WO2002021107A1 - Detecteur de depot et dispositif de commande comprenant ce detecteur - Google Patents

Detecteur de depot et dispositif de commande comprenant ce detecteur Download PDF

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scattering
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Fumitoshi Kobayashi
Keiji Tsunetomo
Hideki Imanishi
Harunobu Yoshida
Masahide Wakisaka
Tatsumi Tokuda
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Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a deposit detection device that detects the presence of a deposit attached to a detection surface, the nature of the deposit, and the state of the deposit, and the fact that the presence of the deposit is detected by the deposit detection device.
  • the present invention relates to a control device using an attached matter detection device that changes the control content.
  • a sensor is installed to detect the presence of extraneous matter, such as raindrops, on the detection surface of the windshield of the vehicle, and to determine whether the window needs to be wiped.
  • a reflected light detection type rain sensor or the like is known according to a method of detecting raindrops.
  • FIG. 23 is a diagram simply illustrating the principle of raindrop detection by a conventional reflected light detection type rain sensor.
  • 100 is a vehicle windshield.
  • the upper space of the windshield 100 is defined as the inside of the vehicle, that is, the space on the driver's side, and the lower space is defined as the outside world.
  • 1 0 1 0 is a light source
  • 1 0 2 0 is a prism
  • 1 0 3 0 is a prism for guiding reflected light from inside the windshield
  • 1 0 4 0 is a lens
  • 1 0 5 0 is a PD as a light receiving element (Photo Detector)
  • 1 1 1 0 is the detection surface.
  • Reference numeral 120 denotes raindrops attached to the detection surface.
  • the light source 11010 emits a luminous flux that spreads over the entire sensing surface, of which 1130 is the trajectory of light incident on the area where the raindrops are attached, and 1300 is the light other than 1130.
  • Reference numeral 114 denotes the trajectory of light incident on the detection surface to which no raindrop is attached.
  • the principle of raindrop detection is as follows.If raindrops are attached to the detection surface, the incident light escapes to the outside world without satisfying the condition of total reflection at the outer interface of the windshield 100. When raindrops do not adhere to the surface, the light incident from the light source is totally reflected at the outer interface of the windshield 100 by satisfying the total reflection condition. The difference between the reflected light intensity in these two cases is detected. That is.
  • the angle and material of the light source 101 and the prism 100 are selected so as to satisfy the conditions for the irradiation light to enter the inside of the windshield 1000, and the outside of the windshield 1000.
  • the angle of total reflection at the detection surface on the interface is selected.
  • the detection surface is The light incident angle with respect to the detection surface is selected so that the satisfaction / dissatisfaction of the total reflection condition at 1 110 is switched.
  • the material and angle of the prism 1003 are also selected so as to satisfy the emission condition so that the reflected light can be emitted to the outside of the windshield 1000, that is, the total reflection condition is not satisfied.
  • the angle and the distance of the lens 1040 and the light receiving element 1500 are adjusted so that light incident on the lens 1040 is focused on the sensor portion of the light receiving element 1500.
  • these elements can be attached to places other than the windshield 100, for example, on the hood or on the roof. Since it is in the state of 0, it is preferable to attach it to a part of the windshield 100. In addition, it is preferable to be mounted so as not to narrow the field of view of the driver. For example, it is preferable to attach to a windshield part where the rearview mirror is originally attached and visibility is blocked.
  • the operation of the conventional reflected light detection type rain sensor described above will be briefly described.
  • the light beam emitted from the light source 11010 is introduced into the windshield 1000 by the prism 1020 and detected.
  • Surface 1 1 1 0 Incident over the entire surface.
  • raindrops 111 are attached to the detection surface 111.
  • the light 1 1 3 0 incident on the part to which the raindrop 1 1 2 0 is attached has a refractive index n at the outer interface of the windshield 1 00.
  • the total reflection condition is not satisfied due to the presence of the raindrop of about 1.3, the light escapes to the outside world, and the light is not detected by the light receiving element 150.
  • the light 114 incident on the portion where the raindrop is not attached has a refractive index n at the outer interface of the windshield 100.
  • the presence of air which is 1 satisfies the condition of total reflection and causes total reflection.
  • Totally reflected light is inside the windshield 100 The light exits into the vehicle without being totally reflected due to the presence of the surface prism 1.
  • the emitted light is condensed on the optical sensor portion on the light receiving element 150 by the lens 104.
  • the amount of light detected by the light receiving element 1550 decreases in the presence of the raindrop 1120, and the amount of light received as the area of the raindrop 1120 covering the detection surface 1110 increases. Will decrease. By detecting this change in the amount of light, the presence of raindrops on the detection surface 111 is detected.
  • the above is the principle of raindrop detection by the conventional reflected light detection type rain sensor.
  • Each type of rain sensor is configured to output a raindrop detection signal when detecting a signal change as described above.
  • the raindrop detection signal from the rain sensor is input to the control unit of the window wiper, and the input of the raindrop detection signal triggers a predetermined window wiper control and the like.
  • the first problem is that, even if the conventional rain sensor can detect the presence of attached matter, it cannot estimate the type and state of the attached matter.
  • the main purpose of the rain sensor is to control the drive of the windshield wiper that wipes the windshield 100 when necessary. There is a case where it is necessary to switch depending on the state. Conventional rain sensors cannot estimate the type and state of deposits, so the same control must be performed uniformly.
  • What adheres to the windshield 100 is not necessarily water droplets due to rainfall.
  • Various types of deposits are expected, such as muddy water that jumped up while driving and dung dropped by birds such as eight-eyed birds.
  • the condition of the deposits varies, Even if it adheres, various states are assumed, such as the case where it exists as a cloudy state generated on the windshield and the case where it exists as a frozen state due to cooling in winter or the like.
  • muddy water can be assumed to have a high moisture content and a low moisture content and dry condition. In the case of bird droppings, soft and dry conditions are assumed.
  • the drive of the wiper be switched according to the type of the deposit attached to the windshield 100 and its state. For example, when the water is frozen, muddy water, or bird dung is dry, wiping with a wiper alone is not very effective, and may damage the equipment and windshield. is there. In such a case, for example, it can be said that it is preferable to drive the wiper together with the injection of the cleaning liquid.
  • the second problem is the problem of the detection accuracy of deposits. If it is a conventional rain sensor, it is detected by analyzing the absolute value of the signal level of the amount of light detected by the light receiving element, or by holding the signal level detected at regular time intervals and analyzing the change over time of the signal level. The presence of extraneous matter on the surface was detected. The change over time in the signal level detected depending on the type and state of adhesion is slightly different, but it is not easy to accurately capture the subtle changes and estimate the type and state of adhesion. . Disclosure of the invention
  • the present invention provides an attached matter detection device that can not only detect the presence or absence of attached matter on a detection surface but also estimate the type of attached matter and further estimate its state. It is another object of the present invention to provide a control device that performs control in accordance with the type and state of the attached matter estimated using the attached matter detection device.
  • the first attached matter detection device of the present invention is a An incident light emitted from the total reflection light source and introduced into the transparent substrate is reflected, and an incident light emitted from the total reflection light source and introduced into the transparent substrate is emitted from the scattering light source and introduced into the transparent substrate.
  • a light-scattering light source and the light-receiving means are arranged so as to be able to receive scattered light from the detection surface by the scattering light source, and light detection detected by the light-receiving means is provided.
  • An adhering substance detecting means for detecting a change in the signal level from the total reflection light source due to the adhering substance in the signal to detect the presence of the adhering substance; and
  • a light scattering object detection means is provided for detecting a change in the signal level from the light source for scattering and detecting whether the object is a light scattering object.
  • the attached matter detection means and the light scattering attached matter detection means receive light from the same detection surface.
  • a common detection surface can be used for both means, and the device can be downsized.
  • the light source for total reflection and the light source for scattering are operated while being switched.
  • the first attached matter detection device of the present invention when the presence of the attached matter is detected by the attached matter detecting means, and the presence of the light scattering attached matter is detected by the light scattering attached matter detecting means. It is estimated that the attached matter is a substance having light scattering property, and the presence of the attached matter is detected by the attached matter detecting means, and the light scattering attached matter detection means detects the presence of the attached matter. If the presence is not detected, it is preferable to presume that the attached matter is a substance having optical transparency.
  • the presence of the attached matter is detected by the attached matter detecting means, and the presence of the light scattering attached matter is detected by the light scattering attached matter detecting means, and the attached matter is estimated to be muddy water. If the presence of the attached matter is detected by the attached matter detection means, and the presence of the light-scattering attached matter is not detected by the light-scattering attached matter detection means, it is estimated that the attached matter is a raindrop. Is preferred.
  • the detected deposit has low light transmission and has light scattering, for example, is mud, or has light transmission, for example, is a raindrop. Because muddy water has light scattering properties, it causes light scattering on the sensing surface, while raindrops are transparent and have no light scattering property, so they do not cause light scattering on the sensing surface. is there.
  • a second attached matter detection device of the present invention includes two types of light sources, one for total reflection and one for scattering, and is emitted from the total reflection light source and introduced into a transparent substrate.
  • the reflected incident light is reflected, and a part of the outer surface of the transparent substrate irradiated with the incident light emitted from the scattering light source and introduced into the transparent substrate is used as a detection surface, and the detection surface is used as the detection surface.
  • An imaging system lens for forming an image of the reflected light from the total reflection light source and an image of the scattered light from the scattering light source, respectively, and a light receiving element array, and receiving light from the imaging system lens.
  • each light source For each light source, generate a signal pattern in which the light detection signals from each light receiving element are arranged according to the arrangement of the light receiving elements, and add a signal pattern on the detection surface. It is characterized by outputting a signal pattern corresponding to the attached state of the kimono.
  • a kind of signal pattern in which light detection signals detected from the minute light receiving elements corresponding to the detection surface are arranged according to the arrangement of the light receiving elements is obtained.
  • This signal pattern is a pattern obtained by connecting the signal levels obtained from the detection surface, and the difference in the state of the deposit on the detection surface appears as a relative change in a minute section of the signal pattern.
  • the present invention by analyzing the relative change during the signal pattern, it is possible to estimate the type and state of the attached matter on the detection surface.
  • the relative change of the signal pattern between minute sections is analyzed, it is possible to accurately detect the presence or absence of fine deposits, and it is hard to be affected by environmental changes due to temperature characteristics and the like. Note that the resolution of this signal pattern depends on the light receiving element corresponding to the detection surface.
  • a light source switching means for switching between irradiation of the light source for total reflection and irradiation of the light source for scattering is provided.
  • the second attached matter detection device of the present invention when detecting the presence of a pattern portion in which the signal level is relatively lower than the surrounding signal level in the signal pattern, corresponds to the pattern portion Deposits on the sensing surface
  • An adhering substance detecting means for detecting the presence of a pattern portion; and detecting, in the signal pattern, the presence of a pattern portion in which the signal level is relatively increasing from the surrounding signal level, on a detection surface corresponding to the pattern portion.
  • a light-scattering attached matter detecting means for detecting the presence of the light-scattering attached matter, wherein the presence of the attached matter is detected by the attached matter detecting means, and the light-scattering attached matter is detected by the light scattering attached matter detecting means.
  • the attached matter is a substance having light scattering properties
  • the presence of the attached matter is detected by the attached matter detecting means, and the scattering property is detected by the light scattering adhering matter detecting means.
  • the presence of the attached matter is not detected, it is preferable to estimate that the attached matter is a substance having light transmittance.
  • a relative increase from a surrounding signal level in a signal pattern of scattered light of the scattering light source, which is detected by the light scattering attached matter detecting means, is shown.
  • the estimated taking into account the relative change in the signal pattern of scattering light of the size of the deposit can do.
  • the pattern showing a relative increase from the surrounding signal level in the signal pattern of the scattered light of the scattering light source detected by the light scattering attached matter detecting means It is preferable to estimate the type and state of the attached matter from the relative change of the portion. With the above configuration, it is possible to accurately estimate the type and state of the attached matter in consideration of the relative change of the signal pattern.
  • the attached matter detection means may be When the presence of the adhering matter is detected by the light scattering adhering matter detecting means, and the presence of the scattering adhering matter is detected by the light scattering adhering matter detecting means, the adhering matter is estimated to be muddy water, and the adhering matter detection is performed. If the presence of the deposit is detected by the means and the presence of the scattering deposit is not detected by the light-scattering deposit detection means, it can be estimated that the deposit is a water droplet.
  • muddy water Because muddy water has light scattering properties, it causes light scattering on the sensing surface, while raindrops are transparent and do not have light scattering properties, so they do not cause light scattering on the sensing surface. It is.
  • the presence of the attached matter is detected by the attached matter detecting means, and the presence of the scattered attached matter is detected by the light-scattering attached matter detecting means.
  • the attached matter is muddy water, and the signal level of the signal level relatively detected from the surrounding signal level in the signal pattern of the scattered light of the scattering light source detected by the light-scattering attached matter detecting means.
  • the muddy water is dry. Because the dry mud is only in contact with the detection surface and the contact point when viewed from the microscopic scale, the area where light scattering occurs is relatively smaller than muddy water, so the relative size of the signal drop portion in the signal pattern This is because the ratio of
  • the second attached matter detection device of the present invention in the signal pattern of the reflected light of the total reflection light source detected by the attached matter detection means, a decrease in signal level over the entire signal pattern is detected, and In the signal pattern of the scattered light of the scattering light source detected by the light-scattering attached matter detecting means, when an increase in the signal level over the entire signal pattern is detected, the attached matter is caused by minute water droplets due to condensation. It can be estimated that there is. This is because dew condensation adheres over the entire sensing surface, changes the entire signal level, and the signal pattern is smooth because there is not much difference on the sensing surface.
  • the signal level decreases over the entire signal pattern; and In the signal pattern of the scattered light of the scattering light source detected by the light scattering adhering substance detecting means, the signal level increases over the entire signal pattern, and If the change in the pattern is not smooth, it can be estimated that the deposit is ice due to freezing.
  • the above-described attached matter detection device of the present invention can be used as a rain sensor for detecting the presence of attached matter attached to the windshield by providing the detection surface on a windshield of an automobile. It is possible.
  • the attached matter detection device is used as a rain sensor, and further includes a window wiper driving unit and a window wiper control unit, wherein the window wiper control unit determines the type and state of the attached matter from the attached matter estimation unit.
  • the window wiper device can be configured as a window wiper device that changes the control content of the window wiper driving means based on the estimation result. With the above configuration, the wiper wiping control is performed according to the presence, type, and state of the deposit on the windshield. An indian wiper device controlled so that the contents are appropriate can be provided.
  • the wiping operation is performed by the wiper.
  • the wiper operation is performed using a wiper. If the mud is dry, the wiper operation is not performed, and the washer fluid is sprayed.
  • the wiper does not perform the wiping operation and does not spray the washer fluid, and responds to the condition of the detection surface, such as starting the heater to prevent icing. It can be performed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram simply showing a configuration example of a first attached matter detection device of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the concept of an estimation process for the attached matter by the attached matter estimation unit 60 when the raindrop is attached on the detection surface 110.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the concept of an estimation process for the attached matter by the attached matter estimation unit 60 when muddy water is attached on the detection surface 110.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a light detection signal level obtained from the light receiving element section 50 of the first attached matter detection device of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a process of estimating the presence / absence of an attached matter, the type of attached matter, and the state of the attached matter by the attached matter estimation unit 60 of the first attached matter detection device of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a concept of an estimation process for the attached matter by the attached matter estimation unit 60 when the attached matter in a state where the muddy water is dried adheres to the detection surface 110.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a process of estimating the presence / absence of a deposit, the type of the deposit, and the state of the deposit by the deposit estimation unit 60 of the second deposit detection device according to the second embodiment of the present invention. .
  • FIG. 8 shows an attached matter detection mode in the first attached matter detection device of the present invention. It is a figure showing the presence or absence of an adhering substance, the kind of the adhering substance, and the estimation of the state of the adhering substance based on the light detection signal level in the light scattering adhering substance detection mode.
  • FIG. 9 is a schematic diagram simply showing a device configuration example of the second attached matter detection device of the present invention.
  • FIG. 10 (a) is a diagram schematically showing an end face of the light source unit 10 a of the second attached matter detection device of the present invention
  • FIG. 10 (b) is a diagram showing the light source unit 10 having an opening.
  • FIG. 14 is a view in which the surface seen in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing an example of the imaging lens 40a of the second attached matter detection device of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing an example of the light receiving element section 50a of the second attached matter detection device of the present invention.
  • FIG. 13 is a signal pattern when the attached matter detected by the second attached matter detection device of the present invention is a raindrop or muddy water.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a process for estimating the presence / absence of a deposit, the type of the deposit, and the status of the deposit by the deposit estimation unit 60a of the second deposit detection device of the present invention according to the third embodiment. It is.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a signal pattern when the attached matter detected by the second attached matter detection device of the present invention is muddy water or dry mud.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a signal pattern in a case where there is no fogging due to dew condensation detected by the second attached matter detection device of the present invention, and in a case where there is fogging.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a process of estimating presence / absence of a deposit, a type of a deposit, and a state of a deposit by a deposit estimation unit 60a of the second deposit detection apparatus according to the fifth aspect of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing signal patterns in the case where there is no icing and in the case where icing is detected in the second attached matter detection device according to the sixth embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 19 shows the presence / absence of an adhering substance, the type of adhering substance, and the state of the adhering substance based on the light detection signal patterns in the adhering substance detection mode and the light scattering adhering substance detection mode of the second adhering substance detection device of the present invention.
  • FIG. 20 is a block diagram of a window wiper control device using the attached matter detection device of the present invention as a rain sensor.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of a processing operation flow of the window wiper control device using the attached matter detection device of the present invention as a rain sensor.
  • FIG. 22 is a diagram simply showing an example of a mounting configuration of a window wiper control device using the attached matter detection device of the present invention as a rain sensor.
  • FIG. 23 is a diagram simply illustrating the principle of raindrop detection by a conventional reflected light detection type rain sensor. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • an attached matter detection device that estimates an attached matter based on the level of a light detection signal of incident light obtained at a light receiving element through a detection surface is described in Embodiments 1 and 2. Shown in
  • a light receiving element array in which a plurality of minute light receiving elements are arranged as light receiving elements, and a light detection signal of incident light obtained in each of the minute light receiving elements through the detection surface
  • Embodiments 3 to 6 show an adhering matter detection device that estimates an adhering matter by analyzing a signal pattern obtained by connecting levels.
  • Embodiment 7 shows a window wiper control device using the attached matter detection device of the present invention as a rain sensor.
  • Embodiment 1 A first attached matter detection device of the present invention will be described.
  • Embodiment 1 an attached matter detection device capable of estimating the presence or absence of attached matter on a detection surface and whether or not the attached matter is an object having light scattering properties will be described.
  • an attached matter detection device capable of estimating the presence or absence of attached matter on a detection surface and whether or not the attached matter is an object having light scattering properties will be described.
  • the attached matter detection device receives the reflected light from the total reflection light source and the scattered light from the scattering light source irradiated on the detection surface by the light receiving means, and analyzes the level of the light detection signal.
  • the light receiving means receives the reflected light from the total reflection light source and the scattered light from the scattering light source irradiated on the detection surface by the light receiving means, and analyzes the level of the light detection signal.
  • the attached matter detection device of the present invention uses the following attached matter detection mode using a total reflection light source and a scattering light source to estimate the presence, type, and state of the attached matter on the detection surface of the transparent substrate.
  • the configuration example is provided with a light scattering attachment detection mode.
  • a configuration that does not have a deposit detection mode and uses only the light scattering deposit detection mode, or a configuration that does not have the light scattering deposit detection mode and uses only the deposit detection mode is also possible. It is.
  • the attached matter detection mode is a mode for detecting the presence or absence of attached matter on the detection surface of the transparent substrate.
  • the light-scattering attached matter detection mode is whether the attached matter on the detection surface has light scattering property, for example, whether the attached matter has light scattering property such as muddy water or bird droppings. This is the mode to detect whether or not.
  • the adhering substance detection device of the present invention detects the presence of an adhering substance on the detection surface in the adhering substance detection mode, and when the light scattering property is not detected in the light scattering adhering substance detection mode, the adhering substance such as a raindrop. It can be estimated that the material has light transmittance.
  • the attachment detection If the presence of an adhering substance on the detection surface is detected in the detection mode and the light scattering property is detected in the light scattering adhering substance detection mode, it can be estimated that the adhering substance has a light scattering property such as muddy water.
  • FIG. 1 is a schematic diagram simply showing an example of the device configuration of the attached matter detection device according to the first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 100 denotes a windshield 100 as an example of a transparent substrate.
  • the lower layer of the windshield 100 is the outside world.
  • the detection surface 110 is located in a certain area on the boundary surface between the windshield 100 and the outside world.
  • 10 is a light source for total reflection
  • 20 is a light source for scattering.
  • 30 a and 30 c are prisms.
  • 40 is a condenser lens
  • 50 is a light receiving element as a light receiving means.
  • 60 is an attached matter estimation part.
  • the adhering substance detecting means is constituted by the total reflection light source 10, the prism 30a, the prism 30c, the condenser lens 40, and the light receiving element unit 50.
  • the light source for scattering 20, the prism 30 c, the condenser lens 40, and the light receiving element 50 constitute light scattering adhering substance detecting means.
  • the total reflection light source 10 can be irradiated with directional irradiation light, and is arranged at a position and at an angle such that the irradiation light is incident on the detection surface 110 at a predetermined angle.
  • the light emitted from the total reflection light source 10 and introduced into the windshield 1000 through the prism 30a enters the detection surface 110, and then enters the detection surface 110 as shown in Fig. 1 (c).
  • Fig. 1 (c) When there is no extraneous matter, that is, when air is in contact, adjustment is made so that the condition for total reflection on the detection surface is satisfied.
  • the prism 30 c, the condenser lens 40, and the light-receiving element 50 are mounted on the surface of the windshield 100, where the light totally reflected into the windshield 100 at the detection surface 110 is reflected.
