JP6317193B2 - 洗浄機能付き撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、屋外環境で走行する移動体に取付けられたカメラの対物レンズ表面又は対物レンズの保護ガラス表面に付着した水滴や汚れなどの付着物を除去する洗浄機能付き撮像装置に関する。

屋外環境で走行する車両に取付けられたカメラには、雨天走行時や未舗装路の走行時など、走行環境によって自車が走行する際の巻き上げによって、カメラの対物レンズ表面に水滴や泥などが付着する。
付着物が降雨などによる水滴の場合、水分が蒸発すれば光の透過性が確保されるが、蒸発するまでに長い時間を要し、連続的に水分が巻き上がっている状態では、常に透過性が悪い状態になる。

一方、付着物に泥などの水分以外の不純物が混在している場合、水分が蒸発した後も対物レンズ表面に不純物が堆積し、汚れとなって透過の妨げになる。対物レンズ表面が汚れると、本来、ドライバーの死角を補うためのカメラ機能が損なわれてしまう。また、カメラの映像を使ってレーンや移動物体を認識するシステムにおいては、誤認識や不認識が発生し、システムの信頼性が低下するといった課題がある。
汚れた対物レンズ表面をユーザが直接清掃するのは煩わしく、対物レンズ表面の汚れに気づかない場合もありうる。

これまでに、カメラの対物レンズ又は対物レンズの保護ガラスに付着した汚れを除去する方法として、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３の技術が知られている。
特許文献１では、カメラの前面ガラスに圧縮空気と高圧の水とを噴射できるような構造を備え、圧縮空気や高圧の水を噴射することによってレンズ表面の汚れを除去できるようにしている。特許文献２では、洗浄液の噴射機構とワイパブレードによる払拭機構とを備え、洗浄液をヘッドランプの前方から高圧で噴射しながらワイパブレードを駆動させることによってヘッドランプに付着した汚れや、雪、氷等を除去する構造である。特許文献３では、高分子アクチュエータの動きに合わせて拭取部が車載カメラのレンズに沿って移動することで、レンズ面に付着した付着物を適切に除去できるようにしている。

特開２００１−１７１４９１号公報 特開２００６−１７６０２８号公報 特開２０１３−６８７３５号公報

特許文献１の技術では、カメラの前面ガラスの汚れ状態に関係なく、圧縮空気と水とを前面ガラスに吹き付けているため、透過性の高い（粘性の低い）水滴などの除去には有効であるが、泥などの透過性の低い（粘性の高い）付着物に対しては十分な洗浄効果が得られない可能性がある。また、自車が巻き上げる路面の水分（融雪剤を含む水分を含む）には、水以外の不純物が含まれているため、それを圧縮空気で繰り返し乾燥させると、不純物がレンズ表面に析出して白濁した汚れになり、光の透過の悪化に繋がる。このような白濁した汚れに対しても、上記技術では十分な洗浄効果が得られない可能性がある。

特許文献２の洗浄方法では、洗浄液の噴射時に洗浄液が飛散し、飛散した洗浄液で車体を汚してしまうといった課題がある。また、車室外に取付けられたカメラ（例えば、リアカメラ）に適用しようとした場合、カメラの光軸が下方に向いているため、洗浄液をレンズ面に噴射しても、洗浄液がレンズ面から流れ落ちてしまう。その結果、ワイパでの払拭時の摩擦抵抗が大きくなり、レンズ面を傷付けてしまう可能性がある。

特許文献３の技術では、高分子樹脂に水分が付着しないと十分に払拭されないため、水分の少ない砂などの粉塵の汚れを除去することは困難であると考えられる。また、水分が付着した高分子材料によるアクチュエータを利用した払拭機構の場合、駆動速度が遅いことが考えられ、払拭部によって光の透過を妨げる可能性がある。

本発明は、上記の課題を鑑みて創案されたものであって、あらゆる走行条件で対物レンズ又は保護ガラスへの光の透過性を確保するために、画像認識によって対物レンズ又は保護ガラスに付着した汚れの状態を判別し、その汚れ状態に応じて洗浄払拭制御を行い、対物レンズ又は保護ガラスの汚れを効果的に除去することを可能にする洗浄機能付き撮像装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、車両の外部に搭載されるカメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面を払拭する払拭部を備えるとともに前記払拭部が吸水性の高い素材で形成されたワイパ駆動部と、前記払拭部に洗浄液を吐出するための洗浄液吐出ノズルを備えた洗浄液吐出部と、前記カメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面に付着した汚れの有無、及び汚れが有る場合にはその汚れが透過性の高い汚れか、透過性の低い汚れ又は白濁かを判別する画像認識部と、前記画像認識部で判別される汚れの種別に応じて洗浄モードを切り替える洗浄払拭制御部と、を具備し、前記ワイパ駆動部は、前記カメラを収納する筐体に上下揺動可能に取付けられたワイパアームを備え、前記ワイパアームが、前記対物レンズ又は保護ガラスの表面に沿って揺動するセンタアームを備え、前記センタアームが、両端よりも中央が低くなったＶ字形状に形成され、前記払拭部が、前記センタアームの形状に沿うようにＶ字形状に形成されて前記センタアームの背面に取付けられ、前記洗浄払拭制御部は、前記画像認識部が前記カメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面に付着した汚れの種別を透過性の高い汚れと判別した場合には洗浄モードを前記洗浄液吐出部のみを作動させて洗浄液を前記払拭部に滴下する洗浄液滴下モードに切り替え、透過性の低い汚れ、又は白濁と判別した場合には前記洗浄液吐出部に加え、前記ワイパ駆動部も作動させる払拭モードに切り替え、前記払拭モードでは、前記対物レンズ又は保護ガラスの表面を払拭する前に、前記払拭部に洗浄液を浸み込ませることを特徴とする。

この構成によれば、画像認識部により対物レンズ又は保護ガラスの表面の汚れ状態を判別することで、汚れとなる付着物の種類や付着量に応じて洗浄液滴下モードと払拭モードとを切り替えることができ、払拭モードによって、粘性の高い汚れ（融雪剤、泥等）や水分中の不純物が堆積して出来た白濁した汚れを確実に除去でき、また、洗浄液滴下モードによって、粘性の低い汚れ（雨水の跳ね上げ等）も容易に除去して蓄積しにくくすることが可能となる。また、汚れ状態に応じて洗浄液滴下モードと払拭モードとを切り替えることで、洗浄液の吐出量や対物レンズ又は保護ガラスの払拭回数を抑えながら、カメラの対物レンズ又は保護ガラスの透過性を確保することができるため、車両のあらゆる走行条件で、汚れを効果的に除去することが可能になる。

更に、洗浄液を対物レンズ又は保護ガラスに滴下することで供給するため、洗浄液の飛散を抑制することができ、車両を汚れにくくすることができる。更に、払拭モードでは、対物レンズ又は保護ガラスを、洗浄液の供給と共に払拭することが可能であるため、対物レンズ表面又は保護ガラス表面と払拭部との摩擦抵抗を小さくすることができ、対物レンズ表面又は保護ガラス表面での擦り傷の発生を抑えることができる。
また、付着物が透過性の高い汚れである場合は、洗浄液吐出部のみを作動させてカメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面に洗浄液を供給して付着物を洗い流すことができる。また、付着物が透過性の低い汚れ又は白濁状態である場合は、洗浄液吐出部に加え、ワイパ駆動部も作動させて、ワイパ駆動部の払拭部によりカメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面を払拭することで、対物レンズ又は保護ガラスの擦傷の発生を抑えつつ付着物をより確実に除去することができる。

上記構成において、前記払拭部は、前記対物レンズ又は保護ガラス側に臨む背面の中央部に、前記対物レンズ又は保護ガラスに押し当てられて払拭する凹状の球面からなる払拭面を備え、前記払拭面は、曲率半径が前記対物レンズ又は保護ガラスの表面と同一の曲率半径に形成されていても良い。

また、上記構成において、前記ワイパ駆動部によって前記払拭部を備えるカメラ用ワイパが駆動されたかどうかを前記画像認識部で判断するワイパ動作診断モードを作動させるようにしても良い。この構成によれば、カメラ用ワイパが確実に駆動されたか、あるいは、ワイパ駆動部が故障してカメラ用ワイパが駆動されなかったかを検出することができる。これにより、ワイパ駆動部が故障した場合には、迅速に対応してカメラ用ワイパが駆動されるようにすることが可能になり、カメラ用ワイパの作動の信頼性を向上させることができる。

