部分については同符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００６０】
第２実施形態に係る物体検知装置は、図８に示すようにプリズム３の車両前後方向前方に車両の外観を改善するためのスタイルカバー４１が配設されている。この物体検知装置では、スタイルカバー４１にプリズム３と同様の台形形状の凸部を設け、第１反射部３ａ、第２反射面３ｂと同様に第１反射部４１ａ、第２反射面４１ｂ、及び平面部３ｃと同様に平面部４１ｃを設ける。また、この物体検知装置において、プリズム３の上面には、汚れ検知用発光ダイオード１３からの光Ｌ２１が入射され、第１反射部４１ａ及び平面部４１ｃに向かって透過するレンズ４２が設けられる。
【００６１】
このように構成された物体検知装置では、車両前方の測定対象物の距離を測定するに際して、測距用レーザダイオード１１からレーザ光Ｌ１を発光して平面部３ｃ、平面部４１ｃを介して車両前面にレーザ光Ｌ１を透過し、測定対象物が存在するときには測定対象物でレーザ光Ｌ１を反射してレーザ光Ｌ２がスタイルカバー４１、プリズム３を介して測距用フォトダイオード１２に入射される。
【００６２】
また、物体検知装置では、スタイルカバー４１の汚れを検出するに際して、汚れ検知用発光ダイオード１３から上述の所定角度θ以上の広がりを持たせて出射することで、レンズ４２に光Ｌ２１を入射する。レンズ４２を透過した光はレンズ４２により拡散されて第１反射部４１ａに入射される光Ｌ２２と、平面部４１ｃに入射される光Ｌ２３となる。そして、光Ｌ２２は第１反射部４１ａ又は第２反射面４１ｂに汚れが付着しているときには光量が減少して筐体１内の汚れ検知用フォトダイオード１４に入射され、汚れが付着していないときには第１反射部４１ａ及び第２反射面４１ｂで臨界反射されてそのままの光量で汚れ検知用フォトダイオード１４に入射される。また、平面部４１ｃに入射された光Ｌ２３は平面部４１ｃに汚れが付着していないときには平面部４１ｃを透過し、汚れが付着しているときには反射されて汚れ検知用フォトダイオード１４に入射される。
【００６３】
このような第２実施形態に係る物体検知装置によれば、プリズム３の前面にスタイルカバー４１を設けた場合であっても、スタイルカバー４１に設けられた第１反射部４１ａ及び第２反射面４１ｂに汚れが付着したことによる光Ｌ２２の光量の減少によりスタイルカバー４１の汚れを検知することができる。
【００６４】
また、この物体検知装置によればスタイルカバー４１を設けた場合であっても、スタイルカバー４１の平面部４１ｃに付着した白い汚れを光Ｌ２３の光量増大によってスタイルカバー４１の汚れを検知することができる。
【００６５】
更に、この物体検知装置によれば、プリズム３上にレンズ４２を設けることにより、汚れ検知用発光ダイオード１３から出射した光Ｌ２１を第１反射部４１ａ及び平面部４１ｃに確実に入射することができ、平面部４１ｃに付着した白い汚れを確実に検知することができる。
【００６６】
なお、上述の実施の形態においては、プリズム３を図１に示すように、前面窓２を覆う様に設けているが、プリズム３は図７に示すように、前面窓２の一部に設けた場合であっても適用可能である。
【００６７】
［本発明の第３実施形態］
図９に、第３実施形態に係る物体検知装置の構成を示す。なお、以下の説明では、上述の実施形態と同一部分については同符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００６８】
第３実施形態に係る物体検知装置は、制御回路２１にワイパーコントローラ５１を接続し、制御回路２１によりワイパコントローラ５１を制御することで図示しないワイパ機構を制御する点で、上述の実施形態とは異なる。ワイパーコントローラ５１は、制御回路２１からの駆動信号に従ってワイパ機構を払拭作動させると共に、制御回路２１からの停止信号に従ってワイパ機構を停止させる。
【００６９】
制御回路２１は、前面窓２に雨滴が付着した場合の受光レベルの変化を受光回路２６からのディジタル信号から認識する。制御回路２１は、所定の受光レベルの変化量である降雨判断しきい値が予め設定され、検出した受光レベルの変化量と降雨判断しきい値とを比較して降雨を判断する。
【００７０】
ここで、前面窓２に雨滴が付着するときの雨滴形状の変化と受光レベルの変化との関係について説明する。
【００７１】
雨滴は、図１０に示すように、前面窓２に付着するときに、時間的に雨滴状態６１Ａ〜雨滴状態６１Ｅに示すように形状が変化する。すなわち、時間の経過と共に、雨滴状態６１Ａの状態から、前面窓２に付着して楕円形状となり（雨滴状態６１Ｂ）、更に半球形状（雨滴状態６１Ｃ）、雨滴状態６１よりも大きな半球形状（雨滴状態６１Ｄ）、楕円形状（雨滴状態６１Ｅ）となる。
【００７２】
このように雨滴状態６１が変化したときの受光レベルは、図１１の特性Ａに示すように、雨滴の形状が雨滴状態６１Ｂから雨滴状態６１Ｅになるまでの短時間に変化する。このとき、制御回路２１は、受光レベルの変化から、受光レベルの変化量を演算する。この例では、制御回路２１は、１００ｍｓｅｃ（所定期間）の間に１ｍｓｅｃ単位で検出した受光レベル変化量の合計値を演算して、受光レベル合計変化量である特性Ｂを求める。すなわち、制御回路２１は、図１１に示すように、０．１秒〜０．２秒間の受光レベル変化量の合計値を演算して、０．２秒〜０．３秒間において受光レベル合計変化量を求める。この結果、制御回路２１は、期間ａ及び期間ｂにおいて受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値を超えたと判定して、駆動信号をワイパーコントローラ５１に出力する。
【００７３】
つぎに、このように構成された物体検知装置おける雨滴の付着を判断してワイパ機構を駆動するときの動作について図１２のフローチャートを参照して説明する。なお、上述した動作と同一の動作は、同一のステップ番号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７４】
また、以下の説明では、１ｍｓｅｃごとに検出した受光レベルを加算していき、１００ｍｓｅｃごとに受光レベル合計変化量を求める場合について説明する。すなわち、物体検知装置は、１ｍｓｅｃごとにステップＳ１〜ステップＳ１７の処理を行い、１００ｍｓｅｃごとにステップＳ１８〜ステップＳ２４の処理を行う。
【００７５】
第３実施形態に係る物体検知装置では、ステップＳ５にて汚れ検出信号にＡ／Ｄ変換をしてディジタル信号にして制御回路２１に出力した後に、制御回路２１により、受光回路２６からのディジタル信号に基づく受光レベルを受光レベル合計値に加算し、検出した受光レベルの合計値を求めて受光レベル合計値を求め（ステップＳ１１）、求めた受光レベル合計値を記憶する（ステップＳ１２）。
【００７６】
