JPH075114A - 透光性パネルの汚れ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定環境の急激な明るさ変更に対しても透光
性パネルの汚れ度合いを確実に精度よく測定できる。 【構成】 汚れの付着し得る透光性パネルに向けて光を
パルス状に発射する発光手段と、前記透光性パネルで反
射した反射光及び該透光性パネルを通とた外来光を受光
する受光手段と、該受光手段からの受光出力を平均化し
て出力する平均化手段と、前記受光手段からの受光出力
のピーク値をとるピークホールド手段と、前記平均化手
段とピークホールド手段との差をとる差動手段とを備
え、該差動手段からの出力を汚れ度合い表示信号として
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザ光を用
いた車両用衝突防止装置等の光学素子の前面を覆い、発
射光、反射光を通過させる機能を有する透光性パネルの
汚れ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の透光性パネルの汚れ検出
装置を車両用衝突防止装置を例にとってその概略構成を
図３及び図４に基づいて説明する。即ち、図において、
１はレーザを用いて自車両（本件装置が取り付けられた
車両）と前方障害物である前方車両との間の距離を検出
する距離センサで、発光部１ａと受光部１ｂとからな
り、発光部１ａは前方車両に向けてレーザ光線を所定の
周期でパルス状に発射するためのレーザダイオード駆動
部４、集光レンズ５、該集光レンズ５の焦点に位置せし
められるレーザダイオード（ＬＤ）６などから構成さ
れ、レーザダイオード６からのレーザ光線は集光レンズ
５を介して発射される。

【０００３】また前記受光部１ｂは、前方からの光のう
ち特定周波数成分のみの周波数の光を選択的に抽出して
通過せしめる光学フィルタ７と、光学フィルタ７を介し
た光を集光するためのフレネルレンズ８と、フレネルレ
ンズ８によって集光された光を受光するための距離検出
用フォトダイオード（ＰＤ）９と、受光アンプ１０と、
後述のゲートタイマ１４からのタイミング信号の供給開
始に基づいてクロック信号の計数を開始し、また受光ア
ンプ１０からの出力に基づいて計数を停止して距離信号
を出力する距離カウンタ１１と、レーザダイオード６か
ら発射され、送受光用窓ガラス１６の汚れによって反射
されたレーザ光線及び外来からの太陽光等の自然光を受
光するように配置された汚れ検出用フォトダイオード
（ＰＤ）１２と、このフォトダイオード１２からの検出
出力に基づいて送受光用窓ガラス１６の汚れ度合いを検
出し、その汚れ度合いに応じて変化する汚れ度合い表示
信号を信号変換器１５に出力する送受光窓ガラス汚れ検
出回路１３と、受光アンプ１０、距離カウンタ１１、レ
ーザダイオード駆動部４のそれぞれの駆動タイミングを
とるためのタイミング信号を出力するゲートタイマ１４
と、前記距離カウンタ１１及び送受光窓ガラス汚れ検出
回路１３からの汚れ度合い表示信号を処理して後述のマ
イクロコンピュータ２に供給する信号変換器１５となど
から構成される。

【０００４】２はマイクロコンピュータで、そのマイク
ロコンピュータは距離センサ１の検出する距離信号の単
位時間毎の変化度合いから自車両と前方車両との相対速
度を算出し、この算出した相対速度の平滑化処理を予め
設定した一定時間毎に行い、検出した距離Ｒと、平滑化
した相対速度Ｖと、車速センサ（図示せず）からの車速
パルス信号に基づく自車両の減速度αとに基づいて自車
両と前方車両との衝突の可能性の有無を判断し、衝突の
可能性があると判断した場合には警報信号を出力する。
また、このマイクロコンピュータ２は、レーザダイオー
ド６からの送受光用窓ガラス１６の汚れによる拡散反射
光を図６に示すフォトダイオード１２で受光し、それら
の信号を処理することによって汚れ警報信号（図７のＤ
のパルスを示す）を発生する。