また、上記構成において、前記画像認識部では、前記払拭モードにおける前記払拭部の作動前後の前記対物レンズ又は保護ガラスの表面の汚れ付着量を比較して汚れ払拭量を算出し、前記汚れ払拭量が所定値以下の場合は、再度前記カメラ用ワイパを動作させるようにしても良い。この構成によれば、汚れ払拭量が少ない場合に、再度カメラ用ワイパを駆動させて汚れをより確実に除去することができるため、洗浄機能付き撮像装置の信頼性を向上させることができる。

また、上記構成において、払拭した累計回数が所定回数以上になった場合、又は前記払拭モードによる払拭回数を所定回数以上実施しても汚れが除去されない場合は、前記洗浄液吐出部からの洗浄液吐出量を、前記対物レンズ又は保護ガラスの表面に付着した汚れを除去するための吐出量より多く吐出して前記払拭部を洗浄する払拭部洗浄モードを作動させるようにしても良い。この構成によれば、払拭した累計回数が所定回数以上になった場合、又は前記払拭モードによる払拭回数を所定回数以上実施しても汚れが除去されない場合には、払拭部に付着した付着物の除去が必要と判断し、払拭部の付着物を除去するために洗浄液の吐出量を増やことで、払拭部の付着物の除去を促すことができる。

また、上記構成において、前記払拭部洗浄モードにおける前記払拭部の洗浄の後に払拭むらが改善されない場合、又は前記ワイパ動作診断モードによりカメラ用ワイパが駆動しないことが検知された場合は、フェール信号を出力するようにしても良い。この構成によれば、払拭むらが改善されない場合、又は前記払拭部動作診断モードによりカメラ用ワイパが駆動しないことが検知された場合は、払拭部の不良、ワイパ駆動部の故障等が原因と考えられるため、フェール信号の出力によって、払拭部の交換、ワイパ駆動部の修理・交換等、迅速に対処することができる。

本発明は、カメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面を払拭するための払拭部を備えたワイパ駆動部と、カメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面に洗浄液を吐出するための洗浄液吐出ノズルを備えた洗浄液吐出部と、カメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面に付着した汚れの状態を判別する画像認識部と、を具備し、画像認識部で判別された汚れ状態に応じて、洗浄液吐出部の動作が制御される洗浄液滴下モードと、洗浄液吐出部の動作の制御に加えてワイパ駆動部が動作される払拭モードと、を切り替えるので、画像認識部により対物レンズ又は保護ガラスの表面の汚れ状態を判別することで、汚れとなる付着物の種類や付着量に応じて洗浄液滴下モードと払拭モードとを切り替えることができ、払拭モードによって、粘性の高い汚れ（融雪剤、泥等）や水分中の不純物が堆積して出来た白濁した汚れを確実に除去でき、また、洗浄液滴下モードによって、粘性の低い汚れ（雨水の跳ね上げ等）も容易に除去して蓄積しにくくすることが可能となる。

また、汚れ状態に応じて洗浄液滴下モードと払拭モードとを切り替えることで、洗浄液の吐出量や対物レンズ又は保護ガラスの払拭回数を抑えながら、カメラの対物レンズ又は保護ガラスの透過性を確保することができるため、車両のあらゆる走行条件で、汚れを効果的に除去することが可能になる。
更に、洗浄液を対物レンズ又は保護ガラスに滴下することで供給するため、洗浄液の飛散を抑制することができ、車両を汚れにくくすることができる。更に、払拭モードでは、対物レンズ又は保護ガラスを、洗浄液の供給と共に払拭することが可能であるため、対物レンズ表面又は保護ガラス表面と払拭部との摩擦抵抗を小さくすることができ、対物レンズ表面又は保護ガラス表面での擦り傷の発生を抑えることができる。

本発明の一実施形態のカメラ装置を示す正面図である。 カメラ装置を示す側面図である。 カメラ装置を示す平面図である。 ワイパアームに取付けられたワイパブレードを示す説明図であり、図４（Ａ）はワイパブレードを示す背面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ矢視図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＣ矢視図である。 ワイパ駆動部の作用を示す作用図であり、図５（Ａ）は付着物を払拭する前のワイパアームの初期位置を示す図、図５（Ｂ）は付着物を払拭中の状態を示す図、図５（Ｃ）は付着物を払拭した後のワイパアームの最終位置を示す図である。 洗浄部の作用を示す作用図であり、図６（Ａ）〜（Ｅ）は洗浄液をレンズに供給する各過程を示す図である。 洗浄払拭装置の作用を示す作用図であり、図７（Ａ）〜（Ｃ）はレンズを払拭する各過程を示す図である。 カメラ装置の構成を示すブロック図である。 カメラ装置の洗浄払拭作用を説明するフローチャートである。 洗浄液滴下モードを示すフローチャートである。 レンズ面の洗浄処理後の汚れ状態を判定する洗浄判定処理を示す説明図である。 払拭モードを示すフローチャートである。 ワイパアームの駆動を判定する判定方法を示す説明図である。 ワイパブレード洗浄モードを示すフローチャートである。 フェール処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図に示す符号ＦＲはカメラの前方を示している。
図１は、本発明の一実施形態のカメラ装置１０を示す正面図である。
カメラ装置１０は、車両の外部に搭載され、カメラ部１２、筐体１３、洗浄払拭装置１６、遮光部１７、カバー部材１８を備える。
カメラ部１２は、前面にレンズ１１（又はレンズ１１と、レンズ１１を保護するためにレンズ１１の前方を覆う保護ガラス）が設けられている。レンズ１１又は保護ガラスは、その表面が凸状の球面に形成されている。筐体１３は、カメラ部１２を収納する箱状のものである。洗浄払拭装置１６は、レンズ１１（又は保護ガラス）の表面に付着した水分、泥、融雪剤等の付着物や白濁状態を洗浄、払拭するために筐体１３に設けられている。遮光部１７は、レンズ１１に上方から入射する光を遮るために筐体１３の前部上部に設けられている。カバー部材１８は、筐体１３及びワイパブレード１４の外側を覆っている。

洗浄払拭装置１６は、ワイパアーム２１を備えるワイパ駆動部１６Ａと、筐体１３の上部に設けられた洗浄液吐出部１６Ｂとを備える。
ワイパ駆動部１６Ａは、筐体１３の両側面１３ａ，１３ａに上下揺動可能に取付けられたワイパアーム２１を備える。ワイパアーム２１は、コ字形状のアーム本体２３と、アーム本体２３に取付けられたワイパブレード１４とからなる。アーム本体２３は、筐体１３の側面１３ａ，１３ａに沿って揺動するサイドアーム２３ａ，２３ｂと、サイドアーム２３ａ，２３ｂの各先端部間を接続するセンタアーム２３ｃとから一体に形成されている。図では、ワイパアーム２１のセンタアーム２３ｃ及びワイパブレード１４は、カメラ部１２のレンズ１１の上方に配置されている。

図２は、カメラ装置１０を示す側面図、図３は、カメラ装置１０を示す平面図である。
図２に示すように、ワイパ駆動部１６Ａは、一方のサイドアーム２３ａの端部に取付けられた支持部材２３ｅと、支持部材２３ｅに設けられた永久磁石２６及び磁性体２７と、永久磁石２６及び磁性体２７の回動軌跡に略沿って筐体１３の内側に配置された駆動部２８とを備える。駆動部２８は、下端部に設けられた永久磁石３１と、永久磁石３１の上部に隣接して設けられたコイル３２（又はコイル及び鉄芯からなる電磁石）とを備える。

永久磁石３１は、永久磁石２６と協働して引き合い、ワイパアーム２１を初期位置（図に示した位置）に保持する。コイル３２は、通電されることで磁場を発生させ、その磁場により発生する磁力で永久磁石２６及び磁性体２７を引き付ける又は永久磁石２６については反発させることで、ワイパアーム２１を揺動させる。

図２及び図３に示すように、アーム本体２３は、弾性変形可能で筐体１３に着脱可能に取付けられる樹脂等の弾性素材製部品であり、サイドアーム２３ａ，２３ｂには、筐体１３の側面１３ａ，１３ａに設けられた穴部１３ｂ，１３ｂに揺動可能に嵌合する軸部２３ｄ，２３ｄが設けられている。
軸部２３ｄ，２３ｄは、カメラ部１２のレンズ１１の球面状で凸に湾曲した表面の曲率中心に配置されている。従って、ワイパブレード１４は、ワイパアーム２１の揺動中は、常にレンズ１１の表面に一定の押圧力で押し付けられ、付着物を安定して払拭することが可能である。なお、図中のＲはレンズ１１の表面の曲率半径である。

