JPS6353444A - 光学式液体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両のウィンドシールド、建物の窓ガラス等
の透光性シールドの外表面に付着する雨滴等の液体を光
学的に検出するに適した光学式液体検出装置に関する。

［従来技術］ 従来、この種の液体検出装置においては、例えば、車両
用ウィンドシールドワイパ制御システムによるウィンド
シールドワイパの制御にあたり、一対の発光ダイオード
とホｌ−１〜ランジスタとの組合せからなるセンサな、
車両のウィンドシールドの内表面側に配設して、同ウィ
ンドシールドの外表面に雨滴が付着しなときこの付着雨
滴を前記センサにより検出するようにしたものがある。

（発明が解決しようとする問題点］ しかしなから、このような構成においては、ウィンドシ
ールドの外表面上における付着雨滴の検出領域が、通常
狭く、この検出領域を広げるために前記センサの数を増
加させると、乗員の前方視野の妨げになるという不具合
が生じる。これに対しては、圧電素子からなる圧電セン
サな例えば車両のボンネット上に配設して、降雨時に雨
滴がボンネット上に落下したとき同ボンネットの上面に
生じる振動を前記圧電センサにより検出する方法も考え
られるが、かかる場合には、前記圧電センサが雨９日光
等の外部環境条件に影響されてその耐久性の低下を招く
。

そこで、本発明は、このような不具合に対処ずべく、イ
メージ検出手段の機能を有効に活用した光学式液体検出
装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） かかる問題の解決にあたり、本発明の構成は、透光性シ
ールドの内表面側に配置されてこの透光性シールドの外
表面に液体が付着したときこの付着に基く前記外表面の
状態を光学的に検出し繰返し一連のイメージ検出信号と
して発生ずるイメージ検出手段と、前記各一連のイメー
ジ検出信号の各位を基準値と順次比較して前記各一連の
イメージ検出信号の各位の相互関係を判断し前記付着液
体の有無を決定する決定手段とを備えるようにしたこと
にある。

［作用］ しかして、このように本発明を構成したことにより、前
記透光性シールドの外表面に液体が付着すると、前記イ
メージ検出手段が前記付着液体の流動変化に応じこれを
光学的に検出し繰返し一連のイメージ検出信号として発
生し、前記決定手段が前記各一連のイメージ検出信号の
各位を前記基準値と順次比較し、前記イメージ検出信号
の各位の相互関係を判断して前記付着液体の有無を決定
する。

（効果） このように、前記イメージ検出手段の検出ＩＲ能を有効
に活用することにより、前記付着液体の有無を確実に検
出できる。かかる場合、前記イメージ検出手段が前記透
光性シールドの内表面側に位置しているので、同イメー
ジ検出手段が液体等の外乱条件に影響されることなくそ
の耐久性を十分に維持し得る。また、前記イメージ検出
手段の外形寸法が小さいにもかかわらず、同イメージ検
出手段の液体検出領域が広いため、前記透光性シールド
の外表面の広範囲に亘り付着する液体を確実に検出でき
る。

また、上述した発明において、前記透光性シールドの表
面における特定領域に形成したバーコード状パターン部
を前記イメージ検出手段に設けた場合には、このイメー
ジ検出手段が、前記特定領域に液体が付着したときこの
付着に基く前記パターン部の状態に応じ変化するレベル
にて一連のイメージ検出信号を発生する。このため、前
記決定手段による付着液体の有無に対する決定が前記−
連のイメージ検出信号のレベル変化との関係によってよ
り一層適確になされ得る。

（実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
図及び第２図は、本発明に係る光学式液体検出装置が車
両用ウィンドシールドワイパ制御システムに適用された
例を示している。ウィンドシールドワイパ制御システム
は、ウィンドシールドワイパＷを有しており、このウィ
ンドシールドワイパＷは、そのワイパブレードを、当該
車両のフロントウィンドシールド１０の外表面に沿い同
外表面上の払拭領域に亘って往復摺動させるように構成
されている。

液体検出装置は、検出装置本体２０を有しており、この
検出装置本体２０は、フロントウィンドシールド１０の
内側下縁近傍に位置するダツシュボード上壁１１に組付
けられている。検出装置本体２０は、屈曲状に形成した
筒状ケーシング２１を有しており、このケーシング２１
は、その両開口端部２１ａ、２１ｂをフロントウィンド
シールド１０の払拭領域に対向させるように、同両開口
端部２１ａ、２１ｂをダ・ソシュボード上壁１１の貫通
孔１１ａ中に傾斜して嵌着して組付けられている。

