付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法
【課題】小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する雨滴と室内側に付着する結露の判別も可能な付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法を提供する。
【解決手段】室内外を仕切るガラス２０に付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、発光部３０と、ガラス２０および水分からの反射光を受光する受光部４０と、受光部３０からの出力を演算処理する演算処理部５０とを有してなり、発光部３０が、可視光から水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光を発光する白色光源からなり、受光部４０が、水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１と感度の高い第２画素４２からなる画素対で構成されてなり、演算処理部５０が、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを演算処理して、ガラス２０に付着する水分を判別して検出する付着水分検出装置１００とする。
【解決手段】室内外を仕切るガラス２０に付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、発光部３０と、ガラス２０および水分からの反射光を受光する受光部４０と、受光部３０からの出力を演算処理する演算処理部５０とを有してなり、発光部３０が、可視光から水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光を発光する白色光源からなり、受光部４０が、水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１と感度の高い第２画素４２からなる画素対で構成されてなり、演算処理部５０が、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを演算処理して、ガラス２０に付着する水分を判別して検出する付着水分検出装置１００とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置が、例えば、特開平８−２６１９３３号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図１５は、特許文献１に開示されたガラスの付着物検出装置を示す図である。図１６は、図１５の付着物検出装置における発光素子１０の発光強度と第１・第２の各受光素子１１・１２の検出感度を光の波長に対して示した図である。また、図１７は、図１５の付着物検出装置についての制御の一例を示したフロー図である。
【０００４】
図１５に示すように、この付着物検出装置は、自動車のボンネット１の上面に配設された発光部２と、ルームミラー３の裏側に配設され受光部４と、車内の適所に配置された制御回路５とからなっており、フロントウインドウガラス６の外面の雨滴並びに汚れの付着状況を判別し、その付着状況に応じてワイパモータ７並びにウォッシャポンプ８を作動させるワイパ駆動回路９に作動信号を出力するものである。
【０００５】
発光部２には発光手段としての発光素子１０が、受光部４には受光手段としての第１・第２の２つの受光素子１１・１２がそれぞれ内蔵されており、これら発光素子１０並びに受光素子１１・１２は、受光部４に向けて投光された発光素子１０の光が、フロントウインドウガラス６のワイパ払拭領域を透過した後に、第１・第２の両受光素子１１・１２に到達するように互いに対向して配置されている。
【０００６】
発光素子１０は、図１６に示されるように、水吸収波長を含む広範囲の波長帯域（０．５〜２．０μｍ）の光を発するＳｉＣからなる発光ダイオードである。一方、第１受光素子１１は、水吸収波長の近傍（０．６〜１．８μｍ）に検出感度ピークを有するＧｅからなるフォトダイオードであり、第２受光素子１２は、水に吸収されず汚れによって遮断される波長帯域（０．６〜０．９μｍ）に検出感度ピークを有するＧａＡｓからなるフォトダイオードである。
【０００７】
上記付着物検出装置の制御では、図１７に示すように、ステップＳ９１において雨滴並びに汚れの付着状況が判別される。この雨滴並びに汚れの付着状況の判別は、第１・第２の受光素子１１・１２における各検出値を、制御回路５に予め記憶された所定の基準値とそれぞれ比較することで行われる。例えば、第１・第２の各受光素子１１・１２における検出値が共に基準値を下回っていれば、汚れが付着しているものと判定される。一方、ステップＳ９１において、第１受光素子１１の検出値だけが基準値を下回った場合には、非水吸収波長光が遮断されていないことから、雨滴のみが付着しているものと判定され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、制御回路５に予め記憶された雨量判定値と比較されて、雨滴の多少、すなわち降雨状況の強弱が判別される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２６１９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１５〜図１７に示した特許文献１の付着物検出装置では、発光部２が自動車のボンネット１の上面に配設され、受光部４が車室内のルームミラー３の裏側に配設されている。このためため、発光部２から受光部４までの光の経路が長くなり、装置全体が大型化する。また、光の経路が長いため外光の影響を受け易く、第１・第２の各受光素子１１・１２の受光強度が外光の影響で変化してしまい、正確な光量比を計測できない場合がある。さらに、該付着物検出装置では、フロントウインドウガラス６の外面に付着する雨滴の水分と内面に付着する結露の水分を判別できないといった問題もある。
【００１０】
そこで本発明は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する雨滴と室内側に付着する結露の判別も可能な付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、室内から前記ガラスに向かって光を照射する発光部と、前記発光部により照射される光の一部が前記ガラスおよび前記水分で反射され、該反射光を室内において受光できるように配置されてなる受光部と、前記反射光の強度に対応した前記受光部からの出力を演算処理する演算処理部とを有してなり、前記発光部が、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光を発光する白色光源からなり、前記受光部が、前記水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素と前記水吸収波長の光に対して前記第１画素より感度の高い第２画素からなる画素対で構成されてなり、前記演算処理部が、前記第１画素の出力Ｌと前記第２画素の出力Ｒを演算処理して、前記ガラスに付着する水分を判別して検出することを特徴としている。
【００１２】
上記付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出するために、付着した水分による光の反射と吸収の両方を評価するものである。
【００１３】
上記付着水分検出装置において、付着水分の検出プローブである光の発光部と受光部は、室内側にまとめて配置されており、発光部からガラスに向かってコリメートされた光を照射し、該照射光の一部がガラスおよび付着水分で反射され、付着水分の情報を含んだ反射光を受光部で受光してその強度を検出する。このように、上記付着水分検出装置は、検出媒体である光の反射経路を利用しており、発光部から受光部までの光の経路を短くすることができ、装置全体の小型化と外光の影響の低減が可能である。
【００１４】
また、上記付着水分検出装置においては、発光部が白色光源からなり、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光をガラスに向かって照射する。一方、受光部で受光する反射光の強度は、光の経路にある媒質の屈折率差による界面での反射率に起因した反射光量と、光の経路にある媒質の光の吸収に起因した吸収光量に依存している。この反射光量と吸収光量を識別するため、上記付着水分検出装置の受光部は、水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素と水吸収波長の光に対して第１画素より感度の高い第２画素からなる、波長感度の異なる画素の対で構成している。そして、演算処理部において、第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒを演算処理して、後述する付着水分検出方法において示すように、ガラスに付着する室内外の水分を判別して検出する。このように、上記付着水分検出装置によれば、受光部で受光する反射光の強度に対して、付着水分による光の反射だけでなく、付着水分による光の吸収を含んだ詳細分析が可能である。
【００１５】
従って、請求項２に記載のように、上記付着水分検出装置が検出する前記水分は、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の少なくとも一方であってよい。
【００１６】
上記付着水分検出装置は、請求項３に記載のように、前記受光部が、複数の前記画素対で構成されてなり、前記演算処理部が、複数の前記画素対における前記出力Ｌと前記出力Ｒを順次演算処理して、前記ガラスに付着する水分を検出することが好ましい。また、この場合には、特に請求項４に記載のように、前記複数の画素対が行列状に配置されて、画素対アレイが構成されてなることが好ましい。
