JP3974853B2 - 付着物検出装置およびそれを用いた制御装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、検知面上に付着した付着物の存在を高感度に検知できる付着物検出装置およびそれを用いた制御装置に関する。
背景技術
付着物の有無を検出し、付着物の存在が検出されたことを契機として制御内容を変更するシステムには様々なものがある。付着物の一例として雨滴を考えると、車のウィンドシールドのウィンドウワイパー制御装置は、天候の変化があり降雨が始まったことを契機として制御内容を臨機応変に変更する必要が生じる。このウィンドウワイパー制御装置の利便性を高めるための重要な課題の一つとして、降雨中であるのか否かを検知するレインセンサの開発が挙げられる。以下に、従来の付着物検出装置として、車のウィンドシールドにおける雨滴を付着物として検出する従来のレインセンサを説明する。
一般に普及している手動操作によるウィンドウワイパーの場合、運転者自身が降雨が始まったことを認識し、自動車の走行状態、ウィンドシールドに付着する雨滴の量の変化を勘案し、自動車運転時に必要とするウィンドシールド越しの視界を確保すべく、ウィンドウワイパーのスイッチをオフからオンに手動で切り替える必要がある。この手動によるウィンドウワイパーのスイッチ切替操作の煩わしさを緩和するため、レインセンサを設けて自動車のウィンドシールドの検知面上の雨滴など付着物の存在を検知し、ウィンドウの払拭が必要か否かを判定している。
従来のレインセンサには、雨滴の検知方法に応じて反射光検知型レインセンサなどが知られている。図２１は、従来技術の反射光検知型レインセンサによる雨滴検出原理を簡単に説明した図である。図２１において、１０００は自動車のウィンドシールドである。説明の便宜上、ウィンドシールド１０００の上側空間を自動車内部側、つまり運転者側の空間、下側空間を外界とした。１０１０は光源、１０２０はプリズム、１０３０は反射光をウィンドシールド内から導き出すためのプリズム、１０４０はレンズ、１０５０は受光素子（電荷結合素子）、１１１０が検知面である。１１２０が検知面上に付着した雨滴である。光源１０１０からは検知面全体をカバーしうる広がりを持つ光束が照射され、そのうち１１３０が雨滴が付着した部分に対して入射した光の軌跡、１１３０以外の光１１４０が雨滴が付着していない検知面に対して入射した光の軌跡を表している。
反射光検知型レインセンサでは、各要素の取り付け角度と材質（特に材質が持つ屈折率）の調整が重要である。雨滴検出原理を簡単に言えば、検知面のうち雨滴が付着した部分に対して入射した光はウィンドシールド１０００の外界面において全反射条件が満足されずに外界に逃げ、検知面のうち雨滴が付着していない部分に対して入射した光はウィンドシールド１０００の外界面において全反射条件が満足されて全反射し、当該反射光の強度差を検出するわけである。
そのため、光源１０１０とプリズム１０２０は、照射光がウィンドシールド１０００内部に入射する入射条件を満たす角度、材質が選ばれ、また、ウィンドシールド１０００の外界面上の検知面において全反射する角度が選ばれる。さらに、雨滴付着による屈折率の変化により検知面１１１０における全反射条件の満足・不満足が切り換わるように検知面に対する光入射角度が選ばれる。
プリズム１０３０も反射光がウィンドシールド１０００外部に出射できるように出射条件を満たす、つまり全反射条件が満足されないように材質、角度が選ばれている。レンズ１０４０と受光素子１０５０は、レンズ１０４０に入射した光が受光素子１０５０のセンサ部分に集光するように角度と距離が調整されている。
なお、これら１０１０〜１０５０の要素は、ウィンドシールド１０００以外の場所、例えばボンネットの上や屋根の上などにも取り付け可能であるが、検知対象はウィンドシールド１０００の状態であるのでウィンドシールド１０００の一部に取り付けることが好ましい。また、運転者の視界を狭めないように取り付けられることが好ましい。例えば、もともとバックミラーが取り付けられて視界が遮られているウィンドシールド部分などに取り付けることが好ましい。
以上の従来の反射光検知型レインセンサの動作を簡単に説明すると、光源１０１０から照射された光束は、プリズム１０２０によりウィンドシールド１０００内部に導入され、検知面１１１０全面にわたり入射する。いま、検知面１１１０上には雨滴１１２０が付着していたものとする。検知面１１１０に入射した光のうち雨滴１１２０が付着した部分に対して入射した光１１３０は、ウィンドシールド１０００の外界面において、屈折率ｎが約１．３である雨滴の存在により全反射条件が満足されず、外界に逃げ、当該光が受光素子１０５０において検知されることはない。一方、検知面１１１０に入射した光のうち雨滴が付着していない部分に対して入射した光１１４０は、ウィンドシールド１０００の外界面には屈折率ｎが１である空気の存在により全反射条件が満足されて全反射する。全反射した光はウィンドシールド１０００の自動車内側の面のプリズム１０３０の存在により全反射せずに自動車内に出射する。出射した光はレンズ１０４０において受光素子１０５０上の光センサ部分に集光される。
このように、受光素子１０５０が検知する光量は、雨滴１１２０が存在すると減少し、雨滴１１２０が検知面１１１０上を覆う面積が大きくなるほど受光する光量は減少することとなる。この光量の変化を検出して検知面１１１０上の雨滴の存在を検知する。以上が従来の反射光検知型レインセンサによる雨滴検出原理である。
なお、それぞれのタイプのレインセンサは、上記したような信号変化を検知すれば雨滴検出信号を出力するように構成されている。レインセンサからの雨滴検出信号は、ウィンドウワイパーの制御部に入力され、当該雨滴検出信号の入力を契機として所定のウィンドウワイパーの制御などが行われる。
しかし、上記従来のレインセンサには以下に示すような問題点があった。
従来の反射光検知型レインセンサは、ウィンドシールド１０００上での運転者の視界を確保する必要性や車の美観を確保する理由から、レインセンサを実装できる位置がバックミラー付近のウインドシールドなどに制約されていた。しかし雨滴検知確率は検知面積に依存するため、雨滴検知確率を高めるべくできるだけ検知面１１１０を広くとり、該検知面１１１０からの反射光を一つの受光素子１０５０で受けて反射光量の変化を検出していた。
しかし、従来技術における反射光検知型レインセンサには以下の問題があった。