【０００５】なお、マイクロコンピュータ２は図３に示
すように入出力インターフェイス２ａ、情報処理部２ｂ
及びＲＡＭ２ｃによって構成されている。また、上記発
光部１ａ及び受光部１ｂは一側面のみが開口されたケー
ス内に収納され、かつそれらが収納された後、その開口
部全体は、送受光用窓ガラス（透光性パネル）１６で閉
塞され、その送受光用窓ガラス１６を介してレーザダイ
オード６からのレーザ光線が所定の周期でパルス状に出
射され、前方車両等による反射光がフォトダイオード９
によって受光される。

【０００６】次に、前記送受光窓ガラス汚れ検出回路１
３に付いて説明する。即ち、図６に示すように、送受光
用窓ガラス１６に対してレーザダイオード６と共に同一
側に配置され、かつそのレーザダイオード４から発射さ
れるレーザ光線の一部の送受光用窓ガラス１６の表面の
汚れによる反射光を受光するフォトダイオード１２と、
該フォトダイオード１２からの検出出力のうち自然光等
による直流成分のみを遮断する直流カットフィルタと、
該直流カットフィルタによって抽出された前記窓ガラス
１６による反射光に対応する出力信号のピークホールド
値を検出し、その電圧値を汚れ度合い表示信号として出
力するピークホールド回路と、該ピークホールド回路か
らの出力値が設定された基準値を越えたとき、汚れ警報
信号を出力するコンパレータとの直列回路から構成され
ている。

【０００７】３は上記マイクロコンピュータ２の出力す
る汚れ警報信号を受けて警報を発生する警報発生器で、
この警報発生器３は、前記マイクロコンピュータ２の情
報処理部２ｂからの入出力インターフェイス２ａを介し
て警報信号に基づいて駆動される警報スピーカ３ａと、
該情報処理部２ｂで作成され、入出力インターフェイス
２ａを介して供給される汚れ度合い表示信号を表示する
７セグメントの表示器３ｃと、警報音量の設定や警報距
離レンジ（前記コンパレータの基準値に相当する）の設
定を行うための設定スイッチ３ｄとで構成されている。

【０００８】次に、上記構成の作用を図５に示すフロー
チャートを参照して説明する。通常、電源がオンされる
と、マイクロコンピュータ２はステップＳＴ１００に進
み、初期設定を開始する。初期設定が終了すると、レー
ザダイオード駆動部４によってレーザダイオード６が所
定の周期で間欠的に駆動され、発射されたレーザ光線は
集光レンズ５、送受光用窓ガラス１６を直列に介して装
置前方に向けて発射され、前方車両がある場合にはそれ
によって反射された反射光が送受光用窓ガラス１６、光
学フィルタ７、フレネルレンズ８を直列に介してフォト
ダイオード９によって受光され、距離カウンタ１１に受
光信号が供給される。

【０００９】距離カウンタ１１は、レーザダイオード駆
動部４が駆動されてから受光信号が供給されるまでの
間、ゲートタイマ１４からのクロックパルスを計数する
ことによって、自車両と前方車両等の前方物体との間の
距離Ｒを測定する。

【００１０】その測定された距離信号は、信号変換器１
５を介してマイクロコンピュータ２の入出力インターフ
ェイス２ａに供給され、その後ＳＴ１０１において距離
信号が情報処理部２ａに入力され、その距離信号がＳＴ
１０２においてＲＡＭ２ｃに記憶される。

【００１１】次に、情報処理部２ｂはＳＴ１０３におい
て、供給された最新の距離信号と、前回得られた所定時
間前の本件装置により測定されてＲＡＭ２ｃに記憶され
ている距離信号とを比較し、その比較結果に基づいて単
位時間当たりの距離の変化量、すなわち相対速度Ｖを算
出し、その逐次求められた相対速度Ｖを予め設定された
所定周期△ｔの時間毎にＳＴ１０４において平滑化す
る。