【００１７】
複数の画素対で受光部を構成することにより、複数の位置で付着水分を検出することができ、より正確な付着水分の検出が可能となる。また、複数の画素対を行列状に配置して画素対アレイを構成することで、付着水分の分布状態も検出することができる。
【００１８】
以上のようにして、上記付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する水分と室内側に付着する水分の判別も可能な付着水分検出装置とすることができる。
【００１９】
従って、上記付着水分検出装置は、請求項５に記載のように、雨滴と結露が同時に発生する環境下で使用される車載用で、前記ガラスが、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラスである場合に好適である。
【００２０】
請求項６〜９に記載の発明は、上記付着水分検出装置による、付着水分検出方法に関する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴であり、前記演算処理部において、前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴なしと判定する第２のステップと、前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に雨滴でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に雨滴ありと判定する第３のステップを実行することを特徴としている。
【００２２】
上記付着水分検出方法は、結露の判別が不要な環境下において、ガラスの室外側に付着する雨滴の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部において、次の第１〜第３のステップを順に実行する。
【００２３】
第１のステップでは、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素の出力Ｒを読み込む。
【００２４】
次の第２のステップでは、ガラスに水分が付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴なし（水分の付着がない）」を判別し、この場合には、次の第３のステップを除外する。このため、第２のステップでは、第１画素について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴なし」と判定する。
【００２５】
次の第３のステップでは、第１画素と第２画素の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴あり（室外側に水分の付着がある）」と「雨滴でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第３のステップでは、第２のステップを通過した第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に「雨滴でない」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に「雨滴あり」と判定する。
【００２６】
以上の第１〜第３のステップを順に実行することで、ガラスの室外側に付着する雨滴を判別して検出することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、前記水分が、前記ガラスの室内側に付着する結露であり、前記演算処理部において、前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に結露なしと判定する第２のステップと、前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の結露判定基準比Ｖ４ｄを比較し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に結露でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に結露ありと判定する第４のステップを実行することを特徴としている。
【００２８】
上記付着水分検出方法は、雨滴の判別が不要な環境下において、ガラスの室内側に付着する結露の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部において、次の第１，第２のステップと第４のステップを順に実行する。
【００２９】
第１，第２のステップは、前述した雨滴を検出する請求項６の付着水分検出方法にある第１，第２のステップと同じで、第２のステップにおいて予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００３０】
第１のステップでは、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素の出力Ｒを読み込む。
【００３１】
次の第２のステップでは、ガラスに水分が付着すると反射光量が減少することを利用して、「結露なし（水分の付着がない）」を判別し、この場合には、次の第４のステップを除外する。このため、第２のステップでは、第１画素について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「結露なし」と判定する。
【００３２】
次の第４のステップでは、第１画素と第２画素の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「結露あり（室内側に水分の付着がある）」と「結露でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第４のステップでは、第２のステップを通過した第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した結露判定基準比Ｖ４ｄを比較する。そして、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に「結露でない」と判定し、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に「結露あり」と判定する。ここで、第４のステップにおける結露判定基準比Ｖ４ｄと前述した請求項６の第３のステップにおける雨滴判定基準比Ｖ４ｒの設定値を比較すると、一般的には結露判定基準比Ｖ４ｄのほうが雨滴判定基準比Ｖ４ｒより小さな値となる。これは、ガラスの室内側に付着する結露による水分のほうが、ガラスの室外側に付着する雨滴による水分よりも通過経路の違いに伴う光の吸収割合が大きくなるためである。
【００３３】
以上の第１，第２のステップと第４のステップを順に実行することで、ガラスの室内側に付着する結露を判別して検出することができる。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方であり、前記演算処理部において、前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴と結露の両方なしと判定する第２のステップと、前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より小さい第１画素についての所定の第３出力基準ＶＬ３および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より小さい第２画素についての所定の第３出力基準ＶＲ３をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に雨滴と結露の両方ありと判定する第５のステップと、前記第５のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に結露だけありと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に雨滴だけありと判定する第６のステップを実行することを特徴としている。
【００３５】
上記付着水分検出方法は、ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部において、次の第１，第２のステップと第５，第６のステップを順に実行する。
【００３６】
第１，第２のステップは、前述した請求項６および請求項７の付着水分検出方法にある第１，第２のステップと同じで、第２のステップにおいて予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００３７】
第１のステップでは、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素の出力Ｒを読み込む。
【００３８】
次の第２のステップでは、ガラスに水分が付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴と結露の両方なし（水分の付着がない）」を判別し、この場合には、次の第５，第６のステップを除外する。このため、第２のステップでは、第１画素について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴と結露の両方なし」と判定する。
【００３９】