筐体１３の少なくとも一方の側面１３ａには、ワイパアーム２１の可動範囲を規制するストッパー２４，２５が設けられている。ストッパー２４は、ワイパアーム２１におけるレンズ１１の上端側位置を規制する部品であり、側面１３ａに取付けられたストッパー軸２４ａと、ストッパー軸２４ａに取付けられたゴム、シリコンゴム、スポンジ等の緩衝材２４ｂとからなる。ストッパー２５は、ワイパアーム２１におけるレンズ１１の下端側位置を規制する部品であり、ストッパー２４と同様に、ストッパー軸２５ａと、緩衝材２５ｂとからなる。緩衝材２４ｂ，２５ｂは、ワイパアーム２１が当たったときに発生する打音を軽減する部品である。このようなストッパー２４，２５を設けることで、ワイパアーム２１の可動範囲の終端位置を確実に規制することができる。

図１〜図３において、洗浄液吐出部１６Ｂは、車両の設けられた洗浄液タンク（不図示）内の洗浄液を圧送するためのウォッシャポンプ（不図示）と、ウォッシャポンプから延びる洗浄液ホース４３と、筐体１３の上部中央部に設けられて洗浄液ホース４３の先端部が接続される洗浄装置本体４４とを備える。洗浄液タンクは、車両のフロント・リアウインドウを洗浄する洗浄液が貯められている。
洗浄装置本体４４は、その前端部に配置されてレンズ１１（又はレンズ１１の保護ガラス）の上方からワイパブレード１４に洗浄液を滴下する洗浄液吐出ノズル４６と、一端が洗浄液吐出ノズル４６に接続されるとともに他端が洗浄液ホース４３に接続された配管４５と、この配管４５に設けられたヒータ４７及び減圧弁４８とを備える。

洗浄液吐出ノズル４６は、洗浄液の吐出口４６ａが、ワイパアーム２１の初期位置では、レンズ１１及びワイパブレード１４の真上に配置されている（換言すれば、吐出口４６ａの直下にレンズ１１及びワイパブレード１４が配置されている）ので、洗浄液吐出ノズル４６から吐出された洗浄液がレンズ１１及びワイパブレード１４に確実に供給される。ヒータ４７は、通電することで洗浄液を温めることができるので、洗浄効果を高めるとともに、温められた洗浄液によりレンズ１１の表面に付着した水分の凍結、ワイパ駆動部１６Ａの凍結を防止する。

また、ヒータ４７は、筐体１３の上部に設けられているので、筐体１３自体を温め、筐体１３の上部に積もった雪や筐体１３に付着した氷を融かすことが可能になる。減圧弁４８は、ウォッシャポンプから圧送された洗浄液の液圧を下げ、洗浄液吐出ノズル４６から吐出される洗浄液を必要最小限に抑え、洗浄液吐出ノズル４６から洗浄液を少量ずつ滴下させる。これにより、洗浄液の節約と、車体に対する洗浄液の飛散を防ぐことが可能になる。
また、レンズ１１の表面には、親水性のコーティングが施されている。この親水性のコーティングにより、洗浄液をレンズ１１の表面に滴下した際にレンズ１１の表面全体に洗浄液の膜が均一に形成され、洗浄液の膜によってレンズ１１に飛散した泥等を付着しにくくすることができる。

図４は、ワイパアーム２１に取付けられたワイパブレード１４を示す説明図であり、図４（Ａ）はワイパブレード１４を示す背面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ矢視図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＣ矢視図である。
図４（Ａ）に示すように、ワイパアーム２１のセンタアーム２３ｃは、両端よりも中央が低くなったＶ字形状に形成され、センタアーム２３ｃの背面に、センタアーム２３ｃの形状に沿うようにＶ字形状に形成されたワイパブレード１４が、例えば接着により貼り付けられている。ワイパブレード１４の左右の長さは、レンズ１１（図１参照）の外径よりも大きく形成されている。このように、ワイパブレード１４をＶ字形状とすることで、ワイパブレード１４に滴下された洗浄液を、レンズ１１（図１参照）の中央部に供給することが可能になる。

ワイパブレード１４は、吸水性が高く且つ柔らかいスポンジ、マイクロファイバー等の材料からなる。このような材料を用いることにより、素材自体の柔らかさに加えて洗浄液を吸収させることで、レンズ１１の表面との摩擦抵抗を抑え、擦り傷の発生を抑えることが可能になる。また、上記材料は、速乾性も備えるため、レンズ１１の表面の払拭以外のときの洗浄液の垂れ落ちを抑制することができる。即ち、洗浄液を用いた払拭が必要なときにはワイパブレード１４に洗浄液を供給して払拭を行い、払拭が不要なときにはワイパブレード１４の洗浄液を素早く乾燥させる機能を有する。

図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ワイパブレード１４は、レンズ１１側に臨む背面１４ａの中央部に、レンズ１１に押し当てられて払拭する凹状の球面からなる払拭面１４ｂを備える。
払拭面１４ｂは、曲率半径がレンズ１１の表面と同一の曲率半径Ｒに形成されている。
これにより、払拭面１４ｂがレンズ１１に押し当てられたときに、払拭面１４ｂの全体が圧縮されながらレンズ１１の表面に追従し易くすることができ、洗浄性を確保しながら、払拭面１４ｂに発生する面圧が小さく抑えられるため、擦り傷の発生を抑制することが可能である。

以上に述べたカメラ装置１０のワイパ駆動部１６Ａの作用を次に説明する。
図５は、ワイパ駆動部１６Ａの作用を示す作用図であり、図５（Ａ）は付着物を払拭する前のワイパアーム２１の初期位置を示す図、図５（Ｂ）は付着物を払拭中の状態を示す図、図５（Ｃ）は付着物を払拭した後のワイパアームの最終位置を示す図である。
図５（Ａ）に示すように、駆動部２８の永久磁石３１において、ワイパアーム２１に臨む面を、例えばＳ極とし、ワイパアーム２１の永久磁石２６において、駆動部２８に臨む面を、例えばＮ極とする。この状態では、駆動部２８の永久磁石３１のＳ極と、ワイパアーム２１の永久磁石２６のＮ極とが引き合い、ワイパアーム２１は、所定位置（初期位置）に保持される。

この状態で、図５（Ｂ）に示すように、駆動部２８のコイル３２に通電して、コイル３２において、永久磁石３１に近い側の一端部にＳ極、他端部にＮ極を発生させたときに、コイル３２のＳ極の磁力が、永久磁石３１のＳ極の磁力より強くなると、コイル３２のＳ極とワイパアーム２１の永久磁石２６のＮ極との引き合いによって、ワイパアーム２１は、矢印Ａに示すように回動して図の位置に至る。

次に、図５（Ｃ）に示すように、コイル３２の電流の向きを逆にし、コイル３２において、永久磁石３１に近い側の一端部にＮ極、他端部にＳ極を発生させると、コイル３２のＮ極とワイパアーム２１の永久磁石２６のＮ極とが反発し合うとともに、コイル３２の長手方向中央より磁力の強いコイル３２の端部のＳ極にワイパアーム２１の磁性体２７が引かれ、また、永久磁石２６のＮ極も引かれるため、ワイパアーム２１は、矢印Ｂで示すように更に回動して、レンズ１１の表面の下端（最終位置）に至る。

このワイパアーム２１を、最終位置から初期位置に戻す場合は、まず、図７（Ｃ）の状態（コイル３２において、永久磁石３１に近い側の一端部にＮ極、他端部にＳ極が発生した状態）からコイル３２の電流の向きを逆にして、図７（Ｂ）に示すように、コイル３２において、永久磁石３１に近い側の一端部にＳ極、他端部にＮ極を発生させる。これにより、コイル３２のＳ極とワイパアーム２１の永久磁石２６のＮ極とが引き合って、ワイパアーム２１は、矢印Ｂ（図５（Ｃ）参照）とは反対の方向に回動し、図５（Ｂ）の位置に至る。次に、図５（Ｂ）の状態でコイル３２への通電を停止すれば、コイル３２に磁極が発生しなくなるため、駆動部２８の永久磁石３１のＳ極とワイパアーム２１の永久磁石２６のＮ極とが引き合い、ワイパアーム２１は、矢印Ａとは反対の向きに回動して図５（Ａ）の初期位置に至り、保持される。

図６は、洗浄液吐出部１６Ｂの作用を示す作用図であり、図６（Ａ）〜（Ｅ）は洗浄液をレンズ１１に供給する各過程を示す図である。なお、図６（Ａ）〜（Ｅ）において、ワイパブレード１４には粗さの粗いドットを付け、洗浄液には粗さの細かいドットを付け、また、洗浄液が吸収されたワイパブレード１４には粗さの細かいドッドを付けている。
図６（Ａ）に示すように、ウォッシャポンプを駆動させて、洗浄液を洗浄液吐出ノズル４６の吐出口４６ａから吐出させ、ワイパブレード１４に滴下する。この結果、図６（Ｂ）に示すように、洗浄液は、ワイパブレード１４に浸み込む。

