JP7386144B2 - 付着物除去装置および付着物除去方法 - Google Patents

付着物除去装置および付着物除去方法 Download PDF

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Description

開示の実施形態は、付着物除去装置および付着物除去方法に関する。
従来、車両において、降雨状態を検知し、ワイパブレードを自動的に作動させて、ウィンドウに付着した雨滴を除去する装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
また、これと同様に、車両において、バックカメラに代表される車載カメラのレンズへ雨滴や泥水、雪片等が付着したことを検出した場合に、エア等の流体を噴射することによりこれら付着物を除去する付着物除去装置がある。
特開昭59-070246号公報
しかしながら、上述した従来技術には、耐用年数の長期化を図るうえで、更なる改善の余地がある。
たとえば、上述した従来技術を用いた場合、付着物の付着を検知するたびごとに流体の噴射機構を作動させると、除去後も連続的に付着物が付着する状況下では、噴射機構は常時作動することとなり、耐用年数を縮めてしまうおそれがあった。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、耐用年数の長期化を図ることができる付着物除去装置および付着物除去方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る付着物除去装置は、センサの検知面の付着物を検知して除去機構により除去する付着物除去装置であって、制御部を備える。前記制御部は、前記センサによる検知状態の解析結果に基づいて、前記付着物が検知された場合に該付着物の付着が収束したか否かを判定し、前記付着が収束していないと判定される場合は、前記除去機構に作動を待機させ、前記付着が収束したと判定される場合に、前記除去機構を作動させる。また、前記制御部は、前記解析結果の時系列上における前記付着物の変化量が一定のレベル以下となった場合に、前記付着が収束したと判定する。
実施形態の一態様によれば、耐用年数の長期化を図ることができる。
図1は、実施形態に係る付着物除去装置の基本的な構成例を示す図である。 図2は、実施形態の比較例に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。 図3は、実施形態に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。 図4は、実施形態に係る付着物除去装置の構成例を示すブロック図である。 図5は、付着の収束状態の検知方法の説明図(その1)である。 図6は、付着の収束状態の検知方法の説明図(その2)である。 図7は、第1の変形例に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。 図8は、第2の変形例に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する付着物除去装置および付着物除去方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
また、以下では、実施形態に係る付着物除去方法を適用した付着物除去装置10が、車両の周辺を撮像する車載カメラであるカメラ50に付着した付着物を除去する装置である場合を例に挙げて説明を行う。
まず、実施形態に係る付着物除去装置10の基本的な構成例について説明する。図1は、実施形態に係る付着物除去装置10の基本的な構成例を示す図である。
図1に示すように、付着物除去装置10は、ノズル11と、噴射機構12と、制御部14とを備える。ノズル11は、噴射機構12に接続され、カメラ50側の端部である噴射口11aが、たとえばカメラ50の上部においてレンズ50aに向けて配置されるように設けられる。
噴射機構12は、制御部14の制御に従って、ノズル11を介して噴射口11aから流体を噴出することで、たとえばレンズ50aに付着した雨滴等の付着物を除去する。なお、ここに言う流体は、たとえば、エア(圧縮空気を含む)等の気体や、水や洗浄液等の液体といった流動性を有する物体である。また、除去対象となる付着物は、雨滴や、泥水、雪片、塵埃、虫等、レンズ50aに付着する可能性がある物体である。
制御部14は、たとえばカメラ50によって撮影された画像を解析することによって、レンズ50aへの付着物の付着を検知する。そして、制御部14は、付着物の付着を検知すると噴射機構12を作動させ、噴射機構12から流体を噴射させる。
図2は、本実施形態の比較例に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。図2に示すように、比較例に係る付着物除去方法では、噴射機構12が作動待機状態にある中で(ステップS101)、制御部14がカメラ50の撮影画像を解析し、解析結果に基づいて付着物の付着を検知する(ステップS102)。
そして、制御部14は、付着を検知すれば(ステップS102,Yes)、噴射機構12を作動させ、除去動作を行わせる(ステップS103)。そして、ステップS101からの処理を繰り返す。また、制御部14は、付着を検知しなければ(ステップS102,No)、ステップS101からの処理を繰り返す。