次の第５のステップでは、ガラスの両側に水分が付着すると一方側だけの場合に較べて反射光量がより減少することを利用して、「雨滴と結露の両方あり（ガラスの両側に水分の付着がある）」を判別し、この場合には、次の第６のステップを除外する。このため、第５のステップでは、第１画素について予め設定した第３出力基準ＶＬ３と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第３出力基準ＶＲ３と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に、「雨滴と結露の両方あり」と判定する。ここで、第５のステップにおける第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３と第２のステップにおける第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラスの両側に水分が付着するほうが一方側だけに水分が付着するよりも反射光量がより減少するため、第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３のほうがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より小さな値となる。
【００４０】
次の第６のステップでは、第１画素と第２画素の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴だけあり（室外側だけに水分の付着がある）」と「結露だけあり（室内側だけに水分の付着がある）」を判別する。このため、第６のステップでは、第５のステップを通過した第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に「結露だけあり」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に「雨滴だけあり」と判定する。ここで、第６のステップにおける雨滴結露判定基準比Ｖ４と前述した請求項６の第３のステップにおける雨滴判定基準比Ｖ４ｒおよび請求項７の第４のステップにおける結露判定基準比Ｖ４ｄの設定値を比較すると、雨滴結露判定基準比Ｖ４は雨滴判定基準比Ｖ４ｒと結露判定基準比Ｖ４ｄの中間の値となる。
【００４１】
以上の第１，第２のステップと第５，第６のステップを順に実行することで、ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方を判別して検出することができる。
【００４２】
上記した付着水分検出方法は、請求項９に記載のように、前記第１のステップと第２のステップの間において、前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より大きい第１画素についての所定の第１出力基準ＶＬ１および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より大きい第２画素についての所定の第１出力基準ＶＲ１をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に水分以外の付着物ありと判定し、前記出力Ｌ，Ｒの少なくとも一方が前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１より小さい場合に前記第２のステップに移行する、第７のステップを有してなることが好ましい。
【００４３】
上記第７のステップは、請求項６〜８に記載の付着水分検出方法において、ガラスに泥や鳥の糞等からなる水分以外の付着物があると反射光量が増大することを利用して、「（水分以外の）付着物あり」を判別し、この場合には、次の第２のステップを除外する。このため、第７のステップでは、第１画素について予め設定した第１出力基準ＶＬ１と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第１出力基準ＶＲ１と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に、「付着物あり」と判定する。ここで、第７のステップにおける第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１と第２のステップにおける第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラスの室外側に水分以外の付着物がある場合のほうが、付着物がない場合より反射光量が増大する。このため、第３出力基準ＶＬ１，ＶＲ１のほうが、それぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より大きな値となる。
【００４４】
上記第７のステップを有することで、第２のステップ以降の詳細な付着水分の判別を実施する前に予め水分以外の付着物がある場合を除外できるため、演算処理部における処理時間が短縮できる。
【００４５】
以上のようにして、上記付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する雨滴と室内側に付着する結露の判別も可能な付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は、本発明の一例である付着水分検出装置１００の構成を示したブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）の付着水分検出装置１００を用いて検出する室内外を仕切るガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄと検出プローブである光の経路の一例を示した概略図である。
【図２】（ａ）は、受光部４０の構成要素で、第１画素４１と第２画素４２からなる画素対を示した図である。（ｂ）は、第１画素４１と第２画素４２にそれぞれ配置されているフィルタの光波長に対する透過率を模式的に示した図である。また、（ｃ）は、水による吸収係数の光波長依存性を示した図である。
【図３】受光部４０として、図２（ａ）に示した第１画素４１と第２画素４２からなる画素対で構成される画素対アレイを示した図である。
【図４】付着水分検出装置１００により、雨滴だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。
【図５】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴がない場合とある場合について比較して示した図である。
【図６】Ｌ０とＲ０の各組み合わせにおいて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒを計算した結果である。
【図７】付着水分検出装置１００により、結露だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。
【図８】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、結露がない場合とある場合について比較して示した図である。
【図９】付着水分検出装置１００により、雨滴と結露の両方を判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。
【図１０】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴と結露の両方がある場合について示した図である。
【図１１】図４に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。
【図１２】図７に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。
【図１３】図９に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。
【図１４】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、付着物がない場合と水分以外の付着物がある場合について比較して示した図である。
【図１５】特許文献１に開示されたガラスの付着物検出装置を示す図である。
【図１６】図１５の付着物検出装置における発光素子１０の発光強度と第１・第２の各受光素子１１・１２の検出感度を光の波長に対して示した図である。
【図１７】図１５の付着物検出装置についての制御の一例を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法に関する。以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。
【００４８】
図１は、本発明に係る付着水分検出装置の構成を説明する図で、図１（ａ）は、本発明の一例である付着水分検出装置１００の構成を示したブロック図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の付着水分検出装置１００を用いて検出する室内外を仕切るガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄと検出プローブである光の経路の一例を示した概略図である。
【００４９】
図２は、図１に示した受光部４０の詳細を説明する図である。図２（ａ）は、受光部４０の構成要素で、第１画素４１と第２画素４２からなる画素対を示した図である。図２（ｂ）は、第１画素４１と第２画素４２の感度特性の違いを説明する図で、第１画素４１と第２画素４２にそれぞれ配置されているフィルタの光波長に対する透過率を模式的に示した図である。また、図２（ｃ）は、水による吸収係数の光波長依存性を示した図である。
【００５０】
図３は、受光部４０として、図２（ａ）に示した第１画素４１と第２画素４２からなる画素対で構成される画素対アレイを示した図である。
【００５１】