【００１２】そして、予め設定した所定周期△ｔの時間
毎の平滑化された相対速度Ｖを新たな相対速度Ｖとして

【００１３】

【数１】

【００１４】から衝突の危険性をＳＴ１０５において判
断する。この場合、Ｒは前方車両（障害物）との間の車
間距離、Ｖは相対速度、αは自車両の減速度である。車
間距離Ｒが数１式を満足する値に達し、ＳＴ１０６に進
んだとき自車両が前方車両に衝突する可能性があると判
断して警報信号をスピーカ３ａに供給して警報を発生さ
せ、かつ自車両と前方車両との車間距離Ｒを表示して運
転者に危険の度合いを報知させ、ＳＴ１０７に進む。ま
た、ＳＴ１０５において数１式が満足されないときにも
ＳＴ１０７に進む。

【００１５】ＳＴ１０７においては、送受光用窓ガラス
１６の汚れを示す窓ガラス汚れ表示信号を入力し、その
値が基準値に対して大きいか否かを、送受光窓ガラス汚
れ検出回路１３から汚れ警報信号が出力されているかに
よって判断し、大きい場合にはＳＴ１０８において図示
されない不揮発性メモリに記録される。

【００１６】さらに、この異常状態がｎ(sec) 間連続し
ているとＳＴ１０９において判断された場合にはＳＴ１
１０において汚れ警報信号が作成されて表示器３ｃにそ
の信号が供給されると共に、その警報内容が表示され、
ＳＴ１０１に戻る。またＳＴ１０７において正常と判断
された場合、及びＳＴ１０９において異常状態がｎ(se
c) 間連続せずに正常状態に復帰した場合にはＳＴ１０
１に戻る。

【００１７】なお、窓ガラス汚れ表示信号は、次のよう
に得られる。すなわち、図６に示すようにレーザダイオ
ード６からパルス状に発射されたレーザ光線Ｌは送受光
用窓ガラス１６を通過する光線Ａとフォトダイオード１
２方向に反射され、フォトダイオード１２に汚れ度合い
を示す信号として受光される光線Ｃ（送受光用窓ガラス
１６の汚れ度合いに比例して光量が大きくなる）とに分
かれる。

【００１８】またフォトダイオード１２は、太陽光等の
自然光Ｂを受光するが、自然光による直流電圧に、反射
光Ｃによる脈流電圧が重畳され出力される。この重畳さ
れた信号は、直流カットフィルタによって直流電圧が遮
断されて脈流のみが抽出される。また、次段のピークホ
ールド回路は、この脈流信号をピークホールドし、この
ピークホールドされた電圧値を、次段のコンパレータに
供給し、基準値と比較し、基準値を越えた場合に汚れ警
報信号として比較回路から出力される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の透光性パネルの汚れ検出装置が車両の衝突
警報装置（車両の先端部に前方に向けて取り付けられ、
先行車両に対して衝突の危険性が発生したら警報を発す
る装置）に適応された場合において、例えば昼間のよう
な一定の明るさの環境の中を走行する時には、フォトダ
イオード１２には自然光と反射光との合成光Ｂが受光さ
れるので、図７（Ａ）の区間Ｔ１のようにフォトダイオ
ード１２からは直流成分（自然光によるもので、図７
（Ａ）の区間Ｔ１の直流電圧Ｑのように極めてゆつくり
変化するものもある）Ｑに脈流（レーザ光線の反射光に
よる）Ｐが重畳されて出力される。

【００２０】また、暗い中を走行する夜間のように対向
車によって短時間の間、前方から照らされた場合にあっ
ては図７（Ａ）の区間Ｔ２のＱに示すように短時間だけ
前記直流成分が大きく変動する信号が出力されるが、次
段の直流カットフィルタによってその非常にゆっくり変
化する直流電圧のみがカットされ、変動分のみが次段の
ピークホールド回路に供給され、そのピークホールド回
路からの出力のみに基づいて汚れ度合いが判断されるた
めに、対向車両のヘットライトによって前方から照らさ
れた場合には、その短い時間Ｔ２の間に、汚れ度合いが
進んだものとして、例えば図７（Ｃ）に示されるように
ピークホールドされた電圧値が基準電圧を越えてしまう
ので結果的に図７の（Ｄ）のように汚れ警報信号が発生
されてしまい誤動作になってしまうという問題点があっ
た。