第１の問題は、従来技術における反射光検知型レインセンサでは、人間の感性を考慮した運転者の視界の妨げ自体を検出することができないという問題である。ウィンドシールド１０００上の雨滴などの付着物を検出する本来的な目的は、ウィンドシールド１０００上の雨滴など運転者の視界を歪めたり妨げたりする可能性のある付着物を検出することである。運転者が認識するであろう視界の歪みを検知することができれば、人間の感性に応じた付着物検出が可能となる。
第２の問題は、従来の反射光検知型レインセンサでは感度が低いという問題である。従来の反射光検知型レインセンサによって雨滴を検知するためにはウィンドシールド１０００上の検知面１１１０からの反射光量の変化を感度良く検知する必要があるが、ウィンドシールド１０００上への雨滴付着により生じた反射光量変化を高感度に把捉することを困難にする以下の理由がある。
一般に、運転者が雨滴などウィンドシールド上の付着物の存在を認識し、ワイパーによるウィンドシールドの払拭が必要であると感じる場合とは、雨滴など付着物のウィンドシールド上に占める面積が０．５％を超えた場合であると言われている。つまり、ウィンドシールド面上に設けた検知面においても、０．５％の面積分の付着物の存在を検出しなければならない。従来技術における反射光検知型レインセンサは、検知面積全体からの反射光をレンズで集光するため、検知面積全体からの反射光量が基準信号値を決定し、検知面中で雨滴が付着した部分から外界に逃げる光量のみが信号変化分を決定する。結局、出力信号において０．５％分の信号変化を検出しなければならない。外界光の入射によるノイズや走行中の車のウィンドシールド面という過酷な環境での動作を鑑みれば、一般にわずか０．５％の信号変化を検出するのは極めて困難である。結局、従来技術では、検知面１１１０の面積と検出すべき一粒の雨滴面積との違いに依存して、検出信号全体に対する信号変化分が埋没してしまうこととなる。
上記理由により、従来の反射光検知型レインセンサでは、雨滴付着により生じた反射光量変化の高感度把捉が困難となっている。
第３の問題は、検知面積が狭くなるという問題である。検知面積と感度はトレードオフの関係にあり、上記第１の問題である感度の低さをカバーするために結像光学系により検知面上１１１０に焦点を設定して受光素子１０５０上にシャープな像を結像させれば感度は向上する。しかし、検知面上１１１０に焦点を設定するため、その分検知できる検知面上１１１０の面積は小さくなってしまう。もし結像光学系の焦点からの光を受光素子１０５０上に結像するものではなく、デフォーカスした状態の光を受光素子１０５０上に結像する構成とすれば、シャープな像を結像することができず、小さな付着物の存在を感度良く判別するために必要とされる変化を含んだ光検出信号を得ることはできない。
発明の開示
本発明は、上記問題点に鑑み、検知面上に付着した雨滴など付着物を感度良く検知でき、かつ、検知面積を広くして検知確率を高めた付着物検出装置および当該付着物検出装置を用いた制御装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記問題点に鑑み、検知面上に付着した雨滴など付着物による、運転者の視界の歪みや妨げを評価・検知することのできる付着物検出装置および当該付着物検出装置を用いた制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の付着物検出装置は、検知面を持つ透明性基板と、前記検知面に対して光を照射する光源と、前記光源と前記検知面の間に設けられ、光透過率または光反射率が異なる部分を持つ基準パターンと、焦点を前記基準パターンに合わせ、前記基準パターンおよび前記検知面を通過した光を受けて結像させるレンズと、複数の微小受光素子を備え、前記レンズにより結像された光を受光し、各微小受光素子の光検出信号をそれら微小受光素子の並びに対応して並べて信号パターンとして出力する受光手段と、前記受光手段が検出した信号パターンを解析し、前記基準パターンを基に前記信号パターンの歪みを検出する信号パターン歪み検出部を備え、前記信号パターン歪み検出部が信号パターンの歪みを検出すれば前記検知面上の付着物の存在を検出することを特徴とする。
上記構成により、各微小受光素子において受光される光は検知面を通過して来るので検知面上での光学的条件による影響を受けたものとなっており、基準パターンの形状から想定される信号パターンと実際に得られた信号パターンの形状の比較により検知面上での光学的影響を検知することが可能となる。つまり、従来の付着物検出装置のように、付着物自体に焦点を合わせてその存在を検出するものではなく、焦点自体は付着物のある検知面ではない基準パターンに合わせつつ、付着物により与えられる信号パターンにおける影響を検出するものであり、基準パターンを見る者の視界の歪みや妨げを評価・検知することができる。また、基準パターンに焦点が合った状態で、当該基準パターンの結像を受光手段において受光するので、高精度に感度良く基準パターンの結像を捉えることができる。
また、上記構成ではそれぞれの微小受光素子から検出される光検出信号を並べて一種の信号パターン（信号波形）を得る。この信号パターンは一つ一つの微小受光素子から得られる信号レベルをつなぎ合わせてパターン化したものであり、検知面により受けた影響が信号パターンの歪み、つまり、微小区間の相対的変化として表れることとなる。本発明は、信号パターン中の相対的変化を解析することにより、検知面上の付着物の影響などによる基準パターンを見る者の視界の歪みや妨げを評価・検知する。さらに、信号パターンの微小区間同士の相対的な変化を解析するので、細かい影響も精度良く検出することができ、また、温度特性などによる環境の変化の影響も受けにくい。
また、上記構成によれば検知面積を大きくすることができる。付着物の存在する検知面は基準パターンと受光手段との間に設けられており、結像光学系の持つ焦点距離と当該結像光学系と検知面との距離の関係から受光手段が受光する光が通過した検知面上の面積が決まる。上記両者の距離の関係を調整すれば、検知面上での付着物の存在を検知できる検知面積を大きくすることができる。
なお、前記光源が光発射口上に前記基準パターンを持ち、前記光源と前記基準パターンを一体化したものとすることができる。
上記構成により、装置構成を簡素化することができ、装置全体の大きさを小型化することができる。
また、上記構成において、前記受光手段における、前記受光素子の一つあたりの受光面積、受光素子の数、受光素子の配置が、前記信号パターン歪み検出部が検出すべき信号パターンの歪みを解析できる解像度の信号パターンが得られるものであることが好ましい。