次に、図６（Ｃ）に示すように、再びウォッシャポンプを駆動させて洗浄液吐出ノズル４６からワイパブレード１４に洗浄液を滴下する。この時、図６（Ｄ）に示すように、ワイパブレード１４における洗浄液の保持能力が飽和すると、保持しきれなくなった洗浄液がしずく５０となってワイパブレード１４から垂れてレンズ１１の中央部に滴下される。この結果、図６（Ｅ）に示すように、レンズ１１に滴下された洗浄液は、レンズ１１のコーティングによってレンズ１１の表面全体に広がり、洗浄液の膜５０ａを形成する。
図６（Ａ）及び図６（Ｃ）に示したウォッシャポンプの駆動は、洗浄液が、洗浄液吐出ノズルから一滴ないし数滴を所定の時間間隔（例えば、３０秒間隔）でワイパブレード１４に供給されるように一定時間断続的に行われる。

図７は、洗浄払拭装置１６の作用を示す作用図であり、図７（Ａ）〜（Ｃ）はレンズ１１を払拭する各過程を示す図である。
図７（Ａ）に示すように、ワイパアーム２１の初期位置において、洗浄液を、洗浄液吐出ノズル４６の吐出口４６ａから吐出し、ワイパブレード１４に供給する。なお、符号５１〜５３はレンズ１１の表面に付着した付着物である。
図７（Ｂ）に示すように、ワイパブレード１４に洗浄液が浸み込んだ状態で、ワイパアーム２１を、矢印Ｃで示すように、レンズ１１の表面に沿って揺動させ、レンズ１１の表面の付着物５１〜５３を払拭する。例えば、ワイパアーム２１を揺動させる前に、洗浄液がレンズ１１の表面全体に広がるようにしても良い。

図７（Ｃ）は、ワイパアーム２１の揺動が終了した状態を示している。レンズ１１の表面の付着物は除去され、透過性が確保される。
ワイパブレード１４への洗浄液の供給は、例えば、ワイパアーム２１の揺動（初期位置→最終位置→初期位置が１回の揺動）５回に対して１回行われ、ワイパアーム２１は、連続で５回揺動される。
ワイパブレード１４の付着物を払拭した回数（ワイパアーム駆動回数）が多くなり、ワイパブレード１４自体に付着物が多く付着した場合には、図６（Ａ），（Ｃ）に示したウォッシャポンプの駆動を長時間行い、洗浄液を多くワイパブレード１４に供給して、ワイパブレード１４の付着物を洗い流す。このとき、ワイパブレード１４から付着物の除去を促すために、ワイパアーム２１の揺動を同時に行っても良い。

図８は、カメラ装置１０の構成を示すブロック図である。
カメラ装置１０は、カメラ部１２、画像認識部１２Ａ、ワイパ駆動部１６Ａ、洗浄液吐出部１６Ｂ、及び洗浄払拭制御部２０を備える。
カメラ部１２は、レンズを通過した光を電気信号に変換する撮像素子からなる撮像部６１と、撮像部６１を制御する撮像素子制御部６２と、撮像部６１から出力された信号を撮像素子制御部６２から出力された制御信号により映像信号に変換する映像信号処理部６３と、映像信号処理部６３で処理された映像を外部モニタ６４に出力する映像出力部６６と、ワイパ駆動部１６Ａの磁力制御部７６を制御するとともに、レンズ１１（図１参照）を洗浄する際に撮像素子制御部６２に洗浄の開始又は終了の信号を送って撮像中の洗浄、洗浄中の撮像を制御する洗浄機能制御部６７と、洗浄機能制御部６７と外部との通信を行う外部通信部６８とを備える。

画像認識部１２Ａは、映像信号処理部６３で処理された画像に基づいてカメラ部１２のレンズ１１（図１参照）の汚れ状態を判断する汚れ状態判断部７１と、汚れ状態判断部７１に接続されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７２及びＦｌａｓｈ ＲＯＭ（Ｆｌａｓｈ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７３と、汚れ状態判断部７１と外部との通信を行う外部通信部７４とを備える。
汚れ状態判断部７１は、画像からレンズ１１の表面の汚れ状態が、単に洗浄液で落とすことが可能な状態なのか、あるいは洗浄液の供給に加えてワイパブレード１４（図１参照）による払拭が必要なのかを、汚れとなる付着物の種類を判別するとともに付着物の付着量を測定し、その結果を洗浄払拭制御部２０に出力する。

洗浄払拭制御部２０では、汚れ状態判断部７１からの汚れ状態の信号に基づいてワイパ駆動部１６Ａ及び洗浄液吐出部１６Ｂを制御する。
ＲＡＭ７２は、汚れ状態判断部７１に映像信号処理部６３から入力される時系列の画像データを一時的に記憶する。それらの記憶された画像データは、汚れ状態判断部７１によって各種処理が行われて汚れ状態の判断に利用される。
Ｆｌａｓｈ ＲＯＭ７３は、汚れ状態判断部７１による判断の材料とされる各種の所定回数、閾値等のデータを記憶している。

ワイパ駆動部１６Ａは、洗浄機能制御部６７からの制御信号が入力された際に、洗浄払拭制御部２０からの指令に基づいて、コイル３２に対する通電と通電停止、通電方向を制御する磁力制御部７６と、磁力制御部７６により磁極の発生が制御されるコイル３２と、コイル３２によって駆動されるワイパアーム２１とを備える。
洗浄液吐出部１６Ｂは、洗浄液を圧送するウォッシャポンプ８１と、ウォッシャポンプ８１に洗浄液ホース４３を介して接続された減圧弁４８と、減圧弁４８の下流側に設けられたヒータ４７と、ヒータ４７の下流側に設けられた洗浄液吐出ノズル４６とを備える。ヒータ４７については、例えば、通電が必要なときには手動でスイッチがオンとされる。
洗浄払拭制御部２０は、以下に説明するワイパ駆動スイッチ８３及びウォッシャポンプ駆動スイッチ８４からのスイッチ情報（オンオフ信号）に基づいて、磁力制御部７６にワイパ駆動指令を発するとともにウォッシャポンプ８１に作動信号を送る。

車両には、フロント・リアウインドウ用ワイパを作動させる際に使用される洗浄液を貯める洗浄液タンク８２と、フロント・リアウインドウ用ワイパをそれぞれ作動させる複数のワイパ駆動スイッチ８３（以下では、単に「ワイパスイッチ８３」と記す。）と、フロント・リアウインドウ用のウォッシャポンプ８１をそれぞれ駆動させる複数のウォッシャポンプ駆動スイッチ８４（以下では、単に「ウォッシャスイッチ８４」と記す。）と、外部モニタ６４とを備える。洗浄液タンク８２には、ウォッシャポンプ８１が接続されている。
図中に示す符号８６は車両通信ラインであり、カメラ部１２の外部通信部６８、ワイパスイッチ８３及びウォッシャスイッチ８４、洗浄払拭制御部２０、画像認識部１２Ａの外部通信部７４が接続されている。

以上に述べたカメラ装置１０の洗浄払拭作用を次に説明する。
図９は、カメラ装置１０の洗浄払拭作用を説明するフローチャートである。（なお、符号については、図２、図８を参照。）
洗浄払拭制御部２０は、車両に備える車速センサ等から送信される車速（車両速度）Ｖが所定車速Ｖｓｔを越えたかどうか判断する（ステップＳ１）。所定車速Ｖｓｔは、例えば１０ｋｍ／ｈである。カメラ部１２のレンズ１１の表面には、車両の走行中に汚れとなる付着物が付着しやすい。そのため、車両が停止、あるいは停止に近い遅い車速で走行中には、レンズ１１の洗浄払拭を行わないようにしている。

洗浄払拭制御部２０は、フロントウインドウ用又はリアウインドウ用の少なくともいずれかのウォッシャスイッチ８４がＯＮかどうか判断する（ステップＳ２）。
いずれかのウォッシャスイッチ８４がＯＮである（ステップＳ２、Ｙｅｓ）場合には、洗浄液滴下モードを実行する（結合子Ｄ→ステップＳ７）。洗浄液滴下モードとは、レンズ面へ洗浄液を滴下することでレンズ面を洗浄するモードである（詳細は、図１０参照。）。いずれのウォッシャスイッチ８４もＯＦＦである（ステップＳ２、Ｎｏ）場合には、洗浄払拭制御部２０は、フロントウインドウ用又はリアウインドウ用の少なくともいずれかのワイパスイッチ８３がＯＮかどうか判断する（ステップＳ３）。
いずれかのワイパスイッチ８３がＯＮである（ステップＳ３、Ｙｅｓ）場合には、払拭モードを実行する（結合子Ｅ→ステップＳ８）。払拭モードとは、レンズ面へ洗浄液を滴下するとともにレンズ面をワイパブレード１４で払拭することでレンズ面を洗浄するモードである（詳細は、図１２参照。）。

