JPH05302887A - 汚れ検知方法並びに汚れ検知装置及び速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明プレートの汚れを簡素な構成により迅速
に検知する方法と装置、及び、その汚れ検知装置を搭載
することにより、透明プレートの汚れによる速度検出性
能の劣化を防止でき、また、汚れに対する保守時期が明
瞭である速度検出装置を提供する。 【構成】 光ビーム１１を投光素子１２から透明プレー
ト５内へ入射させ、透明プレート５内で反射させながら
伝搬しつつ、汚れのある部分で外部へ漏洩させる。伝搬
後に透明プレート５外へ出射された光ビーム１１を受光
素子１３にて受光させ、その受光出力に基づいて透明プ
レート５の汚れを検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光透過プレートの汚れ
を検知する方法並びに汚れ検知装置及び同装置を備えて
路面等の相対移動速度を検出する速度検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車や電車などの車両に搭載される対
地速度検出装置において、路面等に光を照射し、その反
射光を読み取る光学式のものがある。図１０に、従来の
この種の光学式対地速度検出装置の構成例を示す。同装
置は、発光ダイオードやハロゲンランプ等からなる投光
素子２、空間フィルタを構成する櫛歯型フォトダイオー
ドからなる受光素子３、結像レンズ４、防塵用透明プレ
ート５、及び差動演算増幅器６などから構成され、投光
素子２から地面に向けて照射された光７ａは、防塵用透
明プレート５を透過後、地面により反射され、その反射
光７ｂによる地面の像は結像レンズ４によって受光素子
３上に結像される。その出力のうち、地面の周期的成分
が、受光素子３に接続された差動演算増幅器６によって
選択強調される。その結果、対地速度に比例した周波数
を持つ電気信号が出力として得られる。

【０００３】ところで、上記のように対地速度検出装置
において、透明プレート５が設けられているのは、例え
ば、本装置が自動車等に搭載された場合に、タイヤや車
輪によりはね飛ばされた小石等の障害物が装置内に入っ
て光学系を損傷したり、土砂や泥、水滴、塵埃などが、
光学系に付着することを防止するためであるが、その透
明プレートに泥や塵埃などが付着することにより、検出
用光及びその反射光の透過が妨げられることがある。

【０００４】そこで、車両に搭載された光学式の対地速
度検出装置において、光学系の汚れを防止するために、
センサの露出部に、車両が移動した時の空気の流れが平
行になるようにする整風板を設けることが知られている
（例えば、特開昭６３−２８６７７２号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
防止手段は、空気の流れを利用したものであり、汚れを
軽減する効果はあっても、汚れを完全に防止することは
できない。そして、従来の速度検出装置では、汚れを検
知したり、汚れ検知結果を速度検出装置にフィードバッ
クするようにはなっていないため、透明プレートに汚れ
が付着することにより速度検出性能が劣化し、あるい
は、汚れに対する対地速度検出装置の保守時期が不明瞭
であるといった問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、速度検出装置の透明プレート
の汚れを検知する方法と装置、及び汚れを検知する装置
を搭載した速度検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、光ビームを光透過プレート
内に入射させ、該光透過プレート内で反射を繰り返しな
がら伝搬した後に、該光透過プレートの外へ出射される
光ビームを受光することにより、該光透過プレートの表
面の汚れを検知する汚れ検知方法である。

【０００８】請求項２記載の発明は、光ビームを出射す
る投光部と、この光ビームを内部で反射を繰り返しなが
ら伝搬し、汚れのある部分で光漏洩量が増加する光透過
プレートと、この光透過プレートから出射される光ビー
ムを受光する受光部と、この受光部の受光量に応じた電
気信号を出力する信号処理部とを備え、該光透過プレー
トの汚れを検知する汚れ検知装置である。