図１に示す付着水分検出装置１００は、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラス２０に付着する雨滴および結露による水分２１ｒ、２１ｄを検出する、車載用の付着水分検出装置である。付着水分検出装置１００は、車室内からフロントガラス２０に向かって光を照射する発光部３０と、発光部３０により照射される光の一部がフロントガラス２０および該フロントガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄで反射され、該反射光を車室内において受光できるように配置されてなる受光部４０と、反射光の強度に対応した受光部４０からの出力を演算処理する演算処理部５０とを有している。
【００５２】
発光部３０は、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域（例えば、波長λ＝０．４〜２μｍ）の光を発光する、白色光源からなる。該白色光源として、例えば、発光ダイオードやタングステンランプを用いることができる。
【００５３】
受光部４０は、図２に示すように、第１画素４１と第２画素４２からなる画素対で構成されている。第１画素４１と第２画素４２は、同じフォトダイオードからなる受光素子でできているが、図２（ｂ）に示す光波長に対する透過率の異なる別のフィルタが配置されている。従って、図２（ｂ）からわかるように、第１画素４１は、水吸収波長の光を選択的に遮断し、水吸収波長の光に対して感度が低い。一方、第２画素４２は、水吸収波長の光を選択的に透過し、水吸収波長の光に対して第１画素より感度が高い。例えば、第１画素４１を青色帯域（λ＝０．５μｍ）に感度を有するようにして、第２画素４２を水吸収波長の赤外帯域（λ＝１μｍ）に感度を有するように構成する。尚、第１画素４１と第２画素４２は、図２（ｂ）の異なる光波長特性のフィルタを配置する代わりに、感度ピークの光波長帯域が異なる別のフォトダイオードで構成するようにしてもよい。
【００５４】
演算処理部５０は、後述するように、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを演算処理して、フロントガラス２０に付着する水分を判別して検出する。
【００５５】
図１に示す付着水分検出装置１００は、室内外を仕切るガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄを検出するために、付着した水分２１ｒ、２１ｄによる光の反射と吸収の両方を評価するものである。
【００５６】
上記付着水分検出装置１００において、付着水分の検出プローブである光の発光部３０と受光部４０は、図１（ｂ）に示すように、室内側にまとめて配置されており、発光部３０からガラス２０に向かってコリメートされた光を照射し、該照射光の一部がガラス２０および付着水分２１ｒ、２１ｄで反射され、付着水分２１ｒ、２１ｄの情報を含んだ反射光を受光部４０で受光してその強度を検出する。このように、上記付着水分検出装置１００は、検出媒体である光の反射経路を利用しており、図１５に示した付着物検出装置と異なり、発光部３０から受光部４０までの光の経路を短くすることができ、装置全体の小型化と外光の影響の低減が可能である。
【００５７】
また、上記付着水分検出装置１００においては、発光部３０が白色光源からなり、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光をガラス２０に向かって照射する。一方、受光部４０で受光する反射光の強度は、光の経路にある媒質の屈折率差による界面での反射率に起因した反射光量と、光の経路にある媒質の光の吸収に起因した吸収光量に依存している。この反射光量と吸収光量を識別するため、上記付着水分検出装置１００の受光部４０は、図２に示したように、水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１と水吸収波長の光に対して第１画素より感度の高い第２画素４２からなる、波長感度の異なる画素の対で構成している。そして、図１（ａ）に示す演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを演算処理して、後述する付着水分検出方法において示すように、ガラス２０に付着する室内外の水分２１ｒ、２１ｄを判別して検出する。このように、上記付着水分検出装置１００によれば、受光部４０で受光する反射光の強度に対して、付着水分２１ｒ、２１ｄによる光の反射だけでなく、付着水分２１ｒ、２１ｄによる光の吸収を含んだ詳細分析が可能である。
【００５８】
従って、上記付着水分検出装置１００が検出する水分２１ｒ、２１ｄは、ガラス２０の室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の少なくとも一方であってよい。
【００５９】
上記付着水分検出装置１００においては、図２（ａ）に示す画素対を複数並べて、受光部４０を複数の画素対で構成するようにし、図１（ａ）に示す演算処理部５０が、複数の前記画素対における出力Ｌと出力Ｒを順次演算処理して、ガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄを検出することが好ましい。また、この場合には、特に図３に示すように、前記複数の画素対が行列状に配置されて、画素対アレイが構成されてなることが好ましい。
【００６０】
複数の画素対で受光部４０を構成することにより、複数の位置で付着水分２１ｒ、２１ｄを検出することができ、より正確な付着水分２１ｒ、２１ｄの検出が可能となる。また、図３に示すように、複数の画素対を行列状に配置して画素対アレイを構成することで、付着水分２１ｒ、２１ｄの分布状態も検出することができる。
【００６１】
以上のようにして、上記した本発明の付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する水分と室内側に付着する水分の判別も可能な付着水分検出装置とすることができる。
【００６２】
従って、本発明の付着水分検出装置は、図１〜３で例示した付着水分検出装置１００のように、雨滴と結露が同時に発生する環境下で使用される車載用で、前記ガラスが、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラス２０である場合に好適である。しかしながら、これに限らず、例えば車両の後方のリアガラスや家屋の窓ガラスに付着する水分の付着水分検出装置であってもよい。
【００６３】
次に、図１〜図３に示した付着水分検出装置１００による、付着水分検出方法について説明する。
【００６４】
図４は、付着水分検出装置１００により、雨滴だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。また、図５は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴がない場合とある場合について比較して示した図である。
【００６５】
図４に示す付着水分検出方法は、付着水分検出装置１００による付着水分検出方法であって、図５に示すガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒを判別して検出する。
【００６６】
図４に示す付着水分検出方法では、付着水分検出装置１００の演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを読み込む第１のステップＳ１と、前記出力Ｌと第１画素４１についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素４２についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴なしと判定する第２のステップＳ２と、第２のステップＳ２の後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に雨滴でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に雨滴ありと判定する第３のステップＳ３を実行する。
【００６７】
図４に示すフロー図は、図３に示した複数の画素対を行列状に配置して画素対アレイを構成してなる受光部４０に対応しており、画素対（１），画素対（２），・・・，画素対（ｋ），・・・，画素対（Ｎ）を図３に矢印で示したように走査して、第１〜第３のステップＳ１〜Ｓ３を実行するようになっている。尚、以降に示す各フロー図についても、同様である。
【００６８】
図４に示す付着水分検出方法は、結露の判別が不要な環境下（例えば、エアコン作動中）において、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒの検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部５０において、次の第１〜第３のステップＳ１〜Ｓ３を順に実行する。
【００６９】
第１のステップＳ１では、受光部４０の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素４２の出力Ｒを読み込む。
【００７０】
次の第２のステップＳ２では、図５において雨滴なしの代表的な反射率８％と雨滴ありの代表的な反射率６．３％で例示したように、ガラス２０の室外側に水分２１ｒが付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴なし（水分２１ｒの付着がない）」を判別し、この場合には、次の第３のステップＳ３を除外する。このため、第２のステップＳ２では、第１画素４１について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と第１のステップＳ１で検出した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と第１のステップＳ１で検出した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴なし」と判定する。第１画素４１と第２画素４２についての第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２としては、図５の例からわかるように、それぞれ、例えば反射率７％の反射光の受光に相当する第１画素４１と第２画素４２の出力値とする。