いずれのワイパスイッチ８３もＯＦＦ（ステップＳ３、Ｎｏ）である場合には、以下に示す汚れ種別判定処理を実行する。
汚れ種別とは、（ａ）透過性の高い付着物（雨水等の透明又は透明に近い水分で、粘性が低いもの）、（ｂ）（ａ）の付着物によりも透過性の低い付着物（泥、融雪剤等の乾燥したもの、又は水分を含む泥、融雪剤等で粘性の高いもの）、（ｃ）レンズ表面の全体的な白濁した汚れ（（ａ）の付着物よりも透過性が低い汚れ）である。白濁とは、水分中を含まれる不純物が乾燥することによって、その不純物が析出し、レンズ表面に堆積して白い汚れになることをいう。
カメラ部１２で撮像された画像から、上記の汚れ種別を判別し、その汚れの付着量を求める方法として、以下に示す方法がある。

（ａ）の透過性の高い付着物については、例えば、画像を各ブロックに分割し、分割されたブロック毎に画像周波数（空間周波数）を算出する。レンズ面に雨滴が付着した画像では、雨滴が付着していない画像と比較して画像がぼやけた状態となり、画像周波数が低くなる特性がある。本方法は、この特性を利用して画像周波数を算出することで、レンズ面への雨滴（透過性の高い付着物）の有無及び付着量を求めることが可能になる。

（ｂ）の透過性の低い付着物については、例えば、（Ａ）特開２０１４−３０１８８号公報に記載されているように、入力画像を複数のブロックに分割し、入力画像のエッジ抽出を行ってエッジ画像を生成し、ブロック毎に平均輝度を算出する。泥汚れが付着しているブロックの平均輝度値は、泥汚れが付着していないブロックの平均輝度値より低くなる傾向がある。この傾向を泥汚れの特徴として利用し、泥汚れの有無、泥の付着量を求めることが可能になる。また、上記公報（Ａ）の他の実施形態を利用しても良い。

（ｃ）レンズ表面の全体的な白濁については、例えば、（Ｂ）特開２０１４−７６８６号公報に記載されているように、入力画像の所定の二点から、輝度差と、二点間の画素数とを求め、これらの輝度差と画素数とから輝度勾配を算出する。レンズ表面の白濁度合いが高いほど、入力画像内の明るい像は散乱して広がるため、輝度勾配は小さくなる。このような特性を利用して、レンズ面の白濁の有無及び白濁した付着物の付着量を求めることが可能になる。また、上記公報（Ｂ）の他の実施形態を利用しても良い。

汚れ種別判定処理において、汚れ状態判断部７１は、まず、レンズ表面に透過性の高い付着物が有るかどうか判断する（ステップＳ４）。
透過性の高い付着物が有る（ステップＳ４、Ｙｅｓ）場合は、洗浄液滴下のみで付着物が除去できるので、洗浄液滴下モードを実行する（結合子Ｄ→ステップＳ７）。透過性の高い付着物が無い（ステップＳ４、Ｎｏ）場合は、汚れ状態判断部７１は、レンズ表面に透過性の低い付着物が有るかどうか判断する（ステップＳ５）。
透過性の低い付着物が有る（ステップＳ５、Ｙｅｓ）場合は、洗浄液滴下のみでは付着物が除去できないので、払拭モードを実行する（結合子Ｅ→ステップＳ８）。透過性の低い付着物が無い（ステップＳ５、Ｎｏ）場合は、汚れ状態判断部７１は、レンズ表面の全体が白濁しているかどうか判断する（ステップＳ６）。

レンズ表面の全体が白濁している（ステップＳ６、Ｙｅｓ）場合、例えば、レンズ表面の一部が白濁している場合に比べて洗浄液滴下のみでは付着物が除去できない可能性が高いので、払拭モードを実行する（結合子Ｅ→ステップＳ８）。レンズ表面の全体が白濁していない（ステップＳ６、Ｎｏ）場合は、汚れ種別判定処理を終了する。
白濁は、レンズ表面に全体的に発生していることが多いが、レンズ表面の一部が白濁している場合でも、洗浄液を滴下するだけでは除去できない可能性が高いので、払拭モードを実施する。

次に、洗浄払拭制御部２０は、ワイパ駆動累計回数Ｎｗｄが、所定回数Ｍ以上かどうか判断する（ステップＳ９）。
Ｎｗｄ≧Ｍである（ステップＳ９、Ｙｅｓ）場合には、ワイパブレード１４（図１参照）に汚れが多く付着していると判断し、ワイパブレード洗浄モードを実行する（結合子Ｇ→ステップＳ１０）。Ｎｗｄ＜Ｍである（ステップＳ９、Ｎｏ）場合は、カメラ装置１０の洗浄払拭処理を終了する。

図１０は、洗浄液滴下モードを示すフローチャート、図１１は、レンズ面の洗浄処理後の汚れ状態を判定する洗浄判定処理を示す説明図である（なお、図１０の説明中の符号については、図２、図８を参照。）。
図１０に示すように、まず、レンズ１１の表面を洗浄する前に撮像された洗浄前画像ＩＭＧ１をＲＡＭ７２に保存する（ステップＳ１１）。
洗浄払拭制御部２０は、ウォッシャポンプ８１に対してウォッシャポンプ短期駆動命令を発する（ステップＳ１２）。ウォッシャポンプ短期駆動とは、所定の時間間隔（例えば、３０秒間隔）で一定時間（例えば、３分間）だけウォッシャポンプ８１を駆動させる。これにより、洗浄液吐出ノズル４６から洗浄液が滴下される。

洗浄払拭制御部２０は、ウォッシャポンプ８１が駆動したかどうかを判断する（ステップＳ１３）。例えば、ウォッシャポンプ８１の回転軸に設けられた回転センサの出力信号や、ウォッシャポンプ８１を駆動する電動モータに流れる電流の変化を検出してウォッシャポンプ８１の駆動を判断する。
ウォッシャポンプ８１が駆動しない場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）には、フェール処理を実行する（結合子Ｆ１１→図１５のステップＳ７１（フェール処理については、図１５で詳述する。））。ウォッシャポンプ８１が駆動した（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）場合には、ウォッシャポンプ８１を再駆動させたウォッシャポンプ駆動リトライ回数Ｎｒｔ１が所定回数ＷＣより大きいかどうか判断する（ステップ１４）。
Ｎｒｔ１＞ＷＣである（ステップＳ１４、Ｙｅｓ）場合は、フェール処理を実施する（結合子Ｆ１２→図１５のステップＳ７３）。Ｎｒｔ１≦ＷＣである（ステップＳ１４、Ｎｏ）場合には、汚れ状態判断部７１は、入力画像に基づいて洗浄液がレンズ面に付着したかどうかを判断する（ステップＳ１５）。

この判断には、例えば、（Ｃ）特開２０１４−１１７８５号公報に記載されているように、カメラ部に入力された画像の処理領域の平均コントラスト変化に基づいてレンズ面への洗浄液付着を判断する方法が利用可能である。半透明状態の洗浄液がレンズ面に付着すると、レンズ面に洗浄液が付着しない場合に比較して、処理領域の平均コントラストが低下することを利用するものである。また、上記公報（Ｃ）の他の実施形態を利用して洗浄液がレンズ面に付着したかどうかを判断しても良い。
洗浄液がレンズ面に付着していない（ステップＳ１５、Ｎｏ）場合には、Ｎｒｔ１＋１を新たなＮｒｔ１とし（ステップＳ１６）、洗浄払拭制御部２０は、再度ウォッシャポンプ短期駆動命令を発する（ステップＳ１２）。そして、それ以降の処理が実行される。洗浄液がレンズ面に付着した（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）場合には、汚れ状態判断部７１は、この後に撮像された洗浄後画像ＩＭＧ２をＲＡＭ７２に保存する（ステップＳ１７）。

そして以下の洗浄判定処理を実施する。
まず、洗浄液滴下リトライ回数Ｎｒｔ２が所定回数Ｃ１より大きいかどうか判断する。
Ｎｒｔ２＞Ｃ１である（ステップＳ１８、Ｙｅｓ）場合は、払拭モードを実行する（結合子Ｅ→図９のステップＳ８）。Ｎｒｔ２≦Ｃ１である（ステップＳ１８、Ｎｏ）場合は、レンズ面の透過性が改善したかどうか判断する（ステップＳ１９）。
上記したＲＡＭ７２に記憶された洗浄前画像ＩＭＧ１と洗浄後画像ＩＭＧ２とに基づいて、レンズ面の透過性が改善したかどうか、即ちレンズ面の洗浄の良否が、図１１に示す方法により判定される。