ところで、比較例に係る付着物除去方法の場合、図2に示すように、付着物の付着を検知するたびごとに噴射機構12を作動させるが、たとえば車両が泥道を走行中である等、付着物を除去した後も連続的に付着が繰り返される状況下では、噴射機構12は常時作動することとなる。
すなわち、図2に示すように、かかる状況下では、噴射機構12が短い周期で繰り返し作動してしまう。このため、比較例に係る付着物除去方法によれば、噴射機構12の耐用年数を縮めてしまうおそれがある。
そこで、実施形態に係る付着物除去方法では、カメラ50による撮影画像Iの解析結果に基づいて、付着物が検知された場合にかかる付着物の付着が収束したか否かを判定するとともに、付着が収束したと判定される場合に、噴射機構12を作動させることとした。
図3は、実施形態に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。具体的に、実施形態に係る付着物除去方法では、図3に示すように、噴射機構12が作動待機状態にある中で(ステップS201)、制御部14がカメラ50の撮影画像を解析し、解析結果に基づいて付着物の付着を検知する(ステップS202)。
そして、制御部14は、付着を検知した場合に(ステップS202,Yes)、即座に噴射機構12を作動させるのではなく、引き続きカメラ50の撮影画像を解析し、解析結果に基づいて付着が収束したか否かを判定する(ステップS203)。
そして、制御部14は、付着が収束したと判定される場合に(ステップS203,Yes)、かかる収束の検知をトリガとして噴射機構12を作動させ、除去動作を行わせる(ステップS204)。そして、ステップS201からの処理を繰り返す。
また、制御部14は、付着を検知しない場合(ステップS202,No)、あるいは、付着が収束しない場合(ステップS203,No)、ステップS201からの処理を繰り返す。
したがって、実施形態に係る付着物除去方法によれば、付着物を除去した後も連続的に付着が繰り返される状況下であっても、噴射機構12が常時作動する事態を回避することができるとともに、付着の収束後にまとめて付着物を除去することが可能となる。すなわち、実施形態に係る付着物除去方法によれば、付着物の除去のために噴射機構12を効率的に作動させることができるので、耐用年数の長期化を図ることができる。
特に、泥水が付着するような状況下においては、泥水が連続して付着し続けている間は乾燥するタイミングがなく液体の状態を保っており、付着の収束後に乾燥し始めると考えられる。したがって、本実施形態のように、付着が収束したことを検知し、そのタイミングで噴射機構12を作動させれば、噴射機構12の作動回数を減らすことが可能となる。作動回数を減らすことができれば、噴射機構12への負担が軽減できるため、耐用年数の長期化を図ることができる。
付着が収束したことは、たとえば撮影画像Iにおける付着物の部分の変化がある一定のレベル以下となった、等により検知することができる。かかる点の一例については、図5および図6を用いた説明で後述する。
また、付着が収束する前に、ドライブレコーダによるイベント録画や、リバースギアへのシフトチェンジ等、優先的なイベントの発生による他のトリガが入力された場合には、かかるトリガを優先させて付着の収束前に噴射機構12を作動させてもよい。かかる変形例については、図7および図8を用いた説明で後述する。
以下、実施形態に係る付着物除去装置10の構成例について、より具体的に説明する。図4は、実施形態に係る付着物除去装置10の構成例を示すブロック図である。なお、図4では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
換言すれば、図4に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。
また、以下では、既に説明済みの構成要素については、説明を簡略するか、省略する場合がある。
図4に示すように、実施形態に係る付着物除去装置10は、噴射機構12と、記憶部13と、制御部14とを備える。上述したノズル11については、図示を省略している。また、付着物除去装置10は、カメラ50と、各種機器100とに接続される。
なお、ここでは、付着物除去装置10が、カメラ50および各種機器100とは別体で構成される場合を図示しているが、これに限らず、カメラ50および各種機器100のうちの少なくともいずれかと一体に構成されてもよい。
カメラ50は、たとえば、魚眼レンズ等のレンズ50aと、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子とを備えた車載カメラである。カメラ50は、たとえば、車両の前後方、側方の状況を撮影可能な位置にそれぞれ設けられ、撮影された撮影画像Iを付着物除去装置10へ出力する。
各種機器100は、所定のイベントが発生した場合に、かかるイベントの発生を付着物除去装置10へ通知する機器である。各種機器100は、たとえば、ドライブレコーダであり、イベント録画の開始または終了を通知する。イベント録画は、上書きしながら常時録画を繰り返す常時録画に対し、車両に所定のイベント(急ブレーキや、衝突検知、煽り運転検知等)が発生した場合に、かかるイベント発生前後の所定時間分の画像を上書き禁止にして保護しつつ記録する録画方式である。