【００７１】
次の第３のステップＳ３では、第１画素４１と第２画素４２の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴あり（室外側に水分２１ｒの付着がある）」と「雨滴でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第３のステップＳ３では、第２のステップＳ２を通過した第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に「雨滴でない」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に「雨滴あり」と判定する。
【００７２】
ここで、上記第３のステップＳ３の判定について、その判定原理と具体的な例を説明する。
【００７３】
図２（ｂ）に示すように、第１画素４１は、主として青色帯域（λ＝０．５μｍ）に感度を有しており、第２画素４２は、主として水吸収波長の赤外帯域（λ＝１μｍ）に感度を有している。一方、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒは、それぞれに感度を有する波長帯域の全体に係わる量であり、フィルタの組み合わせや発光部３０の白色光源の選定によって異なってくる。
【００７４】
ここで、第１画素４１と第２画素４２の間隔が狭く、反射光の波長強度分布が第１画素４１と第２画素４２で同じである条件の下で、カラスからの反射光について、水分による吸収がない場合と水分による吸収がある場合を比較する。水分による吸収がなく反射光が減衰していない場合の第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを、それぞれＬ＝Ｌ０，Ｒ＝Ｒ０とする。次に、ガラスに水分（厚さ２ｍｍ）が付着して該水分による反射光の吸収がある場合、第２画素４２のほうが水分による吸収で反射光の減衰が大きいので、第２画素４２の出力Ｒのほうが第１画素４１の出力Ｌより大きく低下し、例えばＬ＝０．９９９＊Ｌ０，Ｒ＝０．９＊Ｒ０のようになる。
【００７５】
図６は、Ｌ０とＲ０の各組み合わせにおいて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒを計算した結果である。
【００７６】
図６に示すように、Ｌ０とＲ０のいずれの組み合わせにおいても、水分による吸収がある場合の出力比Ｃｒ＝０．９＊Ｒ０／（０．９９９＊Ｌ０＋０．９＊Ｒ０）は、水分による吸収がない場合の出力比Ｃｒ＝Ｒ０／（Ｌ０＋Ｒ０）に較べて小さくなる。例えば、Ｌ０：Ｒ０＝１：１の時、水分による吸収がない場合の出力比Ｃｒ＝０．５に対して、水分による吸収がある場合の出力比Ｃｒ＝０．４７３９である。従って、この場合には、図４の第３のステップＳ３において、例えば雨滴判定基準比Ｖ４ｒ＝０．４８７と設定しておけば、「雨滴あり」と「雨滴でない」を判別することができる。
【００７７】
以上のようにして、図４に示す第１〜第３のステップＳ１〜Ｓ３を各画素対について順に実行することで、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒを判別して検出することができる。
【００７８】
図７は、付着水分検出装置１００により、結露だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。また、図８は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、結露がない場合とある場合について比較して示した図である。
【００７９】
図７に示す付着水分検出方法は、付着水分検出装置１００による付着水分検出方法であって、図８に示すガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄを判別して検出する。
【００８０】
図７に示す付着水分検出方法では、付着水分検出装置１００の演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを読み込む第１のステップＳ１と、前記出力Ｌと第１画素４１についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に結露なしと判定する第２のステップＳ２と、第２のステップＳ２の後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の結露判定基準比Ｖ４ｄを比較し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に結露でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に結露ありと判定する第４のステップＳ４を実行する。
【００８１】
図７に示す付着水分検出方法は、雨滴の判別が不要な環境下（例えばガラス２０の外面に反射板を設けて結露だけを検出する場合）において、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄの検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部５０において、次の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第４のステップＳ４を順に実行する。
【００８２】
第１，第２のステップＳ１，Ｓ２は、前述した雨滴を検出する図４の付着水分検出方法にある第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と同じで、第２のステップＳ２において予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００８３】
第１のステップＳ１では、受光部４０の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素４２の出力Ｒを読み込む。
【００８４】
次の第２のステップＳ２では、図８において結露なしの代表的な反射率８％と結露ありの代表的な反射率６．３％で例示したように、ガラス２０の室内側に水分２１ｄが付着すると反射光量が減少することを利用して、「結露なし（水分２１ｄの付着がない）」を判別し、この場合には、次の第４のステップＳ４を除外する。このため、第２のステップＳ２では、第１画素４１について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と第１のステップＳ１で検出した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と第１のステップＳ１で検出した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「結露なし」と判定する。
【００８５】
次の第４のステップＳ４では、第１画素４１と第２画素４２の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「結露あり（室内側に水分２１ｄの付着がある）」と「結露でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第４のステップＳ４では、第２のステップＳ２を通過した第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した結露判定基準比Ｖ４ｄを比較する。そして、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に「結露でない」と判定し、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に「結露あり」と判定する。
【００８６】
尚、結露だけを判別して検出する上記第４のステップＳ４の判定原理は、前述した雨滴だけを判別して検出する図４の第３のステップＳ３と同様であり、その説明は省略する。ここで、第４のステップＳ４における結露判定基準比Ｖ４ｄと前述した図４の第３のステップＳ３における雨滴判定基準比Ｖ４ｒの設定値を比較すると、一般的には、結露判定基準比Ｖ４ｄのほうが雨滴判定基準比Ｖ４ｒより小さな値となる。これは、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄのほうが、ガラスの室外側に付着する雨滴による水分２１ｒよりも、通過経路の違いに伴う光の吸収割合が大きくなるためである。代表例で説明すると、図５では、雨滴による水分２１ｒと室外側の空気の界面で反射される２％の反射光が、水分２１ｒを１回通過している。これに対し、図８では、ガラス２０と室外側の空気の界面で反射される４％の反射光、および結露による水分２１ｄとガラス２０の界面で反射される０．３％の反射光とが、水分２１ｄを１回通過している。従って、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄのほうが、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒよりも、光の吸収割合が大きくなる。
【００８７】
以上の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第４のステップＳ４を各画素対について順に実行することで、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄを判別して検出することができる。