図１１に示すように、画像情報１（洗浄前画像ＩＭＧ１）及び画像情報２（洗浄後画像ＩＭＧ２）から差分画像が求められる。図中の符号９１はレンズ面に付着した付着物の像、９２はレンズの縁の像を示している。
画像情報１には複数の付着物の像９１が写り、画像情報２には全く付着物の像が写っておらず、差分画像には、画像情報１と同一の複数の付着物の像９１が写っている。汚れ状態としては、（１）汚れが除去された、と判定される。
画像情報１には複数の付着物の像９１が写り、画像情報２に画像情報１よりも少ない数の付着物の像９１が写り、差分画像には画像情報１よりも少ない数の付着物の像９１が写っている。汚れ状態としては、（２）汚れが部分的に除去された、と判定される。

画像情報１には複数の付着物の像９１が写り、画像情報２には画像情報１と同一の複数の付着物の像９１が写り、差分画像には付着物の像９１が写っていない。汚れ状態としては、（３）汚れが除去されていない、と判定される。
（１）のように、差分画像に画像情報１と同一の複数の付着物の像９１が写っていて、汚れが除去された場合には、汚れの程度を表す指標値が小さく、（３）のように、差分画像に付着物が写っておらず、汚れが除去されていない場合には、汚れの指標値が大きい。
汚れの指標値が、所定値未満であれば、「レンズ面がきれいになった（レンズ面の透過性が改善した）」と判断され、汚れの指標値が、所定値以上であれば、「再度クリーンアップが必要（レンズ面の透過性が改善しない）」と判断される。

図１０に戻って、レンズ面の透過性が改善しない、即ち上記した「再度クリーンアップが必要」と判断された（ステップＳ１９、Ｎｏ）場合は、Ｎｒｔ２＋１を新たなＮｒｔ２とし（ステップＳ２０）、洗浄払拭制御部２０は、再度ウォッシャポンプ短期駆動命令を発し（ステップＳ１２）、それ以降の処理を実行する。レンズ面の透過性が改善した（ステップＳ１９、Ｙｅｓ）場合は、Ｎｗｄカウンタ≧Ｍかどうか判断する（図９のステップＳ９）。

図１２は、払拭モードを示すフローチャート、図１３は、ワイパアーム２１の駆動を判定する判定方法を示す説明図である（なお、図１２の説明中の符号については、図２、図８を参照。）。
図１２に示すように、汚れ状態判断部７１は、まず、レンズ１１の表面を洗浄する前に撮像された洗浄前画像ＩＭＧ１をＲＡＭ７２に保存する（ステップＳ３１）。
洗浄払拭制御部２０は、ウォッシャポンプ８１に対してウォッシャポンプ短期駆動命令を発する（ステップＳ３２）。

洗浄払拭制御部２０は、ウォッシャポンプ８１が駆動したかどうかを判断する（ステップＳ３３）。
ウォッシャポンプ８１が駆動しない場合（ステップＳ３３、Ｎｏ）には、フェール処理を実施する（結合子Ｆ１１→図１５のステップＳ７１）。
ウォッシャポンプ８１が駆動した（ステップＳ３３、Ｙｅｓ）場合には、ウォッシャポンプ８１を再駆動させたウォッシャポンプ駆動リトライ回数Ｎｒｔ１が所定回数ＷＣより大きいかどうか判断する（ステップ３４）。
Ｎｒｔ１＞ＷＣである（ステップＳ３４、Ｙｅｓ）場合は、フェール処理を実行する（結合子Ｆ１２→図１５のステップＳ７３）。Ｎｒｔ１≦ＷＣである（ステップＳ３４、Ｎｏ）場合には、汚れ状態判断部７１は、入力画像に基づいて、洗浄液がレンズ面に付着したかどうかを判断する（ステップＳ３５）。

洗浄液がレンズ面に付着しない（ステップＳ３５、Ｎｏ）場合には、Ｎｒｔ１＋１を新たなＮｒｔ１とし（ステップＳ３６）、洗浄払拭制御部２０は、再度ウォッシャポンプ短期駆動命令を発する（ステップＳ３２）。そして、それ以降の処理が実行される。洗浄液がレンズ面に付着した（ステップＳ３５、Ｙｅｓ）場合には、洗浄払拭制御部２０は、磁力制御部７６に対してカメラ用ワイパ駆動命令を発する。
そして、汚れ状態判断部７１は、入力画像からカメラ用ワイパが駆動したかどうかを判断する（ステップＳ３８）。これは、汚れ状態判断部７１によるカメラ用ワイパ、即ちワイパアーム２１の動作を診断するワイパ動作診断モードである。

図１３に示すように、ワイパアーム２１が駆動したかどうかは、汚れ状態判断部７１が、所定の時刻ｔ、ｔ１、ｔ２における入力画像から求められる差分画像により判定される。
この判定方法を以下に詳しく説明する。
時刻ｔにおける入力画像には、ワイパアーム２１が写っていない。時刻ｔの後の時刻ｔ１における差分画像（時刻ｔにおける入力画像と時刻ｔ１における入力画像から求められる画像）には、ワイパアーム２１のエッジ２１ａ，２１ｂが抽出されている。時刻ｔ１の後の時刻ｔ２における差分画像（時刻ｔにおける入力画像と時刻ｔ２における入力画像から求められる画像）には、ワイパアーム２１のエッジ２１ｃ，２１ｄが抽出されている。

上記の時刻ｔ１における差分画像からは、その差分画像の上下方向の各位置で水平方向にエッジ２１ａ，２１ｂの輝度が投影された輝度グラフが作成される。輝度グラフは、縦軸がエッジ２１ａ，２１ｂの位置、横軸が輝度を表している。輝度グラフにおいて、エッジ２１ａの輝度が投影された部分の面積はＳ１１、エッジ２１ｂの輝度が投影された部分の面積はＳ１２となる。
同様に、時刻ｔ２における差分画像からは、その差分画像の上下方向の各位置で水平方向にエッジ２１ｃ，２１ｄの輝度が投影された輝度グラフが作成される。その輝度グラフにおいて、エッジ２１ｃの輝度が投影された部分の面積はＳ２１、エッジ２１ｄの輝度が投影された部分の面積はＳ２２となる。
そして、これらの面積を加えた総面積ＳＴ＝Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ２１＋Ｓ２２が、閾値Ｓｓｔを越えた（ＳＴ＞Ｓｓｔ）場合に、カメラ用ワイパが駆動したと判断し、ＳＴ≦Ｓｓｔである場合に、カメラ用ワイパが駆動していないと判断する。

図１２に戻って、カメラ用ワイパが駆動していない（ステップＳ３８、Ｎｏ）場合は、フェール処理を実行する（結合子Ｆ２→図１５のステップＳ７５）。
カメラ用ワイパが駆動した（ステップＳ３８、Ｙｅｓ）場合は、ワイパ駆動回数Ｎｗｐ＋１を新たなＮｗｐとし（ステップＳ３９）、Ｎｗｐが所定回数Ｎより大きいか、又は等しいかどうか判断する（ステップＳ４０）。
Ｎｗｐ＜Ｎである（ステップＳ４０、Ｎｏ）場合は、洗浄払拭制御部２０は、再度カメラ用ワイパ駆動命令を発する（ステップＳ３７）。そして、以降の処理が実施される。Ｎｗｐ≧Ｎである（ステップＳ４０、Ｙｅｓ）場合は、この後に撮像された洗浄後画像ＩＭＧ２をＲＡＭ７２に保存する（ステップＳ４１）。

次に洗浄判定処理を実施する。
まず、洗浄払拭制御部２０は、払拭リトライ回数Ｎｒｔ３が所定回数Ｃ２より大きいかどうか判断する（ステップＳ４２）。
Ｎｒｔ３＞Ｃ２である（ステップＳ４２、Ｙｅｓ）場合は、ワイパブレード洗浄モードを実行する（結合子Ｇ→図９のステップＳ１０）。Ｎｒｔ３≦Ｃ２である（ステップＳ４２、Ｎｏ）場合は、レンズ面の透過性が改善したかどうか判断する（ステップＳ４３）。
上記したＲＡＭ７２に記憶された洗浄前画像ＩＭＧ１と洗浄後画像ＩＭＧ２とに基づいてレンズ面の洗浄の良否が洗浄判定処理により判定される。