ケーシング２１の開口端部２１ａには、発光素子２２が
その発光面２２ａをフロントウィンドシールド１０の払
拭領域に向けて嵌着されており、この発光素子２２は、
赤外発光ダイオード２２ｂ（第２図参照）を内蔵して、
この赤外発光ダイオード２２ｂから生じる赤外光（第３
図にて特性（イ）参照）を発光面２２ａから放射状に前
記払拭領域に向けて出射する、かかる場合、赤外発光ダ
イオ−１−２２ｂからの赤外光は、波長λ二〇、９４（
μｒｒ＋　）にてピーク値を有する。これは、第４図に
て特性（イ）により示すごとく、太陽エネルギーの低い
領域に前記赤外光のピーク値を合わせることによって、
外乱光による悪影響を極力少なくするようにしたもので
ある。但し、第２１図にて特性（４）は地上における太
陽エネルギーのスペクトル分布を示し、特性（υ）は大
気外における太陽エネルギーのスペクトル分布を示す。

一方、ケーシング２１の開口端部２１ｂには、赤外線フ
ィルタ２３が嵌着されており、この赤外線フィルタ２３
は、フロントウィンドシールド１０からの光のうち外乱
光（太陽光の紫外光成分及び可視光成分等）を除去し赤
外光のみをケーシング２１内に入射させる。具体的には
、第３図にて特性（１７）により示すごとき機能を有す
るバイパスフィルタ、或いは第３図にて特性（ハ）によ
り示すごとく赤外領域及びその近辺領域のみの波長を有
する光のみを透過させるバンドパスフィルタを、赤外線
フィルタ２３として採用すればよい。

ケーシング２１の中央屈曲部内には、反射鏡２４が、赤
外線フィルタ２３からの赤外光を、ケーシング２１の水
平部内に配設した凸レンズ２５に向けて反射するように
、適宜な手段により固定されており、凸レンズ２５は、
反射鏡２４からの反射赤外光を平行光線として、ケーシ
ング２１の後端開口部に嵌着したイメージセンサ２６に
入射させる。イメージセンサ２６は、例えば、第１〜第
５０の画素部（図示せず）を二次元的に配列して構成さ
れており、このイメージセンサ２６は、その受光面２６
ａにて凸レンズ２５からの平行光線を受光したときこれ
を経時的に繰返し検出し前記第１〜第５０の画素部から
順次各一連の第１〜第５０のイメージ検出信号として発
生する。かかる場合、イメージセンサ２６の受光した光
が、フロントウィンドシールド１０の払拭領域に付着し
た雨滴により反射された発光素子２２からの赤外光であ
るとき、各イメージ検出信号は、付着雨滴の外周部分か
らの反射光との関係で高周波成分を含む。なお、イメー
ジ七〉・す２６の各画素部はシリコン半導体からなり、
このイメージセンサ２６の検出感度は、第４図にて特性
（ハ）により示すごとく、波長λ＝８０００〜１０００
０（Ａ）にてピーク値をもつ。また、フロントウィンド
シールド１０の内表面上の特定領域Ｙ（第１図に示すご
とく赤外発光ダイオード２２ｂからの赤外光に対する反
射領域に相当する）に、第５図或いは第６図に示すよう
なバーコード状パターン部を形成し、前記払拭領域に付
着する雨滴の状態を前記パターン部との関係にて前記平
行光線として受光したときイメージセンサ２６が前記一
連の第１〜第５０のイメージ検出信号を発生するように
してもよい。

ケーシング２１の後端面には、信号処理部３０が固着さ
れており、この信号処理部３０には、駆動回路３１、バ
イパスフィルタ３２、比較回路３３及びマイクロコンピ
ュータ３４が内蔵されている。駆動０路３１は、赤外発
光ダイオード２２ｂから発光させるべく駆動信号を発生
し導線ｆ１１第１図及び第２図参照）を通し赤外発光ダ
イオード２’２ｂに付与する。バイパスフィルタ３２は
イメージセンサ２６からの第１〜第５０のイメージ検出
信号から高周波成分を遷択し第１〜第５０のフィルタ信
号として順次発生する。