  • the light exits from the windshield 100 through the prism 30c, and is adjusted by the condenser lens 40 to be focused on the light receiving surface of the light receiving element unit 50.
  • the total reflection light source 10 The arrangement and mounting angle of the elements are adjusted so that the condition of total reflection on the sensing surface 110 is not satisfied when raindrops (moisture) are in contact as shown in Fig. 1 (b).
  • ni is 1 as the refractive index of the outside world when there is no raindrop, that is, air has a refractive index of 1, and the refractive index ⁇ 2 of windshield 0 0 is about 1.5 1
  • (Equation 1) 4 1.
  • a yc ⁇ i since the refractive index of water is about 1.33, it is sufficient if ⁇ iei. 74 °.
  • the light incidence angle 0 at which the total reflection condition expressed by (Equation 1) is switched between satisfaction and unsatisfaction on the detection surface 110 is selected within the range of 41. .
  • the arrangement and the mounting angle of the elements satisfying these conditions are adjusted so that the incident angle and the reflection angle of the irradiation light from the light source 10 to the detection surface 110 are 47 °.
  • the scattering light source 20 is also arranged at a position and an angle such that the irradiation light can be irradiated with directivity, and the irradiation light is incident on the detection surface 110 at a predetermined angle.
  • the presence or absence of light scattered by the adhering matter in the light receiving element section 50 as the light receiving means needs to be checked with high sensitivity, and the irradiation of the scattering light source 20 is performed in a state where the adhering matter is not on the detection surface.
  • the structure is such that light does not directly enter the light receiving element unit 50.
  • the incident angle of the irradiation light of the scattering light source 20 is set to the angle at which the above (Equation 1) which is the condition of total reflection is not satisfied with respect to the detection surface 110, that is, the refractive index of the external medium is n If the refractive index of the windshield 100 is n 2 and the incident angle of the illuminating light on the detection surface is 0 i ′, the angle of 0 is a condition under which the light from the scattering light source is not totally reflected. 4 Keep the temperature below 7 °. In the example of FIG. 1, 0 is 0 °.
  • the prism 30a is a prism that serves as a medium for optically contacting both the light source 10 for total reflection and the windshield 100, and the light emitted from the light source 10 for total reflection is used as a window. It acts to guide the light into the shield 100.Because light for scattering can be made incident without a prism that serves as a medium for optically contacting both the light source for scattering 20 and the windshield 100. Although not essential, a configuration in which a prism is provided may be employed.
  • the prism 300c serves to guide the reflected light from the total reflection light source 10 and the scattered light from the scattering light source 20 on the detection surface 110 from the windshield 100.
  • the condensing lens 40 is a lens for condensing the light input from the prism 30c on a light receiving element unit 50 as light receiving means.
  • the configuration is not limited to this, and a configuration without a lens may be used.
  • the light receiving element section 50 which is a light receiving means, includes a light receiving element that outputs a light detection signal in accordance with the amount of irradiation light, and the condenser lens 40 and the light receiving element of the light receiving element section 50 collect light. The angle and the distance are adjusted so that the light incident on the lens 40 is collected on the light receiving element of the light receiving element section 50.
  • the adhering matter detecting means is constituted by the total reflection light source 10, the prism 30 a, the prism 30 c, the condenser lens 40, and the light receiving element 50.
  • the light source for scattering 20 the prism 30 c, the condenser lens 40, and the light receiving element unit 50 constitute light scattering adhering substance detection means.
  • the on / off control of the total reflection light source 10 the on / off control of the scattering light source 20, the operation mode notification to the attached matter estimation unit 60, It is assumed that there is a control unit having a function of notifying whether the mode is the kimono detection mode or the light scattering attachment detection mode.
  • the attached matter estimation unit 60 may be configured to also serve as the control unit.
  • the attached matter estimation unit 60 receives the light detection signal from the light receiving element unit 50 and analyzes the light detection signal, thereby estimating the presence or absence of attached matter, the type of attached matter, and the state of the attached matter. is there.
  • the adhering matter estimation unit 60 since the estimation is performed using a relative change from the previous light detection signal value in each mode, the adhering matter estimation unit 60 includes a latch unit that latches the light detection signal value detected last time in each mode. Shall be provided. Note that the latch section of the light detection signal in the attachment detection mode is a first latch section, and the latch section of the light detection signal in the light scattering attachment detection mode is a second latch section.
  • Fig. 2 (a) schematically shows the progress of light in the attached matter detection mode when raindrops are attached on the detection surface.
  • Deposit detection In the output mode light is emitted from the total reflection light source 10 to the detection surface 110, and the scattering light source 20 is turned off.
  • the detection surface 110 since the detection surface 110 has raindrops, the total reflection condition on the detection surface 110 is not satisfied as described above, and the irradiation light escapes to the outside world. In this case, no light is received by the light receiving element unit 50. Therefore, in the light detection signal received by the attached matter estimation unit 60 in the attached matter detection mode, "decrease in signal level" with respect to the previous signal level is detected in principle.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a light detection signal detected by the light receiving element unit 50.
  • the horizontal axis is the time axis, and each mode is alternately switched.
  • Reference numeral 401 denotes an attached matter detection mode
  • reference numeral 402 denotes a light scattering attached matter detection mode
  • reference numeral 403 denotes an attached matter detection mode
  • reference numeral 404 denotes a light scattering attached matter detection mode.
  • FIG. 4 (a) shows an example of a light detection signal when the attached matter is a raindrop.
  • the signal level of the present deposit detection mode 400 is determined by the previous deposit detection mode 401 which is latched by the first latch unit, as shown in FIG. It is detected that the signal level is lower than the signal level of.
  • the reference signal value does not need to be managed with an absolute value.
  • the device may start operating from a default state and may be determined only by a relative change from the signal value previously detected in the attached matter detection mode. However, in order to eliminate the effects of noise, a threshold value for the relative change rate should be set, and if the signal level drops below the threshold value, it is determined that the signal level has dropped. Is preferred.
  • Fig. 2 (b) schematically shows the progress of light in the light scattering attachment detection mode when raindrops are attached on the detection surface.
  • the light scattering attachment detection mode light is emitted from the light source 20 for scattering onto the detection surface 110, and the light source 10 for total reflection is turned off.
  • the detection surface 1 1 0 has raindrops, but raindrops have poor light-scattering properties and do not scatter light in principle, so the emitted light escapes to the outside world. In this case, no light is received by the light receiving element unit 50. Therefore, the light detection signal received by the attached matter estimation unit 60 in the light scattering attached matter detection mode is at a low level.
  • the signal level of the light scattering object detection mode 404 this time is the same as the previous light scattering object detection mode 4 latched by the second latch unit.
  • the photodetection signal level of 02 it can be seen that it is at a low level.
  • the adhering substance estimating unit 60 detects the presence of raindrops when “signal level drops” in the adhering substance detection mode and “no signal level change (leave low)” in the light scattering adhering substance detection mode. In other words, the presence of deposits with poor light scattering properties is estimated.
  • Figure 8 shows the estimation of the presence / absence, type of attached matter, and attached matter state based on the light detection signal level in the attached matter detection mode and the light scattering attached matter detection mode. The estimation corresponds to (2) in Fig. 8.
  • Fig. 3 (a) schematically shows how light travels in the adhering substance detection mode when muddy water adheres to the detection surface.
  • irradiation light is emitted from the total reflection light source 10 to the detection surface 110, and the scattering light source 20 is turned off. Due to the presence of muddy water 120a on the sensing surface 110, the condition of total reflection on the sensing surface 110 is not satisfied, and the irradiated light escapes to the outside world, is scattered, or is absorbed in the muddy water, and is received.
  • Element section 50 Does not receive light. Therefore, the adhering matter estimation unit 60 can compare and analyze the light detection signals received in the adhering matter detection mode, and can detect the "signal level decrease" with respect to the previous signal level.
  • Fig. 4 (b) shows an example of a light detection signal when the deposit is muddy water.
  • the signal level of the current deposit detection mode 400 is the same as that of FIG. 4 (a), and the signal level of the previous deposit detection mode 401 is latched by the first latch unit. It is detected that the signal level is lower than the signal level of.
  • Fig. 3 (b) schematically shows how light travels in the light scattering attachment detection mode when muddy water adheres to the detection surface.
  • Irradiation light is emitted from the scattering light source 20 to the detection surface 110, and the total reflection light source 10 is turned off.
  • the light source for scattering hits the deposit which is muddy water 120a.
  • the muddy water 120a has light scattering properties, light scattering occurs. Therefore, scattered light is emitted from the muddy water 120a to the surroundings, and part of the scattered light is received by the light receiving element unit 50 via the prism 30c and the condenser lens 40. Therefore, the light detection signal received by the attached matter estimation unit 60 in the light scattering attached matter detection mode is, in principle, "signal level increased" compared to the previous signal level.
  • the signal level of the light scattering object detection mode 404 this time is the same as the previous light scattering object detection mode 4 latched by the second latch unit. It can be seen that the signal level is higher than the signal level near the “0” level of 02. However, in order to eliminate the influence of noise, it is preferable to set a certain threshold value and determine that the signal level increases only when the threshold value is exceeded.
  • the adhering substance estimating unit 60 detects the presence of mud when “signal level decreases” in the adhering substance detection mode and “signal level increases” in the light scattering adhering substance detection mode. Presence, that is, the presence of the adhering substance having light scattering properties is estimated. This estimate is
  • the attached matter estimation unit 6.0 estimates that the attached matter has been removed from the detection surface, and sets the “signal level” in the light scattering detection mode. If a “level drop” is detected, it can be assumed that the light scattering adhering matter has been removed from the detection surface. This estimation corresponds to the case of (5) in Fig. 8.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a process for estimating the presence / absence of an attached matter, the type of attached matter, and the state of the attached matter by the attached matter estimation unit 60 of the attached matter detection device of the first embodiment.
  • the attached matter estimation unit 60 also serves as a control unit for switching between the attached matter detection mode and the light scattering attached matter detection mode, and has a latch function of latching a light detection signal value.
  • the attached matter estimation unit 60 sets the operation mode to the attached matter detection mode, and sends a light irradiation control signal to the total reflection light source 10 (Process Op 501).
  • the total reflection light source 10 irradiates the detection surface 110 with irradiation light, and the light receiving element unit 50 as light receiving means receives the reflected light from the detection surface 110.
  • the attached matter estimation unit 60 acquires the signal level of the light receiving element unit 50 (processing # p502). This signal level is the target signal for estimating the presence or absence of attached matter.
  • the attached matter estimation unit 60 acquires the light detection signal level detected from the light receiving element unit 50 in the previous attached matter detection mode latched by the first latch unit (Process Op 50 3). In the process in the initial state where there is no previously latched signal, the signal level of the initial value is set to "low level”. Next, the adhering matter estimation unit 60 compares and analyzes the signal level of the light receiving element unit 50 this time with the signal level of the previous light receiving element unit 50, and detects the change (Process Op 50 Four ).
  • the attached matter estimation unit 60 has thresholds for judging “signal level decrease” and “signal level increase” with respect to the relative change ratio between the two, “signal level decrease”, “signal level increase”. One of the three states of "No signal level change” is detected (Process Op505).
  • the first latch unit of the attached matter estimation unit 60 latches the signal level of the current light receiving element unit 50 instead of the signal level of the previous light receiving element unit 50 that has been latched ( Processing ⁇ p506).
  • the attached matter estimation unit 60 sets the operation mode to the light scattering attached matter detection mode, and sends a light irradiation control signal to the scattering light source 20 (step 507).
  • the light source for scattering 20 irradiates the detection surface 110 with irradiation light, and the light receiving element section 50 as light receiving means receives the scattered light from the detection surface 110.
  • the attached matter estimation unit 60 acquires the signal level of the light receiving element unit 50 (operation Op 508).
  • This signal level is the target signal for estimating the presence or absence of light scattering adhering matter.
  • the deposit estimation unit 60 acquires the light detection signal level detected from the light receiving element unit 50 in the previous light scattering attachment detection mode latched by the second latch unit (processing O p509). In the process in the initial state where there is no previously latched signal, the signal level of the initial value is set to "low level".
  • the adhering matter estimation unit 60 compares and analyzes the signal level of the light receiving element unit 50 this time with the signal level of the previous light receiving element unit 50, and detects the change (processing ⁇ p 51 0).
  • the adhering matter estimating section 60 calculates the relative signal change rate as "low signal level”. It has a threshold to judge “low” and “high signal level” and detects one of three states: “low signal level”, “high signal level” and “no change in signal level”. 5 1 1).
  • the second latch unit of the attached matter estimation unit 60 latches the signal level of the light receiving element unit 50 this time instead of the signal level of the previous light receiving element unit 50 that was latched (processing ⁇ p 5 1 2).
  • the deposit estimation unit 60 determines one of the three states of “signal level decrease”, “signal level increase”, and “no signal level change” detected in the deposit detection mode in the processing Op 505, and the processing Op 5 According to the combination of one of the three states of “Signal level decrease”, “Signal level increase”, and “No change in signal level” detected in the light scattering adhering substance detection mode in 1 1 Based on this, the presence or absence of deposits and the type of deposits are estimated (Process Op 5 13).
  • the attached matter estimation unit 60 outputs an output signal representing the above estimation result (processing ⁇ p 514), and if the processing is continued (processing Op 515: Y), the processing is returned to processing O p 501. It returns and ends if the processing is not continued (processing Ops 5 15: N).
  • the attached matter detection mode is set first, and the light scattering attached matter detection mode is set later.
  • the order of the two may be reversed.
  • the attached matter detection device of Embodiment 1 the presence or absence of the attached matter on the detection surface and whether or not the attached matter is an object having light scattering properties can be estimated. In particular, as shown in the example, it is possible to distinguish whether the deposit is raindrops or muddy water.
  • the attached matter detection device will be described as an example in which the first attached matter detection device of the present invention is provided with further applied functions for estimating the type of attached matter and its state.
  • the attached matter is muddy water
  • the muddy water is estimated to be in a so-called "muddy" state containing water or in a dry state.
  • the light path in the adhering matter detection mode is the same as in Fig. 3 (a), and its signal level can be detected in the same way as in Fig. 4 (a), and the "signal level drop" relative to the previous signal level is detected. become.
  • the presence of mud on the detection surface 110 causes scattering on the detection surface 110, and a part of the scattered light is received by the light receiving means.
  • the light is caught by a certain light receiving element section 50, and a "lower signal level" with respect to the previous signal level is detected as shown in FIG. 4 (b).
  • FIG. 6 (a) schematically shows a state in the adhering matter detection mode when mud in a dry state is adhering on the detection surface 110.
  • FIG. 3 (a) in the case of muddy water containing water, a part of the irradiation light is scattered or absorbed in the mud due to the presence of dry muddy water on the detection surface 110. To be relatively small compared to receiving total internal reflection Become. However, a part of the scattered light of the irradiation light is received by the light receiving element unit 50. Therefore, the decrease in the light detection signal level is relatively smaller than that in the case of raindrops. As described above, the attached matter estimation unit 60 detects "signal level decrease" with respect to the previous signal level.
  • FIG. 6 (b) schematically shows the state in the light scattering adhering substance detection mode when muddy water is attached to the detection surface 110 in a dry state.
  • the light on the detecting surface 110 is detected by the presence of the dry mud 120b on the detecting surface 110. Scattering occurs, and some of the scattered light is received by the light receiving element 50.However, the amount of light received by the light receiving element 50 is relatively smaller than that of light scattering by muddy water containing water. Become. The reason why the light scattering light detection level is relatively lower than that in the case of muddy water containing water is described below.
  • the attached matter detection device analyzes the light detection signal level of the light receiving element unit 50 in the light scattering attached matter detection mode, and thereby detects an excessive amount of moisture in the attached matter, that is, The estimation is made by distinguishing between muddy water and dry muddy water.
  • the signal level of the previous light receiving element unit 50 in the light scattering adhering substance detection mode is compared with the signal level of the current light receiving element unit 50, and the " Estimate the excess moisture in the deposit from the excess of the "signal level increase" rate.
  • the estimating unit 60 determines that “signal level decreases” in the deposit detection means operating mode and “signal level increases (increase rate is large)” in the light scattering deposit detection means operation mode. Estimates that muddy water is adhering. “Signal level decreases” in adhering substance detection means operating mode, “Signal level increases (increase rate is small) in light scattering adhering substance detecting mode” It is presumed that dry mud has adhered. The degree of drying can be estimated by taking into account the magnitude of the signal level change.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a process of estimating the presence / absence of a deposit, the type of the deposit, and the state of the deposit by the deposit estimation unit 60 of the deposit detector of the second embodiment. Also in this example, a configuration example in which the attached matter estimation unit 60 also serves as a control unit for switching between the attached matter detection mode and the light scattering attached matter detection mode and has a latch function of latching a light detection signal value. And
  • the estimation processing steps by the attached matter estimation unit 60 of the attached matter detection device of the second embodiment are as follows.
  • the steps after the start are the processing in the attached matter detection mode Op 50 shown in FIG. 5 of the first embodiment. 1 to treatment Op 506, treatment after shifting to the light scattering adhering substance detection mode Op 507 to treatment Op 509
  • the illustration is omitted from FIG.
  • the attached matter estimation unit 60 sets the light detection signal level detected from the light receiving element unit 50 in the previous light scattering attached matter detection mode latched by the second latch unit. Then, the signal level of the light receiving element unit 50 of this time is compared and analyzed with the signal level of the light receiving element unit 50 of the previous time, and the change is detected (operation Op 701).
  • the attached matter estimation unit 60 has thresholds for judging “signal level decrease” and “signal level increase” with respect to the relative change ratio between the two, “signal level decrease”, “signal level increase”. Detects one of the three states of "No signal level change" (Process Op702).
  • the deposit estimation unit 60 also holds the relative change rate (process ⁇ p 704).
  • the second latch unit of the attached matter estimation unit 60 latches the signal level of the current light receiving element unit 50 instead of the signal level of the previous light receiving element unit 50 that has been latched ( Processing ⁇ p 7 0 5).
  • the adhering matter estimating unit 60 performs one of the three states of “lower signal level”, “increased signal level”, and “no change in signal level” detected in the adhering matter detection mode in process Op505. Processing Depending on the combination with any of the three states of “Signal level decrease”, “Signal level increase”, and “No change in signal level” detected in the light scattering attachment detection mode in Op 702, Considering the relative change rate in the case of “signal level increase” held in Op 704, the presence or absence of attached matter and the type of attached matter are estimated based on the table shown in FIG. ⁇ p 7 0 6).
  • the signal level absolute value of the light receiving element unit 50 in the light scattering object detection mode latched by the second latch unit in process ⁇ p 705 is It is also possible to perform estimation using this. As shown in Fig. 8 (3) and (4), in the estimation of muddy water, if the relative change rate of "increase in signal level” is large, it is estimated to be “muddy water”. If the relative change rate of "increase in signal level” is small, it is estimated to be “dry mud”.
  • the output of the estimation result, the process continuation confirmation, and the end process may be the same processes as in the first embodiment. After the process ⁇ p706, the process transits to the process ⁇ p514 in FIG. In the above description, the attached matter detection mode is first, and the light scattering attached matter detection mode is later. However, it is needless to say that the order of the two may be reversed.
  • the attached matter detection device of the second embodiment it is possible to estimate the excess amount of water contained in the attached matter in the estimation processing of the kind and state of the attached matter, and when the attached matter is muddy water, However, it can be estimated by distinguishing between a so-called "muddy" state containing water and a dry state.
  • FIG 5 shows an embodiment of the second attached matter detection device of the present invention.
  • the second attached matter detection device includes a light receiving element array corresponding to a detection surface, and forms an image on a light receiving element array of light obtained through the detection surface by an imaging lens. Then, the light detection signal is used as a signal pattern corresponding to each of the minute light receiving elements, and the presence or absence and the type of the attached matter on the detection surface are detected by analyzing a changed portion of the signal pattern.
  • an attached matter detection device capable of estimating the presence or absence of attached matter on a detection surface and whether or not the attached matter is an object having light scattering properties. In particular, as an example, we show that it is possible to distinguish between the case where the deposit is raindrops and the case where the deposit is muddy water.
  • the second attached matter detection device of the present invention uses a total reflection light source for estimating the presence / absence, type, and state of the attached matter on the detection surface of the transparent substrate.
  • the configuration example has the attached substance detection mode used and the light scattering object detection mode using a scattering light source.
  • the attached matter detection device of the present invention receives the reflected light from the total reflection light source and the scattered light from the scattering light source irradiated on the detection surface. By detecting the light detection signal as a signal pattern and detecting changes in the total reflection condition and scattering condition on the detection surface due to the presence, type, and state of the deposit on the detection surface, The basic principle is to estimate the presence, type, and state of deposits.
  • FIG. 9 is a schematic diagram simply showing a device configuration example of a second attached matter detection device according to the third embodiment of the present invention. It should be noted that a cross section of the device configuration is shown, and as described later, a plurality of components of the cross section are arranged in an array in a direction perpendicular to the paper surface.
  • 100 is a wind shield 100 as an example of a transparent substrate.
  • the lower layer of the windshield 100 is the outside world.
  • the detection surface 110 is located in a certain region on the boundary surface between the windshield 100 and the outside world.
  • 10a is a light source for total reflection
  • 20a is a light source for scattering.
  • 30a and 30 are prisms.
  • the adhering substance detecting means is constituted by the total reflection light source 10a, the prism 30a, the prism 30c, the imaging lens 40a, and the light receiving element section 50a.
  • the light source for scattering 20a, the prism 30c, the imaging lens 40a, and the light receiving element section 50a constitute a light scattering adhering substance detecting means.
  • the total reflection light source 10a has a plurality of light sources such as LEDs at one end or both ends, and extracts light from a linear opening. The light beam is extracted.