【０００９】請求項３記載の発明は、路面等の相対移動
物に光を照射する第１の投光部、及び前記相対移動物か
らの反射光を受光する第１の受光部からなる速度検出手
段と、光ビームを出射する第２の投光部、前記第１の投
光部と相対移動物との間に設けられた光透過プレート、
この光透過プレート内に前記第２の投光部から入射さ
れ、反射を繰り返しながら伝搬した後に該光透過プレー
ト外へ出射される前記光ビームを受光する第２の受光
部、及び第２の受光部の受光量に応じた電気信号を出力
する信号処理部からなり、該光透過プレートの汚れを検
知する汚れ検知手段とを備えた速度検出装置である。

【００１０】請求項４記載の発明は、前記汚れ検知手段
の出力に基づいて、前記速度検出手段の出力を補正する
ようにした請求項３記載の速度検出装置である。

【００１１】請求項５記載の発明は、前記第１の投光部
から照射される光の波長と前記第２の投光部から出射さ
れる光ビームの波長とを異ならせた請求項３記載の速度
検出装置である。

【００１２】請求項６記載の発明は、前記第１の投光部
からの投光タイミングと前記第２の投光部からの投光タ
イミングとを、所定の位相差をもって同期させた請求項
３記載の速度検出装置である。

【００１３】請求項７記載の発明は、前記第２の投光部
の投光量を検出するモニタ用受光部を備えた請求項３記
載の速度検出装置である。

【００１４】請求項８記載の発明は、前記汚れ検知手段
の出力に基づいて、光透過プレートの汚れの状態を表示
する表示手段を備えた請求項３記載の速度検出装置であ
る。

【００１５】請求項９記載の発明は、汚れ検知手段の出
力に基づいて動作し、光透過プレートの汚れを除去する
汚れ除去手段を備えた請求項３記載の速度検出装置であ
る。

【００１６】

【作用】請求項１記載の構成により、光透過プレートの
内部へ光ビームを入射させ、その光ビームを該光透過プ
レート内で反射を繰り返させながら伝搬した後に、該光
透過プレートの外部へ出射させ、その出射された光ビー
ムを受光することにより、該光透過プレートの汚れを検
知する。

【００１７】請求項２記載の構成では、投光部から光透
過プレート内部へ光ビームを入射させ、その光ビームを
光透過プレート内で反射させながら伝搬すると共に、汚
れのある部分で光ビームを外部へ漏洩させる。そして、
伝搬後に光透過プレート外へ出射された前記光ビームを
受光部によって受光させ、その受光部の受光量に応じて
信号処理部から電気信号を出力させることにより光透過
プレートの汚れを検知する。

【００１８】請求項３記載の構成では、速度検出手段に
おいて、第１の投光部から路面等に向かって出射された
光が光透過プレートを透過して路面等に照射される。そ
の光の路面等による反射光を第１の受光部で受光して路
面等に対する速度を検出する。一方、汚れ検知手段にお
いては、第２の投光部から光透過プレート内へ光ビーム
を入射させ、その光ビームを光透過プレート内で反射さ
せながら伝搬しつつ、汚れのある部分で光ビームを外部
へ漏洩させる。伝搬された後に光透過プレート外へ出射
された光ビームを第２の受光部にて受光させ、その受光
量に応じて信号処理部から電気信号を出力させて光透過
プレートの汚れを検知する。

【００１９】請求項４記載の構成では、汚れ検知手段の
出力に基づいて速度検出手段の出力を補正することによ
り、光透過プレートの汚れに拘らず、安定した速度検出
がおこなえる。

【００２０】請求項５記載の構成では、第１の投光部か
ら照射される光の波長と、第２の投光部から出射される
光ビームの波長とを異ならせたので、光学的干渉を防止
でき、速度検出手段及び汚れ検知手段が適正に機能す
る。

【００２１】請求項６記載の構成では、第１の投光部か
らの投光タイミングと第２の投光部からの投光タイミン
グとを所定の位相差をもって同期させるので、光学的干
渉を防止でき、速度検出手段及び汚れ検知手段が適正に
機能する。