また、制御回路２１により、ステップＳ５で入力した今回の受光レベルと、前回の受光レベルとの差の絶対値を算出して受光レベルの変化量を算出し（ステップＳ１３）、算出した受光レベルの変化量を追加して記憶する（ステップＳ１４）。
【００７７】
次に、制御回路２１により、内部で保持しているカウンタ値Ｎに数値「１」を加算して（ステップＳ１５）、加算して得たカウンタ値Ｎが数値「１００」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。すなわち、１ｍｓｅｃごとにカウント値Ｎを加算していき、カウント値Ｎが「１００」となっていないと判定したときには１００ｍｓｅｃの周期を終了していないと判定して１ｍｓｅｃ遅延させた後にステップＳ１以降の処理を繰り返す（ステップＳ１７）。
【００７８】
このようにステップＳ１〜ステップＳ１７の処理を繰り返すことにより、１００ｍｓｅｃの周期内で、１ｍｓｅｃごとに、受光レベル合計値を加算し、更に受光レベル変化量を追加して記憶していき、１００ｍｓｅｃでの受光レベル合計値と１００個の受光レベル変化量を取得する。
【００７９】
一方、カウンタ値Ｎが「１００」となり１００ｍｓｅｃの周期を終了したと判定したときには、制御回路２１により、ステップＳ１３にて蓄積して記憶した受光レベル変化量の総和を算出して、受光レベル合計変化量を求める（ステップＳ１８）。そして、制御回路２１により、受光レベル合計変化量と降雨判断しきい値とを比較して、求めた受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値以上か否かを判定する（ステップＳ１９）。
【００８０】
制御回路２１により受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値以上であると判定したときには、降雨が発生していると判定してワイパーコントローラ５１に駆動信号を出力し、ワイパ機構を払拭作動させる（ステップＳ２０）。一方、受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値以上でないと判定したときには、降雨が発生していないと判定してワイパーコントローラ５１に停止信号を出力し、ワイパ機構を停止させる（ステップＳ２１）。
【００８１】
次に、ステップＳ１２にて記憶した１００ｍｓｅｃ間の受光レベルの合計値と、汚れ下限しきい値及び汚れ上限しきい値とを比較する（ステップＳ２２、ステップＳ２３）。ここで、第３実施形態に係る物体検知装置における汚れ下限しきい値及び汚れ上限しきい値は、上述した実施形態でのしきい値とは異なり、１００ｍｓｅｃ間の合計の受光レベルから前面窓２に汚れが付着しているか否かを判定可能な値を制御回路２１により記憶しておく。
【００８２】
制御回路２１により受光レベル合計値が汚れ下限しきい値以下と判定した場合、又は汚れ下限しきい値以下ではないが汚れ上限しきい値以上と判定した場合には、前面窓２に汚れが付着していて汚れている旨を表示器２７によって表示させ（ステップＳ２４）、記憶した受光レベル合計値及び受光レベル変化量をクリアしてステップＳ１に処理を戻す。
【００８３】
一方、制御回路２１により受光レベル合計値が汚れ下限しきい値以下でなく、更に汚れ上限しきい値以上でないと判定した場合には、前面窓２に汚れが付着していないと判定して記憶した受光レベル合計値及び受光レベル変化量をクリアしてステップＳ１に処理を戻す。
【００８４】
このような処理を行う第３実施形態に係る物体検知装置によれば、雨滴が前面窓２に付着したときの雨滴形状の変化による受光レベルの変化を利用して前面窓２に付着した雨滴を検知して雨滴センサの機能を備えることができ、更に自動的にワイパ機構を払拭作動させるオートワイパ機能を備えることができる。
【００８５】
また、この物体検知装置によれば、雨滴を検知してワイパ機構を払拭作動させると共に、上述した実施形態と同様に前面窓２に付着した汚れを検知することができる。更に、この物体検知装置によれば、１００ｍｓｅｃ、すなわち所定期間の受光レベル合計値を用いて汚れを検知することができるので、汚れ検知の精度を向上させることができる。
【００８６】
また、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る物体検知装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る物体検知装置の内部構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る物体検知装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】受光レベルと、汚れ上限しきい値及び汚れ下限しきい値との関係を説明するための図である。
【図５】第１実施形態に係る物体検知装置により汚れを検出するときの手順を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係る物体検知装置において、平面部に白い汚れが付着したときの作用を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る物体検知装置の外観構成を示す斜視図である。
【図８】第２実施形態に係る物体検知装置の内部構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態に係る物体検知装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】前面窓に雨滴が付着したときの雨滴の形状変化について説明するための図である。
【図１１】前面窓に雨滴が付着したときの受光レベルの変化及び単位時間当たりの受光レベルの変化量について説明するための図である。
【図１２】第３実施形態に係る物体検知装置において、前面窓に雨滴が付着したことを判断してワイパ機構を払拭作動させると共に汚れを検出するときの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 筐体
２ 前面窓
３ プリズム
３ａ 第１反射部
３ｂ 第２反射面
３ｃ 平面部
１１ 測距用レーザダイオード
１２ 測距用フォトダイオード
１３ 汚れ検知用発光ダイオード
１４ 汚れ検知用フォトダイオード
１５ 投光レンズ
１６ 投光レンズ
１７ 受光レンズ
２１ 制御回路
２２ 汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路
２３ 測距用ＬＤ駆動回路
２４ 受光回路
２５ バンドパスフィルタ
２６ 受光回路
２７ 表示器
４１ スタイルカバー
４１ａ 第１反射部
４１ｂ 第２反射面
４２ レンズ