  • the mounting angle of the total reflection light source 10a is the same as that of the first embodiment, and the light incident angle 0i is selected in the range of 41.47 ° ⁇ , ⁇ 61.74 °. I have. Also in the example of the present embodiment, the angle of incidence and the angle of reflection of the irradiation light from the total reflection light source 10a on the detection surface 110 are adjusted to be 47 °.
  • Light source for scattering 20 a also for total reflection
  • a plurality of light sources such as LEDs are provided at one end or both ends such as both ends, and light rays are extracted from the linear openings.
  • the mounting angle of the scattering light source 20a is the same as that of the first embodiment, and the incident angle 0 of the irradiation light of the scattering light source 20a is set to the angle at which the total reflection condition is not satisfied with respect to the detection surface 110. It is 4 1.47 ° and 0. In this example, is set to 0 °.
  • FIG. 10 (a) shows an end face of the total reflection light source 10 and FIG. 10 (b) shows a state where the opening 14 can be seen from the front.
  • the total reflection light source 10a is, for example, provided with a plurality of light sources at the end and taken out from the linearly provided openings 14, and is emitted from the linearly formed openings 14 as light rays, respectively. A plurality of straight light 15 are extracted.
  • 11 is an LED as a light source
  • 12 is a light guide made of a translucent material
  • 13 is a cover for shielding light
  • 14 is an opening for extracting LED light
  • 1 5 is a light beam emitted from the LED 11.
  • the LED 11 is provided at one end or both ends on the left and right sides of FIG. Also, the LEDs may be arranged at regular intervals on the surface of the light guide that faces the opening 14.
  • the light extracted from the opening 14 in FIG. 10 (b) enters the prism 30a.
  • the size of raindrops adhering to the windshield 100 was examined below. However, the size of raindrops deposited and the size of the raindrops that adhere to the windshield 100 vary depending on the size of the raindrops, but specific numerical values were used as a guide. In general, the diameter of raindrops called drizzle in the air is about 0.1 to 0.2 mm, the diameter of raindrops called small rain in the air is about 0.2 to lmm, and large rain The diameter of raindrops in the air, which is said to be about 2 to 4 mm, is particularly high in raindrops such as showers. The diameter is about 4-6 mm.
  • the size of these raindrops when they are attached to the windshield 100 changes depending on whether the glass surface is hydrophilic or water-repellent, but assuming that the glass is water-repellent, the raindrops are almost the same size as in air. Now adhere to the surface.
  • the average size of a small raindrop for example, a raindrop having a diameter of 0.5 mm is selected as the minimum raindrop to be detected, the area of the micro-region corresponding to one raindrop is about 0. it is a 2 mm 2.
  • the area of the micro-area corresponding to one raindrop is approximately 0.0. it is a 3 mm 2.
  • the prism 30a is a prism that serves as a medium for optically contacting both the total reflection light source 10a and the windshield 100.
  • the light emitted from the total reflection light source 10a is a windshield. It works to bring it into 100.
  • the prism 300c functions to guide the reflected light from the light source 10a for total reflection and the scattered light from the light source 20a for scattering on the detection surface 110 from the inside of the windshield 100.
  • the imaging lens 40a forms an image of the detection surface illuminated by the irradiation light of the light source 10a for total reflection and the light source 20a for scattering on the minute light receiving element of the light receiving element section 50a. It is composed of The imaging lens 40a and the light receiving element of the light receiving element 50a are
  • the angle and the distance are adjusted so that the light incident on 40a forms an image on the light receiving element of the light receiving element section 50a.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing an example of the imaging lens 40a.
  • Fig. 11 shows a type of 1x-magnification image-forming gradient index lens array.
  • FIG. 2 is a diagram showing a simple configuration of a certain SLA (R) (Selfoc Lense Array).
  • 41 is a rod lens as a minute lens
  • 42 is a black resin
  • 43 is a P plate.
  • the rod lens 41 is rod-shaped, and its lens surface is visible in FIG.
  • a side cross section of only one rod lens 41 is shown. If this SLA is used, an incident light beam can be bent to form an erect and 1: 1 image at a predetermined position. That is, the reflected light obtained from the detection surface 110 can be directly imaged on the light receiving element array.
  • the rod lenses 41 are arranged in a straight line, but the arrangement of the light beams extracted from the total reflection light source 10a and the scattering light source 20a, and the arrangement of the light-receiving element 50a described later.
  • the lens arrangement should be in accordance with the arrangement of each light receiving element.
  • the above description is an example of a 1 ⁇ image forming system, but each light receiving element light receiving surface, which is a light receiving element of the light receiving element section 50a, It is important that the plane 110 forms an imaging optical system.
  • the light receiving element portion 50a has a plurality of minute light receiving elements, and a plurality of these light receiving elements are arranged so as to correspond to parallel and parallel light of the total reflection light source 10a or the scattering light source 20a. In other words, it is provided with a minute light receiving means for individually detecting a plurality of straight light beams emitted from the total reflection light source 10a or the scattering light source 20a.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing an example of the light receiving element section 50a.
  • the example of FIG. 12 is an example in which the light receiving elements of each light receiving element section 50a are linearly arranged.
  • Reference numeral 51 denotes each light receiving element, which conceptually shows a light receiving surface.
  • the illustration of the capacitor / transistor circuit, the sense amplifier circuit, and the like inside the light receiving element 51 is omitted, and the figure shows that the light receiving surface of the light receiving element 51 is linearly arranged.
  • the light-receiving surface of each light-receiving element 51 is light for total reflection. It is arranged so as to correspond to the arrangement of the aperture 14 of the light source 10a and the light source for scattering 20a, so that the reflected light from the detection surface 110 through the imaging lens 40a forms an image. The distance and angle are adjusted and installed.
  • the effective area of the light receiving surface of the light receiving element 51 can be adjusted in accordance with the area of the substance to be detected, and the size of the substance to be detected on the detection surface 110 described above is examined. Accordingly, if the imaging lens 40a is a unit-magnification imaging system, it is preferably about 0.2 mm 2 or less, more preferably about 0.03 mm 2 or less. However, a light receiving element having a light receiving surface effective area different from the above range can also be used.
  • a total reflection light source 10a, a prism 30a, a prism 30c, an imaging lens 40a, and a light receiving element unit 50a constitute an adhering matter detecting means.
  • the light source for scattering 20a, the prism 30c, the imaging lens 40a, and the light receiving element unit 50a constitute light scattering adhering substance detecting means.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view, and it is assumed that a plurality of these components are arranged in an array in a direction perpendicular to the paper surface.
  • the attached matter detection device switches between the light irradiation timing by the total reflection light source 10a and the light irradiation timing by the scattering light source 20a, so that the attached matter detection mode and the light scattering property are changed. It shall be possible to switch between the attachment detection mode and the external incident light quantity increase detection mode.
  • the control part is not shown in FIG. 9, the on / off control of the total reflection light source 10a, the on / off control of the scattering light source 20a, the operation mode notification to the attached matter estimation unit 60a, It is assumed that there is a control section having a function of notifying whether the mode is the kimono detection mode, the light scattering attachment detection mode, or the external incident light amount increase detection mode.
  • the attached matter estimation unit 60a may be configured to also serve as the control unit. Next, the attached matter estimation unit 60a will be described.
  • the attached matter estimation unit 60a receives the light detection signal from the light receiving element unit 50a, This part estimates the presence or absence of attached matter, the type of attached matter, and the attached shape of the attached matter by analyzing the light detection signal. Since the light receiving elements used in the second attached matter detection device have a microarray configuration, the attached matter estimation unit 60 receives the light detection signal from each light receiving element 51 of the light receiving element unit 50, By analyzing the light detection signal, the signal level of the light detection signal detected by each light receiving element in one mode is connected to the signal level according to the arrangement of the microarray configuration to derive a signal pattern.
  • the light detection signal levels of the corresponding micro-photodetectors will differ individually, and the signal pattern A drop portion or an increase portion appears in the image.
  • the present application analyzes the signal pattern in this way to detect the presence / absence and type of the attached matter on the detection surface.
  • the signal patterns in the attachment detection mode, the signal patterns in the light scattering attachment detection mode, and the analysis using these signal patterns are described in detail below.c.
  • three raindrops on the detection surface 110 The detection of the presence or absence of an adhering substance and the detection of the type of the adhering substance in the operation of the adhering substance detection mode and the light scattering adhering substance detection mode in the case where the adhering substance exists are described.
  • the progress of light in the light scattering object detection mode is similar to that of FIG. 2 (b) described in the first embodiment. Poorly scattered, light does not scatter in principle, so the emitted light escapes to the outside world. Therefore, in principle, light is not received by the corresponding light receiving element of the light receiving element section 50a. Therefore, the light detection signal of each light receiving element has a low signal level with or without raindrops.
  • the lower part of Fig. 13 (a) shows the signal pattern. In this example, there are three raindrops on the detection surface 110, but the signal pattern obtained in the light scattering object detection mode is low and flat as shown in the lower part of Fig. 13 (a). No change in signal level pattern "is detected.
  • the adhering substance estimating unit 60a removes the adhering raindrop from the detection surface. It can be assumed that it has been removed. This estimation corresponds to the case of (2) in FIG. 19 described later.
  • the state of light traveling in the attached matter detection mode is similar to that of the muddy water 1 on the detection surface 110, as in FIG. 3 (a) described in the first embodiment. Due to the presence of 20a, the condition of total reflection on the detection surface 110 is not satisfied, and the irradiated light escapes or scatters to the outside world, so that no light is received by the light receiving element unit 50a. However, the scattering of light due to the light scattering Although it is possible that a part of the light will be received, it will be much smaller than the case of receiving the totally reflected light. Therefore, in a corresponding portion of the signal pattern, a portion where the signal level is relatively lower than the surrounding signal level is detected. This is shown in the signal pattern in the upper part of Fig. 13 (b). As shown in the upper part of Fig. 13 (b), three pattern portions are seen that are relatively lower than the surrounding signal level.
  • the progress of light in the light scattering object detection mode is similar to that of the light source for scattering light, as in FIG. 3 (b) described in the first embodiment.
  • the deposit which is muddy water 120a When it hits the deposit which is muddy water 120a, light scattering occurs because muddy water 120a has light scattering property. For this reason, the scattered light is emitted from the muddy water 120a to the surroundings, and a part of the scattered light is received by the light receiving element unit 50a via the prism 30c and the imaging lens 40a. Therefore, the light detection signal received by the small light receiving element corresponding to the detection surface where muddy water adheres is relatively large.
  • a portion where the signal level is relatively increased with respect to the surrounding signal level is detected as the signal pattern. This is shown in the signal pattern at the bottom of Fig. 13 (b). As shown in the lower part of Fig. 13 (b), three pattern portions are seen to increase relatively to the surrounding signal level.
  • the adhering matter estimating section 60a detects the presence of mud, that is, the presence of mud, when “signal pattern lowering portion exists” in the adhering object detecting mode and “signal pattern increasing portion exists” in the light scattering adhering substance detection mode. Estimate the presence of scattered deposits. This estimation corresponds to cases (3) and (4) in Fig. 19. The distinction between the muddy water containing state and the muddy dry state will be described in a fourth embodiment.
  • the attached matter estimation unit 60a detects a change from “the signal pattern is lowered” to “no change in the signal pattern” in the attached matter detection mode, and detects the “signal pattern increased part” in the light scattering detection mode. If a change from "Yes" to "No change in signal pattern” is detected, it can be assumed that light-scattering deposits such as muddy water have been removed from the detection surface.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a process for estimating the presence / absence of a deposit, the type of the deposit, and the state of the deposit by the deposit estimation unit 60a of the deposit detection device of the present invention.
  • the attached matter estimation unit 60a sets the operation mode to the attached matter detection mode, and sends a light irradiation control signal to the total reflection light source 10a (processing Op 1401).
  • the all-reflection light source 10 irradiates the detection surface 110 with irradiation light, and the light-receiving element unit 50, which is a light-receiving means, receives the reflected light from the detection surface 110.
  • the attached matter estimation unit 60a obtains a signal pattern in the attached matter detection mode based on the signal level obtained from each light receiving element of the light receiving element unit 50a (Process Op 1402). ).
  • the attached matter estimation unit 60a analyzes the signal pattern and detects the change (process # p1403).
  • the adhering matter estimation unit 60a detects any of “signal pattern reduced portion”, “signal pattern increased portion”, and “signal pattern changed portion” as to the relative change of the signal pattern (processing O p 1404). For example, in the case of raindrops, "signal pattern degraded part" is detected from the signal pattern (the upper part of Fig. 13 (a)).
  • the attached matter estimation unit 60a sets the operation mode to the light scattering attached matter detection mode, and sends a light irradiation control signal to the light source for scattering 20a (step 1445).
  • the light source for scattering 20a irradiates the detecting surface 110 with irradiation light, and the light receiving element section 50a as the light receiving means receives the scattered light from the detecting surface 110.
  • the attached matter estimation unit 60a acquires a signal pattern in the light-scattering attached matter detection mode based on the signal level of each light-receiving element of the light-receiving element unit 50a (processing p p 1 406 ).
  • the attached matter estimation unit 60a analyzes the signal pattern and detects the change (Process Op 1407).
  • the attached matter estimation unit 60a detects any of "there is a portion where the signal pattern is reduced”, “the portion where the signal pattern is increased” and “the portion where the signal pattern is not changed” as to the relative change of the signal pattern (processing ⁇ p 1 4 08). For example, in the case of raindrops, "no change in signal pattern” is detected from the signal pattern (lower part in Fig. 13 (a)).
  • the adhering matter estimating unit 600a detects “the signal pattern is reduced”, “the signal pattern is increasing”, and “the signal pattern is not changed” detected in the adhering matter detection mode in the processing of Op 144. "There is a part where the signal pattern is reduced”, “There is a part where the signal pattern is increased”, and “The signal is detected”
  • the presence or absence of the adhering substance and the type of the adhering substance are estimated based on the table shown in FIG. 19 (processing 1 p 1409). For example, in the case of raindrops, it is estimated that raindrops are attached because it corresponds to (2) in Fig. 19, and in the example of muddy water, it corresponds to (3) or (4) in Fig. It is presumed to be attached.
  • the second attached matter detection device of the present invention By examining the signal pattern of the photodetection signal obtained corresponding to the light receiving element array configuration, it is possible to estimate the presence, type, and state of the adhering matter based on the change in the relative signal pattern. Since the relative change between the minute sections of the signal pattern is analyzed, it is possible to accurately detect the presence or absence of fine deposits, and it is hardly affected by environmental changes due to temperature characteristics and the like.
  • the attached matter is muddy water
  • the muddy water is estimated to be in a so-called "muddy" state containing water or in a dry state.
  • the light path in the adhering matter detection mode is the same as in Fig. 2 (a), and its signal pattern can be detected in the same way as in the upper part of Fig. 13 (b). In the pattern, there are three parts that are relatively lower than the surrounding signal level.
  • the light path in the light scattering attachment detection mode is the same as in Fig. 3 (b), and its signal pattern can be detected as in the lower part of Fig. 13 (b). If there are, there are three places in the signal pattern that are relatively higher than the surrounding signal levels.
  • the appearance of mud in a dry state, the path of light in the adhering substance detection mode when there is dry mud, and the The light path is similar to that of FIG. 6 described in the second embodiment, and the level of the light detection signal received by the minute light receiving element corresponding to the dry mud on the detection surface 110 is reduced, but contains moisture. It is relatively smaller than muddy water. Thus, if dry mud is deposited, a portion of the signal pattern in the deposit detection mode that is relatively lower than the surrounding signal level can be seen.
  • Figure 15 shows examples of signal patterns when the mud contains moisture (a) and when the mud is dry (b).
  • the upper part shows the signal pattern in the attached matter detection mode
  • the lower part shows the signal pattern in the light scattering attached matter detection mode.
  • the attached matter detection device analyzes the signal pattern in the light-scattering attached matter detection mode, thereby detecting an excessive amount of moisture in the attached matter, that is, muddy water containing moisture. Or dry mud. In other words, it suffices to evaluate the peak height of the waveform in both the signal patterns of FIGS. 15 (a) and (b).
  • One way to increase the estimation accuracy is to set the flat part (the signal pattern of the part without adhering material) to 100 in both modes and to set the relative magnitude of the changing part (the signal pattern of the part where there is adhering substance). There is a way to evaluate. If the rate of change in the signal pattern is greater than the specified value, it is estimated to be muddy, and if it is smaller than the specified value, it is estimated to be dry mud.
  • the signal pattern in the deposit detection mode and the signal pattern in the light-scattering deposit detection mode are superimposed as a pattern, and the difference in signal pattern in the signal pattern portion where there is no deposit, and the There is also a method of quantitatively evaluating the ratio of the magnitude of the change in the signal pattern by comparing the difference between the height of the signal pattern portion with the difference.
  • the processing steps by the attached matter estimation unit 60a can be performed in the same flow as in Fig. 14. No.
  • the state detected in the adhering matter detection mode in process 0p144 and the state detected in the light-scattering adhering matter detection mode in process Op144 are “signal pattern”. "Decreased part (decrease rate dog)”, “Signal pattern decrease part (decrease rate small)”, “Signal pattern increase part yes (increase rate dog)", “Signal pattern increase part (increase rate small)”, " There are 5 states of “No change in signal pattern”. According to any combination of these states, the process of estimating the presence / absence of attached matter and the type of attached matter in the process 0p1409 is performed based on the table shown in FIG. Since muddy water corresponds to the case (3) in the table of Fig. 19, it is estimated that muddy water is attached. On the other hand, dry mud corresponds to the case (4) in the table of Fig. It is estimated that dry mud is attached.
  • the signal pattern of the light detection signal obtained corresponding to the light receiving element array configuration is analyzed, and the relative signal pattern is analyzed. Based on the change, it can be estimated whether the deposit is muddy water or dry mud. Since the relative change between the minute sections of the signal pattern is analyzed, it is possible to accurately detect the presence or absence of fine deposits, and is not easily affected by environmental changes due to temperature characteristics and the like.
  • the attached matter detection device of the fifth embodiment is for estimating whether or not there is minute water droplets condensed on the detection surface, that is, whether there is fogging.
  • the attached matter detection device of the present invention The microarray configuration is adopted in the element, and the signal level of the light detection signal detected according to the state of adhesion on the detection surface 110 is obtained as a pattern. Is much smaller than the size of one light receiving element of the attached matter detection device of the present invention. Also, it is generally assumed that fogging due to dew condensation does not locally occur on the detection surface, but occurs on a scale at least covering the entire detection surface. Therefore, the adhesion state is similar over the entirety of the detection surface 110, and no relative change appears in the signal pattern.
  • the signal pattern since the total reflection of the irradiation light from the total reflection light source and the scattering of the irradiation light from the scattering light source also occur in minute water droplets due to dew condensation, the signal pattern generally decreases or increases. Become. However, since the part covered by minute water droplets due to condensation and the part not covered coexist, the signal pattern decreases overall in the deposit detection mode. The light scattering detection mode increases the signal pattern as a whole, but the rate of increase is smaller than that in the case of muddy water.
  • Figure 16 (a) shows the signal pattern when there is no fogging due to condensation.
  • Figure 16 (b) shows the signal pattern when there is fogging due to condensation.
  • Fig. 16 (b) The signal pattern in the light scattering adhering substance detection mode in the lower part is generally increased compared to that in the middle part in Fig. 16 (a), and the pattern is smooth and flat. I understand.
  • both signal patterns Since it is smooth and flat, it is difficult to determine only by the signal pattern shape. Therefore, it is preferable to provide a mode in which both the total reflection light source 10a and the scattering light source 20a are turned off.
  • the so-called “0” signal pattern With the so-called “0” signal pattern with the signal pattern obtained in the light-scattering substance detection mode using the signal pattern obtained in the all-off mode, the light-scattering substance detection mode is compared. It can clearly be seen that the signal pattern obtained in one step has increased overall. If light scattering occurs on the detection surface 110 and the signal pattern is flat, it is possible to estimate fine water droplets due to condensation, that is, adhesion of cloudiness.
  • the processing steps by the attached matter estimation unit 60a are shown in FIG.
  • the processing ⁇ p 17 01 to processing ⁇ p 1708 in FIG. 17 may be the same as the processing 0 ⁇ 1401 to processing Op 1408 in FIG.
  • “no change in signal pattern” is detected in the adhering substance detection mode in the processing Op 1704, and “signal pattern” is detected in the light scattering adhering substance detection mode in the processing p p 1708. No change "is obtained.
  • the light source 10a for total reflection and the light source 20a for scattering are turned off to obtain a light detection signal pattern, that is, a "0" signal pattern (Process Op 1709), and a process Op 17
  • the signal pattern obtained in the light scattering substance mode obtained in step 06 is compared with the “0” signal pattern obtained in processing ⁇ p 179 Detects whether the signal level has increased (Process Op 1710).
  • the attached matter estimation section 60 estimates the attached matter based on the table shown in FIG. 19 (Process Op 171 1). Here, it corresponds to the case of (5) in Fig. 19, and it is estimated that fogging due to condensation has adhered.
  • the signal pattern of the light detection signal obtained corresponding to the microarray configuration is analyzed.
  • the change in the relative signal pattern and the change in the signal level based on the comparison with the “0” signal pattern it is possible to estimate whether or not fogging due to dew condensation has adhered to the detection surface. it can.
  • the second attached matter detection device of the present invention estimates whether or not there is ice on the detection surface.
  • the device configuration and the arrangement of each element may be the same as in the third embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • Freezing is usually created when some moisture, such as moisture in the air, solidifies on the sensing surface when the outside temperature drops below freezing. Usually, it is assumed that freezing does not occur locally on the detection surface, but covers at least the entire detection surface 110. As a result, the effects of icing on the entire signal pattern will appear.
  • the relative change portion in the signal pattern did not occur because minute water droplets were uniformly attached, but in the case of icing, the degree of adhesion of the ice crystals was small. Due to the difference and the difference in the fine surface shape, the adhesion state on the detection surface 110 is irregularly changing, and the signal pattern has irregularly changed portions throughout. You.