【００８８】
図９は、付着水分検出装置１００により、雨滴と結露の両方を判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。また、図１０は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴と結露の両方がある場合について示した図である。尚、雨滴と結露の両方がない場合および雨滴だけがある場合と結露だけがある場合については、図５および図８と同じであり、これらを参照して説明する。
【００８９】
図９に示す付着水分検出方法は、付着水分検出装置１００による付着水分検出方法であって、図１０に示すガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒと室内側に付着する結露による水分２１ｄを判別して検出する。
【００９０】
図９に示す付着水分検出方法では、付着水分検出装置１００の演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを読み込む第１のステップＳ１と、前記出力Ｌと第１画素４１についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素４２についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴と結露の両方なしと判定する第２のステップＳ２と、第２のステップＳ２の後で、第２のステップＳ２を通過した前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より小さい第１画素４１についての所定の第３出力基準ＶＬ３および第２のステップＳ２を通過した前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より小さい第２画素４２についての所定の第３出力基準ＶＲ３をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に雨滴と結露の両方ありと判定する第５のステップＳ５と、前記第５のステップＳ５の後で、第５のステップＳ５を通過した前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に結露だけありと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に雨滴だけありと判定する第６のステップＳ６を実行する。
【００９１】
図９に示す付着水分検出方法は、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒおよび室内側に付着する結露による水分２１ｄの両方の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部５０において、次の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第５，第６のステップＳ５，Ｓ６を順に実行する。
【００９２】
第１，第２のステップＳ１，Ｓ２は、前述した図４および図７の付着水分検出方法にある第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と同じで、第２のステップにおいて予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００９３】
第１のステップＳ１では、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素４２の出力Ｒを読み込む。
【００９４】
次の第２のステップＳ２では、図５，図８，図１０において雨滴と結露の両方なしの代表的な反射率８％、雨滴だけまたは結露だけありの代表的な反射率６．３％および雨滴と結露の両方ありの代表的な反射率４％で例示したように、ガラス２０に水分２１ｒ，２１ｄが付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴と結露の両方なし（水分２１ｒ，２１ｄの付着がない）」を判別し、この場合には、次の第５，第６のステップＳ５，Ｓ６を除外する。このため、第２のステップＳ２では、第１画素４１について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と第１のステップＳ１で検出した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と第１のステップＳ１で検出した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴と結露の両方なし」と判定する。
【００９５】
次の第５のステップＳ５では、ガラス２０の両側に水分２１ｒ，２１ｄが付着すると一方側だけに水分２１ｒまたは水分２１ｄが付着する場合に較べて反射光量がより減少することを利用して、「雨滴と結露の両方あり（ガラス２０の両側に水分２１ｒ，２１ｄの付着がある）」を判別し、この場合には、次の第６のステップＳ６を除外する。このため、第５のステップＳ５では、第１画素４１について予め設定した第３出力基準ＶＬ３と第２のステップＳ２を通過した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第３出力基準ＶＲ３と第２のステップＳ２を通過した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に、「雨滴と結露の両方あり」と判定する。ここで、第５のステップＳ５における第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３と第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラス２０の両側に水分２１ｒ，２１ｄが付着するほうが一方側だけに水分２１ｒまたは水分２１ｄが付着するよりも反射光量がより減少するため、第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３のほうがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より小さな値となる。第１画素４１と第２画素４２についての第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３としては、図１０の例と図５および図８の例を比較してわかるように、それぞれ、例えば反射率５％の反射光の受光に相当する第１画素４１と第２画素４２の出力値とする。
【００９６】
次の第６のステップＳ６では、第１画素４１と第２画素４２の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴だけあり（室外側だけに水分２１ｒの付着がある）」と「結露だけあり（室内側だけに水分２１の付着がある）」を判別する。このため、第６のステップＳ６では、第５のステップＳ５を通過した第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に「結露だけあり」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に「雨滴だけあり」と判定する。
【００９７】
この「雨滴だけあり」と「結露だけあり」を判別して検出する上記第６のステップＳ６の判定原理は、前述した雨滴だけを判別して検出する図４の第３のステップＳ３および結露だけを判別して検出する図７の第４のステップＳ４についての判定原理と異なり、反射光の水分通過回数が雨滴の場合と結露の場合とで異なることを利用している。すなわち、図５の雨滴ありでは、２％の反射光が水分を１回通過しているのに対し、図８の結露ありでは、４％の反射光と０．３％の反射光がそれぞれ水分を１回通過している。従って、受光部４０側のガラスの内側に付着する結露の場合ほうが、ガラスの外側に付着する雨滴の場合に較べて、一般的に、水分による反射光の減衰が大きくなる。この差を利用して、図９の第６のステップＳ６では、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に「結露だけあり」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に「雨滴だけあり」と判定する。尚、第６のステップＳ６における雨滴結露判定基準比Ｖ４と前述した図５の第３のステップＳ３における雨滴判定基準比Ｖ４ｒおよび図５の第４のステップＳ４における結露判定基準比Ｖ４ｄの設定値を比較すると、雨滴結露判定基準比Ｖ４は、雨滴判定基準比Ｖ４ｒと結露判定基準比Ｖ４ｄの中間の値となる。
【００９８】
以上の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第５，第６のステップＳ５，Ｓ６を順に実行することで、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒおよび室内側に付着する結露による水分２１ｄの両方を判別して検出することができる。
【００９９】
図１１〜図１３は、それぞれ図４，図７，図９に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。また、図１４は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、付着物がない場合と水分以外の付着物２１ｍがある場合について比較して示した図である。
【０１００】
図１１〜図１３に示した付着水分検出方法は、第１のステップＳ１と第２のステップＳ２の間に第７のステップＳ７を有している点を除いて、それぞれ対応する図４，図７，図９に示した信号処理のフロー図と同じである。