検知面上に設けた検知面積に占める付着物の面積の割合に応じて信号パターンが歪む割合が決まるので、検出すべき付着物の面積に応じて受光手段に求められる解像度も決まる。受光手段において当該解像度を得るために必要とされる受光素子の受光面積、数、配置とすれば良い。
また、本発明の付着物検出装置は、前記信号パターン歪み検出部が検出した前記信号パターンの歪みの大きさから前記検知面上に付着した付着物の表面形状を推定することができる。
なぜなら信号パターンに生じる歪みは、雨滴など付着物の厚さなどの表面形状効果に応じて生じるため、信号パターンの歪みを検出すれば、検知面上の付着物の表面形状を推定することができるからである。
また、本発明の付着物検出装置は、信号パターン歪み検出部が検出した信号パターンのぼかし度合いから検知面上に付着した付着物の光散乱性を推定することができる。
なぜなら信号パターンに生じるぼかしは、埃や泥水など光散乱性を有する付着物の光散乱により生じるため、信号パターンのぼかしを検出すれば、検知面上の付着物の光散乱性を推定することができるからである。
なお、上記の付着物検出装置において、前記検知面を自動車のウィンドシールド上に設ければ、前記ウィンドシールドに付着した雨滴の存在を検知するレインセンサとして用いることができる。
さらに、上記課題を解決するため、本発明の付着物検出装置を用いた制御装置は、上記レインセンサとして用いる本発明の付着物検出装置と、ウィンドウワイパー駆動手段と、ウィンドウワイパー制御手段を備え、前記ウィンドウワイパー制御手段が前記付着物検出装置からの付着物の検出信号を受け、前記検出信号に基づいてウィンドウワイパー駆動手段の制御内容を変更するウィンドウワイパーとする。
上記構成により、降雨の始まりを即座かつ確実に検出し、適切なタイミングでウィンドウワイパー駆動を開始することができるウィンドウワイパー装置を提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の付着物検出装置およびそれを用いた制御装置の実施形態について図を参照しつつ説明する。
（実施形態１）
本実施形態１の付着物検出装置は、検知面を見る者の視界の歪みや妨げを評価・検知することができる装置である。本実施形態１の付着物検出装置は、光源と検知面の間に基準パターンを設け、焦点を前記基準パターンに合わせた結像光学系を配置し、基準パターンから検知面を通過した光を複数の微小受光素子を備えた受光手段に結像させ、各受光素子が受光した光検出信号を並べて信号パターンとして解析し、信号パターンの歪みを検出して検知面上の付着物の影響による視界の歪みや妨げを評価・検知するものである。
まず、検知面を見る者の視界の歪みや妨げを評価・検知する原理を簡単に説明する。
図１は実施形態１の装置構成を簡単に表わしたもので、装置を上から見た構成を模式的に表わしたものであり、水平断面となっている。図１において、１００は透明基板であり、その表面には検知面１１０が設けられている。１０は光源であり、均一光を出射して基準パターン２００に向けて照射する。２００は基準パターンであり、光源１０と検知面１１０との間に配置されている。分かりやすいように厚み（水平方向）を持たせて描いている。基準パターンは光透過率や光反射率が異なる部分を持つパターンであり、図１の例では、光透過率が小さい黒色部分と光透過率が大きい透明部分を持つゼブラパターンとなっており、該ゼブラパターンを上から見た様子を模式的に描いている。図２に正面から見た基準パターンの例を示す。（ａ）はゼブラパターン、（ｂ）は市松模様である。基準パターンは光透過率が小さい黒色部分と光透過率が大きい透明部分の境界のエッジがはっきりし、その像におけるコントラストが明瞭となるパターンであれば良く、その形状は特に問わない。
光源１０から出射した光が基準パターン２００に当たり、基準パターン２００の像を持つ光が光学結像系であるレンズ４０に向けて出射される。
４０は、光学結像系としてのレンズである。図１においては、レンズは単レンズで示しているが、群レンズで良いことは言うまでもない。この例ではレンズ４０の入力側の焦点は基準パターンに合わされ、出力側の焦点は微小受光素子に合わされている。つまり、基準パターンの各部を通過した光が微小受光素子に結像するように配置されている。
５０は、受光手段としての受光素子部であり、後述するように基準パターンの像を一定の解像度で検出するため、複数の受光素子を並べたアレイ構成とする。後述するように検出すべき信号パターンの歪みの大きさを解析するために必要な解像度の信号パターンが得られるように受光素子の数と配置を調整する。例えば、一定間隔のピッチ数で並べられた１次元状のラインセンサや２次元状のマトリックスセンサなどである。図１の例では水平方向に受光素子を並べた一次元ラインセンサとなっている。
受光素子部５０は、各受光素子が検出した光検出信号の信号レベルを微小アレイ構成の配置に従って信号レベルをつなぎ合わせ、信号パターンを生成する。つまり、受光素子部５０により受光された光検出信号は、微小受光素子の並びに対応した一つの信号パターンとして得ることが可能となる。
図１には、光源からの出射光が受光素子部５０に受光されるまでの一例が示されている。光源から出射した光が基準パターンに当たり、基準パターンの形状に合わせて基準パターンの間隙から光が透過して出射する。図１にはある一つの基準パターン間隙から出射した光が検知面１１０、レンズ４０を介して受光素子部５０の一つに結像される様子が示されている。光学結像系の入力側の焦点が基準パターンに合うように調整されており、受光素子部５０の複数の微小受光素子をまたがって基準パターン像が明瞭に結像されている。複数の微小受光素子にまたがって得られた光検出信号をつなぎ合わせることにより基準パターンに対応するパターンを持つ信号パターンが得られる。
いま、この基準パターン間隙から出射した光の経路を追うと、検知面１１０を通過してレンズ４０に入射している。つまり、レンズ４０の入力側の焦点は基準パターンに合わされているので受光素子は基準パターン像を明瞭に結像するが、検知面１１０を通過するので検知面１１０上の表面の付着物の表面形状効果など光学的影響を受け得ることとなる。上記の基準パターン２００と検知面１１０と受光素子部５０で受光される光検出信号の関係を考えると、運転者により見られる外界の対象物と、ウィンドシールド面と、運転者の視覚との関係になっていることが分かる。つまり、検知面１１０上に付着物があり受光素子部５０で受光される光検出信号に影響がある場合は、ウィンドシールド面に付着物が存在し、運転者の視覚が歪められたり妨げられたりしている場合であることが推定できるわけである。