また、各種機器100は、たとえば、シフトレバーであり、ユーザによりリバースギア等へのシフトチェンジ操作が行われた場合に、かかる操作の内容を付着物除去装置10へ通知する。
記憶部13は、たとえば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、図4の例では、解析情報13aと、条件情報13bとを記憶する。
解析情報13aは、後述する取得部14aによって取得され、解析部14bによって解析されるカメラ50の撮影画像Iの解析結果を含む情報である。条件情報13bは、後述する判定部14cによって判定される、付着物が付着したか否か、または、付着が収束した否かを判定するための判定条件を含む情報である。
制御部14は、コントローラ(controller)であり、たとえば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等によって、記憶部13に記憶されている図示略の各種プログラムが同じく図示略のRAMを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部14は、たとえば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現することができる。
制御部14は、取得部14aと、解析部14bと、判定部14cと、作動制御部14dとを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。
取得部14aは、カメラ50から入力されるカメラ50の撮影画像Iを取得し、解析部14bへ出力する。また、取得部14aは、各種機器100から通知される各種のトリガを取得し、判定部14cへ通知する。
解析部14bは、取得部14aから入力される撮影画像Iを画像解析し、解析結果を解析情報13aへ格納する。判定部14cは、解析情報13aおよび条件情報13bに基づいて、カメラ50のレンズ50aへ付着物が付着したか否か、または、付着が収束したか否かを判定する。
具体的には、判定部14cは、解析情報13aおよび条件情報13bに基づいて、まずレンズ50aへ付着物が付着したか否かを判定し、付着したと判定した場合に、つづいて付着が収束したか否かを判定する。
ここで、かかる付着の収束状態の検知方法について、図5および図6を用いて説明する。図5および図6は、付着の収束状態の検知方法の説明図(その1)および(その2)である。
図5に示すように、判定部14cは、たとえば撮影画像Iの直近nフレームにおいて検知された付着物の変化量に基づいて付着が収束したか否かを判定する。図6に示すように、撮影画像Iにおける付着物の検知領域をバウンディングボックスBとして表すものとする。
図6に示すように、たとえば、判定部14cは、過去の撮影画像It-nにおいて1つのバウンディングボックスB1が存在しているのに対し、より直近の撮影画像Iにおいて3つのバウンディングボックスB1,B2,B3が存在している場合、「非収束」状態であると判定する。
これに対し、判定部14cは、過去の撮影画像It-nにおいて1つのバウンディングボックスB1が存在しているのに対し、より直近の撮影画像Iにおいても1つのバウンディングボックスB1が存在している場合、「収束」状態であると判定する。
なお、ここでは、単にバウンディングボックスBの個数の変化量に基づくこととしたが、たとえば各バウンディングボックスBの面積の変化量に基づくこととしてもよい。
図4の説明に戻る。また、判定部14cは、付着物が付着したか否か、または、付着が収束したか否かの判定結果に基づいて、作動制御部14dに噴射機構12の作動を制御させる。このとき、判定部14cは、取得部14aから通知されるトリガに応じて、作動制御部14dによる制御内容を変更することができる。かかる変形例については、図7および図8を用いた説明で後述する。
作動制御部14dは、判定部14cによる判定結果に基づいて、噴射機構12を作動させる。具体的には、作動制御部14dは、判定部14cによって付着物が付着し、かかる付着が収束したと判定された場合に、噴射機構12を作動させ、付着物の除去動作を行わせる。
ところで、既に述べたが、付着が収束する前に、ドライブレコーダによるイベント録画や、リバースギアへのシフトチェンジ等、優先的なイベントの発生による他のトリガが入力された場合には、かかるトリガを優先させて付着の収束前に噴射機構12を作動させてもよい。次に、こうした変形例について、図7および図8を用いて説明する。
図7は、第1の変形例に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。また、図8は、第2の変形例に係る付着物除去方法における処理手順を示すフローチャートである。
具体的に、第1の変形例に係る付着物除去方法では、図7に示すように、噴射機構12が作動待機状態にある中で(ステップS301)、解析部14bがカメラ50の撮影画像を解析し、解析結果に基づいて判定部14cが付着物の付着を検知する(ステップS302)。
そして、判定部14cは、付着を検知した場合に(ステップS302,Yes)、各種機器100から他のトリガが入力されたか否かを判定する(ステップS303)。