【００２２】請求項７記載の構成では、第２の投光部の
投光量がモニタ用受光部により検出され、その出力に基
づいて第２の投光部や第２の受光部を制御することによ
り、光ビームの投光量の変動に拘らず、安定した汚れ検
知出力を得ることができる。

【００２３】請求項８記載の構成では、汚れ検知手段の
出力に基づいて光透過プレートの汚れの状態が表示手段
によって表示されることにより、使用者に汚れの程度や
汚れ除去のための保守時期を知らせる。

【００２４】請求項９記載の構成では、汚れ検知手段の
出力に応じて光透過プレートの汚れが汚れ除去手段によ
って除去されるので、適切な時期に汚れを除去すること
ができる。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
まず、請求項１及び請求項２記載の発明に対応する実施
例について、図１及び図２を参照して説明する。本実施
例は、透明プレート（光透過プレート）の汚れの検知に
関するものであり、図１は汚れ検知装置１の斜視図、図
２は同側面図である。光を透過する透明プレート５の一
方の端部には、光ビーム１１を出射するための投光素子
１２が配設され、もう一方の端部には、光ビーム１１を
受光するための受光素子１３が配設されている。なお、
投光素子１２には、発光ダイオードやハロゲンランプ等
が、また、受光素子１３にはフォトダイオード等が用い
られる。

【００２６】上記の構成において、投光素子１２から出
射された光ビーム１１を透明プレート５の一方の端部か
らその透明プレート５の内部へ入射させ、内部で反射を
繰り返しながら透明プレート５内を伝搬させ、もう一方
の端部より透明プレート５の外部へ出射させ、これを受
光素子１３によって受光する。透明プレート５の内部を
光ビーム１１が反射しながら伝搬するとき、透明プレー
ト５の表面に汚れが付着していると、その部分の屈折率
は空気より大きくなり、透明プレート５とその外部すな
わち空気との間での反射係数が小さくなるため、光ビー
ム１１の外部への漏洩量が増える。この特性によって、
受光素子１３での受光量は透明プレート５の汚れ量に応
じて変わるので、この受光量を解析することにより、透
明プレート５の汚れの程度を検知することができる。

【００２７】汚れ検知装置１は、図１、図２に示したよ
うな構成の他、図３に示すように、透明プレート５の両
端部に、投光素子１２及び受光素子１３に対向する斜面
５ａ，５ｂを設けて、光ビーム１１の入出射効率を向上
させた構成や、また、図４に示すように、透明プレート
５の両端部下側に斜めカット部５ｃ，５ｄを設けて、そ
の面での反射を利用することにより、光ビーム１１を垂
直方向から入出射させる構成としてもよい。図４の構成
では、投受光素子１２，１３を透明プレート５の上側垂
直方向に配設することができるので、光ビーム１１の光
軸調整が容易になる。また、前記の図２及び図３の構成
においては、必要に応じて透明プレート５の光ビーム１
１の入出射部に反射防止コーティングを施せば、光ビー
ム１１の利用効率を向上させることができる。また、図
４の構成では、斜めカット部５ｃ，５ｄに蒸着等により
反射膜を形成してもよい。さらに、投光素子１２につい
ては、光ビーム１１の広がり角度と透明プレート５に対
する入射角度を適切に設定することにより、光ビーム１
１を透明プレート５内部で全反射させながら伝搬させる
ことが可能となり、光ビーム１１の伝搬ロスが軽減でき
る。

【００２８】次に、請求項３及び４記載の発明に対応す
る実施例について説明する。図５は、前記汚れ検知装置
（汚れ検知手段）を搭載した対地速度検出装置の構成図
である。同図において、地面に向けて速度検出用の光７
ａを照射する投光素子２と、地面からの反射光７ｂを結
像レンズ４を経て受光する空間フィルタである受光素子
３と、差動演算増幅器６と、前記検出用光７ａ及び反射
光７ｂを装置内に出入させるための窓部に設けられた光
を透過させる透明プレート５と、透明プレート５の汚れ
を検知するために、透明プレート５の一方の端部より、
光ビーム１１を投光する光ビーム投光素子１２と、透明
プレート５のもう一方の端部より出射される光ビーム１
１を受光するための光ビーム受光素子１３とから構成さ
れている。