５１ ワイパーコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両に搭載され、車両前方の物体を光学的に検知すると共に、前面窓の汚れを検知する物体情報検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両前方に存在する先行車両の存在を検出したり、自車両と先行車両の距離を測定する物体検知装置としては、例えばレーザ光を自車両の前方方向に出射して先行車両により反射されたレーザ光を受光することにより、物体を検知するものが知られている。
【０００３】
このような物体検知装置は、通常、ケース内に収容され、前面窓を通過させてレーザ光を出射すると共に受光しているため、前面窓が汚れるとレーザ光の透過率が低下して、物体の検知が困難となる。
【０００４】
これに対し、従来の物体検知装置では、前面窓の汚れ検知機能を備え、前面窓の汚れがひどくなったことを検知して運転者に報知するものが提案されている。この物体検知装置に備えられた汚れ検知装置としては、例えば特開平９−２１１１０８号公報に開示されているように、レーザ光を発する発光素子と、この発光素子から発せられたレーザ光を反射して自車両の前方方向に出射する反射ミラーと、この反射ミラーの車両前方方向に位置し、レーザ光が透過する前面窓に相当する送光窓と、車両前方方向の対象物によって反射されたレーザ光を受光する受光部と、反射ミラーと送光窓との間に位置し、反射ミラーによって反射されたレーザ光を散乱反射する散乱板とを備えて構成されている。この物体検知装置では、散乱板により散乱反射されたレーザ光が、送光窓に付着した汚れによって反射して受光部に入射することにより、受光部の受光量が所定のしきい値以上となった場合に報知する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の物体検知装置では、前面窓に付着した汚れからの反射光を検知していたため、前面窓に埃や雪などの光を反射する物体が付着した場合には前面窓の汚れを検知することができるが、例えば泥水などの光反射量が少ない物体が前面窓に付着した後に氷結した場合のような黒い汚れが付着した場合には、前面窓からの反射光量が少ないため、検知することができないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、光反射量の少ない黒い汚れが前面窓に付着した場合においても確実に汚れを検知することができる物体情報検知装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１に係る発明では、第１窓部の主面から外部に向かって電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された電磁波を上記第１窓部の主面から入射して物体に関する物体情報を検知する物体情報検知装置において、上記第１窓部に向かって光を発光する発光手段と、上記第１窓部の主面と略平行方向に上記発光手段からの光を臨界反射するように、上記第１窓部の主面に対する角度に設けられた第１反射手段と、上記第１反射手段により反射された光を臨界反射するように、上記第１窓部の主面に対する角度に設けられた第２反射手段と、上記第１反射手段と上記第２反射手段との間に上記第１窓部の主面に対して略平行に設けられ、上記発光手段からの光を透過する第１平面部と、上記第２反射手段及び上記第１平面部により反射された光を受光する受光手段と、上記受光手段で受光した上記第２反射手段及び上記第１平面部により反射された光の受光量に基づいて上記第１窓部の付着物を検知する検知手段とを備え、上記発光手段は、上記第１反射手段及び上記第１平面部の双方に入射される拡散光を発光し、上記第１反射手段に拡散光を入射する位置に設けられ、上記受光手段は、上記第１反射手段及び上記第２反射手段で反射された光及び上記第１平面部で反射された光の双方を入射する位置に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明では、上記第１窓部の主面から外部方向に離間した位置に設けられた第２窓部と、上記第２窓部の主面と略平行方向に上記発光手段からの光を臨界反射するように、上記第２窓部の主面に対する角度に設けられた第３反射手段と、上記第２窓部の主面から離間する方向に上記第３反射手段により反射された光を臨界反射するように、上記第２窓部の主面に対する角度に設けられた第４反射手段とを更に備え、上記受光手段は上記第４反射手段からの光を受光し、上記検知手段は上記第４反射手段からの受光量に基づいて上記第２窓部の付着物を検知する。
【００１０】
請求項３に係る発明では、上記第３反射手段と上記第４反射手段との間に上記第２窓部の主面に対して略平行に設けられ、上記発光手段からの光を透過する第２平面部を更に備え、上記受光手段は上記第２平面部からの光を受光し、上記検知手段は上記第２平面部からの受光量に基づいて上記第２窓部の付着物を検知する。
【００１１】
請求項４に係る発明では、上記発光手段からの光を拡散して、上記第３反射手段及び上記第２平面部に入射する光学素子を更に備える。
【００１２】
請求項５に係る発明では、上記検知手段は、上記受光手段で受光した受光量と、予め定められた上限値及び下限値とを比較し、上記受光手段で受光した光の光量が上記上限値よりも大きい場合、及び上記受光手段で受光した光の光量が上記下限値よりも小さい場合に付着物の存在を報知する。
【００１３】
請求項６に係る発明では、上記検知手段は、所定時間以内の上記受光手段による受光量の変化量と、予め定められた変化量のしきい値とを比較し、前記受光量の変化量が予め定められた変化量のしきい値以上である場合に、上記第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判断することを特徴する。
【００１４】
請求項７に係る発明では、上記検知手段は、上記第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判定された場合には、ワイパ機構を駆動することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、第１窓部の主面と略平行方向に光を臨界反射する第１反射手段を設けると共に、第１反射手段により反射された光を臨界反射する第２反射手段を設け、受光手段で受光した受光量に基づいて第１窓部の付着物を検知するので、第１反射手段又は第２反射手段の外方方向表面に光を反射しない黒い汚れが付着しても、受光光量の減少により第１窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項１に係る発明によれば、黒い汚れを確実に検知することができ、黒い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体情報の検知を実現することができる。