ここで、他のトリガが入力された場合(ステップS303,Yes)、判定部14cは、付着が収束したか否かを判定することなく、作動制御部14dに噴射機構12を作動させ、噴射機構12に除去動作を行わせる(ステップS305)。そして、ステップS301からの処理を繰り返す。
一方、ステップS303で他のトリガが入力されていない場合(ステップS303,No)、解析部14bは、引き続きカメラ50の撮影画像を解析し、判定部14cは、解析結果に基づいて付着が収束したか否かを判定する(ステップS304)。
そして、判定部14cは、付着が収束したと判定される場合(ステップS304,Yes)、かかる収束の検知をトリガとして、作動制御部14dに噴射機構12を作動させ、噴射機構12に除去動作を行わせる(ステップS305)。そして、ステップS301からの処理を繰り返す。
また、判定部14cは、付着を検知しない場合(ステップS302,No)、あるいは、付着が収束していない場合(ステップS304,No)、ステップS301からの処理を繰り返す。
なお、図7に示したように、第1の変形例に係る付着物除去方法では、付着物の付着を検知しない限りは、各種機器100からの他のトリガの入力を受け付けない。これにより、付着物が付着していないにも関わらず、各種機器100からの他のトリガの入力により無用に噴射機構12を作動させてしまうのを防ぐことができる。
ところで、ドライブレコーダによるイベント録画の開始から終了までといった所定期間の間は、むしろ噴射機構12を連続作動させて、付着物の再付着を防止することが好ましい。第2の変形例は、かかるケースに関するものである。
具体的に、第2の変形例に係る付着物除去方法では、図8に示すように、噴射機構12が作動待機状態にある中で(ステップS401)、解析部14bがカメラ50の撮影画像を解析し、解析結果に基づいて判定部14cが付着物の付着を検知する(ステップS402)。
そして、判定部14cは、付着を検知した場合に(ステップS402,Yes)、各種機器100から他のトリガが入力されたか否かを判定する(ステップS403)。付着を検知していない場合(ステップS402,No)、ステップS401からの処理を繰り返す。
そして、ステップS403で他のトリガが入力された場合(ステップS403,Yes)、判定部14cは、付着が収束したか否かを判定することなく、作動制御部14dに噴射機構12を作動させ、噴射機構12に除去動作を行わせる(ステップS405)。
一方、ステップS403で他のトリガが入力されていない場合(ステップS403,No)、解析部14bは、引き続きカメラ50の撮影画像を解析し、判定部14cは、解析結果に基づいて付着が収束したか否かを判定する(ステップS404)。
そして、判定部14cは、付着が収束したと判定される場合(ステップS404,Yes)、かかる収束の検知をトリガとして、作動制御部14dに噴射機構12を作動させ、噴射機構12に除去動作を行わせる(ステップS405)。付着が収束していない場合(ステップS404,No)、ステップS401からの処理を繰り返す。
ステップS405につづいては、判定部14cは、他のトリガが入力された場合で、かかるトリガが再付着不可を示すものであるか、すなわち再付着の防止を要するものであるか否かを判定する(ステップS406)。
ここで、かかるトリガが再付着不可を示すものである場合(ステップS406,Yes)、判定部14cは、作動制御部14dに噴射機構12を連続作動待機させる(ステップS407)。再付着不可を示すものでない場合(ステップS406,No)、ステップS401からの処理を繰り返す。
そして、噴射機構12が連続作動待機状態にある中では、解析部14bがカメラ50の撮影画像を解析し、解析結果に基づいて判定部14cが付着物の付着を検知する(ステップS408)。
そして、判定部14cは、付着を検知した場合に(ステップS408,Yes)、再付着不可条件が終了したか否かを判定する(ステップS409)。再付着不可条件が終了したとは、たとえば、イベント録画の終了のトリガの入力を受け付けたり、噴射機構12が所定回数作動したり、所定時間が経過したりしたこと等を指す。
ここで、再付着不可条件が終了した場合(ステップS409,Yes)、ステップS401からの処理を繰り返す。また、再付着不可条件が終了していない場合(ステップS409,No)、判定部14cは、作動制御部14dに噴射機構12を作動させ、噴射機構12に除去動作を行わせる(ステップS410)。そして、ステップS407からの処理を繰り返す。
また、判定部14cは、ステップS408で付着を検知しない場合(ステップS408,No)、ステップS407からの処理を繰り返す。
上述してきたように、実施形態に係る付着物除去装置10は、カメラ50(「センサ」の一例に相当)のレンズ50a(「検知面」の一例に相当)の付着物を検知して噴射機構12(「除去機構」の一例に相当)により付着物を除去する付着物除去装置であって、判定部14cを備える。判定部14cは、カメラ50の撮影画像I(「センサによる検知状態」の一例に相当)の解析結果に基づいて、付着物が検知された場合にかかる付着物の付着が収束したか否かを判定するとともに、付着が収束したと判定される場合に、噴射機構12を作動させる。