  • Fig. 18 (a) shows the signal pattern when there is no icing.
  • Fig. 18 (b) is a diagram showing the signal pattern when there is freezing. The upper part shows the signal pattern obtained in the attached matter detection mode, and the lower part shows the signal pattern obtained in the light scattering attached matter detection mode.
  • the estimation processing steps by the attached matter estimation unit 60a of the sixth embodiment are the same as those shown in FIG. 14, but in the sixth embodiment, the attached matter detection model in the processing Op 144 In the mode, “signal pattern irregularly changed” is detected, and in the light scattering object detection mode in processing ⁇ p108, “signal pattern irregularly changed” is obtained.
  • the signal pattern of the light detection signal obtained corresponding to the microarray configuration is analyzed, and the relative change in the signal pattern is analyzed. Based on this, it is possible to estimate the presence of icy deposits on the detection surface.
  • Embodiment 7 shows an example of a device configuration of a window wiper control device using the attached matter detection device as a rain sensor as an embodiment of a control device using the attached matter detection device of the present invention.
  • FIG. 20 shows a window using the attached matter detection device as a rain sensor.
  • FIG. 3 is an example of a block diagram of an aperture control device.
  • Reference numeral 700 denotes a function block of a rain sensor which is the attached matter detection device of the present invention described in the first to sixth embodiments
  • reference numeral 70 denotes window wiper control means
  • reference numeral 720 denotes window wiper driving means
  • reference numeral 73 Reference numeral 0 denotes a window wiper, which is connected as shown.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of a processing operation flow of the window wiper control device of the seventh embodiment.
  • the mounting angle and material of each element of the rain sensor 700 are selected, and a raindrop due to rainfall is detected, and a light detection signal from each light receiving element is output. Things.
  • the deposit estimation unit of the deposit detection device used as a rain sensor can perform any of raindrop estimation, muddy water estimation, muddy water estimation, dry muddy water estimation, cloudy estimation, and freezing estimation processing. It is assumed that such estimation processing or all estimation processing is possible.
  • the rain sensor 700 outputs, as output signals of the attached matter estimating section, an "established matter” estimation signal, an "established raindrop” estimation signal, an "established muddy water adhering” estimation signal, and a “dry state” signal. It is assumed that six types of detection signals are output: an estimation signal of "mud water adhered”, an estimation signal of "cloudy water droplets attached”, and an estimation signal of "freezing water droplets attached”.
  • the window wiper control means 7100 receives various estimation signals from the deposit estimation unit of the rain sensor 700 as input, and responds to the window wiper drive means 720 according to each estimation state of the windshield surface. It outputs a wiper control signal.
  • a control signal to set the wiper to a stop state is output.
  • a control signal to set the wiper drive state is output.
  • a control signal to set the wiper drive state is output together with the cleaning liquid injection. This is because it is assumed that it is preferable to wipe off muddy water with a wiper together with the cleaning liquid.
  • a control signal to stop the wiper is output. If dry muddy water is on the windshield, wiping it with a wiper may damage the wiper control device and the windshield.
  • the control may warn the driver of the presence of dry mud.
  • a warning instruction control signal is output to the control part that controls the warning to the driver.
  • a control signal to set the wiper to the stopped state is output. This is because if water droplets in a frozen state are on the windshield, wiping with the wiper as it is may damage the wiper control device and the windshield. Control to automatically turn on the icing prevention function built into the windshield can be performed. In this case, a drive control signal is output to a control portion that controls the icing prevention function.
  • the window wiper driving unit 720 receives a control signal from the window wiper control unit 7110 and controls the driving of the window wiper 7300.
  • the window wiper 730 is driven by applying a torque or the like by the window wiper driving means 720 and has a stopped state and a driven state.
  • the driving state may have a plurality of states such as a short intermittent driving pitch and a long intermittent driving pitch. In the driving state, a predetermined surface of the windshield is wiped. Window wiper control device with reference to the flow chart in Fig. 21 Will be described.
  • the window wiper control means 7 110 monitors the control signal from the attached matter estimation unit 60 of the rain sensor 700. (Process Op 2 102).
  • the window wiper control means 710 decodes the control signal from the attached matter estimation unit 60 and analyzes the control contents (Process Op 210).
  • the window wiper control means 7 10 controls the drive of the window wiper 7 30 according to the control content obtained in the processing ⁇ p 2 10 3 (processing Op 2 10 4). After the process 0 p2104, the process loops again to the process Op2101 to continue the control (return to the process Op2101).
  • FIG. 22 is a diagram simply showing an example of a mounting configuration of a window wiper control device using the attached matter detection device of the present invention as a rain sensor.
  • a rain sensor 700 which is an attached matter detection device, is attached to a windshield portion 9100 on the rear surface of a rearview mirror 900 of a car.
  • the window wiper control means 7 10 and the window wiper driving means 7 20 are assumed to be stored in the cabin as vehicle components near the window wiper 7 30.
  • the control device using the attached matter detection device shown in the seventh embodiment is an example, and the attached matter detection device of the present invention is not limited to the specific example of the device configuration described above. It is needless to say that other device configurations are possible based on the technical idea of the present invention and can be used for applications other than the window wiper control device.
  • the presence / absence of attached matter, the type of attached matter, and the state of attachment can be estimated on the detection surface.
  • deposits such as raindrops, watery muddy water, dry muddy water, cloudy waterdrops, and icy waterdrops can be estimated.
  • the signal pattern of the light detection signal obtained corresponding to the microarray configuration is analyzed, and based on the relative signal pattern change, Presence / absence, type, and state of deposits can be estimated. Since the relative change between the minute sections of the signal pattern is analyzed, it is possible to accurately detect the presence or absence of fine deposits, and is not easily affected by changes in the environment due to temperature characteristics and the like.
  • the control content can be controlled according to the presence or absence of attached matter, the type of attached matter, and the estimation of the attached state.
  • the attached matter detection device is a rain sensor and the control device using the attached matter detection device is a wiper control device
  • the wiper drive state can be controlled according to the estimation of the attached matter on the windshield. Can be.

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Description

明 細 書 付着物検出装置およびそれを用いた制御装置 技術分野
本発明は、 検知面上に付着した付着物の存在、 付着物の性質、 付着物 の状態を検出する付着物検出装置と、 該付着物検出装置により付着物の 存在が検出されたことを契機として制御内容を変更する付着物検出装置 を用いた制御装置に関する。 背景技術
付着物の有無を検出し、 付着物の存在が検出されたことを契機として 制御内容を変更するシステムには様々なものがある。 付着物の一例とし て雨滴を考えると、 車のウインドシールドのウインドウワイパー制御装 置は、 天候の変化があり降雨が始まつたことを契機として制御内容を臨 機応変に変更する必要が生じる。 このウインドウワイパー制御装置の利 便性を高めるための重要な 題の一つとして、 降雨中であるのか否かを 検知するレインセンサの開発が挙げられる。 以下に、 従来の付着物検出 装置として、 車のウィンドシールドにおける雨滴を付着物として検出す る従来のレインセンサを説明する。
一般に普及している手動操作によるウインドウワイパーの場合、 運転 者自身が降雨が始まったことを認識し、 自動車の走行状態、 ウィンドシ 一ルドに付着する雨滴の量の変化を勘案し、 自動車運転時に必要とする ウインドシールド越しの視界を確保すべく、 ウインドウワイパーのスィ ツチをオフからオンに手動で切り替える必要がある。 この手動によるゥ ィンドウワイパーのスィツチ切替操作の煩わしさを緩和するため、 レイ ンセンサを設けて自動車のウインドシールドの検知面上の雨滴など付着 物の存在を検知し、 ウインドウの払拭が必要か否かを判定している。 従来のレインセンサには、 雨滴の検知方法に応じて、 反射光検知型レ インセンサなどが知られている。 図 2 3は、 従来技術の反射光検知型レ インセンサによる雨滴検出原理を簡単に説明した図である。 図 2 3にお いて、 1 0 0 0は自動車のウィンドシールドである。 説明の便宜上、 ゥ ィンドシ一ルド 1 0 0 0の上側空間を自動車内部側、 つまり運転者側の 空間、 下側空間を外界とした。 1 0 1 0は光源、 1 0 2 0はプリズム、 1 0 3 0は反射光をウインドシールド内から導き出すためのプリズム、 1 0 4 0はレンズ、 1 0 5 0は受光素子としての P D (Photo Detector)、 1 1 1 0が検知面である。 1 1 2 0が検知面上に付着した雨滴である。 光源 1 0 1 0からは検知面全体をカバーしうる広がりを持つ光束が照射 され、 そのうち 1 1 3 0が雨滴が付着した部分に対して入射した光の軌 跡、 1 1 3 0以外の光 1 1 4 0が雨滴が付着していない検知面に対して 入射した光の軌跡を表している。
反射光検知型レインセンサでは、 各要素の取り付け角度と材質 （特に 材質が持つ屈折率） の調整が重要である。雨滴検出原理を簡単に言えば、 検知面に雨滴が付着している場合は、 入射した光はウインドシールド 1 0 0 0の外界面において全反射条件が満足されずに外界に逃げ、 一方、 検知面に雨滴が付着していない場合は、 光源より入射した光はウィンド シールド 1 0 0 0の外界面において全反射条件が満足されて全反射する これら二つの場合の反射光の強度差を検出するわけである。
そのため、 光源 1 0 1 0とプリズム 1 0 2 0は、 照射光がウインドシ 一ルド 1 0 0 0内部に入射する入射条件を満たす角度、 材質が選ばれ、 また、 ウィンドシールド 1 0 0 0の外界面上の検知面において全反射す る角度が選ばれる。 さらに、 雨滴付着による屈折率の変化により検知面 1 1 1 0における全反射条件の満足 ·不満足が切り換わるように検知面 に対する光入射角度が選ばれる。
プリズム 1 0 3 0も反射光がウインドシ一ルド 1 0 0 0外部に出射で きるように出射条件を満たす、 つまり全反射条件が満足されないように 材質、 角度が選ばれている。 レンズ 1 0 4 0と受光素子 1 0 5 0は、 レ ンズ 1 0 4 0に入射した光が受光素子 1 0 5 0のセンサ部分に集光する ように角度と距離が調整されている。
なお、 これら 1 0 1 0〜 1 0 5 0の要素は、 ウィンドシールド 1 0 0 0以外の場所、 例えばボンネットの上や屋根の上などにも取り付け可能 であるが、 検知対象はウィンドシールド 1 0 0 0の状態であるのでウイ ンドシールド 1 0 0 0の一部に取り付けることが好ましい。 また、 運転 者の視界を狭めないように取り付けられることが好ましい。 例えば、 も ともとバックミラーが取り付けられて視界が遮られているウィンドシー ルド部分などに取り付けることが好ましい。
以上の従来の反射光検知型レインセンサの動作を簡単に説明すると、 光源 1 0 1 0から照射された光束は、 プリズム 1 0 2 0によりウィンド シ一ルド 1 0 0 0内部に導入され、 検知面 1 1 1 0全面にわたり入射す る。 いま、 検知面 1 1 1 0上には雨滴 1 1 2 0が付着していたものとす る。 検知面 1 1 1 0に入射した光のうち雨滴 1 1 2 0が付着した部分に 対して入射した光 1 1 3 0は、 ウィンドシールド 1 0 0 0の外界面にお いて、 屈折率 nが約 1 . 3である雨滴の存在により全反射条件が満足さ れず、 外界に逃げ、 当該光が受光素子 1 0 5 0において検知されること はない。 一方、 検知面 1 1 1 0に入射した光のうち雨滴が付着していな い部分に対して入射した光 1 1 4 0は、 ウィンドシ一ルド 1 0 0 0の外 界面には屈折率 nが 1である空気の存在により全反射条件が満足されて 全反射する。 全反射した光はウインドシールド 1 0 0 0の自動車内側の 面のプリズム 1 0 3 0の存在により全反射せずに自動車内に出射する。 出射した光はレンズ 1 0 4 0において受光素子 1 0 5 0上の光センサ部 分に集光される。
このように、 受光素子 1 0 5 0が検知する光量は、 雨滴 1 1 2 0が存 在すると減少し、 雨滴 1 1 2 0が検知面 1 1 1 0上を覆う面積が大きく なるほど受光する光量は減少することとなる。 この光量の変化を検出し て検知面 1 1 1 0上の雨滴の存在を検知する。 以上が従来の反射光検知 型レインセンサによる雨滴検出原理である。
なお、 それぞれのタイプのレインセンサは、 上記したような信号変化 を検知すれば雨滴検出信号を出力するように構成されている。 レインセ ンサからの雨滴検出信号は、 ウインドウワイパーの制御部に入力され、 当該雨滴検出信号の入力を契機として所定のウィンドウワイパーの制御 などが行われる。