図１１に示した差分画像からは、汚れの指標値に加えて、ワイパアーム２１（及びワイパブレード１４）における作動前後のレンズ表面の汚れ付着量の差である汚れ払拭量が算出される。
図１２に戻って、汚れの指標値が所定値以上、且つ汚れ払拭量が所定値以下であれば、レンズ面の透過性が改善しない（ステップＳ４３、Ｎｏ）と判断され、Ｎｒｔ３＋１を新たなＮｒｔ３とし（ステップＳ４４）、洗浄払拭制御部２０は、再度ウォッシャポンプ短期駆動命令を発する（ステップＳ３２）。そして、以降の処理が実行される。また、汚れの指標値が所定値未満、且つ汚れ払拭量が所定値を越えていれば、レンズ面の透過性が改善した（ステップＳ４３、Ｙｅｓ）と判断され、それ以降の処理を実行する。

図１４は、ワイパブレード洗浄モードを示すフローチャートである（なお、説明中の符号については、図２、図８を参照。）。
洗浄払拭制御部２０は、ウォッシャポンプ８１に長期駆動命令を発する（ステップＳ５１）。ワイパブレード１４の使用回数（ワイパアーム駆動回数）が多くなると、ワイパブレード１４が汚れている可能性が高いため、ウォッシャポンプ８１を長期駆動（例えば、１０分間駆動）させて、洗浄液を、洗浄液滴下モード及び払拭モードよりも多くワイパブレード１４に供給し、ワイパブレード１４に付着した汚れを洗い流すことができるようにする。

そして、ウォッシャポンプ８１が駆動したかどうか判断する（ステップＳ５２）。
ウォッシャポンプ８１が駆動しない（ステップＳ５２、Ｎｏ）場合は、フェール処理を実行する（結合子Ｆ１１→図１５のステップＳ７１）。ウォッシャポンプ８１が駆動した（ステップＳ５２、Ｙｅｓ）場合は、ウォッシャポンプ駆動リトライ回数Ｎｒｔ４が所定回数ＷＤよりも大きいかどうか判断する（ステップＳ５３）。
Ｎｒｔ４＞ＷＤである（ステップＳ５３、Ｙｅｓ）場合は、フェール処理を実行する（結合子Ｆ１２→図１５のステップＳ７３）。Ｎｒｔ４≦ＷＤである（ステップＳ５３、Ｎｏ）場合は、汚れ状態判断部７１は、洗浄液がレンズ面に付着したかどうか判断する（ステップＳ５４）。

洗浄液がレンズ面に付着していない（ステップＳ５４、Ｎｏ）場合は、Ｎｒｔ４＋１を新たなＮｒｔ４とし（ステップＳ５５）、洗浄払拭制御部２０は、再度ウォッシャポンプ長期駆動命令を発する（ステップＳ５１）。そして、それ以降の処理が実行される。洗浄液がレンズ面に付着した（ステップＳ５４、Ｙｅｓ）場合は、Ｎｗｐカウンタをクリアして、ゼロにする（ステップＳ５６）。
次に、洗浄払拭制御部２０は、磁力制御部７６にカメラ用ワイパ駆動命令を発する（ステップＳ５７）。

そして、汚れ状態判断部７１は、入力画像からカメラ用ワイパが駆動したかどうか判断する（ステップＳ５８）。
カメラ用ワイパが駆動しない（ステップＳ５８、Ｎｏ）場合は、フェール処理を実行する（結合子Ｆ２→図１５のステップＳ７５）。カメラ用ワイパが駆動した（ステップＳ５８、Ｙｅｓ）場合は、ブレード洗浄回数Ｎｗｗ＋１を新たなＮｗｗとし（ステップＳ５９）、Ｎｗｗが所定回数ＮＮより大きいか、又は等しいか判断する（ステップＳ６０）。
Ｎｗｗ＜ＮＮである（ステップＳ６０、Ｎｏ）場合は、洗浄払拭制御部２０は、再度ウォッシャポンプ長期駆動命令を発する（ステップＳ５１）。そして、それ以降の処理が実行される。Ｎｗｗ≧ＮＮである（ステップＳ６０、Ｙｅｓ）場合は、カメラ用ワイパが駆動した（ステップＳ５８）後に撮像されたブレード洗浄後画像ＩＭＧ３がＲＡＭ７２に保存される（ステップＳ６１）。

そして、以下に示す洗浄判定処理を実施する。
汚れ状態判断部７１は、図１２に示した払拭モードにおいてＲＡＭ７２に保存された洗浄後画像ＩＭＧ２と、上記のブレード洗浄後画像ＩＭＧ３とから、図１１に示したように、洗浄後画像ＩＭＧ２を画像情報１、ブレード洗浄後画像ＩＭＧ３を画像情報２として差分画像を求める。そして、差分画像から汚れ状態を判断する。この汚れ状態には、レンズ面の払拭むらも含まれ、画像情報１に対して画像情報２に払拭むらが有れば、差分画像に払拭むらが残る。この差分画像から、払拭むらを含む汚れの指標値が求められる。
図１４に戻って、汚れ状態判断部７１は、レンズ１１の透過性が改善したかどうか判断する（ステップＳ６２）。
汚れの指標値が所定値以上であれば、透過性が改善しない（ステップＳ６２、Ｎｏ）と判断し、フェール処理を実行する（結合子Ｆ３→図１５のステップＳ７７）。汚れの指標値が所定値未満であれば、透過性が改善した（ステップＳ６２、Ｙｅｓ）と判断し、それ以降の処理を実行する。

図１５は、フェール処理を示すフローチャートである（なお、説明中の符号については、図２、図８を参照。）。
洗浄払拭制御部２０は、ウォッシャポンプ８１の故障によるウォッシャポンプエラーが発生したことを、車両のメータ、ディスプレイ、外部モニタ、ランプ類等の手段により出力して運転者に知らせ（結合子Ｆ１１→ステップＳ７１）、処理を終了する。
また、洗浄払拭制御部２０は、洗浄液タンク８２が空になって洗浄液が供給できなくなったことによる洗浄液エラーが発生したことを、上記手段により出力して運転者に知らせ（結合子Ｆ１２→ステップＳ７３）、処理を終了する。

また、洗浄払拭制御部２０は、ワイパ駆動部１６Ａの故障、ワイパ駆動部１６Ａへの通電経路の断線・接触不良等によるカメラ用ワイパ駆動エラーが発生したことを、上記手段により出力して運転者に知らせ（結合子Ｆ２→ステップＳ７５）、処理を終了する。
また、洗浄払拭制御部２０は、レンズ１１の表面の擦傷等のレンズ異常、レンズ１１の表面への汚れの固着（除去できない汚れの付着）、ワイパブレード１４の摩耗・破損等のワイパブレード不良による払拭性能エラーが発生したことを、上記手段により出力して運転者に知らせ（結合子Ｆ３→ステップＳ７７）、処理を終了する。

以上の図２、図８及び図９に示したように、車両の外部に搭載されるカメラとしてのカメラ部１２のレンズ（対物レンズ）１１又は保護ガラスの表面を払拭するための払拭部としてのワイパブレード１４を備えたワイパ駆動部１６Ａと、カメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの表面に洗浄液を吐出するための洗浄液吐出ノズル４６を備えた洗浄液吐出部１６Ｂと、カメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの表面に付着した汚れの状態を判別する画像認識部１２Ａと、を具備し、画像認識部１２Ａで判別された汚れ状態に応じて、洗浄液吐出部１６Ｂの動作が制御される洗浄液滴下モードと、洗浄液吐出部１６Ｂの動作の制御に加えてワイパ駆動部１６Ａが動作される払拭モードと、を切り替える。

この構成によれば、画像認識部１２Ａによりレンズ１１又は保護ガラスの表面の汚れ状態を判別することで、汚れとなる付着物の種類や付着量に応じて洗浄液滴下モードと払拭モードとを切り替えることができ、払拭モードによって、粘性の高い汚れ（融雪剤、泥等）や、水分中の不純物が堆積して出来た白濁した汚れを確実に除去でき、また、洗浄液滴下モードによって、粘性の低い汚れ（雨水の跳ね上げ等）も容易に除去して蓄積しにくくすることが可能となる。また、汚れ状態に応じて洗浄液滴下モードと払拭モードとを切り替えることで、洗浄液の吐出量やレンズ１１又は保護ガラスの払拭回数を抑えながら、カメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの透過性を確保することができるため、車両のあらゆる走行条件で、汚れを効果的に除去することが可能になる。