比較回路３３は、バイパスフィルタ３２がらの第１〜第
５０のフィルタ信号のレベルを基準電圧（フロンドウ、
インドシールド１０に雨滴が付着したことを表す値に相
当）と比較して、前記第１〜第５０のフィルタ信号の各
レベルが前記基準電圧より高い（又は、低い）ときハイ
レベル（又は、ローレベル〉にて第１〜第５０の比較信
号を順次発生ずる。マイクロコンピュータ３４は、その
ＲＯＭに予め記憶した第１及び第２のコンピュータプロ
グラム分、第７図及び第８図に示す各フローチャートに
従い、比較回路３３との協働により実行し、この実行中
において、前記付着雨滴の有無判断及びウィンドシール
ドワイパＷの制御に必要な演算処理を行う。但し、本実
施例においては、第１コンピユータプログラムの実行は
、マイクロコンピュータ３４に内蔵した第１タイマの所
定計時値Ｔ１の計時終了毎に開始され、一方、第２コン
ピユータプログラムの実行は、マイクロコンピュータ３
・４に内蔵した第２タイマの所定計時値下２（＞ＴＩ）
の計時終了毎に開始される。前記第１及び第２のタイマ
は、マイクロコンピュータ３４の作動開始と同時に共に
リセットされて各所定計時値Ｔｌ、Ｔ２の計時をそれぞ
れ開始する。また、前記第１タイマは所定計時値Ｔ１の
計時終了毎にリセッ１〜されて同所定計時値Ｔ１の計時
を再度開始し、一方、前記第２タイマは所定計時値Ｔ２
の計時終了毎にリセッＩへされて同所定計時値Ｔ２の計
時を再度開始する。

以上のように構成した本実施例において、ウィンドシー
ルドワイパ制御システムを作動させれば、駆動回路３１
が駆動信号を発生し、発光素子２２が、同駆動信号に応
答して赤外発光ダイオード２２ａから生じる赤外光をフ
ロントウィンドシールド１０の払拭領域に向けて放射状
に出射する。これと同時に、マイクロコンピュータ３４
が作動開始し、前記第１及び第２タイマが共にリセット
されて各所定計時値Ｔ１及びＴ２をそれぞれ計時し食台
め　る　。

然る後、降雨により雨滴Ｓ（第１図参照〉がフロントウ
ィンドシールド１０の払拭領域に付着すると、発光素子
２２からの赤外光が、付着雨滴Ｓにより反射されて赤外
線フィルタ２３を通りケーシング２１内に入射し、反射
鏡２４により反射されて凸レンズ２５を通り平行光線と
なってイメージセンサ２６の受光面２６ａに入射する。

かかる場合、外乱光が赤外線フィルタ２３により除去さ
れるので、イメージセンサ２６に入射する光は常に赤外
光成分のみである。

このようにしてイメージセンサ２６の受光面２６ａに赤
外光からなる平行光線が入射すると、イメージセンサ２
６が同平行光線を第１〜第５０の画素部により順次検出
し一連の第１８〜第５０のイメージ検出信号として繰返
し発生し、バイパスフィルタ３２がこれら第１〜第５０
のイメージ検出信号の各周波数成分から高周波成分（但
し、第１〜第５０のイメージ検出信号のすべてが高周波
成分を含むとは限らない）を順次選択して第１〜第５０
のフィルタ信号を発生し、比較回路３３がこれら第１〜
第５０のフィルタ信号の各レベルを前記基準電圧と比較
してハイレベル（又は、ローレベル）にて第１．〜第５
０の比較信号を順次発生ずる。かかる場合、付着雨滴Ｓ
が時間の経過に応じ流動していくため、比較回路３３か
らの第１〜第５０の比較信号のレベルは、イメージセン
サ２６からの第１〜第５０のイメージ検出信号のうち高
周波成分を含むイメージ検出信号の変化に伴い変化して
行く。

このような状態にて、前記第１タイマが所定計時値Ｔ１
の計時を終了すると、マイクロコンピュータ３４が第１
コンピユータプログラムの実行を第３図のフローチャー
トに従い開始し、ステップ４０において、比較回路３３
からの各一連の第１〜第５０の比較信号を、各一連の画
素データＤ。