【００２９】透明プレート５は、例えば、本装置が自動
車等の車両に搭載された場合に、タイヤによりはね飛ば
された小石等の障害物が窓部から装置内に入って光学系
を損傷したり、土砂や泥、水滴、塵埃などが、光学系に
付着するのを防止する。なお、投光素子２，１２は、発
光ダイオードやハロゲンランプ等からなり、また、速度
検出用の受光素子３は櫛歯型フォトダイオード、汚れ検
知用受光素子１３はフォトダイオード等からなる。

【００３０】上記の構成において投光素子２から地面に
向けて検出用光７ａが投光され、透明プレート５を透過
して地面に照射される。検出用光７ａの地面による反射
光７ｂは、透明プレート５を透過して装置内部に入り、
結像レンズ４によって受光素子３上に地面の像が結像さ
れる。受光素子３の受光出力の中から地面の周期的成分
は差動演算増幅器６によって選択強調される。この光パ
ターンを解析することにより、走行中の車両等に搭載さ
れた本装置と地面との相対的な位置関係が割り出され、
対地速度が検出される。

【００３１】透明プレート５に泥や塵埃などが付着する
と、検出用光７ａ及びその反射光７ｂの透過が妨げら
れ、速度を正確に検出できなくなる。これに対処するた
めに本装置では、上記した図１と同様の構成であって、
透明プレート５、投光素子１２、及び受光素子１３から
なる透明プレート５の汚れ検知装置１が装備されてい
る。この汚れ検知装置１により、受光素子１３において
受光した出力に基づいて、透明プレート５の汚れの程度
を検知することができ、検知した汚れの程度に応じて差
動演算増幅器６の出力を補正することにより、常に速度
を正確に検出することができる。

【００３２】続いて、請求項５記載の発明に対応する実
施例について、図６を参照して説明する。本実施例で
は、速度検出用光７ａ及びその反射光７ｂと、汚れ検知
用光ビーム１１との相互干渉が防止できるように構成し
た。本発明による対地速度検出装置においては、速度検
出と汚れ検知とが共に光学的手段によるものであり、し
かも、速度検出用の光７ａ，７ｂが透過する透明プレー
ト５の内部を汚れ検知用光ビーム１１が伝搬されるの
で、光の相互干渉が発生し易く、例えば、いずれか一方
の投光素子から発せられた光が、迷光となって他方の受
光素子に入射すると、精度が劣化したり誤検出の原因と
なる。

【００３３】このような現象を防止するために、速度検
出用光７ａと汚れ検知用光ビーム１１とが異なる波長に
なるように構成し、同図に示すように、受光素子３，１
３のそれぞれの前方に、波長フィルタ１４ａ，１４ｂを
配設した。例えば、速度検出用投光素子２には赤外発光
ダイオードを用いて、速度検出用受光素子３の前方に可
視光カットフィルタ１４ａを配設し、一方、汚れ検知用
の光ビーム投光素子１２には可視発光ダイオードを用い
て、それに対する受光素子１３の前方に赤外光カットフ
ィルタ１４ｂを配設すればよい。なお、波長フィルタ
は、状況に応じていずれか１つのみを配設してもよい。

【００３４】請求項６記載の発明に対応する実施例につ
いて図７を参照して説明する。同図は、速度検出用投光
素子２と汚れ検知用の光ビーム投光素子１２の投光タイ
ミングを示す波形図である。本実施例では、２つの投光
素子２，１２の投光が等しい周期で、かつ、同時に投光
することのないように位相をずらしてパルス発光させ、
速度検出用光７ａ，７ｂと汚れ検知用光ビーム１１とが
相互干渉しないようにした。これにより、精度の劣化や
誤検出が防止できる。また、透明プレート５の汚れ検知
の出力に応じて、対地速度検出に用いる投光素子２の投
光量や、受光素子３の出力を制御することにより、汚れ
検知に基づいて、対地速度の検出を適正に調整すること
ができる。