【００２１】そこで、この発明は、上記のような問題点
に着目してなされたもので、短時間使用環境の明るさが
一時的に短時間だけ変化した場合であっても確実に透光
性パネルの汚れ度合いのみを検出できる装置を提供する
ことを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる透光性
パネルの汚れ検出装置は、汚れの付着し得る透光性パネ
ルに向けて光をパルス状に発射する発光手段と、前記透
光性パネルで反射した反射光及び該透光性パネルを通と
た外来光を受光する受光手段と、該受光手段からの受光
出力を平滑化して出力する平滑化手段と、前記受光手段
からの受光出力のピーク値をとるピークホールド手段
と、前記平滑化手段とピークホールド手段との差をとる
差動手段とを備え、該差動手段からの出力を汚れ度合い
表示信号として出力するものである。

【００２３】

【作用】この発明によれば、明るさ変動のない、または
非常に緩慢に明るさの変化する自然光と、パルス状に変
化する反射光を重畳して受光する受光手段からの出力を
一方で平均化し、また他方でピークホールドを行うこと
によって前記平均化された信号に類似した信号を得、そ
の両者の差をとるので、使用環境の明るさが外乱によっ
て急激に変化したような場合であっても直流的な信号成
分のみが互いにキャンセルしあうので、汚れ度合いを示
す信号の抽出が正確に行われ、装置の信頼性を向上でき
る。

【００２４】

【実施例】以下、この発明による実施例を図１に基づい
て説明する。なお、図１において、２０は光検出部で、
フォトダイオード（図４におけるフォトダイオード１２
に相当する）２０ａ，検出用抵抗２０ｂから構成され、
フォトダイオード２０ａの一端が電源のプラス側に接続
され、かつ他端が抵抗２０ｂを介してアース側に接地さ
れている。

【００２５】２１は光検出部２０から供給される信号Ａ
を平均化する平滑化回路で、トランジスタ２１ａ、抵抗
２１ｂ，２１ｃ、コンデンサ２１ｄから構成され、トラ
ンジスタ２１ａのコレクタ端子は電源のプラス側に、ベ
ース端子は、前記光検出部２０のフォトダイオード２０
ａと抵抗２０ｂとの接続点に接続され、またエミッタ端
子は抵抗２１ｂを介してアース側に接続されている。ま
たエミッタ端子は、抵抗２１ｃ、抵抗２１ｄの直列回路
を介してアース側に接続されている。

【００２６】２２はピークホールド回路で、トランジス
タ２２ａ、コンデンサ２２ｂ，抵抗２２ｃから構成さ
れ、トランジスタ２２ａのコレクタ端子は電源のプラス
側に接続され、ベース端子は、前記光検出回路２０のフ
ォトダイオード２０ａと抵抗２０ｂとの接続点に接続さ
れている。またエミッタ端子は、一端が接地されたコン
デンサ２２ｂを介して接地されている。なお、コンデン
サ２２ｂには抵抗２２cが並列接続されている。

【００２７】２３は引き算回路で、前記平滑化回路２１
の出力端子、即ち抵抗２１ｃとコンデンサ２１ｄとの接
続点がこの引き算回路２３のマイナス入力端子に、また
ピークホールド回路２２のトランジスタ２２ａのエミッ
タ端子がプラス入力端子に接続され、双方から供給され
る信号Ｂ，Ｃの大きさの差をとつて汚れ度合い信号Ｄと
して出力する。

【００２８】２４はコンパレータで、引き算回路２３か
ら出力される汚れ度合い信号Ｄと、設定された基準電圧
とを比較して、引き算回路２３からの出力信号が基準電
圧を越えたとき汚れ警報信号（図７のＤ参照）Ｅを出力
する。

【００２９】次に、図１に示す構成の作用を説明する。
フォトダイオード２０ａは、常時測定環境の明るさを検
出し、その明るさに応じた電流を検出用抵抗２０ｂに流
し、直流電圧（図２のＴ１区間のＱ）または緩慢に変動
する直流電圧（図２のＴ２区間のＱで、この場合は夜間
等に多い）を発生している。また、フォトダイオード２
０ａはパルス状の反射光線を受光して、それに対応する
パルス状の電圧波形Ｐを前記直流電圧Ｑに重畳させ、図
２の（Ａ）に示すような信号Ａを出力する。