１−（ＤＪ−１、１−＋　、　　・・・、　ＤＪ−１１
１−５０）　。

ＤＪ−２−（ＤＪ−２、１−２１，・・・、　ＤＪ＝２
　、　＋−５ｏ）、・・・、　Ｄ　Ｊ−Ｎ−（Ｄ　Ｊ−
Ｎ　、　ｌ−１、・・・、ＤＪｍＮ’＋　１−５（＋）
として順次記憶する。かかる場合、比較回路３３からの
比較信号がハイレベル（又は、ローレベル）のとき画素
データＤ、１は「１」　（又は、「０」〉をとる。また
、Ｎは整数であって１０≦Ｎ≦５０とする。しかして、
第１コンピユータプログラムがステップ４１に進むと、
マイクロコンピュータ３４が各一連の画素データＤＪ＝
１゜・・、ＤＪ−ＮをΣＤ　Ｊ＝１．ｌ　、／／　５０
　、　　・・・、ΣＤ　＋−ｒｈ、　Ｉ／　５０として
それぞれ別々に平均化し、これら各平均化データを１５
ｊ＝１．　　・・・、ＤＪ＝Ｎとしてそれぞれ記憶する
。なお、前記第１タイマはその計時終了と同時にリセッ
トされて再び計時し始める。

然る後、前記第２タイマが所定計時値Ｔ２の計時を終了
すると、マイクロコンピュータ３４が第２コンピユータ
プログラムの実行を第４図のフローチャートに従い開始
し、ステップ５０にて、ステップ４１において記憶した
各平均化データＤ。

を読出し、ステップ５］にて、ＤＪ＝ＤＪ−１か否かを
ｊ−２，・・、Ｎについて順次判別する。

しかして、ｊ＝２．、ｉ＝３．　　・　・　・、、ｊ＝
Ｈのうちの少なくとも二つについ（Ｄ　Ｊ　＃　５　ｊ
−＋が成立すれば、マイクロコンピュータ３１１がステ
ップ５１にてｒＮＯＪと量刑し第２コンピユータプログ
ラムをステップ５３ａに進める。

一方、ｊ＝２．ｊ＝３．　　・・　、ｊ＝Ｎのうち少な
くとも二つ以上についてＤＪ−ＤＪ−１が成立すれば、
マイクロコン・ピユータ３４がステップ５１にてｒＹＥ
ｓＪと判別し、ステップ５１ａにおいて、ステップ４０
におけるり４４．においてり。

１　＋　ｌ”Ｉ　、”　”　Ｊ−１，１−５０から互い
に隣接して「１」をとるＤＪ−１，１を抽出し、・・・
、Ｄ、。

、において０１ｍＮ　、　ｌ＝１　、　　°゛、　ＤＪ
−Ｎ　、　ｌ−５０から互いに隣接して「ＩＪをとるり
、−Ｎ、Ｉを抽出する。ついで、マイクロコンピュータ
３４が、ステップ５２にて、各り、について抽出したＤ
ＪＩの数が設定値以下か否かにつきｊ−２，・・・、Ｎ
について判別する。なお、前記設定値は、雨滴の付着を
表す値に相当する。

然るに、現段階では、付着雨滴Ｓの存在のために、マイ
クロコンピュータ３４が、ステップ５２にて「ＮＯ」と
判別し第２コンピユータプログラムをステップ５３に進
める。すると、付着雨滴の流動のために、Ｄ、について
抽出した各ＤＪＩが、ＤＪ−１について抽出した各ＤＪ
−１，１と一致しないことに鑑み、マイクロコンピュー
タ３４が、ステップ５３にてｒＮＯ，と判別し第２コン
ピユータプログラムをステップ５３ａに進める。

Ｌ述のように第２コンピユータプログラムがステップ５
１或いは５３からステップ５３ａに進むと、マイクロコ
ンピュータ３４が、同ステップ５３ａにて、ウィンドシ
ールドワイパＷを作動させるに必要な出力信号を発生し
同ウィンドシールドワイパＷに付与する。すると、ウィ
ンドシールドワイパＷがマイクロコンピュータ３４から
の出力信号に応答してワーイバーブレードを往復摺動さ
せ付着雨滴Ｓを払拭する。