図３は、検知面１１０上に光学的な影響を与える付着物が存在しない場合に検知される信号パターンを模式的に説明したものである。図３上段は、基準パターン２００の形状と配置された受光素子部５０の微小光源の配列との関係を模式的に示している。光源１０から発射された光の方向から見た、ゼブラパターンの配置と受光素子部５０の配置を重ねて描いている。図３上段に示すようにゼブラパターンが正面にありその後方に水平に並んだ受光素子部５０が存在する関係にある。図３下段は、受光素子部５０において得られた光検出信号の信号パターンを模式的に示している。図３下段の信号パターンは、分かりやすく説明するため、横軸に各受光素子の光検出信号レベルを受光素子の配置に従って並べ、縦軸は検出した光信号レベルとなっている。受光素子部５０の光検出信号を解析して各信号を配置すれば、図３下段に示すように図２の基準パターンを水平に走査した場合に対応した信号パターンが得られている。
ここで、図３下段に示したように光検出信号は、信号パターンとして分析することが可能であることが分かる。つまり、基準パターンの黒色部分に相当する箇所の信号が落ち込み、基準パターンの透明部分に相当する箇所の信号が高く検出され、基準パターンを水平方向に走査した場合の光透過性の変化パターンに対応する信号値の変化パターンが得られていることが分かる。このように本願の付着物検出装置は、光検出信号の値の絶対値そのものを解析することなく、相対的な信号変化パターンを解析すれば正しく基準パターンに対応した光信号が得られているか否かを解析できる。
次に、図４は、検知面１１０上に雨滴１３０など、表面形状効果を持ち、光学的な影響を与える付着物が存在する場合に検知される光検出信号を模式的に説明したものである。光源１０から発射された光の方向から見た、ゼブラパターンの配置と検知面上の雨滴１３０の位置とＣＣＤ部５０の配置を重ねて描いている。図４上段に示すように正面にゼブラパターンが見え、その後方に検知面上の雨滴１３０があり、さらにその後方に水平方向に並んだＣＣＤ部５０が存在する関係となっている。図４下段はＣＣＤ部５０において得られた光検出信号を模式的に示しており、ＣＣＤ部５０の光検出信号を解析して各信号を配置した結果を示している。図３下段と同様、分かりやすく説明するため、横軸に各受光素子の光検出信号レベルを受光素子の配置に従って並べ、縦軸は検出した光信号レベルである信号パターンとなっている。図４下段に示すように、図４下段で検出される信号パターンは、図３下段の信号パターンと比べ、信号レベルの高さ、信号が検出される山のピッチなどに変化・歪みがあることが分かる。この歪みは検知面１１０上に付着した雨滴１３０の表面形状効果により、検知面１１０を通過する光が影響を受けた結果、生じたものである。
ここで、図４下段に示した光検出信号の歪みもパターンとして分析することが可能であることが分かる。つまり、光検出信号の値の絶対値そのものを解析することなく、信号パターンの波形としての相対的な山の高さ、ピッチの変化、歪みを解析すれば良い。このように信号パターンの変化、歪みを検出することにより検知面上の雨滴１３０の存在を検出することができる。
次に、図５は検知面１１０上に埃、土、泥水など光散乱性を有する付着物１４０が存在する場合に、ＣＣＤ部５０において得られた光検出信号を模式的に示しており、ＣＣＤ部５０の光検出信号を解析して各信号を配置した結果を示している。図５上段は、光源１０から発射された光の方向から見た、ゼブラパターンの配置と検知面上の光散乱性付着物１４０の位置とＣＣＤ部５０の配置を重ねて描いている。図５上段に示すように正面にゼブラパターンが見え、その後方に検知面上の泥などの付着物１４０があり、さらにその後方に水平方向に並んだＣＣＤ部５０が存在する関係となっている。図５下段はＣＣＤ部５０において得られた光検出信号を模式的に示しており、ＣＣＤ部５０の光検出信号を解析して各信号を配置した結果を示している。図３下段と同様、分かりやすく説明するため、横軸に各受光素子の光検出信号レベルを受光素子の配置に従って並べ、縦軸は検出した光信号レベルである信号パターンとなっている。図５下段に示すように、図５下段で検出される信号パターンは、図３下段の信号パターンと比べ、パターンエッジが崩れてぼやけていることが分かる。このエッジの崩れ、ぼかしは検知面１１０上に付着した付着物１４０の光散乱性により、検知面１１０を通過する光が影響を受けた結果、生じたものである。
以上のように、検出されるパターン像のぼやけ具合を解析することにより、付着物の大きさ・種類を推定することができることが分かる。
上記のように、受光素子部５０の光検出信号を各受光素子の配列を考慮して信号パターンを解析すれば、形成される信号パターンのエッジの崩れ、ぼやけ、歪みを検出することができ、当該エッジの崩れ、ぼやけ、歪み検出をもって、検知面１１０上の付着物１４０による視界の歪みや妨げを評価・検知することができる。
上記が検知面を見る者の視界の歪みや妨げを評価・検知する原理である。
次に、本発明の付着物検出装置が検知面を大きく保つことができる点を説明する。図１に示すように、基準パターン２００から出射した光は検知面１１０上を通過するときには一定の広がりを持つ領域１２０を通過していることが分かる。この領域１２０上に付着物がある場合、焦点自体は当該領域１２０に合っていないので付着物自体は、受光素子においては明瞭な像としては捉えることはできないが、基準パターンの歪みとして捉えることができる。この歪みを解析することにより付着物の表面形状効果や散乱性を推定するわけである。なお、領域１２０の大きさは、レンズ４０の持つ焦点距離と、当該レンズ４０と検知面１１０までの距離との関係により決まるものである。この両者の距離関係を調整することにより領域１２０の大きさを調整することが可能である。
なお、上記基準パターンの歪み検出による付着物の表面形状効果や光散乱性による視界の歪みや妨げを評価・検知処理は、外観環境の変化、外界光の入射など光ノイズが多い環境であっても十分なＳＮ比を得ることができる。外界光の入射などの影響は受光素子部５０の光検出信号レベル絶対値に影響を与えるが、光検出信号を解析して各信号間に見られる基準パターンの形は維持される。そのため光ノイズが多い環境であっても十分なＳＮ比を得ることができるわけである。
以上、本実施形態１の付着物検出装置は、上記原理を適用して検知面を見る者の視界の歪みや妨げを評価・検知することができる。
（実施形態２）