また、請求項１に係る発明によれば、第１反射手段と第２反射手段との間に第１窓部の主面に対して略平行に設けられ、発光手段からの光を透過する第１平面部を備えるので、第１平面部の外方方向に光を反射する付着物が付着しても、受光手段での受光量の増大により第１窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項１に係る発明よれば、白い汚れを確実に検出することができ、白い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体情報の検知を実現することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、第２窓部の主面と略平行方向に光を臨界反射する第３反射手段を設けると共に、第２窓部の主面から離間する方向に第３反射手段により反射された光を臨界反射する第４反射手段を設け、第３反射手段又は第４反射手段の外方方向表面に光を反射しない黒い汚れが付着しても、受光光量の減少により第２窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項２に係る発明によれば、請求項１での効果に加えて、黒い汚れを確実に検出することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、第３反射手段と第４反射手段との間に第２窓部の主面に対して略平行に設けられた第２平面部を備えるので、第２平面部に光を反射する付着物が付着しても、受光手段での受光量の増大により第２窓部に付着した付着物を検知することができる。したがって、請求項３に係る発明よれば、請求項２での効果に加えて、白い汚れを確実に検出することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、第１窓部に発光手段からの光を拡散して、第３反射手段及び第２平面部に入射する光学素子を備えるので、請求項３での効果に加えて、発光手段から出射した光を第３反射手段及び第２平面部に確実に入射することができ、付着した白い汚れを確実に検知することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、受光手段で受光した受光量と、予め定められた上限値及び下限値とを比較し、受光手段で受光した光の光量が上限値よりも大きい場合、及び受光手段で受光した光の光量が下限値よりも小さい場合に付着物の存在を報知するので、請求項１〜請求項４での効果に加えて、第１反射手段〜第４反射手段、第１平面部及び第２平面部に雨滴、雪などの透明の汚れ、黒い汚れ、白い汚れ等のいずれの汚れが付着した場合であっても、汚れの付着を車両運転者に報知することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、受光量の変化量が予め定められた変化量のしきい値以上である場合に、第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着すると判断するので、雨滴センサとして機能させることができる。
【００２２】
請求項７に係る発明によれば、第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判断された場合には、ワイパ機構を駆動するようにしたので、降雨時に自動的に払拭作動するオートワイパとして機能させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
［本発明の第１実施形態］
「物体検知装置の構成」
第１実施形態に係る物体検知装置は、例えば図１及び図２に示すように構成される。物体検知装置は、図１に示すように、筐体１に収容されてなり、筐体１の正面に前面窓２が設置されている。この前面窓２には、ガラス板又はプラスチック板であるプリズム３が設置されている。
【００２５】
プリズム３は、図２にその断面形状を示すように、第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂを斜面とし、平面部３ｃを上辺として成形されて、前面窓２と一体成形又は取り付けられている。このプリズム３は、空気の屈折率より大きな屈折率を有する材料で構成されている。
【００２６】
第１反射部３ａは、後述の汚れ検知用発光ダイオード１３からの入射光を、平面部３ｃと略平行方向に臨界反射する角度に成形される。第２反射面３ｂは第１反射部３ａにより臨界反射された光の入射位置に設けられ、入射した第１反射部３ａからの光を臨界反射する角度に成形されて、入射した光を筐体１内部に反射する。
【００２７】
物体検知装置は、図２に示すように、筐体１内に、例えば自車両と前方車両との距離を測定するための測距用レーザダイオード１１及び測距用フォトダイオード１２と、自車両の前面の窓に付着した汚れを検知するための汚れ検知用発光ダイオード１３及び汚れ検知用フォトダイオード１４とを有する。また、この物体検知装置は、汚れ検知用発光ダイオード１３から発光した光の光軸上に配置された投光レンズ１５と、測距用レーザダイオード１１から発光したレーザ光の光軸上に配置された投光レンズ１６と、プリズム３と測距用フォトダイオード１２との間に配置された受光レンズ１７とを更に備える。
【００２８】
測距用レーザダイオード１１は、投光レンズ１６を介して、前面窓２の窓面（平面部３ｃ）に対して略直角にレーザ光Ｌ１を出射する位置に配設されている。
【００２９】
測距用フォトダイオード１２は、車両前面などの外部に測定対象物が存在する場合に、測距用レーザダイオード１１から出射されて測定対象物で反射してプリズム３を透過したレーザ光Ｌ２を前面窓２及び受光レンズ１７を介して入射する位置に配設されている。この測距用フォトダイオード１２は、入射されたレーザ光Ｌ２の受光光量に応じた測距検出信号を生成する。
【００３０】
汚れ検知用発光ダイオード１３は、第１反射部３ａに光Ｌ３を投光レンズ１５を介して出射すると共に、プリズム３の平面部３ｃに光Ｌ４を投光レンズ１５を介して出射する位置に配設されている。投光レンズ１５は、汚れ検知用発光ダイオード１３からの光を、角度θの広がりを持たせて拡散することで第１反射部３ａに入射される光Ｌ３及び平面部３ｃに入射される光Ｌ４とする。
【００３１】
汚れ検知用フォトダイオード１４は、第２反射面３ｂで反射された光Ｌ３、及び平面部３ｃで反射された光Ｌ４が入射される位置に配設され、入射された光Ｌ３、Ｌ４を受光して受光光量に応じた汚れ検出信号を生成する。
【００３２】
このように構成された物体検知装置では、車両前方の測定対象物の距離を測定するに際して、測距用レーザダイオード１１からレーザ光Ｌ１を発光すると、測定対象物が存在するときには測定対象物でレーザ光Ｌ１が反射されてレーザ光Ｌ２が測距用フォトダイオード１２に入射される。