【００３５】次に、請求項７記載の発明に対応する実施
例について図８を参照して説明する。汚れ検知光ビーム
投光素子１２に用いられる発光ダイオード等は、通常、
その温度により出力が変化するなどの温度依存性をもっ
ており、装置の作動時に投光素子１２からの投光量が変
化することがある。このような投光量の変化は、透明プ
レート５の汚れを検知する上での外乱となる。そこで、
本実施例では投光量をモニタし、その結果をフィードバ
ックして汚れ検知の出力を適正に制御するようにした。

【００３６】すなわち、図８において、光ビーム投光素
子１２と近接するようにモニタ用受光素子１５を配設
し、さらに、オートパワーコントロール（発光出力定量
制御）回路１６を設けて、その回路１６に投光素子１２
とモニタ用受光素子１５とを接続した。これにより、投
光素子１２からの投光量をモニタ用受光素子１５によっ
て受光し、その受光出力に基づいてオートパワーコント
ロール回路１６により投光素子１２の投光量を適正に制
御することができ、投光素子１２の温度依存性に影響さ
れない安定した検知出力を得ることができる。

【００３７】温度依存性の影響を排除するための他の構
成を、図９に示す。本実施例では、汚れ検知用光ビーム
受光素子１３からの出力とモニタ用受光素子１５からの
出力を受けて、両者の出力の差もしくは比を演算させる
演算器１７を設け、この演算器１７における演算結果を
汚れ検知にフィードバックするようにしたので、前記と
同様に、投光量の変化に拘らず安定した検知出力が得ら
れる。なお、受光素子１３，１５として用いられるフォ
トダイオードの光−電流変換効率も温度依存性を有して
いるが、通常、投光素子の発光出力の温度依存性と比べ
て、受光素子におけるそれは十分に小さいので、汚れ検
知出力に影響することはない。

【００３８】次に、請求項８記載の発明に対応する実施
例を説明する。汚れ検知出力を、ウインドコンパレータ
等を介してＬＥＤバーグラフなどの表示手段に表示する
ことにより、透明プレート５を洗浄もしくは清掃する保
守時期を知らせるような保守アラーム信号出力システム
が構成できる。そして、例えば、汚れ検知出力について
５段階のレベルを設定しておき、装置の目的、用途、及
び使用環境等を考慮して、いずれかのレベルに達する汚
れが検知された時に警告を発するようにすればよい。

【００３９】さらに、請求項９記載の発明に対応する実
施例を説明する。本実施例では、装置内に、透明プレー
ト５を清掃するクリーニング機構を設けた。このクリー
ニング機構は、例えば、透明プレート５の表面を掃くた
めのワイパーやブラシを装着し、さらに、洗浄液を吐出
するノズル等を透明プレート５の近辺に設ければよい。
そして、汚れ検知出力に応じて、クリーニング機構が自
動的に作動するように構成すれば自動クリーニングシス
テムが実現できる。これにより、対地速度検出装置の保
守作業の省力化が図れる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明の汚れ検知方法によ
れば、透明プレート内を伝搬した光の受光出力を解析す
ることによって汚れの程度を検知できる。また、汚れ検
知装置によれば、汚れ検知方法を簡素な構成により実現
でき、迅速な汚れ検知が行える。さらに、汚れ検知装置
を搭載した対地速度検出装置を用いれば、透明プレート
の汚れを簡素な構成により検知することができ、使用環
境に拘らず装置を適正に作動させることができる。そし
て、速度検出用光と汚れ検知用光ビームの光学的干渉を
防止し、汚れ検知動作が対地速度を検出する上での障害
要因とならないように構成することにより、光速度検出
手段及び汚れ検知手段を適正に機能させることができ
る。さらに、汚れ検知出力に基づいて対地速度検出の出
力を制御できるように構成することにより、装置の検出
能力の向上と安定化が実現する。また、汚れ検知の出力
に応じて透明プレートの保守時期を警告したり、自動的
にクリーニングする機構を設けることにより、透明プレ
ートを適切な時期に保守でき、また、保守作業も省力化
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による透明プレートの汚れ検知
装置の斜視図である。