実施形態２は、基準パターン２００の位置を工夫した例である。基準パターン２００の位置は光源１０と検知面１１０の間に設けられていれば良い。従って、実施形態１の図１に示したような基準パターン２００の位置関係のほか、様々な配置パターンが有り得る。一例としては、図６に示すような基準パターン２００の位置関係も可能である。さらに、光源１０がその光発射口において上記基本原理で説明した基準パターンを備えている構成も可能である。その様子を図７に示す。図７において１４が内部から照射光が発射される光発射口であり、本発明では光遮蔽部分と光透過部分が水平方向に交互に並ぶゼブラパターンが基準パターン２００として設けられている。結局基準パターン２００の光透過部分からの光が検知面１１０に対して照射される。
図８は、上記の実施形態１に示した本発明の付着物検出原理を適用した構成例であり、上記図７の基準パターン２００の位置関係とした付着物検出装置の装置構成例を簡単に示した模式図である。光源１０がその光発射口において上記基本原理で説明した基準パターンを備え、光源１０から照射した光を検知面において全反射させ、当該反射光を受光する構成例とした。
図８において、１００が透明性基板の一例としてのウィンドシールド１００である。ウィンドシールド１００の下層は外界である。検知面１１０はウィンドシールド１００と外界との境界面の一定領域にある。１０は光源、２０および３０がプリズムである。４０がレンズ、５０が受光手段としての受光素子部である。６０が付着物推定部である。
図８は装置構成の断面を示している。各構成要素が紙面垂直方向に微小アレイ構成となっているものとする。
光源１０から発射されプリズム２０を介してウィンドシールド１００に導入された光が検知面１１０に入射し、図８（ｃ）のように検知面１１０に付着物がない場合、つまり、空気が接している場合、検知面上での全反射条件が満足されるように調整されている。なお、プリズム３０、レンズ４０、受光素子部５０は、検知面１１０においてウィンドシールド１００内に全反射した反射光がウィンドシールド１００表面に取り付けられたプリズム３０を介してウィンドシールド１００外に出射し、レンズ４０により受光素子部５０の受光面上に結像するように調整されている。さらに、光源１０や上記要素の配置および取り付け角度は、図８（ｂ）のように雨滴１３０（水分）が接している場合には検知面１１０上での全反射条件が満足されないように調整される。
いま、外界の媒質の屈折率をｎ_１、ウィンドシールド１００の屈折率をｎ_２とし、照射光の検知面への入射角度をθ_１とすると、全反射条件は（数１）で表される。

ここで、図８（ｃ）のように雨滴１３０がない場合の外界の媒質、つまり、空気の屈折率としてｎ_１が１となり、ウィンドシールド１００の屈折率ｎ_２の例として約１．５１とすると（数１）より、４１．４７°＜θ_１となる。さらに、図８（ｂ）のように雨滴１３０付着の場合は、水の屈折率が約１．３３であるので、θ_１＜６１．７４°であれば良いこととなる。つまり、検知面１１０において（数１）で示した全反射条件の満足・不満足が切り換わる光入射角度θ_１は、４１．４７°＜θ_１＜６１．７４°の範囲で選ばれる。これら条件を満たす要素の配置および取り付け角度の例としてこの例では、光源１０からの照射光の検知面１１０への入射角度および反射角度を４７°となるように調整する。
次に、各要素を詳しく説明する。
光源１０は、複数のＬＥＤなどの光源を一端または両端など端部に持ち、線状に設けられている開口部から光を取り出すものであり、線状の開口部から光線が取り出される。光源１０は、光線が検知面１１０に対して所定角度で入射するような位置および角度で配置されている。なお、開口部には図７に示したような基準パターン２００を持つ。
図９（ａ）は光源１０の端面を表し、図９（ｂ）は開口部１４が見える面を正面から様子を示している。なお、開口部１４には基準パターン２００の図示を省略した。光源１０は例えば複数の微小光源を端部に設け、線状に設けられている開口部１４から取り出すものであり、線状の開口部１４から光１５として出射される。図９（ａ）において、１１が光源としてのＬＥＤ、１２が透光性材料よりなる導光体、１３が光を遮蔽するカバー、１４がＬＥＤ光を取り出す開口部、１５がＬＥＤ１１から出射された光線である。なお、ＬＥＤ１１は図９（ｂ）の左右の一端または両端部に設け、カバー１３の内面における反射を繰り返して開口部１４の各部分に導く構成である。また、ＬＥＤは導光体１２の開口部１４に対向する面に等間隔で配置しても良い。
図９（ｂ）の開口部１４から取り出された光はプリズム２０に入射する。
プリズム２０は、光源１０とウィンドシールド１００の両者を光学的にコンタクトさせる媒体となるプリズムであり、光源１０から照射された光をウィンドシールド１００内に導く働きをする。
検知面１１０は透明性基板１００の表面に設けられ、光源１０からの照射光が反射する面となっている。
次に、結像レンズ４０を説明する。結像レンズ４０は基準パターン２００の像を受光素子部５０の微小受光素子上に結像させる。結像レンズ４０と受光素子部５０は、基準パターン２００の像が受光素子部５０上で結像するように角度と距離が調整されている。図８に示すように、レンズ４０の入射側の焦点は光源１０の光発射口にある基準パターン２００に合わされており、検知面１１０に合わされてはいない。レンズ４０の出射側の焦点は受光素子部５０に合わされている。この構成により、受光素子部５０には基準パターン２００の像が明瞭に結像されることとなる。図１０は、結像レンズ４０の一例を模式的に示した図である。図１０の例は、等倍結像系の屈折率分布型レンズアレイの一種である、ＳＬＡ^（Ｒ）（Ｓｅｌｆｏｃ Ｌｅｎｓｅ Ａｒｒａｙ）の簡単な構成図である。４１が微小レンズとしてのロッドレンズ、４２黒色樹脂、４３がＦＲＰ板である。ロッドレンズ４１は棒状のものであり、図１０ではそのレンズ面が見えている。また、図８の構成図はこのロッドレンズ４１一つのみの側断面を示している。このＳＬＡを用いれば、入射された光線を屈曲させて所定位置に正立等倍の像を結像させることができる。つまり、ゼブラパターン等の基準パターン２００と受光面が結像関係にあり、基準パターン２００の像をそのまま受光素子上に結像させることができる。上記例は、ロッドレンズ４１が直線状に配置されたものであるが、光源１０から取り出す光線の並び、後述する受光素子部５０の各受光素子の配置に応じたレンズ配置とする。なお、上記説明は、等倍結像系の例であるが、受光素子部５０の微小受光素子であるそれぞれの受光素子受光面と基準パターンとが結像光学系を形成するものであれば良い。