【００３３】
また、物体検知装置では、前面窓２の汚れを検出するに際して、汚れ検知用発光ダイオード１３から所定角度θを投光レンズ１５により持たせて発光することで、第１反射部３ａ、第２反射面３ｂを介して、汚れ検知用フォトダイオード１４に光Ｌ３を入射すると共に、光Ｌ４を平面部３ｃに向けて発光し、平面部３ｃで反射した光Ｌ４を汚れ検知用フォトダイオード１４に入射する。
【００３４】
図３に、物体検知装置の電気的な構成を示す。物体検知装置は、上述した各部に加えて、図３に示すように、全体を制御する制御回路２１と、制御回路２１からのパルス信号に従って汚れ検知用発光ダイオード１３を駆動する汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２と、制御回路２１からのパルス信号に従って測距用レーザダイオード１１を駆動する測距用ＬＤ駆動回路２３とを備える。
【００３５】
更に、物体検知装置は、測距用フォトダイオード１２から測距検出信号が入力される受光回路２４と、汚れ検知用フォトダイオード１４から汚れ検出信号が入力されるバンドパスフィルタ２５と、バンドパスフィルタ２５からのフィルタ出力が入力される受光回路２６とを備える。
【００３６】
更にまた、物体検知装置は、車両前方に存在する測定対象物に関する情報や、前面窓２の汚れに関する情報を車両運転者に報知する表示器２７を備える。
【００３７】
このような物体検知装置において、自車両と測定対象物との距離を測定するに際して、先ず、制御回路２１は、測距用ＬＤ駆動回路２３にパルス信号を出力して測距用レーザダイオード１１を駆動してレーザ光Ｌ１を発光させ、投光レンズ１６、平面部３ｃを介して外部にレーザ光Ｌ１を出射させる。このとき、外部に測定対象物が存在しない場合にはレーザ光Ｌ２は入射されず、外部に測定対象物が存在する場合には測定対象物によりレーザ光Ｌ１が反射され、平面部３ｃを介してレーザ光Ｌ２が入射されて、受光レンズ１７を介して測距用フォトダイオード１２で入射する。これに応じ、測距用フォトダイオード１２は、レーザ光Ｌ２の受光光量を示す測距検出信号を受光回路２４に出力し、受光回路２４では測距検出信号を電気的なパルス信号に変換して制御回路２１に供給する。
【００３８】
次に、制御回路２１は、測距用ＬＤ駆動回路２３を駆動させるためのパルス信号を出力した時刻と、受光回路２４からパルス信号を入力した時刻との期間によりパルス信号の遅延時間を計算する。制御回路２１は、計算して得た遅延時間に基づいて自車両と測定対象物との距離を算出して測距情報を得て、表示器２７に表示することで例えば自車両と前方車両との距離を車両運転者に提示する。
【００３９】
また、物体検知装置において、前面窓２の汚れを検知するに際して、先ず、制御回路２１は、汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２にパルス信号を出力して汚れ検知用発光ダイオード１３を駆動して光Ｌ３及び光Ｌ４を発光させ、光Ｌ３を第１反射部３ａ、第２反射面３ｂを介して汚れ検知用フォトダイオード１４に入射させると共に、光Ｌ４を平面部３ｃに入射させる。このとき、第１反射部３ａ、第２反射面３ｂ及び平面部３ｃが汚れていない場合には所定の正常光量範囲の光Ｌ３が入射され、汚れているときには予め設定している汚れ判定上限しきい値よりも大きな光量又は汚れ判定下限しきい値よりも小さな光量となって汚れ検知用フォトダイオード１４に入射される。これに応じ、汚れ検知用フォトダイオード１４は、受光光量を示す汚れ検出信号をバンドパスフィルタ２５、受光回路２６を介してディジタル信号として制御回路２１に供給する。
【００４０】
次に、制御回路２１は、ディジタル信号で表される汚れ検知用フォトダイオード１４での受光光量と、図４に示す汚れ判定上限しきい値及び汚れ判定下限しきい値とを比較する。制御回路２１は、比較結果に応じて受光光量が正常レベルであるか異常レベルであるかを判定し、判定結果を表示器２７に表示させることで汚れに関する情報を車両運転者に提示する。
【００４１】
図５に、上述した汚れを検知する処理を制御回路２１で実行したときの物体検知装置のフローチャートを示す。
【００４２】
先ず、所定時間毎に、ステップＳ１において、前面窓２の汚れを検出すべく、所定周波数のパルス信号を制御回路２１から汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２に出力して、ステップＳ２に処理を進める。
【００４３】
ステップＳ２において、汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路２２はステップＳ１において入力されたパルス信号に従って所定の周波数で汚れ検知用発光ダイオード１３を発光させるように駆動してステップＳ３に処理を進める。
【００４４】
ステップＳ３において、汚れ検知用フォトダイオード１４は入射された光Ｌ３及び光Ｌ４を受光して電気的なパルス信号である汚れ検出信号に変換してステップＳ４に処理を進める。
【００４５】
ステップＳ４において、バンドパスフィルタ２５は汚れ検知用フォトダイオード１４からの汚れ検出信号に含まれるノイズ成分をフィルタリングして、受光回路２６に出力してステップＳ５に処理を進める。
【００４６】
ステップＳ５において、受光回路２６はバンドパスフィルタ２５でフィルタリングされた汚れ検出信号をＡ／Ｄ変換をしてディジタル信号にして制御回路２１に出力してステップＳ６に処理を進める。
【００４７】
ステップＳ６において、制御回路２１は図４に示すような予め保持しておいた汚れ下限しきい値と、受光回路２６からのディジタル信号に基づく受光レベルとの比較をし、受光レベルが汚れ下限しきい値以下か否かの判定をする。すなわち、制御回路２１は、受光レベルが異常レベルか、正常レベルかの判定をする。
【００４８】
ここで、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂに水滴や氷などが付着しているときには、第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂでの臨界反射の条件が崩れるために光Ｌ３は第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂが全反射せずに外部に透過し、従って汚れ検知用フォトダイオード１４への入射光量が減少して受光レベルが低下する。
【００４９】
また、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂに水分を含む泥などの黒くて光を反射しない汚れが付着しているときには、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂで光Ｌ３が吸収されて、汚れ検知用フォトダイオード１４への入射光量が減少して受光レベルが低下する。