以上のような作動の繰返し中に、雨が止むと、上述と同
様の演算過程において、第２コンピユータプログラムの
ステップ５１におけるｒＹＥｓ。

との判別のちとに、マイクロコンピュータ３４が上述と
同様にステップ５１ａにおける演算を行う。

しかして、雨が止んだこととの関連により、ステップ５
１ａにて各り、につき抽出したＤｊＩの数が前記設定値
以下であれば、マイクロコン、ピユータ３４がステップ
５２にてｒＹＥＳＪと判別し、ステップ５２ａにて出力
信号を消滅させる。これにより、ウィンドシールドワイ
パＷがその作動を停止する。一方、雨か止んだにもかか
わらず、ステップ５２における判別がｒＮＯＪとなった
場合には、雨滴とは異なり流動しないゴミ等の固定異物
が前記払拭領域に付着しているものとの予測のもとに、
ＤＪにて抽出したＤｊＩがＤ　Ｊ−１にて抽出したＤＪ
−１，１と一致するため、マイクロコンピュータ３４が
ステップ５３にてｒＹＥＳ、と判別し、ステップ５２に
て出力信号を消滅させる。これにより、ウィンドシール
ドワイパＷが、イメージセンサ２６の固定異物検出に起
因して誤作動することなく、ステップ５３におけるｒＹ
ＥＳ、との判別のちとに適確に停止する。

以上説明したように、イメージセンサ２６の検出機能を
有効に活用することにより、各ステップ５１．５１ａ、
５２及び５３の演算過程にて雨滴の流動状態との関連に
よって付着雨滴の有無を常に正しく検出するので、かか
る検出結果に基きウィンドシールドワイパＷの適正な作
動を常に確保し得る。かかる場合、イメージセンサ２６
がフロン１〜ウインドシールド］Ｏの内側に位置してい
るので、同イメージセンサ２６が、雨１日光等に直接さ
らされることなく、その本来の機能を十分に維持しつつ
長寿命を確保し得る。また、イメージセンサ２６の外形
寸法が小さいにもかかわらず、同イメージセンサ２６の
雨滴検出領域が広いので、乗員の前方視界を妨げること
なく、必要な雨滴検出領域を確保できる。

なお、本発明の実施にあたっては、フロントウィンドシ
ールド１０の外表面における払拭領域に、第５図或いは
第６図に示すパターン部と同様のバーコードを蒸着、印
刷、焼成等により形成するようにして実施しても、この
バーコードに対する雨滴の付着の有無及びその流動変化
に応じ前記実施例と同様の伴用効果を達成し得る。

また、前記実施例においては、車両用ウィンドシールド
ワイパ制御システムにおける雨滴検出に本発明が適用さ
れた例について説明したが、これに代えて、飛行機、船
舶等のウィンドシールドワイパ制御システムにおける雨
滴検出、建物の窓ガラスにおける雨滴検出に本発明を適
用して実施してもよく、また、一般的に透光性シーｒレ
ドにおける付着液体の検出に本発明を適用して実施して
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検出装置本体を示す概略断面図、第２
図は本発明の電気回路構成を示すブロック図、第３図は
赤外線フィルタの特性図、第４図は赤外発光ダイオード
及びイメージセンサの太陽光との関係における特性を示
す図、第５図及び第６図はバーコード状パターン部の例
示図、並びに第７図及び第８図は第２図におけるマイク
ロコンピュータの作用を示すフローチャートである。 符　　号　　の　　説　　明 １０・・・フロントウィンドシールド、２６・・・イメ
ージセンサ、３２・・・バイパスフィルタ、３３・・・
比較回路、３４・・・マイクロコンピュータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性シールドの内表面側に配置されてこの透光
   性シールドの外表面に液体が付着したときこの付着に基
   く前記外表面の状態を光学的に検出し繰返し一連のイメ
   ージ検出信号として発生するイメージ検出手段と、前記
   各一連のイメージ検出信号の各値を基準値と順次比較し
   て前記各一連のイメージ検出信号の各値の相互関係を判
   断し前記付着液体の有無を決定する決定手段とを備えた
   光学式液体検出装置。
2. （２）前記イメージ検出手段が、前記透光性シールドの
   表面における特定領域に形成したバーコード状パターン
   部を有し、前記特定領域に液体が付着したときこの付着
   に基く同パターン部の状態に応じ変化するレベルにて一
   連のイメージ検出信号を発生するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の光学式液体検出装
   置。