受光手段である受光素子部５０は、照射光量に応じて光検出信号を出力する受光素子を備えているもので、レンズ４０と受光素子部５０の受光素子は、レンズ４０に入射した光が受光素子部５０の受光素子上で結像するように角度と距離が調整されている。この例では、受光素子は、図１１に示すように、直線状に配置した構成となっているものとする。なお、受光素子一つ当たりの大きさは基準パターン２００のゼブラパターンのピッチよりも細かいものであることが好ましい。必要な解像度をもってゼブラパターンの歪みを検出するためである。受光素子部５０は、全反射用光源１０からの照射光の検知面１１０への入射角度および反射角度に合わせて透明性基板１００に対して４７°の角度で配置する。５１は各受光素子であり受光面を概念的に示したものである。なお、受光素子５１内部のキャパシタやトランジスタ回路、センスアンプ回路などは図示を省略し、受光素子５１の受光面が直線状に配置されていることが分かる図とした。
次に、基準パターン２００を説明する。基準パターン２００の位置は、光源１０と検知面１１０の間に設けられていれば良い。従って基準パターン２００の位置は様々なパターンが有り得る。実施形態１の図１に示したような位置関係、本実施形態１の図６に示したような位置関係、さらに、光源１０がその光発射口において基準パターンを備えている実施形態１の図７の構成も可能である。本実施形態２では光源１０がその光発射口において基準パターンを備えている実施形態１の図７の構成とする。
付着物推定部６０は、受光素子部５０からの光検出信号を受け、光検出信号を解析することにより、各受光素子が受光した光検出信号を解析して基準パターンの像に歪みがあるか否かを検出し、検知面上での付着物の存在を推定する部分である。この実施形態２では付着物推定部６０は、信号パターン歪み検出部６１を備えている。
信号パターン歪み検出部６１は、受光素子部５０が受光した基準パターン２００の信号パターンを解析し、信号パターンの歪みを検出する部分である。なお、信号パターン歪み検出部６１は検出すべき信号パターンの歪みの大きさを解析・評価できるものであるとする。信号パターン歪みの大きさを解析・評価できれば付着物の光学的影響の大きさを解析・評価できる。この実施形態２では基準パターン２００の歪みを数量的に解析・評価する手法として、ＭＴＦ値を用いた方法を用いる。図１２は、ＭＴＦ値による解析・評価方法を模式的に説明する図である。まず、図１２（ａ）はＭＴＦ値の計算式を説明する図である。横軸は受光素子アレイ上の位置、縦軸は受光素子部５０で受光された光の強度の信号値を示している。ＭＴＦ値は（数２）で与えられる。

図１２（ｂ）上段は、ゼブラパターンを受光素子上に結像させた場合に得られた光の強度分布を示したものである。なお、図１２（ｂ）でも横軸は受光素子アレイ上の位置、縦軸は受光された光の強度を示している。ここで、受光素子には大きさがあるため、実際に得られる信号は、図１２（ｂ）上段のパターンをサンプリングしたとびとびの離散値が得られている。そこで、得られた画素数＞パターンの幅となることを条件とし、（数３）によりＭＴＦ値を計算する。

ここで、Ｓ_Ｎは、Ｎ番目の画素の信号を表わすものとする。
（数３）により得られた信号Ｍの値を用いて、検知面上の雨滴付着を判定する。
図１２（ｂ）下段は、（数３）で計算された信号Ｍをプロットした波形である。実線は雨滴が検知面に付着していない場合、破線は雨滴が検知面に付着している場合に得られる光の強度分布である。図１２（ｂ）下段に見るように、検知面に雨滴が付着するとＭＴＦ値の絶対値が低下し、検知面を覆う水膜部分が大きくなるにつれ、その周期がずれる（周期が変動するため符号が反転する場合も有り得る）。なお、周期ずれとは、信号パターンの周期が不安定になることをいう。
付着物推定部６０は、信号パターン歪み検出部６１が検出した信号パターンの歪みの大きさから検知面上１１０に付着した付着物の表面形状や種類を推定する。信号パターンにおける歪みの割合を評価し、当該歪みが付着物の表面形状効果によるものと推定するものである。表面形状効果が大きいほど雨滴など付着物の厚さが厚く盛り上がった形状をしていると評価する。
また、付着物推定部６０は、信号パターン歪み検出部６１が検出した信号パターンのぼかし度合いから検知面上１１０に付着した付着物の光散乱性を推定する。信号パターンにおけるぼかしを評価し、付着物の光散乱性により散乱された光により本来明瞭であるはずのエッジがぼやけてしまったと推定するものである。ぼかし度合いが大きいほど付着物の散乱性が大きいものであると推定するものである。散乱性をもって付着物の種類などの推定も可能となる。
次に、付着物の種類が変わった場合でも、図１２で示したようにＭＴＦ値を（数３）に従って計算し、その信号パターンを解析することにより、付着物検出部６０が付着物を検出し、その種類を推定できることを示す。
まず、付着物が小雨（霧雨）の場合を説明する。
図１３は、付着物が小雨（霧雨）の場合に得られるＭＴＦ値（Ｍ_Ｎ）分布である。小雨（霧雨）付着前のＭＴＦ値に比べると、小雨（霧雨）付着後のＭＴＦ値は、コントラストが低下（ＭＴＦ値が減少）する。小雨（霧雨）であって雨量が大きくないので、降雨当初には検知面を覆う水膜が小さいため周期のずれは見られない。このようなＭＴＦ信号パターンが得られた場合に、付着物推定部６０は、雨滴の付着を検出し、その雨滴が小雨（霧雨）であることを推定する。
次に、付着物が大粒の雨である場合を説明する。この場合、降る雨滴の粒が大きいが、降り始めなどでまだ水膜が検知面を覆う部分が大きくない状態とする。
図１４は、付着物が大粒の雨の場合に得られるＭＴＦ値（Ｍ_Ｎ）分布である。大粒の雨付着前のＭＴＦ値に比べると、大粒の雨付着後のＭＴＦ値は、コントラストが部分的に低下（ＭＴＦ値が減少）する。つまり雨粒が検知面の一部分しか付着しておらず、その部分のコントラストが大きく低下している。降雨当初であれば検知面を覆う水膜が小さいため周期のずれは見られない。このようなＭＴＦ信号パターンが得られた場合に、付着物推定部６０は、雨滴の付着を検出し、その雨滴が大粒の雨であることを推定する。
このように、雨滴の粒が小さい、中程度、大きいなど、雨滴の大きさは、ＭＴＦ値のコントラストの低下度合いを評価することにより可能となる。
次に、雨量が大きい場合を説明する。この場合、雨量が多いため、検知面を覆う水膜部分が大きい状態とする。
図１５は、雨量が大きい場合に得られるＭＴＦ値（Ｍ_Ｎ）分布である。雨滴付着前のＭＴＦ値に比べると、大量の雨付着後のＭＴＦ値はコントラストが低下するとともに周期のずれが見られる。信号パターンの山谷の位置がずれ、符号が反転する部分も散見される場合も有り得る。このようなＭＴＦ信号パターンが得られた場合に、付着物推定部６０は雨滴の付着を検出し、雨量が大きいと推定する。
このように、雨量が小さい、雨量が中程度、雨量が大きいなど、雨量の大小は、信号パターンにおける周期ずれの大きさを評価することにより可能となる。