しかし、 上記従来のレインセンサには以下に示すような問題点があつ た。
第 1の問題として、 従来のレインセンサでは付着物の存在を検知する ことができたとしても、 付着物の種類とその状態を推定することができ ないという問題がある。 レインセンサの主な目的はウインドシールド 1 0 0 0上を必要に応じて払拭するワイパーの駆動を制御することにある が、 ワイパーの駆動はウインドシールド 1 0 0 0上に付着した付着物の 種類とその状態によって切り替えなければならない場合がある。 従来の レインセンサでは付着物の種類とその状態を推定することができないた め、 一律に同じ制御を行わざるを得ない。
ウインドシールド 1 0 0 0に付着するものは降雨による水滴とは限ら ない。走行中に跳ね上がった泥水、八トなどの鳥類が落とした糞など様々 な種類の付着物が想定される。 また付着物の状態も多様であり、 水分が 付着している場合でもウインドシールド上に発生した曇りの状態として 存在している場合や、 冬季などの冷え込みにより氷結状態として存在し ている場合など様々な状態が想定される。 また、 泥水の場合も水分が多 い状態と水分が少なく乾いた状態などが想定される。 鳥類の糞の場合も 柔らかい状態と乾いた状態などが想定される。
ワイパーの駆動はウィンドシールド 1 0 0 0上に付着した付着物の種 類とその状態によって切り替えることが好ましい。 例えば、 水分が氷結 している場合や、 泥水が乾いた状態、 鳥類の糞が乾いた状態などは、 ヮ ィパーのみの払拭はあまり効果がなく、 かえって装置やウインドシ一ル ドを傷つける可能性がある。 このような場合であれば、 例えば、 洗浄液 の噴射とともにワイパー駆動することが好ましいと言える。
第 2の問題は、 付着物検出精度の問題である。 従来のレインセンサで あれば、受光素子における検出光量の信号レベルの絶対値を解析したり、 一定時間間隔などで検出した信号レベルを保持しておき、 信号レベルの 経時変化を解析するなどにより検知面上の付着物の存在などを検出して いた。 付着物の種類や付着状態などに応じて検出される信号レベルの経 時変化は微妙に異なるが、 その微妙な変化を的確に捉え、 付着物の種類 や付着状態を推定することは容易ではない。 発明の開示
本発明は、 上記問題点に鑑み、 検知面上における付着物の存在の有無 の検出のみならず、 付着物の種類を推定し、 さらにその状態をも推定す ることができる付着物検出装置と、 当該付着物検出装置を用いて推定し た付着物の種類と状態に応じた制御を行う制御装置を提供することを目 的とする。
上記課題を解決するために、 本発明の第 1の付着物検出装置は、 全反 射用光源と散乱用光源を備え、 前記全反射用光源から出射され透明性基 板内に導入された入射光が反射され、 また、 前記散乱用光源から出射さ れ前記透明性基板内に導入された入射光が照射される前記透明性基板の 外表面を検知面とし、 前記検知面からの前記全反射用光源の反射光が受 光手段により受光できるように前記全反射用光源、 前記透明性基板、 前 記受光手段が配置され、 また、 前記散乱用光源による前記検知面からの 散乱光が受光できるように前記散乱用光源、 前記受光手段が配置され、 前記受光手段が検知した光検出信号における、 付着物による前記全反射 用光源からの信号レベルの変化を検出して前記付着物の存在を検出する 付着物検出手段と、 前記受光手段が検知した光検出信号における、 付着 物による前記散乱用光源からの信号レベルの変化を検出して前記付着物 が光散乱性のある付着物であるか否かを検出する光散乱性付着物検出手 段を備えたことを特徴とする。
上記構成により、 付着物検出手段による反射条件の変化に基づいた付 着物の有無の存在のみならず、 光散乱性付着物検出手段による散乱条件 の変化に基づいた付着物の光散乱性の有無を検出することができ、 付着 物の光散乱性を基に付着物の種類の推定を行うことができる。
ここで、 本発明の第 1の付着物検出装置において、 前記付着物検出手 段と前記光散乱性付着物検出手段が、 同一検知面からの光を受光するも のであることが好ましい。
上記構成によれば、 両手段の検知面として共通のものを用いることが でき、 装置を小型化することができる。
また、 本発明の第 1の付着物検出装置において、 前記全反射用光源と 前記散乱用光源とを切り替えて動作させることが好ましい。
上記構成によれば、 両手段が共通の検知面を用いた場合でも両手段の 制御を簡単に行うことができる。 次に、 本発明の第 1の付着物検出装置において、 前記付着物検出手段 により付着物の存在が検出され、 前記光散乱性付着物検出手段により光 散乱性付着物の存在が検出された場合、 前記付着物が光散乱性を持つ物 質であると推定し、 また、 前記付着物検出手段により付着物の存在が検 出され、 前記光散乱性付着物検出手段により光散乱性付着物の存在が検 出されない場合、 前記付着物が光透過性を持つ物質であると推定するこ とが好ましい。 つまり、 前記付着物検出手段により付着物の存在が検出 され、 かつ、 前記光散乱性付着物検出手段により光散乱性付着物の存在 が検出された塲合、 前記付着物が泥水であると推定し、 前記付着物検出 手段により付着物の存在が検出され、 かつ、 前記光散乱性付着物検出手 段により光散乱性付着物の存在が検出されない場合、 前記付着物が雨滴 であると推定することが好ましい。
上記構成により、 検出された付着物が、 光透過性が少なく光散乱性を 持つもの、 例えば泥であるのか、 光透過性を持つもの、 例えば雨滴であ るかを推定することができる。 なぜなら、 泥水は光散乱性を有している ので、 検知面上で光散乱を起こし、 一方、 雨滴は透明で光散乱性を有し ていないので、 検知面上で光散乱を起こさないからである。
上記課題を解決するために、 本発明の第 2の付着物検出装置は、 全反 射用と散乱用の 2種類の光源を備え、 前記全反射用光源から発射され透 明性基板内に導入された入射光が反射され、 また、 前記散乱用光源から 発射され前記透明性基板内に導入された入射光が照射される前記透明性 基板の外表面の一部を検知面とし、 前記検知面から入射する前記全反射 用光源による反射光と前記散乱用光源による散乱光をそれぞれ結像させ る結像系レンズと、 受光素子アレイを備え、 前記結像系レンズからの光 を受光し、 各光源ごとに、 各微小受光素子からの光検出信号をそれら微 小受光素子の配列に応じて並べた信号パターンを生成し、 検知面上の付 着物の付着状態に対応した信号パターンを出力することを特徴とする。 上記構成により、 付着物検出手段による反射条件の変化に基づいた付 着物の有無の存在のみならず、 光散乱性付着物検出手段による散乱条件 の変化に基づいた付着物の散乱性の有無を検出することができ、 付着物 の散乱性を基に付着物の種類の推定をも行うことができる。 上記構成で は検知面上に対応した微小受光素子から検出される光検出信号を受光素 子の配列に応じて並べた一種の信号パターン （信号波形） を得る。 この 信号パターンは検知面から得られる信号レベルをつなぎ合わせてパター ン化したものであり、 検知面上の付着物の状態の相違は、 信号パターン の微小区間の相対的変化として表れることとなる。 本発明は、 信号バタ —ン中の相対的変化を解析することにより、 検知面上の付着物の種類、 状態などを推定することができる。 さらに、 信号パターンの微小区間同 士の相対的な変化を解析するので、 細かい付着物の有無も精度良く検出 することができ、 また、 温度特性などによる環境の変化の影響も受けに くい。 なおこの信号パターンの解像度は、 検知面に対応する受光素子に 依存することとなる。
なお、 本発明の第 2の付着物検出装置において、 前記全反射用光源の 照射と、 前記散乱用光源の照射とを切り替える光源切り替え手段を備え ることが好ましい。
上記構成により、 全反射用光源を用いた塲合の信号パターンと、 散乱 用光源を用いた場合の信号パターンを区別して得ることができる。特に、 全反射用光源と散乱用光源として同じ波長の光源を用いる場合などには 両者が混在しないように切り替えることが好ましい。
次に、本発明の第 2の付着物検出装置は、前記信号パターンにおいて、 周囲の信号レベルから相対的に信号レベルが低下しているパターン部分 の存在を検出すれば、 該パターン部分に対応する検知面上に付着物が存 在すると検出する付着物検出手段と、 前記信号パターンにおいて、 周囲 の信号レベルから相対的に信号レベルが増加しているパターン部分の存 在を検出すれば、 該パターン部分に対応する検知面上に光散乱性付着物 が存在すると検出する光散乱性付着物検出手段を備え、 前記付着物検出 手段により付着物の存在が検出され、 前記光散乱性付着物検出手段によ り光散乱性付着物の存在が検出された場合、 前記付着物が光散乱性を持 つ物質であると推定し、 前記付着物検出手段により付着物の存在が検出 され、 前記光散乱性付着物検出手段により散乱性付着物の存在が検出さ れない場合、 前記付着物が光透過性を持つ物質であると推定することが 好ましい。
上記構成により、 検出された付着物が、 光透過性が少なく散乱性を持 つものであるのか、 光透過性を持つものであるかを推定することができ る。
また、 上記本発明の第 2の付着物検出装置において、 前記光散乱性付 着物検出手段により検出された、 前記散乱用光源の散乱光の信号パター ンにおける周囲の信号レベルから相対的増加を示すパターン部分の相対 的大きさから当該付着物の光散乱性の大きさを推定することが好ましい c 上記構成により、 付着物の光散乱性の大きさを信号パターンの相対的 変化を考慮して推定することができる。
また、 本発明の第 2の付着物検出装置において、 前記光散乱性付着物 検出手段により検出された、 前記散乱用光源の散乱光の信号パターンに おける周囲の信号レベルから相対的増加を示すパターン部分の相対的変 化から当該付着物の付着物の種類と状態を推定することが好ましい。 上記構成により、 信号パターンの相対的変化を考慮して付着物の種類 と状態について正確な推定をすることができる。
また、 本発明第 2の付着物検出装置において、 前記付着物検出手段に より付着物の存在が検出され、 かつ、 前記光散乱性付着物検出手段によ り散乱性付着物の存在が検出された場合、 前記付着物が泥水であると推 定し、 前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 かつ、 前記 光散乱性付着物検出手段により散乱性付着物の存在が検出されない場合， 前記付着物が水滴であると推定することができる。
なぜなら、 泥水は光散乱性を有しているので、 検知面上で光散乱を起 こし、 一方、 雨滴は透明で光散乱性を有していないので、 検知面上で光 散乱を起こさないからである。
また、 本発明の第 2の付着物検出装置において、 前記付着物検出手段 により付着物の存在が検出され、 かつ、 前記光散乱性付着物検出手段に より散乱性付着物の存在が検出された塲合、 前記付着物が泥水であると 推定し、 前記光散乱性付着物検出手段により検出された、 前記散乱用光 源の散乱光の信号パターンにおける周囲の信号レベルから相対的に信号 レベルの増加を示すパターン部分の相対的大きさが所定割合よりも小さ い場合には、前記泥水が乾いている状態であると推定することができる。 なぜなら、 乾いた泥は、 ミクロにみれば検知面と接点においてのみ接 しているので、光散乱を生じる領域が泥水に比べて相対的に小さいので、 信号パターンにおける信号低下部分の相対的大きさの割合が小さくなる からである。
また、 本発明の第 2の付着物検出装置において、 前記付着物検出手段 により検出された、前記全反射用光源の反射光の信号パターンにおいて、 信号パターン全体にわたる信号レベルの低下を検出し、 かつ、 前記光散 乱性付着物検出手段により検出された、 前記散乱用光源の散乱光の信号 パターンにおいて、 信号パターン全体にわたる信号レベルの増加を検出 した場合は、 前記付着物が結露による微小水滴であると推定することが できる。 なぜなら、 結露は検知面全体を覆う形で付着し、 信号レベル全体が変 化し、 かつ、 検知面において差異があまりないので信号パターンは滑ら かなものとなるからである。
また、 本発明の第 2の付着物検出装置において、 前記付着物検出手段 により検出された前記全反射用光源の反射光の信号パターンにおいて、 信号パターン全体にわたり信号レベルが低下し、 かつ、 信号パターンの 変化が滑らかでなく、 前記光散乱性付着物検出手段により検出された前 記散乱用光源の散乱光の信号パターンにおいて、 信号パ夕一ン全体にわ たり信号レベルが増加し、 かつ、 信号パターンの変化が滑らかでない場 合は、 前記付着物が氷結による氷であると推定することができる。
なぜなら、 氷結がある場合は、 検知面を覆う形で氷結が見られ、 信号 レベル全体が変化し、 かつ、 氷結表面形状の複雑な変化より検知面にお いて状態の差異が不規則に生じ、 信号パターンに不規則性が見出される からである。
次に、 上記した本発明の付着物検出装置は、 前記検知面を自動車のゥ インドシールド上に設けることにより、 前記ウィンドシールドに付着し た付着物の存在を検知するレインセンサとして利用することが可能とな る。 当該付着物検出装置をレインセンサとして用い、 さらに、 ウィンド ゥワイパー駆動手段と、 ウィンドウワイパー制御手段を備え、 前記ウイ ンドウワイパー制御手段が、 前記付着物推定部からの付着物の種類と状 態についての推定結果に基づいて前記ウインドウワイパー駆動手段の制 御内容を変更するウインドウワイパー装置として構成することができる 上記構成により、 ウィンドシールド上の付着物の存在、 種類、 状態に 応じて、 ワイパーの払拭制御内容が適切なものとなるように制御したゥ インドウワイパー装置を提供することができる。 例えば、 雨滴が検知さ れれば、 ワイパーによる払拭動作とし、 水分を含んだ泥水であれば、 同 様にワイパーによる払拭動作とし、 乾いた状態の泥であれば、 ワイパー による払拭動作はせず、 ウォッシャー液の散布を行う動作とし、 検知面 上の結露 （いわゆる曇り） を検知した場合は、 ワイパーによる払拭動作 とし、 検知面上の氷結を検知した場合は、 ワイパーによる払拭動作およ びウォッシャー液の散布を行わず、 氷結防止用のヒータの始動など、 検 知面の状態に合わせた対応処理を行うことができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の付着物検出装置の装置構成例を簡単に示した 模式図である。
図 2は、 雨滴が検知面 1 1 0上に付着している場合の付着物推定部 6 0による当該付着物に対する推定処理の概念を説明した図である。
図 3は、 泥水が検知面 1 1 0上に付着している場合の付着物推定部 6 0による当該付着物に対する推定処理の概念を説明した図である。 図 4は、 本発明の第 1の付着物検出装置の受光素子部 5 0から得られ る光検出信号レベルの例を示す図である。
図 5は、 本発明の第 1の付着物検出装置の付着物推定部 6 0による付 着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推定処理を示すフローチヤ 一卜である。
図 6は、 泥水が乾いた状態の付着物が検知面 1 1 0上に付着している 場合の付着物推定部 6 0による当該付着物に対する推定処理の概念を説 明した図である。
図 7は、 実施形態 2にかかる本発明の第 2の付着物検出装置の付着物 推定部 6 0による付着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推定処 理を示すフローチャートである。
図 8は、 本発明の第 1の付着物検出装置における付着物検出モードと 光散乱付着物検出モードにおける光検出信号レベルによる付着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推定を表した図である。
図 9は、 本発明の第 2の付着物検出装置の装置構成例を簡単に示した 模式図である。
図 1 0 ( a ) は、 本発明の第 2の付着物検出装置の光源部 1 0 aの端 面を模式的に示した図、 図 1 0 ( b ) は、 光源部 1 0を開口部 1 4の見 える面を正面とした図である。
図 1 1は、 本発明の第 2の付着物検出装置の結像レンズ 4 0 aの一例 を模式的に示した図である。
図 1 2は、 本発明の第 2の付着物検出装置の受光素子部 5 0 aの一例 を模式的に示した図である。
図 1 3は、 本発明の第 2の付着物検出装置において検出された付着物 が雨滴である場合と泥水である場合の信号パターンである。
図 1 4は、 実施形態 3にかかる本発明の第 2の付着物検出装置の付着 物推定部 6 0 aによる付着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推 定処理を示すフローチャートである。
図 1 5は、 本発明の第 2の付着物検出装置により検出された付着物が 泥水である場合と乾いた泥である場合の信号パターンの例を示す図であ る。
図 1 6は、 本発明の第 2の付着物検出装置により検出された結露によ る曇りがない場合と曇りがある場合の信号パターンの例を示す図である < 図 1 7は、 実施形態 5にかかる本発明の第 2の付着物検出装置の付着 物推定部 6 0 aによる付着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推 定処理を示すフローチャートである。
図 1 8は、 実施形態 6にかかる本発明の第 2の付着物検出装置におい て検出された氷結がない場合と氷結がある場合の信号パターンを示す図 である。
図 1 9は、 本発明の第 2の付着物検出装置の付着物検出モードと光散 乱付着物検出モードにおける光検出信号パターンによる付着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推定を表した図である。
図 2 0は、 本発明の付着物検出装置をレインセンサとして用いたウイ ンドウワイパー制御装置のブロック図である。
図 2 1は、 本発明の付着物検出装置をレインセンサとして用いたウイ ンドウワイパー制御装置の処理動作の流れの一例を示すフローチヤ一卜 である。
図 2 2は、 本発明の付着物検出装置をレインセンサとして用いたウイ ンドウワイパー制御装置の取り付け構成例を簡単に示した図である。 図 2 3は、 従来の反射光検知型レインセンサによる雨滴検出原理を簡 単に説明した図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の第 1の付着物検出装置として、 検知面を通して受光素子にお いて得られた入射光の光検出信号のレベルにより付着物を推定する付着 物検出装置を、 実施形態 1〜実施形態 2に示す。
また、 本発明の第 2の付着物検出装置として、 受光素子として複数の 微小受光素子を並べた微小受光素子アレイを用い、 検知面を通して各微 小受光素子において得られた入射光の光検出信号レベルをつなぎ合わせ て得た信号パターンを解析することにより付着物を推定する付着物検出 装置を、 実施形態 3〜実施形態 6に示す。 ，
さらに、 本発明の付着物検出装置をレインセンサとして用いたウイン ドウワイパー制御装置を、 実施形態 7に示す。
(実施形態 1 ) 本発明の第 1の付着物検出装置を説明する。 実施形態 1として、 検知 面上における付着物の有無と当該付着物が光散乱性を持つ物体であるか 否かを推定できる付着物検出装置を説明する。 特に一例として、 付着物 が雨滴である場合と泥水である場合を挙げて両者の区別ができることを 示す。
本発明の実施形態 1の付着物検出装置は、 検知面に照射された全反射 用光源による反射光と散乱用光源の散乱光を受光手段によりそれぞれ受 光し、 その光検出信号のレベルを解析することにより、 検知面上の付着 物の存在、 種類、 状態に起因する検知面上での全反射条件と散乱条件の 変化を検出し、 付着物の存在、 種類、 状態を推定することを基本原理と する。
本発明の付着物検出装置は、 透明性基板の検知面上における付着物の 有無、 種類、 状態を推定するため、 下記の全反射用光源を用いた付着物 検出モードと散乱用光源を用いた光散乱性付着物検出モードを備えた構 成例となっている。 もちろん他の実施形態として、 付着物検出モードを 持たず、 光散乱性付着物検出モードのみとする構成や、 光散乱性付着物 検出モードを持たず、 付着物検出モードのみとする構成なども可能であ る。
ここで、 付着物検出モードとは、 透明性基板の検知面上における付着 物の有無を検出するためのモードである。 光散乱性付着物検出モードと は、 検知面上における付着物が光散乱性を有するものであるか否か、 例 えば、 付着物が泥水や鳥類の糞など光散乱性を有するものであるか否か を検知するモードである。 本発明の付着物検出装置は、 付着物検出モー ドにおいて検知面上における付着物の存在が検出され、 光散乱性付着物 検出モードにおいて光散乱性が検出されない場合、 当該付着物が雨滴な ど光透過性を持つものであることが推定できる。 また、 付着物検出モ一 ドにおいて検知面上における付着物の存在が検出され、 光散乱性付着物 検出モードにおいて光散乱性が検出された場合、 当該付着物が泥水など 光散乱性を持つものであることが推定できる。
図 1は実施形態 1の本発明の付着物検出装置の装置構成例を簡単に示 した模式図である。
図 1において、 1 0 0が透明性基板の一例としてのウィンドシールド 1 0 0である。 ウィンドシールド 1 0 0の下層は外界である。 検知面 1 1 0はウインドシールド 1 0 0と外界との境界面の一定領域にある。 1 0が全反射用光源、 2 0が散乱用光源である。 3 0 a， 3 0 cがプリズ ムである。 4 0が集光レンズ、 5 0が受光手段としての受光素子部であ る。 6 0が付着物推定部である。 なお、 この例では、 全反射用光源 1 0、 プリズム 3 0 a、 プリズム 3 0 c、 集光レンズ 4 0、 受光素子部 5 0に より付着物検出手段が構成されている。 また、 散乱用光源 2 0、 プリズ ム 3 0 c、 集光レンズ 4 0、 受光素子部 5 0により光散乱性付着物検出 手段が構成されている。
全反射用光源 1 0は、 指向性のある照射光を照射でき、 照射光が検知 面 1 1 0に対して所定角度で入射するような位置および角度で配置され ている。 全反射用光源 1 0から出射されプリズム 3 0 aを介してウイン ドシールド 1 0 0に導入された光が検知面 1 1 0に入射し、 図 1 ( c ) のように検知面 1 1 0に付着物がない場合、 つまり、 空気が接している 場合、 検知面上での全反射条件が満足されるように調整されている。 な お、 プリズム 3 0 c、 集光レンズ 4 0、 受光素子部 5 0は、 検知面 1 1 0においてウインドシールド 1 0 0内に全反射した反射光がウインドシ 一ルド 1 0 0表面に取り付けられたプリズム 3 0 cを介してウインドシ 一ルド 1 0 0外に出射し、 集光レンズ 4 0により受光素子部 5 0の受光 面上に集光するように調整されている。 さらに、 全反射用光源 1 0や上 記要素の配置および取り付け角度は、 図 1 (b) のように雨滴 （水分） が接している場合には検知面 1 1 0上での全反射条件が満足されないよ うに調整される。
いま、 外界の媒質の屈折率を nい ウィンドシールド 1 0 0の屈折率 を n2とし、 照射光の検知面への入射角度を 0 iとすると、 全反射条件 は （数 1) で表される。
【数 1】 > sin )
2 )
ここで、 図 1 (c) のように雨滴がない場合の外界の媒質、 つまり、 空気の屈折率として n iが 1となり、 ウィンドシールド ί 0 0の屈折率 η 2の例として約 1. 5 1とすると （数 1 ) より、 4 1. A y c ^ i となる。 さらに、 図 1 (b) のように雨滴付着の場合は、 水の屈折率が 約 1. 3 3であるので、 ^ i e i . 74 ° であれば良いこととなる。 つまり、 検知面 1 1 0において （数 1) で示した全反射条件の満足 ·不 満足が切り換わる光入射角度 0ェは、 4 1. y a ^ iく 6 1. 74° の範囲で選ばれる。 これら条件を満たす要素の配置および取り付け角度 の例としてこの例では、 光源 1 0からの照射光の検知面 1 1 0への入射 角度および反射角度が 47 ° となるように調整する。