【００３０】この信号Ａは、次段の平滑化回路２１に供
給され、図２（Ｂ）に示すように抵抗２１ｂ，２１ｃ、
コンデンサ２１ｄで決まる時定数で平滑化されて、実際
上パルス状の波形が実効値の点で直流電圧に比較して小
さいので、直流電圧の波形に近い電圧波形Ｂが出力され
る。また、前記検出用抵抗２０ｂに発生した信号Ａは、
ピークホールド回路２２にも供給され、図２（Ｃ）に示
されるような波形を得る。すなわち、送受光用窓ガラス
１６が汚れていないときには、パルス波形Ｐは小さく、
ほぼ一定しているので光検出部２０から出力される信号
Ａのうちの直流電圧Ｑの波形に近似した波形を出力す
る。

【００３１】そのために、これら平滑化回路２１で得ら
れた信号Ｂと、ピークホールド回路２２で得られた信号
Ｃとを引き算回路２３において引き算されて得られたそ
れらの差（図２（Ｄ））は、次段のコンパレータ２４の
基準電圧を越えず、汚れ警報信号は発生されない。

【００３２】しかしながら、図２（Ａ）の区間Ｔ３に示
すように送受光用窓ガラス１６が汚れた場合にはその窓
ガラス１６による反射が大きくなることにより、反射に
よるパルス波形の波高値のみが大きくなり（このとき直
流電圧Ｑは変化しない）、平滑化回路２１の出力電圧
は、それ以前に対して変化しないが、ピークホールド回
路２２の出力電圧が大きく変化するので、その結果、引
き算回路２３からの区間Ｔ３での電圧値が大きくなり、
コンパレータ２４から汚れ警報信号Ｅが出力される。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明よれば、
測定環境の明るさが急激に変化した場合であっても透光
性パネルの汚れ度合いを確実に精度よく測定できるとい
う極めて有効な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の実施例を説明するための回
路構成説明図である。

【図２】図１に示す実施例の作用を説明するための各部
波形説明図である。

【図３】従来例の装置の構成の概要を説明するための回
路ブロック説明図である。

【図４】図３の回路ブロック説明図の詳細構成図であ
る。

【図５】図４におけるマイクロコンピュータの作動を説
明するためのフローチャート図である。

【図６】本件発明による実施例、従来例におけるレーザ
ダイオード、ホトダイオード送受光用窓ガラスとの関係
を説明するための説明図である。

【図７】図４の送受光窓ガラス汚れ検出回路である。

【符号の説明】

１ 距離センサ １ａ 発光部 １ｂ 受光部 ２ マイクロコンピュータ ３ 警報発生器 ４ レーザダイオード駆動部 ５ 集光レンズ ６ レーザダイオード １０ 受光アンプ １１ 距離カウンタ ９、１２ フォトダイオード １３ 送受光窓ガラス汚れ検出回路 １５ 信号変換器 １６ 送受光用窓ガラス ２０ 受光部 ２１ 平滑化回路 ２２ ピークホールド回路 ２３ 引き算回路 ２４ コンパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 流郷 繁 川崎市高津区諏訪1168 高田方 (72)発明者 伊藤 秀文 東京都目黒区碑文谷１−20−13 ひまわり 荘15号 (72)発明者 吉村 貴司 神奈川県横浜市神奈川区入江１−11−20 メゾン寿104

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚れの付着し得る透光性パネルに向けて
   光をパルス状に発射する発光手段と、前記透光性パネル
   で反射した反射光及び該透光性パネルを通つた光を受光
   する受光手段と、該受光手段からの受光出力を平滑化し
   て出力する平滑化手段と、前記受光手段からの受光出力
   をピークポールドして出力するピークホールド手段と、
   前記平滑化手段とピークホールド手段との差をとる差動
   手段とを備え、該差動手段からの出力を汚れ度合い表示
   信号として出力する透光性パネルの汚れ検出装置。