次に、実際に透明基板上の雨滴越しに見たゼブラパターンの様子を撮影した例を示す。図１６に示した例は、上から、（ａ）検知面が撥水面で霧雨が付着した場合、（ｂ）検知面が撥水面で大粒の雨が付着した場合、（ｃ）検知面が撥水面で付着物がない場合、（ｄ）検知面が親水面で雨量が小さい場合、（ｅ）検知面が親水面で雨量が中程度の場合、（ｆ）検知面が親水面で雨量が大きい場合、（ｇ）検知面が親水面で水膜が張っている場合を示している。なお、（ｃ）の検知面が撥水面で付着物がない場合でも、右に行くにつれ、ゼブラパターンの周期が小さくなっているが、これはもともとこのようなゼブラパターンを用いたためである。各パターン（ａ），（ｂ），（ｄ）〜（ｇ）は、パターン（ｃ）を基準としてそのコントラスト低下や周期ずれを見れば良い。なお、図１６において、黒いゼブラパターンがぼやけている部分がコントラストが低下していることに対応している。
なお、図１６において、泥水など光散乱性を持つ付着物が付着している場合の実測データは示していないが、光散乱性が大きくなると光源の光が受光素子まで届かないので、コントラストは０、つまり、信号値Ｍ_Ｎの絶対値は０に近づく。このコントラスト低下を信号パターン歪み検出部６１で検出すれば良く、また、エッジの崩れも大きいのでコントラスト低下およびエッジ崩れの大きさより泥水の付着を推定する。
付着物検出部６０は、簡単には次の図１７のフローにより付着物の有無を検出する。
まず、受光素子部５０の各受光素子から信号を取り込む。つまり、各画素（総数Ｎ）データを取り込む（ステップＳ１７０１）。
次に、各画素データを使い、（数３）よりＭＴＦ信号値Ｍを計算する（ステップＳ１７０２）。これによりＮ−１個の信号値Ｍが得られる。
基準となる大きさの判定値（Ｘ）を設定しておき、各Ｍ値の絶対値とＸ値を比較し、｜Ｍ｜＜Ｘとなっている数Ｙをカウントする（ステップＳ１７０３）。
Ｙが０であるか否かをチェックし（ステップＳ１７０４）、Ｙ＝０ならば（ステップＳ１７０４：Ｙ）、検知面上に雨滴付着がないと判定し（ステップＳ１７０５）、Ｙ＞０ならば（ステップＳ１７０４：Ｎ）、検知面上に雨滴付着があると判定する（ステップＳ１７０６）。
なお、実施形態３に示すように、本発明の付着物検出装置をレインセンサとしてウィンドウワイパー制御装置に用いた場合であれば、本発明の付着物検出装置が、計算したＹをウィンドウワイパー制御装置に出力することにより、ウィンドウワイパー制御装置は、Ｙ＞０ならば、降雨があるとしてウィンドウワイパーを駆動させれば良い。
以上、本実施形態２の付着物検出装置によれば、基準パターンから検知面を通過した光を受光手段に結像させ、受光手段が受光した信号パターンを解析し、信号パターンの歪みを検出して付着物による視界の歪みや妨げを評価・検知することができる。
（実施形態３）
本実施形態３は、本発明の付着物検出装置を用いた制御装置の一実施形態として、付着物検出装置をレインセンサとして用いるウィンドウワイパー制御装置の装置構成例を示すものである。
図１８は、付着物検出装置をレインセンサとして用いるウィンドウワイパー制御装置のブロック図の例である。７００が実施形態１において示した本発明の付着物検出装置であるレインセンサの機能ブロック、７１０がウィンドウワイパー制御手段、７２０がウィンドウワイパー駆動手段、７３０がウィンドウワイパーであり、図示のように接続されている。また、図１９は、本実施形態３のウィンドウワイパー制御装置の処理動作の流れの一例を示すフローチャートである。
レインセンサ７００は実施形態１や実施形態２において説明したように各要素の取付け角度や材質が選択されたものであり、ウィンドシールドを検知面とし、例えば雨滴などを検知対象として各受光素子からの光検出信号を出力するものである。また、レインセンサとして使用する付着物検出装置の付着物推定部６０は、実施形態２で示したように雨滴など付着物による視界の歪みや妨げを評価・検知することができるものである。
レインセンサ７００は付着物推定部６０の出力信号として、“視界歪みなし”推定信号、“視界歪みあり”推定信号、“散乱性付着物あり”推定信号の検出信号を出力するものとする。
ウィンドウワイパー制御手段７１０は、レインセンサ７００の付着物推定部６０からの各種推定信号を入力とし、ウィンドウワイパー駆動手段７２０に対して、ウィンドシールド表面の各推定状態に応じたワイパー制御信号を出力するものである。
例えば、“視界歪みなし”推定信号に対しては、ワイパー停止状態とする制御信号を出力する。
“視界歪み有り”推定信号に対しては、ワイパー駆動状態とする制御信号を出力する。
“散乱性付着物あり”推定信号に対しては、洗浄液噴射とともにワイパー駆動状態とする制御信号を出力する。土や泥水など散乱性を有する付着物の払拭には洗浄液とともにワイパーで払拭することが好ましいと想定されるからである。
ウィンドウワイパー駆動手段７２０はウィンドウワイパー制御手段７１０からの制御信号を入力とし、ウィンドウワイパー７３０の駆動を制御するものである。
ウィンドウワイパー７３０は、ウィンドウワイパー駆動手段７２０によりトルクなどが与えられて駆動され、停止状態、駆動状態を持つ。駆動状態には間欠駆動のピッチが短いものや長いものなど複数の状態がありうる。駆動状態においてウィンドシールドの所定表面を払拭する。
図１９のフローチャートを参照しつつ、ウィンドウワイパー制御装置の処理動作の流れを説明する。
ウィンドウワイパー制御装置が稼動中の場合（ステップＳ１９０１：Ｙ）、ウィンドウワイパー制御手段７１０は、レインセンサ７００の付着物推定部６０からの制御信号をモニタする（ステップＳ１９０２）。
ウィンドウワイパー制御手段７１０は、付着物推定部６０からの制御信号をデコードし、その制御内容を解析する（ステップＳ１９０３）。
ウィンドウワイパー制御手段７１０は、ステップＳ１９０３で得た制御内容に従い、ウィンドウワイパー７３０の駆動を制御する（ステップＳ１９０４）。ステップＳ１９０４の後、再度ステップＳ１９０１にループして制御を継続する（ステップＳ１９０１へ戻る）。
図２０は、本発明の付着物検出装置をレインセンサとして用いたウィンドウワイパー制御装置の取り付け構成例を簡単に示した図である。図２０に示すように、付着物検出装置であるレインセンサ７００を、車のバックミラー９００の裏面にあるウィンドシールド部分９１０に取り付けている。このようにバックミラー９００の裏面のウィンドシールド部分９１０に取り付けることにより運転者の運転視界を不必要に遮ることなく、かつ、検知面をウィンドシールド上に確保できる。ウィンドウワイパー制御手段７１０とウィンドウワイパー駆動手段７２０は図示していないが、ウィンドウワイパー７３０付近の車装品としてキャビン内に格納されているものとする。