【０１０１】
図１１〜図１３に示した付着水分検出方法は、いずれも、第１のステップＳ１と第２のステップＳ２の間において、第１画素４１の出力Ｌと次の第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＬ２より大きい第１画素４１についての所定の第１出力基準ＶＬ１および第２画素４２の出力Ｒと次の第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＲ２より大きい第２画素についての所定の第１出力基準ＶＲ１をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に水分以外の付着物ありと判定し、前記出力Ｌ，Ｒの少なくとも一方が前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１より小さい場合に第２のステップＳ２に移行する、第７のステップＳ７を有している。
【０１０２】
上記第７のステップＳ７は、図１４において付着物なしの代表的な反射率８％と付着物ありの代表的な反射率１４％で例示したように、ガラス２０に泥や鳥の糞等からなる水分以外の付着物２１ｍがあると反射光量が増大することを利用して、「（水分以外の）付着物あり」を判別し、この場合には、次の第２のステップＳ２を除外する。このため、第７のステップＳ７では、第１画素４１について予め設定した第１出力基準ＶＬ１と第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第１出力基準ＶＲ１と第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に、「付着物あり」と判定する。ここで、第７のステップＳ７における第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１と第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラス２０の室外側に水分以外の付着物２１ｍがある場合のほうが、付着物がない場合より反射光量が増大する。このため、第３出力基準ＶＬ１，ＶＲ１のほうが、それぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より大きな値となる。第１画素４１と第２画素４２についての第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１としては、図１４の例からわかるように、それぞれ、例えば反射率１１％の反射光の受光に相当する第１画素４１と第２画素４２の出力値とする。
【０１０３】
上記第７のステップＳ７を有することで、第２のステップＳ２以降の詳細な付着水分の判別を実施する前に予め水分以外の付着物２１ｍがある場合を除外できるため、演算処理部５０における処理時間が短縮できる。
【０１０４】
以上のようにして、上記した付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法は、いずれも、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する雨滴と室内側に付着する結露の判別も可能な付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法とすることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１００ 付着水分検出装置
２０ （フロント）ガラス
２１ｒ、２１ｄ 水分
２１ｍ 付着物
３０ 発光部
４０ 受光部
４１ 第１画素
４２ 第２画素
５０ 演算処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置が、例えば、特開平８−２６１９３３号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図１５は、特許文献１に開示されたガラスの付着物検出装置を示す図である。図１６は、図１５の付着物検出装置における発光素子１０の発光強度と第１・第２の各受光素子１１・１２の検出感度を光の波長に対して示した図である。また、図１７は、図１５の付着物検出装置についての制御の一例を示したフロー図である。
【０００４】
図１５に示すように、この付着物検出装置は、自動車のボンネット１の上面に配設された発光部２と、ルームミラー３の裏側に配設され受光部４と、車内の適所に配置された制御回路５とからなっており、フロントウインドウガラス６の外面の雨滴並びに汚れの付着状況を判別し、その付着状況に応じてワイパモータ７並びにウォッシャポンプ８を作動させるワイパ駆動回路９に作動信号を出力するものである。
【０００５】
発光部２には発光手段としての発光素子１０が、受光部４には受光手段としての第１・第２の２つの受光素子１１・１２がそれぞれ内蔵されており、これら発光素子１０並びに受光素子１１・１２は、受光部４に向けて投光された発光素子１０の光が、フロントウインドウガラス６のワイパ払拭領域を透過した後に、第１・第２の両受光素子１１・１２に到達するように互いに対向して配置されている。
【０００６】
発光素子１０は、図１６に示されるように、水吸収波長を含む広範囲の波長帯域（０．５〜２．０μｍ）の光を発するＳｉＣからなる発光ダイオードである。一方、第１受光素子１１は、水吸収波長の近傍（０．６〜１．８μｍ）に検出感度ピークを有するＧｅからなるフォトダイオードであり、第２受光素子１２は、水に吸収されず汚れによって遮断される波長帯域（０．６〜０．９μｍ）に検出感度ピークを有するＧａＡｓからなるフォトダイオードである。
【０００７】
上記付着物検出装置の制御では、図１７に示すように、ステップＳ９１において雨滴並びに汚れの付着状況が判別される。この雨滴並びに汚れの付着状況の判別は、第１・第２の受光素子１１・１２における各検出値を、制御回路５に予め記憶された所定の基準値とそれぞれ比較することで行われる。例えば、第１・第２の各受光素子１１・１２における検出値が共に基準値を下回っていれば、汚れが付着しているものと判定される。一方、ステップＳ９１において、第１受光素子１１の検出値だけが基準値を下回った場合には、非水吸収波長光が遮断されていないことから、雨滴のみが付着しているものと判定され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、制御回路５に予め記憶された雨量判定値と比較されて、雨滴の多少、すなわち降雨状況の強弱が判別される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２６１９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１５〜図１７に示した特許文献１の付着物検出装置では、発光部２が自動車のボンネット１の上面に配設され、受光部４が車室内のルームミラー３の裏側に配設されている。このためため、発光部２から受光部４までの光の経路が長くなり、装置全体が大型化する。また、光の経路が長いため外光の影響を受け易く、第１・第２の各受光素子１１・１２の受光強度が外光の影響で変化してしまい、正確な光量比を計測できない場合がある。さらに、該付着物検出装置では、フロントウインドウガラス６の外面に付着する雨滴の水分と内面に付着する結露の水分を判別できないといった問題もある。
【００１０】
そこで本発明は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する雨滴と室内側に付着する結露の判別も可能な付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、室内から前記ガラスに向かって光を照射する発光部と、前記発光部により照射される光の一部が前記ガラスおよび前記水分で反射され、該反射光を室内において受光できるように配置されてなる受光部と、前記反射光の強度に対応した前記受光部からの出力を演算処理する演算処理部とを有してなり、前記発光部が、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光を発光する白色光源からなり、前記受光部が、前記水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素と前記水吸収波長の光に対して前記第１画素より感度の高い第２画素からなる画素対で構成されてなり、前記演算処理部が、前記第１画素の出力Ｌと前記第２画素の出力Ｒを演算処理して、前記ガラスに付着する水分を判別して検出することを特徴としている。
【００１２】
上記付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出するために、付着した水分による光の反射と吸収の両方を評価するものである。
【００１３】
上記付着水分検出装置において、付着水分の検出プローブである光の発光部と受光部は、室内側にまとめて配置されており、発光部からガラスに向かってコリメートされた光を照射し、該照射光の一部がガラスおよび付着水分で反射され、付着水分の情報を含んだ反射光を受光部で受光してその強度を検出する。このように、上記付着水分検出装置は、検出媒体である光の反射経路を利用しており、発光部から受光部までの光の経路を短くすることができ、装置全体の小型化と外光の影響の低減が可能である。
【００１４】