次に、 散乱用光源 2 0を説明する。 散乱用光源 20も、 指向性のある 照射光を照射でき、 照射光が検知面 1 1 0に対して所定角度で入射する ような位置および角度で配置されている。 ここでは、 受光手段である受 光素子部 5 0において付着物によって散乱された光の有無を感度良く確 認する必要があり、 付着物が検知面上にない状態において散乱用光源 2 0の照射光が直接受光素子部 50に入射しないように構成する。つまり、 全反射用光源 1 0で設定する角度からずらし、 散乱用光源のウィンドシ 一ルドによる全反射光が直接受光素子部 5 0に入射しないように配置す る。 また、 例えば、 散乱用光源 2 0の照射光の入射角度を、 検知面 1 1 0に対して全反射条件である上記 （数 1 ) が成立しない角度、 つまり、 外界の媒質の屈折率を nい ウインドシールド 1 0 0の屈折率を n 2と し、 照射光の検知面への入射角度を 0 i ' とすると、 0 の角度は散 乱用光源からの光が全反射しない条件である 4 1 . 4 7 ° 以下にする。 図 1の例では 0 を 0 ° としている。
プリズム 3 0 aは、 全反射用光源 1 0とウインドシ一ルド 1 0 0の両 者を光学的にコンタク卜させる媒体となるプリズムであり、 全反射用光 源 1 0から照射された光をウインドシールド 1 0 0内に導く働きをする なお、 散乱用光源 2 0とウインドシールド 1 0 0の両者を光学的にコ ンタクトさせる媒体となるプリズムがなくとも散乱用の光を入射させる ことができるので必ずしも必須ではないが、 プリズムを設ける構成とし ても良い。
プリズム 3 0 cは、 検知面 1 1 0における全反射用光源 1 0からの反 射光および散乱用光源 2 0からの散乱光をウインドシールド 1 0 0内か ら導き出す働きをする。
集光レンズ 4 0は、 プリズム 3 0 cから入力された光を受光手段であ る受光素子部 5 0上に集光させるためのレンズである。 なお、 これに限 られることなく、 レンズのない構成でも良い。
受光手段である受光素子部 5 0は、 照射光量に応じて光検出信号を出 力する受光素子を備えているもので、 集光レンズ 4 0と受光素子部 5 0 の受光素子は、 集光レンズ 4 0に入射した光が受光素子部 5 0の受光素 子上で集光するように角度と距離が調整されている。
上記したように、 全反射用光源 1 0、 プリズム 3 0 a、 プリズム 3 0 c、集光レンズ 4 0、受光素子部 5 0により付着物検出手段が構成され、 また、 散乱用光源 2 0、 プリズム 3 0 c、 集光レンズ 4 0、 受光素子部 5 0により光散乱性付着物検出手段が構成されているが、 本実施形態 1 の付着物検出装置は、 全反射用光源 1 0による光照射タイミングと、 散 乱用光源 2 0による光照射タイミングを切り替えることにより、 付着物 検出手段が稼動する付着物検出モードと、 光散乱性付着物検出手段が稼 動する光散乱性付着物検出モードとを切り替えることができるものとす る。 制御部分は図 1には図示しなかったが、 全反射用光源 1 0のオンォ フ制御、 散乱用光源 2 0のオンオフ制御、 付着物推定部 6 0への稼動モ ード通知、 つまり、 付着物検出モードであるか光散乱性付着物検出モー ドであるかを通知する機能を備えた制御部分があるものとする。 付着物 推定部 6 0が当該制御部分を兼ねる構成としても良い。
次に、 付着物推定部 6 0を説明する。 付着物推定部 6 0は、 受光素子 部 5 0からの光検出信号を受け、 光検出信号を解析することにより、 付 着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態を推定処理する部分である。 なお、 推定処理では各モードにおける前回の光検出信号値からの相対変 化を用いて推定するので、 付着物推定部 6 0は、 各モードの前回に検出 した光検出信号値をラッチするラッチ部を備えているものとする。なお、 付着物検出モードにおける光検出信号のラッチ部を第 1のラッチ部、 光 散乱性付着物検出モードにおける光検出信号のラッチ部を第 2のラッチ 部とする。
以下に、 付着物推定部 6 0による付着物の有無、 付着物の種類、 付着 物の状態の推定処理について説明する。 まず、 雨滴が検知面 1 1 0上に 付着している場合の付着物推定部 6 0による当該付着物に対する推定処 理の概念を説明する。
図 2 ( a ) は、 検知面上に雨滴が付着している場合における、 付着物 検出モードでの光の進行の様子を模式的に示したものである。 付着物検 出モードでは、 光が全反射用光源 1 0から検知面 1 1 0に照射され、 散 乱用光源 2 0は消灯されている。 ここでは検知面 1 1 0には雨滴がある ため、 上記に検討したように検知面 1 1 0における全反射条件が満足さ れず、 照射光が外界へ逃げてしまう。 この場合、 受光素子部 5 0には光 が受光されないこととなる。 そのため付着物推定部 6 0が付着物検出モ —ドで受け取る光検出信号は、 原理的に前回の信号レベルに対する "信 号レベル低下" が検出されることになる。
図 4は受光素子部 5 0で検出された光検出信号の例を示す図である。 なお、 横軸は時間軸であり、 各モードが交互に切り換えられている。 4 0 1が付着物検出モード、 4 0 2が光散乱性付着物検出モード、 4 0 3 が付着物検出モード、 4 0 4が光散乱性付着物検出モードというように 交互になっている。
図 4 ( a ) は付着物が雨滴である場合の光検出信号例を示している。 付着物推定部 6 0は図 4 ( a ) に示すように、 今回の付着物検出モード 4 0 3の信号レベルは、 第 1のラッチ部にラッチされている前回の付着 物検出モード 4 0 1の信号レベルと比べ、 信号レベルが低下しているこ とが検知される。 なお、 基準信号値は絶対値で管理する必要はなく、 装 置がデフォルト状態から稼動を始め、 前回に付着物検出モードにおいて 捉えた信号値からの相対変化のみで判断しても良い。 もっとも、 ノイズ による影響を除去するため、 相対変化の割合におけるしきい値を設定し ておき、当該しきい値を超える信号レベルの低下があった場合にのみ"信 号レベル低下" と判断することが好ましい。
図 2 ( b ) は、 検知面上に雨滴が付着している場合における、 光散乱 性付着物検出モードでの光の進行の様子を模式的に示したものである。 光散乱性付着物検出モードでは、 散乱用光源 2 0から光が検知面 1 1 0 に照射され、 全反射用光源 1 0は消灯されている。 ここでは検知面 1 1 0には雨滴があるが、 雨滴は光散乱性に乏しく、 原理的には光散乱が起 こらないため、 照射光が外界へ逃げてしまう。 この場合、 受光素子部 5 0には光が受光されないこととなる。 そのため付着物推定部 6 0が光散 乱性付着物検出モードにおいて受け取る光検出信号は、 低いレベルにあ ることになる。
図 4 ( a ) の光検出信号例において、 今回の光散乱性付着物検出モー ド 4 0 4の信号レベルは、 第 2のラッチ部にラッチされている前回の光 散乱性付着物検出モード 4 0 2の光検出信号レベル同様、 低いレベルに あることがわかる。 もっとも、 ノイズによる影響を除去するため、 一定 のしきい値を設けておき、 当該しきい値を超えない場合のみ "低いレべ ル" と判断することが好ましい。
付着物推定部 6 0は、 付着物検出モードで "信号レベル低下"、 光散 乱性付着物検出モードで "信号レベル変化なし （低いレベルのまま）" が得られた場合、 雨滴の存在、 つまり、 光散乱性の乏しい付着物の存在 を推定する。 図 8は付着物検出モードと光散乱付着物検出モードにおけ る光検出信号レベルによる付着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態 の推定を表した図であるが、 上記の雨滴の推定は図 8の （2 ) の場合に 相当する。
次に、 泥水が検知面 1 1 0上に付着している場合の付着物推定部 6 0 による当該付着物に対する推定処理の概念を説明する。
図 3 ( a ) は、 検知面上に泥水が付着している場合における、 付着物 検出モードでの光の進行の様子を模式的に示したものである。 図 2 ( a ) の場合と同様、全反射用光源 1 0から照射光が検知面 1 1 0に照射され、 散乱用光源 2 0は消灯されている。 検知面 1 1 0の泥水 1 2 0 aの存在 により検知面 1 1 0における全反射条件が満足されず、 照射光が外界へ 逃げたり、 散乱したり、 泥水内で吸収されたりして、 受光素子部 5 0に は光が受光されない。 そのため付着物推定部 6 0は付着物検出モードで 受け取る光検出信号を比較 ·解析し、 前回の信号レベルに対する "信号 レベル低下" を検出できることになる。
図 4 ( b ) は付着物が泥水である場合の光検出信号例を示している。 付着物推定部 6 0は図 4 ( a ) の場合と同様、 今回の付着物検出モード 4 0 3の信号レベルは、 第 1のラッチ部にラッチされている前回の付着 物検出モード 4 0 1の信号レベルと比べ、 信号レベルが低下しているこ とが検知される。
図 3 ( b ) は、 検知面上に泥水が付着している場合における、 光散乱 性付着物検出モードでの光の進行の様子を模式的に示したものである。 散乱用光源 2 0から照射光が検知面 1 1 0に照射され、 全反射用光源 1 0は消灯されている。 散乱用光源光が泥水 1 2 0 aである付着物に当た る。 ここで、 泥水 1 2 0 aは光散乱性を有しているので光散乱が起こる こととなる。 このため泥水 1 2 0 aから周囲には散乱光が発せられ、 そ の一部が、 プリズム 3 0 c、 集光レンズ 4 0を介して受光素子部 5 0に 受光されることとなる。 そのため付着物推定部 6 0が光散乱性付着物検 出モードにおいて受け取る光検出信号は、 原理的に前回の信号レベルに 比べ "信号レベル増加" ということになる。
図 4 ( b ) の光検出信号例において、 今回の光散乱性付着物検出モー ド 4 0 4の信号レベルは、 第 2のラッチ部にラッチされている前回の光 散乱性付着物検出モード 4 0 2の " 0 "レベル付近の信号レベルと比べ、 信号レベルが増加していることがわかる。 もっとも、 ノイズによる影響 を除去するため、 一定のしきい値を設けておき、 当該しきい値を超えた 場合のみ "信号レベル増加" と判断することが好ましい。
付着物推定部 6 0は、 付着物検出モードで "信号レベル低下"、 光散 乱性付着物検出モードで "信号レベル増加" が得られた場合、 泥水の存 在、 つまり、 光散乱性を有する付着物の存在を推定する。 この推定は図
8の （3 ) の場合に相当する。 なお、 泥水が水分を含んだ状態であるか、 泥が乾いた状態であるかを区別して推定する処理は後述する実施形態 2 において述べる。
なお、 付着物推定部 6 .0は、 付着物検出モードで "信号レベル増加" が検出された場合には、 付着物が検知面上から取り除かれたと推定し、 光散乱性検出モードで "信号レベル低下" が検出された場合には、 光散 乱性付着物が検知面上から取り除かれたと推定することができる。 この 推定は図 8の （5 ) の場合に相当する。
図 5は、 本実施形態 1の付着物検出装置の付着物推定部 6 0による付 着物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推定処理を示すフローチヤ ートである。 なお、 この例では、 付着物推定部 6 0が、 付着物検出モー ドと光散乱性付着物検出モードとを切り替える制御部分を兼ね、 光検出 信号値をラッチするラッチ機能を備えている構成例とした。
まず、付着物推定部 6 0は、稼動モードを付着物検出モードに設定し、 全反射用光源 1 0に光照射制御信号を送る （処理 O p 5 0 1 )。 全反射 用光源 1 0は検知面 1 1 0に照射光を照射し、 受光手段である受光素子 部 5 0は検知面 1 1 0からの反射光を受光する。
次に、 付着物推定部 6 0は、 受光素子部 5 0の信号レベルを取得する (処理〇p 5 0 2 )。 この今回の信号レベルが、 付着物有無を推定する ための対象信号となる。
次に、 付着物推定部 6 0は、 第 1のラッチ部にラッチされている前回 の付着物検出モードにおいて受光素子部 5 0から検出された光検出信号 レベルを取得する （処理 O p 5 0 3 )。 なお、 前回ラッチされている信 号がない初期状態での処理は初期値の信号レベルを "低レベル" にして おく。 次に、 付着物推定部 6 0は、 今回の受光素子部 5 0の信号レベルと前 回の受光素子部 5 0の信号レベルを比較 ·解析し、 その変化を検知する (処理 O p 5 0 4 )。
付着物推定部 6 0は、 両者の相対的変化割合について "信号レベル低 下"、 "信号レベル増加" と判断するしきい値を持っており、 "信号レべ ル低下"、 "信号レベル増加" "信号レベル変化無し" の 3状態のいずれ かを検知する （処理 O p 5 0 5 )。
次に、 付着物推定部 6 0の第 1のラッチ部は、 ラッチしていた前回の 受光素子部 5 0の信号レベルに代え、 今回の受光素子部 5 0の信号レべ ルをラッチする （処理〇p 5 0 6 )。
次に、 付着物推定部 6 0は、 稼動モードを光散乱性付着物検出モード に設定し、散乱用光源 2 0に光照射制御信号を送る （ステップ 5 0 7 )。 散乱用光源 2 0は検知面 1 1 0に照射光を照射し、 受光手段である受光 素子部 5 0は検知面 1 1 0からの散乱光を受光する。
次に、 付着物推定部 6 0は、 受光素子部 5 0の信号レベルを取得する (処理 O p 5 0 8 )。 この今回の信号レベルが、 光散乱性付着物有無を 推定するための対象信号となる。
次に、 付着物推定部 6 0は、 第 2のラッチ部にラッチされている前回 の光散乱性付着物検出モードにおいて受光素子部 5 0から検出された光 検出信号レベルを取得する （処理 O p 5 0 9 )。 なお、 前回ラッチされ ている信号がない初期状態での処理は初期値の信号レベルを "低レベ ル" としておく。
次に、 付着物推定部 6 0は、 今回の受光素子部 5 0の信号レベルと前 回の受光素子部 5 0の信号レベルを比較 ·解析し、 その変化を検知する (処理〇 p 5 1 0 )。
付着物推定部 6 0は、 両者の相対的変化割合について "信号レベル低 下"、 "信号レベル増加" と判断するしきい値を持っており、 "信号レべ ル低下"、 "信号レベル増加" "信号レベル変化無し" の 3状態のいずれ かを検知する （処理 Op 5 1 1)。
次に、 付着物推定部 60の第 2のラッチ部は、 ラッチしていた前回の 受光素子部 50の信号レベルに代え、 今回の受光素子部 50の信号レべ ルをラッチする （処理〇p 5 1 2)。
次に、 付着物推定部 60は、 処理 Op 50 5における付着物検出モ一 ドで検知した "信号レベル低下"、 "信号レベル増加" "信号レベル変化 無し" の 3状態のいずれかと、 処理 Op 5 1 1における光散乱性付着物 検出モードで検知した "信号レベル低下"、 "信号レベル増加" "信号レ ベル変化無し" の 3状態のいずれかとの組み合わせに応じ、 図 8で示し た表に基づいて、 付着物の有無、 付着物の種類を推定する （処理 Op 5 1 3)。
上記構成によれば、 図 8の （ 1)、 （2)、 （3)、 (5) に示した、 "付 着物なし"、 "雨滴あり （光透過性を有する付着物あり）"、 "泥水あり （光 散乱性を有する付着物あり）"、 "付着物除去" の 4つの状態を推定する ことができる。
付着物推定部 60は、 上記推定結果を表す出力信号を出力し （処理〇 p 5 1 4)、 処理が継続される場合 （処理 Op 5 1 5 ： Y) には処理 O p 5 0 1に戻り、 処理が継続されない場合 （処理 Op 5 1 5 ： N) には 終了する。
なお、 上記説明において、 付着物検出モードが先で、 光散乱性付着物 検出モードが後としたが、 両者の順序が逆になっても良いことは言うま でもない。
以上、 本実施形態 1の付着物検出装置によれば、 検知面上における付 着物の有無と当該付着物が光散乱性を持つ物体であるか否かを推定でき, 特に例として示したように付着物が雨滴であるか泥水かなどを区別する ことができる。
(実施形態 2 )
実施形態 2の付着物検出装置は、 本発明の第 1の付着物検出装置にお いて、 付着物の種類やその状態の推定処理について、 さらなる応用機能 を備えた例を説明する。 特に一例として、 付着物を泥水とし、 当該泥水 が、 水分を含むいわゆる "泥水" 状態であるか、 乾燥した状態であるか を区別して推定する例を示す。
装置構成、 各要素の配置については実施形態 1と同様で良いのでここ では省略するが、 付着物推定部 6 0の処理が異なっている。
まず、 泥水が、 水分を含むいわゆる "泥水" 状態であるか、 乾燥した 状態の泥であるかを区別して推定する原理を説明する。
なお、 水分を含むいわゆる "泥水" に関しては、 実施形態 1において 説明したのでここでの詳しい説明は省略する。 付着物検出モードでの光 の経路は図 3 ( a ) と同様であり、 その信号レベルは図 4 ( a ) と同様 に検出でき、 前回の信号レベルに対する "信号レベル低下" が検出され ることになる。 また、 光散乱性付着物検出モードにおいては、 図 3 ( b ) のように、 検知面 1 1 0の泥水の存在により検知面 1 1 0における散乱 が起こり、 散乱光の一部が受光手段である受光素子部 5 0により捉えら れ、 図 4 ( b ) のように前回の信号レベルに対する "信号レベル低下" が検出されることになる。
次に、 図 6 ( a ) に乾燥した状態の泥が検知面 1 1 0上に付着してい る場合の付着物検出モードでの様子を模式的に示す。 付着物検出モード では、 水分を含んだ状態の泥水の場合の図 3 ( a ) と同様、 検知面 1 1 0の乾燥した泥水の存在により照射光の一部が散乱されたり泥内で吸収 されたりして、 全反射光を受光する場合に比べて相対的に小さいものと なる。 しかし、 照射光の一部の散乱光が受光素子部 5 0に受光される。 そのため光検出信号レベルの低下は、 雨滴の場合に比べて相対的に小さ いものとなる。 このように、 付着物推定部 6 0は前回の信号レベルに対 する "信号レベル低下" が検出されることになる。
図 6 ( b ) に泥水が乾燥した状態で検知面 1 1 0上に付着している場 合の光散乱性付着物検出モードでの様子を模式的に示す。 光散乱性付着 物検出モードでは、 水分を含んだ状態の泥水の場合の図 3 ( b ) と同様、 検知面 1 1 0の乾燥した泥 1 2 0 bの存在により検知面 1 1 0における 光散乱が起こり、 一部の散乱光が受光素子部 5 0に受光されるが、 受光 素子部 5 0が受光する光量が水分を含んだ泥水による光散乱の場合に比 ベ相対的に小さいものとなる。 このように、 光散乱光検出レベルが水分 を含んだ泥水の場合より相対的に小さいものとなる理由を以下に示す。 水分を含んだ泥水の場合は、 図 6 ( c ) に示すように、 水分の存在によ り検知面 1 1 0に対して密着しており、 泥水が接している面積全体で光 散乱が起こるが、 一方、 乾いた状態の泥は、 図 6 ( d ) に示すように、 水分がないため検知面 1 1 0に対して密着しておらず、 泥の粒子の検知 面に対する接点のみでしか光散乱が起きないからである。
本実施形態 2の付着物検出装置は、 原理的には光散乱性付着物検出モ 一ドにおける受光素子部 5 0の光検出信号レベルを解析することにより， 付着物の水分の過多、 つまり、 水分を含んだ状態の泥水であるか、 乾い た状態の泥水であるかを区別して推定するものである。 付着物の水分の 過多の推定処理の一例としては、 光散乱性付着物検出モードにおける前 回の受光素子部 5 0の信号レベルと今回の受光素子部 5 0の信号レベル を比較し、 その "信号レベル増加" の割合の過多から付着物の水分の過 多を推定する。もっとも前回の受光素子部 5 0の信号レベルが小さく" 0 レベル" 付近にある場合など信号レベル増加の割合が算出しづらい場合 があるが、 その場合、 信号レベル絶対値の過多により付着物の水分の過 多を推定することも可能であり、 また、 相対変化、 絶対変化の両者から 判断しても良い。
このように、 推定部 6 0は、 付着物検出手段稼動モードにおいて "信 号レベル低下"、 光散乱性付着物検出手段稼動モードにおいて "信号レ ベル増加 （増加割合大）" と判断した場合には水分を含んだ状態の泥水 が付着していると推定し、 付着物検出手段稼動モードにおいて "信号レ ベル低下"、 光散乱性付着物検出手段稼動モードにおいて "信号レベル 増加 （増加割合小）" と判断した場合には乾いた状態の泥が付着してい ると推定する。 その乾き具合は信号レベル変化の大きさを勘案して推定 することも可能である。
図 7は、 実施形態 2の付着物検出装置の付着物推定部 6 0による付着 物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推定処理を示すフローチヤ一 トである。 なお、 この例でも、 付着物推定部 6 0が、 付着物検出モード と光散乱性付着物検出モードとを切り替える制御部分を兼ね、 光検出信 号値をラッチするラッチ機能を備えている構成例としている。
実施形態 2の付着物検出装置の付着物推定部 6 0による推定処理ステ ップは、 開始以降のステップは、 実施形態 1の図 5に示した、 付着物検 出モードにおける処理 O p 5 0 1〜処理 O p 5 0 6、 光散乱性付着物検 出モードへの移行後の処理 O p 5 0 7〜処理 O p 5 0 9まで同様のもの で良いので、 図 7のフ口一チャートからは図示を省略した。
付着物推定部 6 0は、 処理 O p 5 0 9において、 第 2のラッチ部にラ ツチされている前回の光散乱性付着物検出モードにおいて受光素子部 5 0から検出された光検出信号レベルを取得した後、 今回の受光素子部 5 0の信号レベルと前回の受光素子部 5 0の信号レベルを比較 ·解析し、 その変化を検知する （処理 O p 7 0 1 )。 付着物推定部 6 0は、 両者の相対的変化割合について "信号レベル低 下"、 "信号レベル増加" と判断するしきい値を持っており、 "信号レべ ル低下"、 "信号レベル増加" "信号レベル変化無し" の 3状態のいずれ かを検知する （処理 O p 7 0 2 )。
付着物推定部 6 0は、 "信号レベル増加" の場合 （処理 O p 7 0 3 : Y ) は、 その相対的変化割合も保持しておく （処理〇p 7 0 4 )。
次に、 付着物推定部 6 0の第 2のラッチ部は、 ラッチしていた前回の 受光素子部 5 0の信号レベルに代え、 今回の受光素子部 5 0の信号レべ ルをラッチする （処理〇p 7 0 5 )。
次に、 付着物推定部 6 0は、 処理 O p 5 0 5における付着物検出モー ドで検知した "信号レベル低下"、 "信号レベル増加" "信号レベル変化 無し" の 3状態のいずれかと、 処理 O p 7 0 2における光散乱性付着物 検出モードで検知した "信号レベル低下"、 "信号レベル増加" "信号レ ベル変化無し" の 3状態のいずれかとの組み合わせに応じ、 さらには、 処理 O p 7 0 4において保持していた "信号レベル増加" の場合の相対 的変化割合を考慮し、 図 8で示した表に基づいて、 付着物の有無、 付着 物の種類を推定する （処理〇 p 7 0 6 )。 なお、 この処理 O p 7 0 6に おいては、 処理〇 p 7 0 5において第 2のラッチ部にラッチした光散乱 性付着物検出モ一ドにおける受光素子部 5 0の信号レベル絶対値を用い て推定する処理も可能である。 図 8の （3 ) および （4 ) に示すように、 泥水との推定において、 "信号レベル増加" の相対的変化割合が大きい 場合には、 "水分を含んだ状態の泥水" と推定され、 "信号レベル増加" の相対的変化割合が小さい場合には "乾いた状態の泥" と推定される。 上記の推定結果の出力および処理継続確認、 終了処理は実施形態 1と 同様の処理で良く、 処理〇 p 7 0 6の後、 図 5の処理〇 p 5 1 4に遷移 する。 なお、 上記説明において、 付着物検出モードが先で、 光散乱性付着物 検出モードが後としたが、 両者の順序が逆になつても良いことは言うま でもない。