【００５０】
受光レベルが汚れ下限しきい値以下でないときにはステップＳ７に処理を進め、受光レベルが汚れ下限しきい値以下であるときにはステップＳ８に処理を進める。
【００５１】
ステップＳ７において、制御回路２１は汚れ上限しきい値と、受光回路２６からのディジタル信号に基づく受光レベルとの比較をし、受光レベルが汚れ上限しきい値以上か否かの判定をする。すなわち、制御回路２１は、受光レベルが異常レベルか、正常レベルかの判定をする。
【００５２】
ここで、平面部３ｃに雪や埃等の白くて光を反射する汚れが付着しているときには、図６に示すように平面部３ｃの汚れ付着部分３１で反射して汚れ反射光Ｌ１１が汚れ検知用フォトダイオード１４に入射されることで汚れ検知用フォトダイオード１４への入射光量が増加して受光レベルが増大する。従って光を反射する汚れが平面部３ｃに付着しているときには汚れ判定上限しきい値を上回る異常レベルとなる。
【００５３】
受光レベルが汚れ上限しきい値以上でないときには再度処理をステップＳ１に戻し、受光レベルが汚れ上限しきい値以上であるときにはステップＳ８に処理を進める。
【００５４】
ステップＳ８において、制御回路２１は、前面窓２が汚れている旨を表示するように表示器２７を制御して再度ステップＳ１に処理を戻す。
【００５５】
「第１実施形態の効果」
以上詳細に説明したように、第１実施形態に係る物体検知装置によれば、第１反射部３ａ又は第２反射面３ｂに光を反射しない黒い汚れが付着した場合であっても、受光レベルの低下を検知して前面窓２に付着した黒い汚れを検知することができる。したがって、この物体検知装置によれば、光反射量の少ない黒い汚れが前面窓に付着した場合においても確実に汚れを検出することができ、黒い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体との距離測定を実現することができる。
【００５６】
また、上述の物体検知装置によれば、光を反射する白い汚れが平面部３ｃに付着している場合であっても、受光レベルの増大により検出することができ、光を反射しない黒い汚れと共に汚れの検出をすることができる。したがって、第１実施形態に係る物体検知装置によれば、確実に汚れを検出することができ、白い汚れが付着していることを確実に車両運転者に提示し、汚れの除去を促して常に正確な物体との距離測定を実現することができる。
【００５７】
したがって、上述の物体検知装置によれば、第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂ、並びに平面部３ｃに雨滴、雪などの透明の汚れ、黒い汚れ、白い汚れ等のいずれの汚れが付着した場合であっても、汚れの付着を車両運転者に報知することができる。
【００５８】
なお、通常は第１反射部３ａ及び第２反射面３ｂで検出可能な黒又は透明の汚れ物質と、平面部３ｃで検出可能な白い汚れの物質とが同時に付着することは実用上無いので双方の効果が相殺されることはない。
【００５９】
［本発明の第２実施形態］
図７及び図８に、第２実施形態に係る物体検知装置の外観構成及び内部構成を示す。なお、以下の説明では、上述の第１実施形態と同一部分については同符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００６０】
第２実施形態に係る物体検知装置は、図８に示すようにプリズム３の車両前後方向前方に車両の外観を改善するためのスタイルカバー４１が配設されている。この物体検知装置では、スタイルカバー４１にプリズム３と同様の台形形状の凸部を設け、第１反射部３ａ、第２反射面３ｂと同様に第１反射部４１ａ、第２反射面４１ｂ、及び平面部３ｃと同様に平面部４１ｃを設ける。また、この物体検知装置において、プリズム３の上面には、汚れ検知用発光ダイオード１３からの光Ｌ２１が入射され、第１反射部４１ａ及び平面部４１ｃに向かって透過するレンズ４２が設けられる。
【００６１】
このように構成された物体検知装置では、車両前方の測定対象物の距離を測定するに際して、測距用レーザダイオード１１からレーザ光Ｌ１を発光して平面部３ｃ、平面部４１ｃを介して車両前面にレーザ光Ｌ１を透過し、測定対象物が存在するときには測定対象物でレーザ光Ｌ１を反射してレーザ光Ｌ２がスタイルカバー４１、プリズム３を介して測距用フォトダイオード１２に入射される。
【００６２】
また、物体検知装置では、スタイルカバー４１の汚れを検出するに際して、汚れ検知用発光ダイオード１３から上述の所定角度θ以上の広がりを持たせて出射することで、レンズ４２に光Ｌ２１を入射する。レンズ４２を透過した光はレンズ４２により拡散されて第１反射部４１ａに入射される光Ｌ２２と、平面部４１ｃに入射される光Ｌ２３となる。そして、光Ｌ２２は第１反射部４１ａ又は第２反射面４１ｂに汚れが付着しているときには光量が減少して筐体１内の汚れ検知用フォトダイオード１４に入射され、汚れが付着していないときには第１反射部４１ａ及び第２反射面４１ｂで臨界反射されてそのままの光量で汚れ検知用フォトダイオード１４に入射される。また、平面部４１ｃに入射された光Ｌ２３は平面部４１ｃに汚れが付着していないときには平面部４１ｃを透過し、汚れが付着しているときには反射されて汚れ検知用フォトダイオード１４に入射される。
【００６３】
このような第２実施形態に係る物体検知装置によれば、プリズム３の前面にスタイルカバー４１を設けた場合であっても、スタイルカバー４１に設けられた第１反射部４１ａ及び第２反射面４１ｂに汚れが付着したことによる光Ｌ２２の光量の減少によりスタイルカバー４１の汚れを検知することができる。
【００６４】
また、この物体検知装置によればスタイルカバー４１を設けた場合であっても、スタイルカバー４１の平面部４１ｃに付着した白い汚れを光Ｌ２３の光量増大によってスタイルカバー４１の汚れを検知することができる。
【００６５】
更に、この物体検知装置によれば、プリズム３上にレンズ４２を設けることにより、汚れ検知用発光ダイオード１３から出射した光Ｌ２１を第１反射部４１ａ及び平面部４１ｃに確実に入射することができ、平面部４１ｃに付着した白い汚れを確実に検知することができる。
【００６６】
なお、上述の実施の形態においては、プリズム３を図１に示すように、前面窓２を覆う様に設けているが、プリズム３は図７に示すように、前面窓２の一部に設けた場合であっても適用可能である。
【００６７】
［本発明の第３実施形態］
図９に、第３実施形態に係る物体検知装置の構成を示す。なお、以下の説明では、上述の実施形態と同一部分については同符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００６８】