したがって、実施形態に係る付着物除去装置10によれば、耐用年数の長期化を図ることができる。
また、判定部14cは、上記解析結果の時系列上における付着物の変化量に基づいて、付着が収束したか否かを判定する。
したがって、実施形態に係る付着物除去装置10によれば、精度よく付着の収束を検知することが可能となる。
また、判定部14cは、付着が収束したと判定される前に優先的なイベントの発生によるトリガの入力を受け付けた場合には、噴射機構12を作動させる。
したがって、実施形態に係る付着物除去装置10によれば、優先的なイベントの発生時には、付着が収束したか否かに関わらず、付着物の除去を優先させることができる。
また、判定部14cは、付着物が検知されていない場合には、上記トリガの入力を受け付けない。
したがって、実施形態に係る付着物除去装置10によれば、付着物が付着していないにも関わらず、各種機器100からのトリガの入力により無用に噴射機構12を作動させてしまうのを防ぐことができる。
また、判定部14cは、付着物が検知された場合で、再付着の防止を要する上記トリガの入力を受け付けた場合には、付着が収束したか否かに関わらず噴射機構12を連続的に作動させる。
したがって、実施形態に係る付着物除去装置10によれば、再付着の防止を要するイベントの発生時に、付着物を除去し続けることができる。
また、上記トリガは、ドライブレコーダのイベント記録の開始時、または、リバースギアへのシフトチェンジ時である。
したがって、実施形態に係る付着物除去装置10によれば、ドライブレコーダのイベント記録に際して、付着物の付着のない鮮明な映像を記録させることができる。また、車両の後退時において、バックカメラの映像を鮮明化することができ、後退時の安全性を高めるのに資することができる。
なお、上述した実施形態では、付着物除去装置10によって付着物が除去される対象がカメラ50の検知面であるレンズ50aである例を挙げたが、これに限られるものではない。
すなわち、たとえばレンズを介して画像を取得したり、車両周辺の物標の情報などを取得したりする光学センサであればよい。具体的には、たとえば車両周辺の物標を検知するレーダ装置等の種々の光学センサの検知面を対象とすることができる。
また、上述した実施形態では、付着物の除去機構が流体を噴射する噴射機構12である場合を例に挙げたが、除去機構の構成を限定するものではない。
また、付着物除去装置10は、たとえば車両だけでなく、船舶や航空機等に設けられてもよい。また、このような移動する機械だけでなく、一定の場所に設置されて運用される機械の付着物除去装置として設けられてもよい。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
10 付着物除去装置
11 ノズル
11a 噴射口
12 噴射機構
13 記憶部
13a 解析情報
13b 条件情報
14 制御部
14a 取得部
14b 解析部
14c 判定部
14d 作動制御部
50 カメラ
50a レンズ
100 各種機器

Claims (6)

  1. センサの検知面の付着物を検知して除去機構により前記付着物を除去する付着物除去装置であって、
    前記センサによる検知状態の解析結果に基づいて、前記付着物が検知された場合に該付着物の付着が収束したか否かを判定し、
    前記付着が収束していないと判定される場合は、前記除去機構に作動を待機させ、
    前記付着が収束したと判定される場合に、前記除去機構を作動させる制御
    を備え
    前記制御部は、
    前記解析結果の時系列上における前記付着物の変化量が一定のレベル以下となった場合に、前記付着が収束したと判定する、
    着物除去装置。
  2. 前記制御部は、
    前記付着が収束したと判定される前に優先的なイベントの発生によるトリガの入力を受け付けた場合には、前記除去機構を作動させる
    求項1記載の付着物除去装置。
  3. 前記制御部は、
    前記付着物が検知されていない場合には、前記トリガの入力を受け付けない
    求項に記載の付着物除去装置。
  4. 前記制御部は、
    前記付着物が検知された場合で、再付着の防止を要する前記トリガの入力を受け付けた場合には、前記付着が収束したか否かに関わらず前記除去機構を連続的に作動させる
    求項またはに記載の付着物除去装置。
  5. 前記トリガは、
    ドライブレコーダのイベント記録の開始時、または、リバースギアへのシフトチェンジ時である
    求項またはに記載の付着物除去装置。
  6. センサの検知面の付着物を検知して除去機構により前記付着物を除去する付着物除去装置が実行する付着物除去方法であって、
    前記センサによる検知状態の解析結果に基づいて、前記付着物が検知された場合に該付着物の付着が収束したか否かを判定することと、
    前記付着が収束していないと判定される場合は、前記除去機構に作動を待機させることと、
    前記付着が収束したと判定される場合に、前記除去機構を作動させることと、
    前記解析結果の時系列上における前記付着物の変化量が一定のレベル以下となった場合に、前記付着が収束したと判定することと、
    を含む着物除去方法。
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