以上、 実施形態 2の付着物検出装置によれば、 付着物の種類やその状 態の推定処理において付着物が含む水分の過多を推定することができ、 付着物が泥水である場合、 当該泥水が、 水分を含むいわゆる "泥水" 状 態であるか、 乾燥した状態であるかを区別して推定することができる。
(実施形態 3 )
本発明の第 2の付着物検出装置の実施形態を示す。
実施形態 3にかかる本発明の第 2の付着物検出装置は、 検知面に対応 する受光素子アレイを備え、 結像系レンズにより検知面を介して得られ る光を受光素子アレイに結像させて受光し、 光検出信号を各微小受光素 子の並びに対応した信号パターンとし、 当該信号パターンの変化部分を 解析することにより検知面上の付着物の有無、 種類などを検出するもの である。 まず、 実施形態 3として、 検知面上における付着物の有無と当 該付着物が光散乱性を持つ物体であるか否かを推定できる付着物検出装 置を説明する。 特に一例として、 付着物が雨滴である場合と泥水である 場合を挙げて両者の区別ができることを示す。
本発明の第 2の付着物検出装置は、 第 1の付着物検出装置と同様に、 透明性基板の検知面上における付着物の有無、 種類、 状態を推定するた め、 全反射用光源を用いた付着物検出モードと散乱用光源を用いた光散 乱性付着物検出モードを備えた構成例となっている。 もちろん他の実施 形態として、 付着物検出モードを持たず、 光散乱性付着物検出モードの みとする構成や、 光散乱性付着物検出モードを持たず、 付着物検出モー ドのみとする構成なども可能である。 本発明の付着物検出装置は、 検知 面に照射された全反射用光源による反射光と散乱用光源の散乱光を受光 手段によりそれぞれ受光し、 その光検出信号を信号パターンとして解析 することにより、 検知面上の付着物の存在、 種類、 状態に起因する検知 面上での全反射条件と散乱条件の変化を検出し、 付着物の存在、 種類、 状態を推定することを基本原理とする。
本発明の付着物検出装置の装置構成例を示す。 図 9は実施形態 3にか かる本発明の第 2の付着物検出装置の装置構成例を簡単に示した模式図 である。 なお、 装置構成の断面を示したものとなっており、 後述するよ うに当該断面の各構成要素が紙面垂直方向にアレイ状に複数構成されて いる。 図 9において、 1 0 0が透明性基板の一例としてのウィンドシー ルド 1 0 0である。 ウインドシールド 1 0 0の下層は外界である。 検知 面 1 1 0はウインドシールド 1 0 0と外界との境界面の一定領域にある 1 0 aが全反射用光源、 2 0 aが散乱用光源である。 3 0 a， 3 0 じが プリズムである。 4 0 aが結像レンズ、 5 0 aが受光手段としての受光 素子部 （電荷結合素子） である。 6 0 aが付着物推定部である。 なお、 この例では、 全反射用光源 1 0 a、 プリズム 3 0 a、 プリズム 3 0 c、 結像レンズ 4 0 a、 受光素子部 5 0 aにより付着物検出手段が構成され ている。 また、 散乱用光源 2 0 a、 プリズム 3 0 c、 結像レンズ 4 0 a、 受光素子部 5 0 aにより光散乱性付着物検出手段が構成されている。 全反射用光源 1 0 aは、 複数の L E Dなどの光源を一端または両端な ど端部に持ち、 線状に設けられている開口部から光を取り出すものであ り、 線状の開口部から光線が取り出される。 全反射用光源 1 0 aの取り 付け角度は、 実施形態 1と同様であり、 光入射角度 0 iが、 4 1 . 4 7 ° < θ , < 6 1 . 7 4 ° の範囲で選ばれている。 本実施形態の例において も、 全反射用光源 1 0 aからの照射光の検知面 1 1 0への入射角度およ び反射角度が 4 7 ° となるように調整する。
次に、 散乱用光源 2 0 aを説明する。 散乱用光源 2 0 aも、 全反射用 光源 1 0 aと同様、 複数の LEDなどの光源を一端または両端など端部 に持ち、 線状の開口部から光線が取り出される。 散乱用光源 20 aの取 り付け角度も、 実施形態 1と同様であり、 散乱用光源 2 0 aの照射光の 入射角度 0 を、 検知面 1 1 0に対して全反射条件が成立しない角度 である、 4 1. 47 ° く 0 とする。 この例では を 0 ° としてい る。
図 1 0 (a) が全反射用光源 1 0の端面を表し、 図 1 0 (b) が開口 部 14が見える面を正面から様子を示している。 全反射用光源 1 0 aは 例えば複数の光源を端部に設け、 線状に設けられている開口部 14から 取り出すものであり、 線状の開口部 14から光線として各々出射され、 並列平行の直進光 1 5として複数取り出される。 図 1 0 (a) において、 1 1が光源としての LED、 1 2が透光性材料よりなる導光体、 1 3が 光を遮蔽するカバ一、 14が L ED光を取り出す開口部、 1 5が LED 1 1から出射された光線である。 なお、 LED 1 1は図 1 0 (b) の左 右の一端または両端部設け、 力パー 1 3の内面における反射を繰り返し て開口部 1 4の各部分に導く構成である。 また、 LEDは導光体の開口 部 14に対向する面に等間隔で配置しても良い。
図 1 0 (b) の開口部 14から取り出された光はプリズム 3 0 aに入 射される。
以下に、 ウィンドシールド 1 00上に付着する雨滴の大きさを検討し た。 もっとも、 降雨した雨滴の大きさやウィンドシールド 1 0 0上での 付着の状態により付着した雨滴の大きさは多様に変化するが、 目安とし て具体的数値を挙げて検討した。 一般的に、 霧雨と言われる雨滴の空気 中での直径は 0. 1〜0. 2 mm程度、 小粒の雨と言われる雨滴の空気 中での直径は 0. 2〜 lmm程度、 大粒の雨と言われる雨滴の空気中で の直径は 2〜4mm程度、 夕立など特に激しい雨の雨滴の空気中での直 径は 4〜 6 mm程度である。 これら雨滴がウインドシールド 1 0 0に付 着したときの大きさは、 ガラス表面が親水性か撥水性かにより変化する が、 撥水性であると想定すると、 雨滴はほぼ空気中の大きさと同じ大き さで表面に付着する。 ここで、 検出すべき最小の雨滴として、 小粒の雨 の平均的サイズ、 例えば、 0 . 5 mm直径の雨滴を選択すれば、 当該雨 滴一粒に相当する微小領域の面積は、 約 0 . 2 mm 2である。 さらに感 度を上げるため、 検出すべき最小の雨滴として小粒の雨の最小サイズ、 0 . 2 mm直径の雨滴を選択すれば、 当該雨滴一粒に相当する微小領域 の面積は、 約 0 . 0 3 mm 2である。
次に、 各プリズムを説明する。
プリズム 3 0 aは、 全反射用光源 1 0 aとウィンドシールド 1 0 0の 両者を光学的にコンタクトさせる媒体となるプリズムであり、 全反射用 光源 1 0 aから照射された光をウインドシ一ルド 1 0 0内に導く働きを する。
プリズム 3 0 cは、 検知面 1 1 0における全反射用光源 1 0 aからの 反射光および散乱用光源 2 0 aからの散乱光をウインドシールド 1 0 0 内から導き出す働きをする。
次に、 結像レンズ 4 0 aを説明する。 結像レンズ 4 0 aは、 全反射用 光源 1 0 aおよび散乱用光源 2 0 aの照射光により照らされた検知面の 像を受光素子部 5 0 aの微小受光素子上に結像させるように構成されて いる。 結像レンズ 4 0 aと受光素子部 5 0 aの受光素子は、 結像レンズ
4 0 aに入射した光が受光素子部 5 0 aの受光素子上で結像するように 角度と距離が調整されている。
図 1 1は、 結像レンズ 4 0 aの一例を模式的に示した図である。 ここ では、 結像レンズ 4 0 aとして屈折率分布型レンズアレイを用いる例を 説明する。 図 1 1は、 等倍結像系の屈折率分布型レンズアレイの一種で ある、 S L A ( R ) (Selfoc Lense Array) の簡単な構成を示した図である。 4 1が微小レンズとしてのロッドレンズ、 4 2が黒色樹脂、 4 3が P板である。 ロッドレンズ 4 1は棒状のものであり、 図 1 1ではそのレ ンズ面が見えている。 また、 図 9の構成図ではこのロッドレンズ 4 1一 つのみの側断面を示している。 この S L Aを用いれば、 入射された光線 を屈曲させて、 所定位置に正立 ·等倍の像を結像させることができる。 つまり、 検知面 1 1 0上から得られた反射光をそのまま受光素子アレイ 上に結像させることができる。
上記例は、 ロッドレンズ 4 1が直線状に配置されたものであるが、 全 反射用光源 1 0 aおよび散乱用光源 2 0 aから取り出す光線の並び、 後 述する受光素子部 5 0 aの各受光素子の配置に応じたレンズ配置とする なお、 上記説明は、 等倍結像系の例であるが、 受光素子部 5 0 aの受 光素子であるそれぞれの受光素子受光面と、 検知面 1 1 0とが、 結像光 学系を形成していることが重要である。
次に、 受光手段である受光素子部 5 0 aを説明する。
受光素子部 5 0 aは複数の微小受光素子を持ち、 それらは全反射用光 源 1 0 aまたは散乱用光源 2 0 aの並列平行の光に対応するように複数 配置されている。.つまり、 全反射用光源 1 0 aまたは散乱用光源 2 0 a から照射された複数の直進光を個別に検知する微小受光手段を備えてい ることとなる。
図 1 2は、 受光素子部 5 0 aの一例を模式的に示した図である。 図 1 2の例は各受光素子部 5 0 aの各受光素子を直線状に配置した例となつ ている。 5 1は各受光素子であり受光面を概念的に示したものである。 なお、 受光素子 5 1内部のキャパシタゃトランジスタ回路、 センスアン プ回路などは図示を省略し、 受光素子 5 1の受光面が直線状に配置され ていることが分かる図とした。 各受光素子 5 1の受光面は、 全反射用光 源 1 0 aおよび散乱用光源 2 0 aの開口部 1 4の配置と対応するように 配置され、 結像レンズ 4 0 aを介して検知面 1 1 0からの反射光が結像 するように、 その距離、 角度が調整されて取り付けられる。
なお、 受光素子 5 1の受光面の有効面積は、 検出すべき付着物の面積 に対応して調整することができ、 上記した検知面 1 1 0上で検知すべき 付着物の大きさの検討に従って、 結像レンズ 4 0 aが等倍結像系であれ ば、 好ましくは約 0 . 2 mm 2以下、 さらに好ましくは約 0 . 0 3 mm 2以下とする。 もっとも上記範囲と異なる受光面有効面積を持つ受光素 子を用いることもできる。
以上の各構成要素において、 全反射用光源 1 0 a、 プリズム 3 0 a、 プリズム 3 0 c、 結像レンズ 4 0 a、 受光素子部 5 0 aにより付着物検 出手段が構成され、 また、 散乱用光源 2 0 a、 プリズム 3 0 c、 結像レ ンズ 4 0 a、 受光素子部 5 0 aにより光散乱性付着物検出手段が構成さ れている。 図 9は断面図であって、 これら各要素の構成は紙面垂直方向 にアレイ状に複数.構成されているものとする。 なお、 本実施形態 3の付 着物検出装置は、 全反射用光源 1 0 aによる光照射タイミングと、 散乱 用光源 2 0 aによる光照射タイミングを切り替えることにより、 付着物 検出モードと、 光散乱性付着物検出モードと、 外界入射光量増加検出モ 一ドとを切り替えることができるものとする。 制御部分は図 9には図示 しなかったが、 全反射用光源 1 0 aのオンオフ制御、 散乱用光源 2 0 a のオンオフ制御、 付着物推定部 6 0 aへの稼動モード通知、 つまり、 付 着物検出モードであるか光散乱性付着物検出モードであるか外界入射光 量増加検出モードであるかを通知する機能を備えた制御部分があるもの とする。付着物推定部 6 0 aが当該制御部分を兼ねる構成としても良い。 次に、 付着物推定部 6 0 aを説明する。
付着物推定部 6 0 aは、 受光素子部 5 0 aからの光検出信号を受け、 光検出信号を解析することにより、 付着物の有無、 付着物の種類、 付着 物の付着形状を推定処理する部分である。 第 2の付着物検出装置に用い る受光素子は、微小アレイ構成となっているので、付着物推定部 6 0は、 受光素子部 5 0の各受光素子 5 1からの光検出信号を受け、 光検出信号 を解析することにより、 一つのモードにおいて各受光素子が検出した光 検出信号の信号レベルを微小アレイ構成の配置に従って信号レベルをつ なぎ合わせ、 信号パターンを導く。 検知面 1 1 0上における雨滴付着に よる全反射条件の相違や散乱条件の相違などがあれば、 対応するそれぞ れの微小受光素子における光検出信号レベルが個々に異なることとなり、 信号パターン中に低下部分や増加部分などが出現する。 本願はこのよう に信号パターンを解析することにより、 検知面上の付着物の有無、 種類 などを検出するものである。
以下に、 付着物検出モードの信号パターン、 光散乱性付着物検出モー ドの信号パターンとそれら信号パターンを用いた解析を詳しく説明する c まず、 最初に、 検知面 1 1 0上に 3つの雨滴が存在する場合の付着物 検出モードおよび光散乱性付着物検出モードの動作における付着物有無 の検出、 付着物種類の検出ついて説明する。
まず、 付着物検出モードにおける動作を説明する。
検知面 1 1 0上に雨滴が付着している場合、 付着物検出モードでの光 の進行の様子は、 実施形態 1で説明した図 2 ( a ) と同様、 検知面 1 1 0において全反射条件が満足されず、 照射光が外界へ逃げてしまう。 そ のため、 受光素子部 5 0 aの対応する受光素子には原理的には光が受光 されないこととなる。 そのため信号パターンの対応する部分において、 相対的に周囲の信号レベルに対する信号レベルの低下部分が検出される ことになる。 この例では雨滴が 3個所あるので、 信号パターンにおいて 3個所の低下部分が見られることとなる。 その様子を表わしたものが図 1 3 ( a ) 上段の信号パターンである。 図 1 3 ( a ) 上段に示すように、 周囲の信号レベルに比べて相対的に低下しているパターン部分が 3個所 見られる。
次に、 光散乱性付着物検出モードにおける動作を説明する。
検知面 1 1 0上に雨滴が付着している場合、 光散乱性付着物検出モー ドでの光の進行の様子は、 実施形態 1で説明した図 2 ( b ) と同様、 雨 滴は光散乱性に乏しく、 原理的には光散乱が起こらないため、 照射光が 外界へ逃げてしまう。 そのため、 原理的には受光素子部 5 0 aの対応す る受光素子には光が受光されないこととなる。 そのため、 各受光素子の 光検出信号は雨滴付着があっても無くてもいずれも低い信号レベルにな る。 信号パターンを示したものが図 1 3 ( a ) 下段である。 この例では 検知面 1 1 0上には雨滴付着が 3個所あるが、 光散乱性付着物検出モー ドで得られる信号パターンは図 1 3 ( a ) 下段に見るように低く平坦で あり、 "信号レベルパターン変化なし" が検出されることになる。
なお、 付着物推定部 6 0 aは、 付着物検出モードで "信号パターン低 下部分あり" から "信号パターン変化なし" への変化が検出された場合 には、雨滴付着物が検知面上から取り除かれたと推定することができる。 なおこの推定は後述する図 1 9の （2 ) の場合に相当する。
次に、 検知面 1 1 0上に 3つの泥水が存在する場合の付着物検出モー ドおよび光散乱性付着物検出モードの動作における付着物有無の検出、 付着物種類の検出ついて説明する。
検知面 1 1 0上に泥水が付着している場合、 付着物検出モードでの光 の進行の様子は、 実施形態 1で説明した図 3 ( a ) と同様、 検知面 1 1 0の泥水 1 2 0 aの存在により検知面 1 1 0における全反射条件が満足 されず、 照射光が外界へ逃げたり散乱したりして、 受光素子部 5 0 aに は光が受光されない。 もっとも泥水 1 2 0 aの光散乱性による散乱光の 一部が受光されることが有り得るが、 全反射光を受光する場合に比べて はるかに小さいものとなる。 そのため信号パターンの対応する部分にお いて、 相対的に周囲の信号レベルに対する信号レベルの低下部分が検出 されることになる。 その様子を表わしたものが図 1 3 ( b ) 上段の信号 パターンである。 図 1 3 ( b ) 上段に示すように、 周囲の信号レベルに 比べて相対的に低下しているパターン部分が 3個所見られる。
次に、 光散乱性付着物検出モードにおける動作を説明する。
検知面 1 1 0上に泥水が付着している場合、 光散乱性付着物検出モー ドでの光の進行の様子は、 実施形態 1で説明した図 3 ( b ) と同様、 散 乱用光源光が泥水 1 2 0 aである付着物に当たると泥水 1 2 0 aは光散 乱性を有しているので光散乱が起こることとなる。 このため泥水 1 2 0 aから周囲には散乱光が発せられ、 その一部が、 プリズム 3 0 c、 結像 レンズ 4 0 aを介して受光素子部 5 0 aに受光されることとなる。 その ため泥水付着がある検知面に対応する微小受光素子が受け取る光検出信 号は、 相対的に大きいものとなる。 そのため信号パターンの対応する部 分において、 相対的に周囲の信号レベルに対して信号レベルが増加して いる部分が信号パターンとして検出されることになる。 その様子を表わ したものが図 1 3 ( b ) 下段の信号パターンである。 図 1 3 ( b ) 下段 に示すように、 周囲の信号レベルに比べて相対的に増加しているパター ン部分が 3個所見られる。
付着物推定部 6 0 aは、 付着物検出モードで "信号パターン低下部分 あり"、 光散乱性付着物検出モードで "信号パターン増加部分あり" が 得られた場合、 泥水の存在、 つまり、 光散乱性を有する付着物の存在を 推定する。 なおこの推定は図 1 9の （3 ) および （4 ) の場合に相当す る。 泥水が水分を含んだ状態か泥が乾いた状態であるかの区別について は実施形態 4において説明する。 なお、 付着物推定部 6 0 aは、 付着物検出モードで "信号パターン低 下部分あり" から "信号パターン変化なし" への変化が検出され、 光散 乱性検出モードで "信号パターン増加部分あり" から "信号パターン変 化なし" への変化が検出された場合には、 泥水などの光散乱性付着物が 検知面上から取り除かれたと推定することができる。
図 1 4は、 本発明の付着物検出装置の付着物推定部 6 0 aによる付着 物の有無、 付着物の種類、 付着物の状態の推定処理を示すフローチヤ一 トである。
付着物推定部 6 0 aは、 稼動モードを付着物検出モードに設定し、 全 反射用光源 1 0 aに光照射制御信号を送る （処理 O p 1 4 0 1 )。 全反 射用光源 1 0は検知面 1 1 0に照射光を照射し、 受光手段である受光素 子部 5 0は検知面 1 1 0からの反射光を受光する。
次に、 付着物推定部 6 0 aは、 受光素子部 5 0 aの各受光素子から得 られた信号レベルを基に、 付着物検出モードにおける信号パターンを取 得する （処理 O p 1 4 0 2 )。
次に、 付着物推定部 6 0 aは、 信号パターンを解析し、 その変化を検 知する （処理〇 p 1 4 0 3 )。
付着物推定部 6 0 aは、 信号パターンの相対的変化について、 "信号 パターン低下部分あり"、 "信号パターン増加部分あり"、 "信号パターン 変化部分なし" のいずれかを検知する （処理 O p 1 4 0 4 )。 例えば、 雨滴の例では、 信号パターン （図 1 3 ( a ) 上段） から "信号パターン 低下部分あり" が検知される。
次に、 付着物推定部 6 0 aは、 稼動モードを光散乱性付着物検出モー ドに設定し、 散乱用光源 2 0 aに光照射制御信号を送る （ステップ 1 4 0 5 )。 散乱用光源 2 0 aは検知面 1 1 0に照射光を照射し、 受光手段 である受光素子部 5 0 aは検知面 1 1 0からの散乱光を受光する。 次に、 付着物推定部 6 0 aは、 受光素子部 5 0 aの各受光素子の信号 レベルを基に、 光散乱性付着物検出モードにおける信号パターンを取得 する （処理◦ p 1 4 0 6 )。
次に、 付着物推定部 6 0 aは、 信号パターンを解析し、 その変化を検 知する （処理 O p 1 4 0 7 )。
付着物推定部 6 0 aは、 信号パターンの相対的変化について、 "信号 パターン低下部分あり"、 "信号パターン増加部分あり" "信号パターン 変化部分無し" のいずれかを検知する （処理〇p 1 4 0 8 )。 例えば、 雨滴の例では、 信号パターン （図 1 3 ( a ) 下段） から "信号パターン 変化部分無し" が検知される。
次に、 付着物推定部 6 0 aは、 処理 O p 1 4 0 4における付着物検出 モードでの検知した "信号パターン低下部分あり"、 "信号パターン増加 部分あり"、 "信号パターン変化部分なし" の 3状態のいずれかと、 およ び処理 O p 1 4 0 8における光散乱性付着物検出モ一ドで検知した "信 号パターン低下部分あり"、 "信号パターン増加部分あり"、 "信号パター ン変化部分なし" の 3状態のいずれかとの組み合わせに応じ、 図 1 9で 示した表に基づいて、 付着物の有無、 付着物の種類を推定する （処理〇 p 1 4 0 9 )。 例えば、 雨滴の例では、 図 1 9の （2 ) に相当するので 雨滴が付着していると推定され、 泥水の例では、 図 1 9の （3 ) または ( 4 ) に相当するので泥水が付着していると推定される。
なお、 付着物推定部 6 0 aの信号パターンの解析により、 付着してい る水滴の大きさを概ね推定することも可能である。 付着した水滴の大き さに対応して、 信号パターンのうち信号レベルが低下している部分の幅 が変化することとなるので、 信号パターンの信号レベル低下部分の幅か ら付着した水滴の大きさを概ね推定することが可能となるわけである。 以上、 実施形態 3にかかる本発明の第 2の付着物検出装置によれば、 受光素子アレイ構成に対応して得られた光検出信号の信号パターンを解 祈して、 相対的な信号パターンの変化を基に、 付着物の有無、 種類、 状 態を推定することができる。 信号パターンの微小区間同士の相対的な変 化を解析するので、細かい付着物の有無も精度良く検出することができ、 また、 温度特性などによる環境の変化の影響も受けにくい。
(実施形態 4 )
実施形態 4にかかる本発明の第 2の付着物検出装置は、 付着物の種類 やその状態の推定処理について、 さらなる応用機能を備えた例を説明す る。 特に一例として、 付着物を泥水とし、 当該泥水が、 水分を含むいわ ゆる "泥水" 状態であるか、 乾燥した状態であるかを区別して推定する 例を示す。
装置構成、 各要素の配置については実施形態 3と同様で良いのでここ では省略するが、 付着物推定部 6 0 aの処理が異なっている。
まず、 泥水が、 水分を含むいわゆる "泥水" 状態であるか、 乾燥した 状態の泥であるかを区別して推定する原理を説明する。
なお、 水分を含むいわゆる "泥水" に関しては、 実施形態 3において 説明したのでここでの詳しい説明は省略する。 付着物検出モードでの光 の経路は図 2 ( a ) と同様であり、 その信号パターンは図 1 3 ( b ) 上 段と同様に検出でき、 泥水が検知面上に 3個所あれば、 信号パターンに おいて周囲の信号レベルに比べて相対的に低下している部分が 3個所見 られる。 また、 光散乱性付着物検出モードでの光の経路は図 3 ( b ) と 同様であり、 その信号パターンは図 1 3 ( b ) 下段と同様に検出でき、 泥水が検知面上に 3個所あれば、 信号パターンにおいて周囲の信号レべ ルに比べて相対的に増加している部分が 3個所見られる。
また、 乾燥した状態の泥の様子、 乾燥した泥の付着がある場合の付着 物検出モードにおける光の経路および光散乱性付着物検出モードにおけ る光の経路は、 実施形態 2で説明した図 6と同様であり、 検知面 1 1 0 上乾いた泥に対応する微小受光素子が受光する光検出信号レベルは低下 するものの、 水分を含んだ泥水の場合に比べて相対的に小さいものとな る。 このように、 乾いた泥の付着があれば、 付着物検出モードにおける 信号パターンにおいて周囲の信号レベルに比べて相対的に低下している 部分が見られる。