以上、本実施形態３に示した付着物検出装置を用いた制御装置は、一例であり、本発明の付着物検出装置は、上記の具体的装置構成例に限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて他の装置構成も可能であり、ウィンドウワイパー制御装置以外の用途にも用いることができることは言うまでもない。
産業上の利用可能性
本発明の付着物検出装置によれば、基準パターンから検知面を通過した光を受光手段に結像させ、受光手段が受光した信号パターンを解析し、信号パターンの歪みを検出して付着物による視界の歪みや妨げを評価・検知することができる。
本発明の付着物検出装置によれば、光検出信号の値の絶対値そのものを解析することなく、相対的な信号変化パターンを解析すれば正しく基準パターンに対応した光信号が得られているか否かを解析できる。
また、本発明の付着物検出装置を用いた制御装置によれば、本発明の付着物検出装置により付着物の存在や種類などの推定に応じてその制御内容を制御することができ、例えば、付着物検出装置をレインセンサとし、付着物検出装置を用いた制御装置をワイパー制御装置とすれば、付着物検出装置の検出結果に基づいてワイパー駆動状態を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態１の付着物検出装置の構成例および検知面を見る者の視界の歪みや妨げを評価・検知する原理を説明する図である。
図２は、基準パターンの例を示す図である。
図３は、検知面上に付着物がない場合における本発明の付着物検出装置により検出される光検出信号の信号パターンを模式的に示した図である。
図４は、検知面上に雨滴などの形状効果を持つ付着物がある場合において検出される光検出信号の信号パターンを模式的に示した図である。
図５は、検知面上に光散乱性を持つ付着物がある場合において検出される光検出信号の信号パターンを模式的に示した図である。
図６は、本発明の実施形態２の付着物検出装置の構成例を簡単に示した図である。
図７は、開口部において基準パターンを備えている光源の例を示した図である。
図８は、本発明の実施形態２にかかる、開口部において基準パターンを備えている光源を用いた場合の付着物検出装置の構成例を示す図である。
図９（ａ）は、光源部１０ａの端面を模式的に示した図、図９（ｂ）は、光源部１０を開口部１４の見える面を正面とした図である。
図１０は、レンズ４０の一例を模式的に示した図である。
図１１は、受光素子部５０の受光素子の配列の例を示した図である。
図１２は、ＭＴＦ値による解析・評価方法を模式的に説明する図である。
図１３は、付着物が小雨（霧雨）の場合に得られるＭＴＦ値を示す図である。
図１４は、付着物が大粒の雨の場合に得られるＭＴＦ値を示す図である。
図１５は、雨量が大きい場合に得られるＭＴＦ値を示す図である。
図１６は、実際に透明基板上の雨滴越しに見たゼブラパターンの様子を撮影した例を示す図である。
図１７は、付着物検出部６０における、付着物の有無を検出する処理の流れを説明するフローチャートである。
図１８は、付着物検出装置をレインセンサとして用いるウィンドウワイパー制御装置のブロック図である。
図１９は、本実施形態３のウィンドウワイパー制御装置の処理動作の流れの一例を示すフローチャートである。
図２０は、本発明の付着物検出装置をレインセンサとして用いたウィンドウワイパー制御装置の取り付け構成例を簡単に示した図である。
図２１は、従来の反射光検知型レインセンサによる雨滴検出原理を簡単に説明した図である。

Claims (5)

1. 外界との境界面に検知面を持つ透明性基板と、
   前記透明性基板を介して前記検知面に対して光を照射する光源と、
   前記検知面で反射した光を前記透明性基板を介して受光する受光手段とを備えた雨滴検出装置において、
   前記光源と前記検知面の間に設けられ、光透過率または光反射率が異なる部分を持つ基準パターンと、
   焦点を前記基準パターンに合わせ、前記基準パターンを介し前記検知面で反射した光を受けて結像させるレンズとを備え、
   前記受光手段は、複数の微小受光素子を備え、前記レンズにより結像された光を受光し、各微小受光素子の光検出信号をそれら微小受光素子の並びに対応して並べて信号パターンとして出力し、
   前記受光手段が検出した信号パターンを解析し、前記基準パターンを基に前記信号パターンの歪みを検出する信号パターン歪み検出部と、
   前記信号パターン歪み検出部が検出した前記信号パターンの歪みの大きさから前記検知面上に付着した雨滴の種類と状態を推定する雨滴推定部とを備えたことを特徴とする雨滴検出装置。
2. 前記光源が、光発射口上に前記基準パターンを持ち、前記光源と前記基準パターンを一体化した請求項１に記載の雨滴検出装置。
3. 前記受光手段における、前記受光素子の一つあたりの受光面積、受光素子の数、受光素子の配置が、前記信号パターン歪み検出部が検出すべき信号パターンの歪みを解析できる解像度の信号パターンが得られるものである請求項１または２に記載の雨滴検出装置。
4. 請求項１に記載の雨滴検出装置と、ウィンドウワイパー駆動手段と、ウィンドウワイパー制御手段を備え、
   前記ウィンドウワイパー制御手段が、前記雨滴推定部からの雨滴の種類と状態についての推定結果に基づいて前記ウィンドウワイパー駆動手段の制御内容を変更するウィンドウワイパー装置。
5. 透明性基板の外表面を検知面とし、前記透明性基板を介して前記検知面に対して光源から光を照射し、前記検知面で反射した光を前記透明性基板を介して、複数の微小受光素子を備えた受光手段により受光する付着物検出方法であって、
   前記光源と前記検知面の間に、光透過率または光反射率が異なる部分を持つ基準パターンを設け、
   レンズの焦点を前記基準パターンに合わせ、前記基準パターンを介し前記検知面で反射した光を受けて結像させ、
   前記受光手段が、前記レンズにより結像された光を受光し、各微小受光素子の光検出信号をそれら微小受光素子の並びに対応して並べて信号パターンとして出力し、
   前記受光手段が検出した信号パターンを解析し、前記基準パターンを基に前記信号パターンの歪みを検出し、
   前記信号パターンの歪みの大きさから、前記検知面上に付着した雨滴の種類と状態を推定することを特徴とする雨滴検出方法。

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