【図２】透明プレートの汚れ検知装置の側面図である。

【図３】透明プレートの汚れ検知装置の側面図である。

【図４】透明プレートの汚れ検知装置の側面図である。

【図５】本発明の実施例による対地速度検出装置の構成
図である。

【図６】本発明の実施例による対地速度検出装置の構成
図である。

【図７】投光素子の発光タイミングを示す波形図であ
る。

【図８】透明プレートの汚れ検知機構の構成図である。

【図９】透明プレートの汚れ検知機構の構成図である。

【図１０】従来の対地速度検出装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 汚れ検知装置 ２ 対地速度検出用投光素子 ３ 対地速度検出用受光素子 ５ 透明プレート ６ 差動演算増幅器 ７ａ 速度検出用光 ７ｂ 速度検出用反射光 １１ 汚れ検知用光ビーム １２ 光ビーム投光素子 １３ 光ビーム受光素子 １４ａ 速度検出用波長フィルタ １４ｂ 汚れ検知用波長フィルタ １５ モニタ用受光素子 １７ 演算器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを光透過プレート内に入射さ
   せ、該光透過プレート内で反射を繰り返しながら伝搬し
   た後に、該光透過プレート外へ出射される光ビームを受
   光することにより、該光透過プレートの表面の汚れを検
   知することを特徴とした汚れ検知方法。
2. 【請求項２】 光ビームを出射する投光部と、この光ビ
   ームを内部で反射を繰り返しながら伝搬し、汚れのある
   部分で光漏洩量が増加する光透過プレートと、この光透
   過プレートから出射される光ビームを受光する受光部
   と、この受光部の受光量に応じた電気信号を出力する信
   号処理部とを備え、該光透過プレートの汚れを検知する
   ことを特徴とする汚れ検知装置。
3. 【請求項３】 路面等の相対移動物に光を照射する第１
   の投光部、及び前記相対移動物からの反射光を受光する
   第１の受光部からなる速度検出手段と、 光ビームを出射する第２の投光部、前記第１の投光部と
   相対移動物との間に設けられた光透過プレート、この光
   透過プレート内に前記第２の投光部から入射され、反射
   を繰り返しながら伝搬した後に該光透過プレート外へ出
   射される前記光ビームを受光する第２の受光部、及び第
   ２の受光部の受光量に応じた電気信号を出力する信号処
   理部からなる、該光透過プレートの汚れを検知する汚れ
   検知手段とを備えたことを特徴とする速度検出装置。
4. 【請求項４】 前記汚れ検知手段の出力に基づいて、前
   記速度検出手段の出力を補正するようにしたことを特徴
   とする請求項３記載の速度検出装置。
5. 【請求項５】 前記第１の投光部から照射される光の波
   長と前記第２の投光部から出射される光ビームの波長と
   を異ならせたことを特徴とする請求項３記載の速度検出
   装置。
6. 【請求項６】 前記第１の投光部からの投光タイミング
   と前記第２の投光部からの投光タイミングとを、所定の
   位相差をもって同期させたことを特徴とする請求項３記
   載の速度検出装置。
7. 【請求項７】 前記第２の投光部の投光量を検出するモ
   ニタ用受光部を備えたことを特徴とする請求項３記載の
   速度検出装置。
8. 【請求項８】 前記汚れ検知手段の出力に基づいて、光
   透過プレートの汚れの状態を表示する表示手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３記載の速度検出装置。
9. 【請求項９】 汚れ検知手段の出力に基づいて動作し、
   光透過プレートの汚れを除去する汚れ除去手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３記載の速度検出装置。