図 1 5は、 泥が水分を含んでいる場合 （a ) と泥が乾燥している場合 ( b ) の信号パターンの例を示したものである。 それぞれ上段が付着物 検出モードにおける信号パターン、 下段が光散乱性付着物検出モードに おける信号パターンである。 実施形態 4の付着物検出装置は、 原理的に は光散乱性付着物検出モ一ドにおける信号パターンを解析することによ り、 付着物の水分の過多、 つまり、 水分を含んだ状態の泥水であるか、 乾いた状態の泥水であるかを区別して推定するものである。 つまり、 図 1 5 ( a ) と （b ) 両者の信号パターンにおける山の部分の波形として の高さを評価すれば良いこととなる。 推定精度を上げる一つの方法とし ては、 両モードにおいて平坦部分 （付着物がない部分の信号パターン） を 1 0 0とし、 変化部分 （付着物がある部分の信号パターン） の相対的 大きさを評価する方法がある。 信号パターンの変化の大きさの割合が所 定値よりも大きい場合に泥水と推定し、 所定値よりも小さい場合に乾い た泥と推定する。
他の方法としては、 付着物検出モ一ドにおける信号パターンと光散乱 性付着物検出モードにおける信号パターンとをパターンとして重ね合わ せ、 付着物がない信号パターン部分の信号パターンの高低差と、 付着物 のある信号パターン部分の高低差との比較により、 信号パターンの変化 の大きさの割合を定量的に評価する方法もある。
付着物推定部 6 0 aによる処理ステップは、 図 1 4と同様の流れで良 い。 なお本実施形態 4では、 処理 0 p 1 4 0 4における付着物検出モ一 ドで検知した状態および処理 O p 1 4 0 8における光散乱性付着物検出 モードで検知した状態は、 "信号パターン低下部分あり（低下割合犬）"、 "信号パターン低下部分あり （低下割合小）"、 "信号パターン増加部分 あり （増加割合犬）"、 "信号パターン増加部分あり （増加割合小）"、 "信 号パターン変化なし" の 5状態あることとなる。 これら状態のいずれか の組み合わせに応じ、 処理 0 p 1 4 0 9の付着物の有無 ·付着物の種類 の推定処理が図 1 9で示した表に基づいてなされる。 泥水は、 図 1 9の 表の （3 ) の場合に相当するので泥水が付着していると推定され、 一方、 乾いた泥は、 図 1 9の表の （4 ) の場合に相当するので乾いた泥が付着 していると推定される。
以上、 実施形態 4にかかる本発明の第 2の付着物検出装置によれば、 受光素子アレイ構成に対応して得られた光検出信号の信号パターンを解 析して、相対的な信号パターンの変化を基に、付着物が泥水であるのか、 乾いた泥であるのかを推定することができる。 信号パターンの微小区間 同士の相対的な変化を解析するので、 細かい付着物の有無も精度良く検 出することができ、 また、 温度特性などによる環境の変化の影響も受け にくい。
(実施形態 5 )
実施形態 5の付着物検出装置は、 検知面上に結露した微小水滴、 つま り、 曇りがあるのか否かを推定するものである。
装置構成、 各要素の配置については実施形態 3と同様で良いのでここ では省略する。
検知面 1 1 0上に結露した微小水滴、 つまり、 曇りがある場合、 付着 物検出モードと、 光散乱性付着物検出モードにおいてどのような信号パ ターンが得られるかを説明する。 本発明の付着物検出装置は、 各構成要 素において微小アレイ構成を採用しており、 検知面 1 1 0上の付着状態 に対応して検出された光検出信号の信号レベルをパターンとして得るが、 曇りのような結露した微小水滴の大きさは、 本発明の付着物検出装置の 一つあたりの受光素子の大きさよりもはるかに小さい。 また、 通常、 結 露による曇りは検知面において局所的に起こらず、 少なくとも検知面全 面を覆う程度の規模で発生すると想定される。 そのため、 検知面 1 1 0 上全体にわたり付着状態が似通つたものとなり、 信号パターンには相対 的な変化部分が現れないこととなる。 しかし、 全反射用光源からの照射 光の全反射や、 散乱用光源からの照射光の散乱は、 結露による微小水滴 においても起こるので、 信号パターンは全体的に低下したり増加したり することとなる。 ただし、 結露による微小水滴が覆っている部分と覆つ ていない部分が併存しているので、 付着物検出モードでは、 信号パター ンは全体的に低下するが、 その低下割合は雨滴付着の場合に比べて小さ く、 光散乱性検出モードでは信号パターンは全体的に増加するが、 その 増加割合は泥水付着の場合に比べて小さい。
図 1 6 (a) は、 結露による曇りがない場合の信号パターンである。 図 1 6 (b) は結露による曇りがある場合の信号パターンである。
図 1 6 (b) 上段の付着物検出モードの信号パターンは、 図 1 6 (a) 上段のものと比べて全体的に低下しており、 かつ、 パターンが滑らかで 平坦であることが分かる。
図 1 6 (b) 下段の光散乱性付着物検出モードの信号パターンは、 図 1 6 (a) 中段のものと比べて全体的に増加しており、 かつ、 パターン が滑らかで平坦であることが分かる。
結局、 検知面上に結露による曇りがあるか否かを検出するためには、 得られた信号パターンが図 1 6 (a) と図 1 6 (b) のいずれの信号パ ターンであるかを判別すれば良いが、 この場合、 両者の信号パターンが 滑らかで平坦であるので信号パターン形状のみによる判別が難しい。 そ こで、 全反射用光源 1 0 aも散乱用光源 20 aも全部消灯したモードを 設けることが好ましい。 この全消灯モードにおいて得られた信号パタ一 ンによりいわゆる "0" 信号パターンと、 光散乱性付着物検出モードに おいて得られた信号パターンを比較することにより、 光散乱性付着物検 出モ一ドにおいて得られた信号パターンが全体的に増加していることが 明瞭に分かる。 検知面 1 1 0上において光散乱が生じており、 かつ、 そ の信号パターンが平坦であれば、 結露による微小水滴、 つまり、 曇りの 付着を推定することができる。
付着物推定部 60 aによる処理ステップは、図 1 7に示すものである。 図 1 7の処理〇 p 1 7 0 1〜処理〇 p 1 70 8は、 図 1 4の処理 0 ρ 1 40 1〜処理 Op 1408と同様で良い。 なお本実施形態 5では、 処理 O p 1 7 04における付着物検出モードでは "信号パターン変化部分な し" が検知され、 処理〇p 1 7 0 8における光散乱性付着物検出モード では "信号パターン変化部分なし" が得られる。
次に、 全反射用光源 1 0 aおよび散乱用光源 20 a双方を消灯させて 光検出信号パターン、 つまり、 "0" 信号パターンを取得し （処理 O p 1 7 0 9)、 処理 Op l 7 0 6で取得した光散乱性付着物モ一ドで取得 した信号パターンと、 処理〇p 1 7 0 9で取得した "0" 信号パ夕一ン とを比較し、 光散乱性付着物モードで信号レベルが増加したか否かを検 知する （処理 Op 1 7 1 0)。 次に、 付着物推定部 6 0において、 図 1 9で示した表に基づいて、 付着物を推定する （処理 O p 1 7 1 1)。 こ こでは図 1 9の （5) の場合に相当するので結露による曇りが付着して いると推定される。
以上、 実施形態 5にかかる本発明の第 2の付着物検出装置によれば、 微小アレイ構成に対応して得られた光検出信号の信号パターンを解析し て、 相対的な信号パターンの変化と、 " 0 " 信号パターンとの比較によ る信号レベルの変化を基に、 検知面上に結露による曇りが付着している のか否かを推定することができる。
(実施形態 6 )
実施形態 6にかかる本発明の第 2の付着物検出装置は、 検知面上に氷 結があるのか否かを推定するものである。
装置構成、 各要素の配置については実施形態 3と同様で良いのでここ での説明は省略する。
検知面 1 1 0上に氷結がある場合、 付着物検出モードと、 光散乱性付 着物検出モ一ドにおいてどのような信号パターンが得られるかを説明す る。
氷結は、 通常、 外気温が氷点以下に低下した場合に、 空気中の水分な ど何らかの水分が検知面上で凝固することにより生成される。 通常、 氷 結は検知面において局所的に起こらず、 少なくとも検知面 1 1 0全体を 覆うことが想定される。 そのため、 信号パターン全体にわたって氷結付 着物による影響が現れることとなる。
実施形態 5で述べた結露による曇りの場合は、 均一に微小水滴が付着 するので、 信号パターン中における相対的変化部分は生じないものであ つたが、 氷結の場合は、 氷結晶の付着具合の違いや微細な表面形状の違 いから、 検知面 1 1 0上での付着状態は不規則に変化していることとな り、 信号パターンには全体にわたり不規則な変化部分が現れることとな る。
図 1 8 ( a ) は、 氷結がない場合の信号パターンを示した図である。 図 1 8 ( b ) は、 氷結がある場合の信号パターンを示した図である。 そ れぞれ、 上段が付着物検出モードにおいて得られた信号パターン、 下段 が光散乱性付着物検出モードで得られた信号パターンである。 図 1 8 ( b ) に見るように、 氷結がある場合は、 付着物検出モードにおいて信 号レベル自体は全体的に低下し、 さらに、 信号パターン全体的にわたり 不規則な変化が見られることが分かる。 また、 光散乱性付着物検出モー ドにおいて信号レベル自体は全体的に増加し、 さらに、 信号パターン全 体的にわたり不規則な変化が見られることが分かる。
結局、 検知面上に氷結があるか否かを検出するためには、 得られた信 号パターンが図 1 8 ( a ) と図 1 8 ( b ) のいずれの信号パターンであ るかを判別すれば良いこととなる。 この場合、 信号レベルおよびその不 規則性を評価することにより判別は可能となる。
本実施形態 6の付着物推定部 6 0 aによる推定処理ステップは図 1 4 に示すものと同様であるが、 本実施形態 6では、 処理 O p 1 4 0 4にお ける付着物検出モ一ドでは "信号パターン不規則変化あり "が検知され、 処理〇p 1 0 8における光散乱性付着物検出モードでは "信号パター ン不規則変化あり" が得られる。
処理〇p 1 4 0 9の付着物推定部 6 0 aの付着物推定処理においては、 図 1 9の （6 ) の場合に相当するので氷結付着物が付着していると推定 される。
以上、 実施形態 6に示した本発明の第 2の付着物検出装置によれば、 微小アレイ構成に対応して得られた光検出信号の信号パターンを解析し て、 相対的な信号パターンの変化を基に、 検知面上の氷結付着物の存在 を推定することができる。
(実施形態 7 )
本実施形態 7は、 本発明の付着物検出装置を用いた制御装置の一実施 形態として、 付着物検出装置をレインセンサとして用いるウインドウヮ ィパー制御装置の装置構成例を示すものである。
図 2 0は、 付着物検出装置をレインセンサとして用いるウィンドウヮ ィパ一制御装置のブロック図の例である。 7 0 0が実施形態 1〜6にお いて示した本発明の付着物検出装置であるレインセンサの機能ブロック、 7 1 0がウィンドウワイパー制御手段、 7 2 0がウィンドウワイパー駆 動手段、 7 3 0がウィンドウワイパーであり、 図示のように接続されて いる。 また、 図 2 1は、 本実施形態 7のウィンドウワイパー制御装置の 処理動作の流れの一例を示すフローチヤ一トである。
レインセンサ 7 0 0は実施形態 1において説明したように各要素の取 付け角度や材質が選択されたものであり、 降雨による雨滴を検知対象と し、 各受光素子からの光検出信号を出力するものである。 また、 レイン センサとして使用する付着物検出装置の付着物推定部は、 雨滴推定、 泥 水推定、 水分を含んだ状態の泥水推定、 乾いた状態の泥水推定、 曇り推 定、 氷結推定処理のいずれかの推定処理またはすベての推定処理が可能 であるとする。
レインセンサ 7 0 0は付着物推定部の出力信号として、 "付着物な し" 推定信号、 "雨滴付着あり" 推定信号、 "水分を含む状態の泥水付着 あり" 推定信号、 "乾いた状態の泥水付着あり" 推定信号、 "曇り状態の 水滴付着あり" 推定信号、 "氷結状態の水滴付着あり" 推定信号の 6種 類の検出信号を出力するものとする。
ウインドウワイパ一制御手段 7 1 0は、 レインセンサ 7 0 0の付着物 推定部からの各種推定信号を入力とし、 ウィンドウワイパー駆動手段 7 2 0に対して、 ウインドシールド表面の各推定状態に応じたワイパー制 御信号を出力するものである。
例えば、 "付着物なし" 推定信号に対しては、 ワイパー停止状態とす る制御信号を出力する。
"雨滴付着あり" 推定信号と "曇り状態の水滴付着あり" 推定信号に 対しては、 ワイパー駆動状態とする制御信号を出力する。 "水分を含む状態の泥水付着あり" 推定信号に対しては、 洗浄液噴射 とともにワイパー駆動状態とする制御信号を出力する。 泥水の払拭には 洗浄液とともにワイパーで払拭することが好ましいと想定されるからで ある。
"乾いた状態の泥水付着あり" 推定信号に対しては、 ワイパー停止状 態とする制御信号を出力する。 乾いた状態の泥水がウインドシールド上 にある場合、 そのままワイパ一で払拭すれば、 ワイパー制御装置および ウィンドシールドを傷つけるおそれがあるからである。 なお、 運転者に 対して、 乾いた状態の泥水の付着がある旨の警告をする制御としても良 い。 この場合は、 運転者に対する警告を制御する制御部分に対して警告 指示制御信号を出力することとなる。
"氷結状態の水滴付着あり" 推定信号に対しては、 ワイパー停止状態 とする制御信号を出力する。 氷結状態の水滴がウインドシールド上にあ る場合、 そのままワイパ一で払拭すれば、 ワイパー制御装置およびウイ ンドシールドを傷つけるおそれがあるからである。 なお、 ウィンドシ一 ルドに組み込まれた氷結防止機能を自動的にオンとする制御を行うこと ができる。 この場合、 該氷結防止機能を制御する制御部分に対して駆動 制御信号を出力することとなる。
ウィンドウワイパー駆動手段 7 2 0はウィンドウワイパー制御手段 7 1 0からの制御信号を入力とし、 ウィンドウワイパー 7 3 0の駆動を制 御するものである。
ウィンドウワイパー 7 3 0は、 ウィンドウワイパー駆動手段 7 2 0に よりトルクなどが与えられて駆動され、 停止状態、 駆動状態を持つ。 駆 動状態には間欠駆動のピッチが短いものや長いものなど複数の状態があ りうる。 駆動状態においてウィンドシールドの所定表面を払拭する。 図 2 1のフローチヤ一トを参照しつつ、 ウィンドウワイパー制御装置 の処理動作の流れを説明する。
ウインドウワイパ一制御装置が稼動中の場合（処理 O p 2 1 0 1 ： Y )、 ウィンドウワイパー制御手段 7 1 0は、 レインセンサ 7 0 0の付着物推 定部 6 0からの制御信号をモニタする （処理 O p 2 1 0 2 )。
ウィンドウワイパー制御手段 7 1 0は、 付着物推定部 6 0からの制御 信号をデコードし、 その制御内容を解析する （処理 O p 2 1 0 3 )。
ウィンドウワイパー制御手段 7 1 0は、 処理〇p 2 1 0 3で得た制御 内容に従い、 ウィンドウワイパー 7 3 0の駆動を制御する （処理 O p 2 1 0 4 )。 処理 0 p 2 1 0 4の後、 再度処理 O p 2 1 0 1にループして 制御を継続する （処理 O p 2 1 0 1へ戻る）。
図 2 2は、 本発明の付着物検出装置をレインセンサとして用いたウイ ンドウワイパー制御装置の取り付け構成例を簡単に示した図である。 図 2 2に示すように、 付着物検出装置であるレインセンサ 7 0 0を、 車の バックミラー 9 0 0の裏面にあるウインドシールド部分 9 1 0に取り付 けている。 このようにバックミラー 9 0 0の裏面のウィンドシ一ルド部 分 9 1 0に取り付けることにより運転者の運転視界を不必要に遮ること なく、 かつ、 検知面をウィンドシールド上に確保できる。 ウィンドウヮ ィパー制御手段 7 1 0とウインドウワイパー駆動手段 7 2 0は図示して いないが、 ウインドウワイパー 7 3 0付近の車装品としてキャビン内に 格納されているものとする。
以上、 本実施形態 7に示した付着物検出装置を用いた制御装置は、 一 例であり、 本発明の付着物検出装置は、 上記の具体的装置構成例に限定 されることなく、 本発明の技術的思想に基づいて他の装置構成も可能で あり、 ウインドウワイパー制御装置以外の用途にも用いることができる ことは言うまでもない。 産業上の利用可能性
本発明の第 1および第 2の付着物検出装置によれば、 検知面上におけ る付着物の有無、 付着物の種類、 付着の状態を推定することができる。 例えば、 雨滴、 水分を含んだ状態の泥水、 乾いた状態の泥水、 曇り状態 の水滴、 氷結状態の水滴などの付着物を推定することができる。
また、 本発明の第 2の付着物検出装置によれば、 微小アレイ構成に対 応して得られた光検出信号の信号パターンを解析して、 相対的な信号パ ターンの変化を基に、 付着物の有無、 種類、 状態を推定することができ る。 信号パターンの微小区間同士の相対的な変化を解析するので、 細か い付着物の有無も精度良く検出することができ、 また、 温度特性などに よる環境の変化の影響も受けにくい。
また、 本発明の第 1および第 2,の付着物検出装置を用いた制御装置に よれば、 付着物の有無、 付着物の種類、 付着の状態の推定に応じてその 制御内容を制御することができ、 例えば、 付着物検出装置をレインセン サとし、付着物検出装置を用いた制御装置をワイパー制御装置とすれば、 ウィンドシールド上の付着物の推定に応じてワイパー駆動状態を制御す ることができる。

Claims

請求の範囲
1。 全反射用光源と散乱用光源を備え、 前記全反射用光源から出射さ れ透明性基板内に導入された入射光が反射され、 また、 前記散乱用光源 から出射され前記透明性基板内に導入された入射光が照射される前記透 明性基板の外表面を検知面とし、
前記検知面からの前記全反射用光源の反射光が受光手段により受光で きるように前記全反射用光源、 前記透明性基板、 前記受光手段が配置さ れ、 また、 前記散乱用光源による前記検知面からの散乱光が受光できる ように前記散乱用光源、 前記受光手段が配置され、
前記受光手段が検知した光検出信号における、 付着物による前記全反 射用光源からの信号レベルの変化を検出して前記付着物の存在を検出す る付着物検出手段と、
前記受光手段が検知した光検出信号における、 付着物による前記散乱 用光源からの信号レベルの変化を検出して前記付着物が光散乱性のある 付着物であるか否かを検出する光散乱性付着物検出手段を備えたことを 特徴とする付着物検出装置。
2 . 前記付着物検出手段と前記光散乱性付着物検出手段が、 同一検知 面からの光を受光するものである請求項 1に記載の付着物検出装置。
3 . 前記全反射用光源と前記散乱用光源とを切り替えて動作させる請 求項 1に記載の付着物検出装置。
4 . 前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 かつ、 前記 光散乱性付着物検出手段により光散乱性付着物の存在が検出された場合、 前記付着物が泥水であると推定し、
前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 かつ、 前記光散 乱性付着物検出手段により光散乱性付着物の存在が検出されない場合、 前記付着物が水滴であると推定する請求項 1に記載の付着物検出装置。
5 . 全反射用と散乱用の 2種類の光源を備え、 前記全反射用光源から 発射され透明性基板内に導入された入射光が反射され、 また、 前記散乱 用光源から発射され前記透明性基板内に導入された入射光が照射される 前記透明性基板の外表面の一部を検知面とし、
前記検知面から入射する前記全反射用光源による反射光と前記散乱用 光源による散乱光をそれぞれ結像させる結像系レンズと、
受光素子アレイを備え、
前記結像系レンズからの光を受光し、 各光源ごとに、 各微小受光素子 からの光検出信号をそれら微小受光素子の配列に応じて並べた信号パ夕 ーンを生成し、 検知面上の付着物の付着状態に対応した信号パターンを 出力することを特徴とする付着物検出装置。
6 . 前記全反射用光源の照射と、 前記散乱用光源の照射とを切り替え る光源切り替え手段を備えた請求項 5に記載の付着物検出装置。
7 . 前記信号パターンにおいて、 周囲の信号レベルから相対的に信号 レベルが低下しているパターン部分の存在を検出すれば、 該パターン部 分に対応する検知面上に付着物が存在すると検出する付着物検出手段と、 前記信号パターンにおいて、 周囲の信号レベルから相対的に信号レべ ルが増加しているパターン部分の存在を検出すれば、 該パターン部分に 対応する検知面上に光散乱性付着物が存在すると検出する光散乱性付着 物検出手段を備え、
前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 前記光散乱性付 着物検出手段により光散乱性付着物の存在が検出された場合、 前記付着 物が光散乱性を持つ物質であると推定し、
前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 前記光散乱性付 着物検出手段により散乱性付着物の存在が検出されない場合、 前記付着 物が光透過性を持つ物質であると推定する請求項 5に記載の付着物検出
8 . 前記光散乱性付着物検出手段により検出された、 前記散乱用光源 の散乱光の信号パターンにおける周囲の信号レベルから相対的増加を示 すパターン部分の相対的大きさから当該付着物の光散乱性の大きさを推 定する請求項 5に記載の付着物検出装置。
9 . 前記光散乱性付着物検出手段により検出された、 前記散乱用光源 の散乱光の信号パターンにおける周囲の信号レベルから相対的増加を示 すパターン部分の相対的変化から当該付着物の付着物の種類と状態を推 定する請求項 5に記載の付着物検出装置。
1 0 . 前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 かつ、 前 記光散乱性付着物検出手段により散乱性付着物の存在が検出された場合， 前記付着物が泥水であると推定し、
前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 かつ、 前記光散 乱性付着物検出手段により散乱性付着物の存在が検出されない場合、 前 記付着物が水滴であると推定する請求項 5に記載の付着物検出装置。
1 1 . 前記付着物検出手段により付着物の存在が検出され、 かつ、 前 記光散乱性付着物検出手段により散乱性付着物の存在が検出された場合， 前記付着物が泥水であると推定し、
前記光散乱性付着物検出手段により検出された、 前記散乱用光源の散 乱光の信号パターンにおける周囲の信号レベルから相対的に信号レベル の増加を示すパターン部分の相対的大きさが所定割合よりも小さい場合 には、 前記泥水が乾いている状態であると推定する請求項 5に記載の付 着物検出装置。
1 2 . 前記付着物検出手段により検出された、 前記全反射用光源の反 射光の信号パターンにおいて、 信号パターン全体にわたる信号レベルの 低下を検出し、 かつ、 前記光散乱性付着物検出手段により検出された、 前記散乱用光源の散乱光の信号パターンにおいて、 信号パターン全体に わたる信号レベルの増加を検出した場合は、 前記付着物が結露による微 小水滴であると推定する請求項 5に記載の付着物検出装置。
1 3 . 前記付着物検出手段により検出された前記全反射用光源の反射 光の信号パターンにおいて、 信号パターン全体にわたり信号レベルが低 下し、 かつ、 信号パターンの変化が滑らかでなく、 前記光散乱性付着物 検出手段により検出された前記散乱用光源の散乱光の信号パターンにお いて、 信号パターン全体にわたり信号レベルが増加し、 かつ、 信号パタ —ンの変化が滑らかでない場合は、 前記付着物が氷結による氷であると 推定する請求項 5に記載の付着物検出装置。
1 4 . 前記検知面を自動車のウィンドシールド上に設け、 前記ウィン ドシールドに付着した付着物の存在を検知するレインセンサとした請求 項 1〜 1 3のいずれかに記載の付着物検出装置と、
ウインドウワイパー駆動手段と、
ウインドウワイパー制御手段を備え、
前記ウインドウワイパー制御手段が、 前記付着物推定部からの付着物 の種類と状態についての推定結果に基づいて前記ウインドウワイパー駆 動手段の制御内容を変更するウインドウワイパー装置。
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