第３実施形態に係る物体検知装置は、制御回路２１にワイパーコントローラ５１を接続し、制御回路２１によりワイパコントローラ５１を制御することで図示しないワイパ機構を制御する点で、上述の実施形態とは異なる。ワイパーコントローラ５１は、制御回路２１からの駆動信号に従ってワイパ機構を払拭作動させると共に、制御回路２１からの停止信号に従ってワイパ機構を停止させる。
【００６９】
制御回路２１は、前面窓２に雨滴が付着した場合の受光レベルの変化を受光回路２６からのディジタル信号から認識する。制御回路２１は、所定の受光レベルの変化量である降雨判断しきい値が予め設定され、検出した受光レベルの変化量と降雨判断しきい値とを比較して降雨を判断する。
【００７０】
ここで、前面窓２に雨滴が付着するときの雨滴形状の変化と受光レベルの変化との関係について説明する。
【００７１】
雨滴は、図１０に示すように、前面窓２に付着するときに、時間的に雨滴状態６１Ａ〜雨滴状態６１Ｅに示すように形状が変化する。すなわち、時間の経過と共に、雨滴状態６１Ａの状態から、前面窓２に付着して楕円形状となり（雨滴状態６１Ｂ）、更に半球形状（雨滴状態６１Ｃ）、雨滴状態６１よりも大きな半球形状（雨滴状態６１Ｄ）、楕円形状（雨滴状態６１Ｅ）となる。
【００７２】
このように雨滴状態６１が変化したときの受光レベルは、図１１の特性Ａに示すように、雨滴の形状が雨滴状態６１Ｂから雨滴状態６１Ｅになるまでの短時間に変化する。このとき、制御回路２１は、受光レベルの変化から、受光レベルの変化量を演算する。この例では、制御回路２１は、１００ｍｓｅｃ（所定期間）の間に１ｍｓｅｃ単位で検出した受光レベル変化量の合計値を演算して、受光レベル合計変化量である特性Ｂを求める。すなわち、制御回路２１は、図１１に示すように、０．１秒〜０．２秒間の受光レベル変化量の合計値を演算して、０．２秒〜０．３秒間において受光レベル合計変化量を求める。この結果、制御回路２１は、期間ａ及び期間ｂにおいて受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値を超えたと判定して、駆動信号をワイパーコントローラ５１に出力する。
【００７３】
つぎに、このように構成された物体検知装置おける雨滴の付着を判断してワイパ機構を駆動するときの動作について図１２のフローチャートを参照して説明する。なお、上述した動作と同一の動作は、同一のステップ番号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７４】
また、以下の説明では、１ｍｓｅｃごとに検出した受光レベルを加算していき、１００ｍｓｅｃごとに受光レベル合計変化量を求める場合について説明する。すなわち、物体検知装置は、１ｍｓｅｃごとにステップＳ１〜ステップＳ１７の処理を行い、１００ｍｓｅｃごとにステップＳ１８〜ステップＳ２４の処理を行う。
【００７５】
第３実施形態に係る物体検知装置では、ステップＳ５にて汚れ検出信号にＡ／Ｄ変換をしてディジタル信号にして制御回路２１に出力した後に、制御回路２１により、受光回路２６からのディジタル信号に基づく受光レベルを受光レベル合計値に加算し、検出した受光レベルの合計値を求めて受光レベル合計値を求め（ステップＳ１１）、求めた受光レベル合計値を記憶する（ステップＳ１２）。
【００７６】
また、制御回路２１により、ステップＳ５で入力した今回の受光レベルと、前回の受光レベルとの差の絶対値を算出して受光レベルの変化量を算出し（ステップＳ１３）、算出した受光レベルの変化量を追加して記憶する（ステップＳ１４）。
【００７７】
次に、制御回路２１により、内部で保持しているカウンタ値Ｎに数値「１」を加算して（ステップＳ１５）、加算して得たカウンタ値Ｎが数値「１００」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。すなわち、１ｍｓｅｃごとにカウント値Ｎを加算していき、カウント値Ｎが「１００」となっていないと判定したときには１００ｍｓｅｃの周期を終了していないと判定して１ｍｓｅｃ遅延させた後にステップＳ１以降の処理を繰り返す（ステップＳ１７）。
【００７８】
このようにステップＳ１〜ステップＳ１７の処理を繰り返すことにより、１００ｍｓｅｃの周期内で、１ｍｓｅｃごとに、受光レベル合計値を加算し、更に受光レベル変化量を追加して記憶していき、１００ｍｓｅｃでの受光レベル合計値と１００個の受光レベル変化量を取得する。
【００７９】
一方、カウンタ値Ｎが「１００」となり１００ｍｓｅｃの周期を終了したと判定したときには、制御回路２１により、ステップＳ１３にて蓄積して記憶した受光レベル変化量の総和を算出して、受光レベル合計変化量を求める（ステップＳ１８）。そして、制御回路２１により、受光レベル合計変化量と降雨判断しきい値とを比較して、求めた受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値以上か否かを判定する（ステップＳ１９）。
【００８０】
制御回路２１により受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値以上であると判定したときには、降雨が発生していると判定してワイパーコントローラ５１に駆動信号を出力し、ワイパ機構を払拭作動させる（ステップＳ２０）。一方、受光レベル合計変化量が降雨判断しきい値以上でないと判定したときには、降雨が発生していないと判定してワイパーコントローラ５１に停止信号を出力し、ワイパ機構を停止させる（ステップＳ２１）。
【００８１】
次に、ステップＳ１２にて記憶した１００ｍｓｅｃ間の受光レベルの合計値と、汚れ下限しきい値及び汚れ上限しきい値とを比較する（ステップＳ２２、ステップＳ２３）。ここで、第３実施形態に係る物体検知装置における汚れ下限しきい値及び汚れ上限しきい値は、上述した実施形態でのしきい値とは異なり、１００ｍｓｅｃ間の合計の受光レベルから前面窓２に汚れが付着しているか否かを判定可能な値を制御回路２１により記憶しておく。
【００８２】
制御回路２１により受光レベル合計値が汚れ下限しきい値以下と判定した場合、又は汚れ下限しきい値以下ではないが汚れ上限しきい値以上と判定した場合には、前面窓２に汚れが付着していて汚れている旨を表示器２７によって表示させ（ステップＳ２４）、記憶した受光レベル合計値及び受光レベル変化量をクリアしてステップＳ１に処理を戻す。
【００８３】
一方、制御回路２１により受光レベル合計値が汚れ下限しきい値以下でなく、更に汚れ上限しきい値以上でないと判定した場合には、前面窓２に汚れが付着していないと判定して記憶した受光レベル合計値及び受光レベル変化量をクリアしてステップＳ１に処理を戻す。
【００８４】
このような処理を行う第３実施形態に係る物体検知装置によれば、雨滴が前面窓２に付着したときの雨滴形状の変化による受光レベルの変化を利用して前面窓２に付着した雨滴を検知して雨滴センサの機能を備えることができ、更に自動的にワイパ機構を払拭作動させるオートワイパ機能を備えることができる。