更に、洗浄液をレンズ１１又は保護ガラスに滴下することで供給するため、洗浄液の飛散を抑制することができ、車両を汚れにくくすることができる。更に、払拭モードでは、レンズ１１又は保護ガラスを、洗浄液の供給と共に払拭することが可能であるため、レンズ表面又は保護ガラス表面とワイパブレード１４との摩擦抵抗を小さくすることができ、レンズ表面又は保護ガラス表面での擦り傷の発生を抑えることができる。

また、画像認識部１２Ａは、カメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの表面に付着した汚れの状態として、汚れの種別と汚れの付着量とを判断するので、汚れの状態として、汚れの種別と汚れの付着量とを判断することで、汚れの状態に適した汚れ除去方法を採用することができ、より効果的に汚れを除去することができる。
また、画像認識部１２Ａにおける汚れ種別の判断は、少なくとも、透過性の高い水分と、透過性の低い水分又は白濁とを区別するので、透過性の高い水分は、粘性の低いものであり、除去しやすく、透過性の低い水分は、粘性の高いものであり、白濁と同様に除去しにくいので、これらの汚れの種別に応じて上記した洗浄液滴下モードと払拭モードのいずれかを選択することで、汚れ除去に対応しやすくなる。

また、図２、図８、図９、図１０及び図１２に示したように、画像認識部１２Ａが、カメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの表面に付着した付着物を、透過性の高い水分であると判断した場合は、洗浄液滴下モードにより洗浄液吐出部１６Ｂのみを作動させ、透過性の低い水分又は白濁した汚れであると判断した場合は、払拭モードにより洗浄液吐出部１６Ｂとワイパ駆動部１６Ａとの両者を作動させるので、付着物が透過性の高い水分である場合は、洗浄液吐出部１６Ｂのみを作動させてカメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの表面に洗浄液を供給して付着物を洗い流すことができる。また、付着物が透過性の低い水分又は白濁した汚れである場合は、洗浄液吐出部１６Ｂによりカメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの表面に洗浄液を供給するとともに、ワイパ駆動部１６Ａのワイパブレード１４によりカメラ部１２のレンズ１１又は保護ガラスの表面を払拭することで、レンズ１１又は保護ガラスの擦傷の発生を抑えつつ付着物をより確実に除去することができる。

また、図２、図８、図９、図１２及び図１４に示したように、ワイパ駆動部１６Ａによってワイパブレード１４を備えるカメラ用ワイパとしてのワイパアーム２１が駆動されたかどうかを画像認識部１２Ａで判断するワイパ動作診断モードを作動させるので、ワイパアーム２１が確実に駆動されたか、あるいは、ワイパ駆動部１６Ａが故障してワイパアーム２１が駆動されなかったかを検出することができる。これにより、ワイパ駆動部１６Ａが故障した場合には、迅速に対応してワイパアーム２１が駆動されるようにすることが可能になり、ワイパアーム２１の作動の信頼性を向上させることができる。
また、画像認識部１２Ａでは、払拭モードにおけるワイパブレード１４の作動前後のレンズ１１又は保護ガラスの表面の汚れ付着量を比較して汚れ払拭量を算出し、汚れ払拭量が所定値以下の場合は、再度ワイパアーム２１を動作させるので、汚れ払拭量が少ない場合に、再度ワイパアーム２１を駆動させて汚れをより確実に除去することができるため、洗浄機能付き撮像装置としてのカメラ装置１０の信頼性を向上させることができる。

また、払拭した累計回数が所定回数以上になった場合、又は払拭モードによる払拭回数を所定回数以上実施しても汚れが除去されない場合は、洗浄液吐出部１６Ｂからの洗浄液吐出量を、レンズ１１又は保護ガラスの表面に付着した汚れを除去するための吐出量より多く吐出してワイパブレード１４を洗浄するワイパブレード洗浄モードを作動させるので、払拭した累計回数が所定回数以上になった場合、又は払拭モードによる払拭回数を所定回数以上実施しても汚れが除去されない場合には、ワイパブレード１４に付着した付着物の除去が必要と判断し、ワイパブレード１４の付着物を除去するために洗浄液の吐出量を増やことで、ワイパブレード１４の付着物の除去を促すことができる。

また、ワイパブレード洗浄モードにおけるワイパブレード１４の洗浄の後に払拭むらが改善されない場合、又はワイパ動作診断モードによりワイパアーム２１が駆動しないことが検知された場合は、フェール信号を出力するので、払拭むらが改善されない場合、又はワイパ動作診断モードによりワイパアーム２１が駆動しないことが検知された場合は、ワイパブレード１４の不良、ワイパ駆動部１６Ａの故障等が原因と考えられるため、フェール信号の出力によって、ワイパブレード１４の交換、ワイパ駆動部１６Ａの修理・交換等、迅速に対処することができる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
本実施形態の図９〜図１５に示したレンズ１１の洗浄払拭制御は、本実施形態の車両のカメラ装置１０に限らず、例えば、屋外に、監視用、観測用、計測用、公開用等として配置されたカメラ装置や、屋内でも、水しぶき、埃等によってレンズ１１に汚れが付着しやすい環境に配置されたカメラ装置に適用可能である。

１０ カメラ装置（洗浄機能付き撮像装置）
１１ レンズ（対物レンズ）
１２ カメラ部（カメラ）
１２Ａ 画像認識部
１４ ワイパブレード（払拭部）
１６Ａ ワイパ駆動部
１６Ｂ 洗浄液吐出部
２１ ワイパアーム（カメラ用ワイパ）
４６ 洗浄液吐出ノズル

Claims (6)

1. 車両の外部に搭載されるカメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面を払拭する払拭部を備えるとともに前記払拭部が吸水性の高い素材で形成されたワイパ駆動部と、
   前記払拭部に洗浄液を吐出するための洗浄液吐出ノズルを備えた洗浄液吐出部と、
   前記カメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面に付着した汚れの有無、及び汚れが有る場合にはその汚れが透過性の高い汚れか、透過性の低い汚れ又は白濁かを判別する画像認識部と、
   前記画像認識部で判別される汚れの種別に応じて洗浄モードを切り替える洗浄払拭制御部と、を具備し、
   前記ワイパ駆動部は、前記カメラを収納する筐体に上下揺動可能に取付けられたワイパアームを備え、前記ワイパアームが、前記対物レンズ又は保護ガラスの表面に沿って揺動するセンタアームを備え、
   前記センタアームが、両端よりも中央が低くなったＶ字形状に形成され、前記払拭部が、前記センタアームの形状に沿うようにＶ字形状に形成されて前記センタアームの背面に取付けられ、
   前記洗浄払拭制御部は、前記画像認識部が前記カメラの対物レンズ又は保護ガラスの表面に付着した汚れの種別を透過性の高い汚れと判別した場合には洗浄モードを前記洗浄液吐出部のみを作動させて洗浄液を前記払拭部に滴下する洗浄液滴下モードに切り替え、透過性の低い汚れ、又は白濁と判別した場合には前記洗浄液吐出部に加え、前記ワイパ駆動部も作動させる払拭モードに切り替え、
   前記払拭モードでは、前記対物レンズ又は保護ガラスの表面を払拭する前に、前記払拭部に洗浄液を浸み込ませることを特徴とする洗浄機能付き撮像装置。
2. 前記払拭部は、前記対物レンズ又は保護ガラス側に臨む背面の中央部に、前記対物レンズ又は保護ガラスに押し当てられて払拭する凹状の球面からなる払拭面を備え、前記払拭面は、曲率半径が前記対物レンズ又は保護ガラスの表面と同一の曲率半径に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄機能付き撮像装置。
3. 前記ワイパ駆動部によって前記払拭部を備えるカメラ用ワイパが駆動されたかどうかを前記画像認識部で判断するワイパ動作診断モードを作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄機能付き撮像装置。
4. 前記画像認識部では、前記払拭モードにおける前記払拭部の作動前後の前記対物レンズ又は保護ガラスの表面の汚れ付着量を比較して汚れ払拭量を算出し、前記汚れ払拭量が所定値以下の場合は、再度前記カメラ用ワイパを動作させることを特徴とする請求項３に記載の洗浄機能付き撮像装置。
5. 払拭した累計回数が所定回数以上になった場合、又は前記払拭モードによる払拭回数を所定回数以上実施しても汚れが除去されない場合は、前記洗浄液吐出部からの洗浄液吐出量を、前記対物レンズ又は保護ガラスの表面に付着した汚れを除去するための吐出量より多く吐出して前記払拭部を洗浄する払拭部洗浄モードを作動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の洗浄機能付き撮像装置。
6. 前記払拭部洗浄モードにおける前記払拭部の洗浄の後に払拭むらが改善されない場合、又は前記ワイパ動作診断モードによりカメラ用ワイパが駆動しないことが検知された場合は、フェール信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の洗浄機能付き撮像装置。

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