【００８５】
また、この物体検知装置によれば、雨滴を検知してワイパ機構を払拭作動させると共に、上述した実施形態と同様に前面窓２に付着した汚れを検知することができる。更に、この物体検知装置によれば、１００ｍｓｅｃ、すなわち所定期間の受光レベル合計値を用いて汚れを検知することができるので、汚れ検知の精度を向上させることができる。
【００８６】
また、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る物体検知装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る物体検知装置の内部構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る物体検知装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】受光レベルと、汚れ上限しきい値及び汚れ下限しきい値との関係を説明するための図である。
【図５】第１実施形態に係る物体検知装置により汚れを検出するときの手順を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係る物体検知装置において、平面部に白い汚れが付着したときの作用を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る物体検知装置の外観構成を示す斜視図である。
【図８】第２実施形態に係る物体検知装置の内部構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態に係る物体検知装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】前面窓に雨滴が付着したときの雨滴の形状変化について説明するための図である。
【図１１】前面窓に雨滴が付着したときの受光レベルの変化及び単位時間当たりの受光レベルの変化量について説明するための図である。
【図１２】第３実施形態に係る物体検知装置において、前面窓に雨滴が付着したことを判断してワイパ機構を払拭作動させると共に汚れを検出するときの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 筐体
２ 前面窓
３ プリズム
３ａ 第１反射部
３ｂ 第２反射面
３ｃ 平面部
１１ 測距用レーザダイオード
１２ 測距用フォトダイオード
１３ 汚れ検知用発光ダイオード
１４ 汚れ検知用フォトダイオード
１５ 投光レンズ
１６ 投光レンズ
１７ 受光レンズ
２１ 制御回路
２２ 汚れ検知用ＬＥＤ駆動回路
２３ 測距用ＬＤ駆動回路
２４ 受光回路
２５ バンドパスフィルタ
２６ 受光回路
２７ 表示器
４１ スタイルカバー
４１ａ 第１反射部
４１ｂ 第２反射面
４２ レンズ
５１ ワイパーコントローラ
Claims (7)
- 第１窓部の主面から外部に向かって電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された電磁波を上記第１窓部の主面から入射して物体に関する物体情報を検知する物体情報検知装置において、
上記第１窓部に向かって光を発光する発光手段と、
上記第１窓部の主面と略平行方向に上記発光手段からの光を臨界反射するように、上記第１窓部の主面に対する角度に設けられた第１反射手段と、
上記第１反射手段により反射された光を臨界反射するように、上記第１窓部の主面に対する角度に設けられた第２反射手段と、
上記第１反射手段と上記第２反射手段との間に上記第１窓部の主面に対して略平行に設けられ、上記発光手段からの光を透過する第１平面部と、
上記第２反射手段及び上記第１平面部により反射された光を受光する受光手段と、
上記受光手段で受光した上記第２反射手段及び上記第１平面部により反射された光の受光量に基づいて上記第１窓部の付着物を検知する検知手段とを備え、
上記発光手段は、上記第１反射手段及び上記第１平面部の双方に入射される拡散光を発光し、上記第１反射手段に拡散光を入射する位置に設けられ、
上記受光手段は、上記第１反射手段及び上記第２反射手段で反射された光及び上記第１平面部で反射された光の双方を入射する位置に設けられていること
を特徴とする物体情報検知装置。 - 上記第１窓部の主面から外部方向に離間した位置に設けられた第２窓部と、
上記第２窓部の主面と略平行方向に上記発光手段からの光を臨界反射するように、上記第２窓部の主面に対する角度に設けられた第３反射手段と、
上記第２窓部の主面から離間する方向に上記第３反射手段により反射された光を臨界反射するように、上記第２窓部の主面に対する角度に設けられた第４反射手段とを更に備え、
上記受光手段は上記第４反射手段からの光を受光し、上記検知手段は上記第４反射手段からの受光量に基づいて上記第２窓部の付着物を検知することを特徴とする請求項１又は請求項１記載の物体情報検知装置。 - 上記第３反射手段と上記第４反射手段との間に上記第２窓部の主面に対して略平行に設けられ、上記発光手段からの光を透過する第２平面部を更に備え、
上記受光手段は上記第２平面部からの光を受光し、上記検知手段は上記第２平面部からの受光量に基づいて上記第２窓部の付着物を検知することを特徴とする請求項２記載の物体情報検知装置。 - 上記発光手段からの光を拡散して、上記第３反射手段及び上記第２平面部に入射する光学素子を更に備えることを特徴とする請求項３記載の物体情報検知装置。
- 上記検知手段は、上記受光手段で受光した受光量と、予め定められた上限値及び下限値とを比較し、上記受光手段で受光した光の光量が上記上限値よりも大きい場合、及び上記受光手段で受光した光の光量が上記下限値よりも小さい場合に付着物の存在を報知することを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載の物体情報検知装置。
- 上記検知手段は、所定時間以内の上記受光手段による受光量の変化量と、予め定められた変化量のしきい値とを比較し、前記受光量の変化量が予め定められた変化量のしきい値以上である場合に、上記第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判断することを特徴する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の物体情報検知装置。
- 上記検知手段は、上記第１窓部若しくは第２窓部に雨滴が付着していると判定された場合には、ワイパ機構を駆動することを特徴とする請求項６に記載の物体情報検知装置。
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