また、上記付着水分検出装置においては、発光部が白色光源からなり、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光をガラスに向かって照射する。一方、受光部で受光する反射光の強度は、光の経路にある媒質の屈折率差による界面での反射率に起因した反射光量と、光の経路にある媒質の光の吸収に起因した吸収光量に依存している。この反射光量と吸収光量を識別するため、上記付着水分検出装置の受光部は、水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素と水吸収波長の光に対して第１画素より感度の高い第２画素からなる、波長感度の異なる画素の対で構成している。そして、演算処理部において、第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒを演算処理して、後述する付着水分検出方法において示すように、ガラスに付着する室内外の水分を判別して検出する。このように、上記付着水分検出装置によれば、受光部で受光する反射光の強度に対して、付着水分による光の反射だけでなく、付着水分による光の吸収を含んだ詳細分析が可能である。
【００１５】
従って、請求項２に記載のように、上記付着水分検出装置が検出する前記水分は、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の少なくとも一方であってよい。
【００１６】
上記付着水分検出装置は、請求項３に記載のように、前記受光部が、複数の前記画素対で構成されてなり、前記演算処理部が、複数の前記画素対における前記出力Ｌと前記出力Ｒを順次演算処理して、前記ガラスに付着する水分を検出することが好ましい。また、この場合には、特に請求項４に記載のように、前記複数の画素対が行列状に配置されて、画素対アレイが構成されてなることが好ましい。
【００１７】
複数の画素対で受光部を構成することにより、複数の位置で付着水分を検出することができ、より正確な付着水分の検出が可能となる。また、複数の画素対を行列状に配置して画素対アレイを構成することで、付着水分の分布状態も検出することができる。
【００１８】
以上のようにして、上記付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する水分と室内側に付着する水分の判別も可能な付着水分検出装置とすることができる。
【００１９】
従って、上記付着水分検出装置は、請求項５に記載のように、雨滴と結露が同時に発生する環境下で使用される車載用で、前記ガラスが、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラスである場合に好適である。
【００２０】
請求項６〜９に記載の発明は、上記付着水分検出装置による、付着水分検出方法に関する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴であり、前記演算処理部において、前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴なしと判定する第２のステップと、前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に雨滴でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に雨滴ありと判定する第３のステップを実行することを特徴としている。
【００２２】
上記付着水分検出方法は、結露の判別が不要な環境下において、ガラスの室外側に付着する雨滴の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部において、次の第１〜第３のステップを順に実行する。
【００２３】
第１のステップでは、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素の出力Ｒを読み込む。
【００２４】
次の第２のステップでは、ガラスに水分が付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴なし（水分の付着がない）」を判別し、この場合には、次の第３のステップを除外する。このため、第２のステップでは、第１画素について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴なし」と判定する。
【００２５】
次の第３のステップでは、第１画素と第２画素の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴あり（室外側に水分の付着がある）」と「雨滴でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第３のステップでは、第２のステップを通過した第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に「雨滴でない」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に「雨滴あり」と判定する。
【００２６】
以上の第１〜第３のステップを順に実行することで、ガラスの室外側に付着する雨滴を判別して検出することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、前記水分が、前記ガラスの室内側に付着する結露であり、前記演算処理部において、前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に結露なしと判定する第２のステップと、前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の結露判定基準比Ｖ４ｄを比較し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に結露でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に結露ありと判定する第４のステップを実行することを特徴としている。
【００２８】
上記付着水分検出方法は、雨滴の判別が不要な環境下において、ガラスの室内側に付着する結露の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部において、次の第１，第２のステップと第４のステップを順に実行する。
【００２９】
第１，第２のステップは、前述した雨滴を検出する請求項６の付着水分検出方法にある第１，第２のステップと同じで、第２のステップにおいて予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００３０】
第１のステップでは、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素の出力Ｒを読み込む。
【００３１】
次の第２のステップでは、ガラスに水分が付着すると反射光量が減少することを利用して、「結露なし（水分の付着がない）」を判別し、この場合には、次の第４のステップを除外する。このため、第２のステップでは、第１画素について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「結露なし」と判定する。
【００３２】
次の第４のステップでは、第１画素と第２画素の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「結露あり（室内側に水分の付着がある）」と「結露でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第４のステップでは、第２のステップを通過した第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した結露判定基準比Ｖ４ｄを比較する。そして、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に「結露でない」と判定し、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に「結露あり」と判定する。ここで、第４のステップにおける結露判定基準比Ｖ４ｄと前述した請求項６の第３のステップにおける雨滴判定基準比Ｖ４ｒの設定値を比較すると、一般的には結露判定基準比Ｖ４ｄのほうが雨滴判定基準比Ｖ４ｒより小さな値となる。これは、ガラスの室内側に付着する結露による水分のほうが、ガラスの室外側に付着する雨滴による水分よりも通過経路の違いに伴う光の吸収割合が大きくなるためである。
【００３３】
以上の第１，第２のステップと第４のステップを順に実行することで、ガラスの室内側に付着する結露を判別して検出することができる。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方であり、前記演算処理部において、前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴と結露の両方なしと判定する第２のステップと、前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より小さい第１画素についての所定の第３出力基準ＶＬ３および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より小さい第２画素についての所定の第３出力基準ＶＲ３をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に雨滴と結露の両方ありと判定する第５のステップと、前記第５のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に結露だけありと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に雨滴だけありと判定する第６のステップを実行することを特徴としている。
【００３５】
上記付着水分検出方法は、ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部において、次の第１，第２のステップと第５，第６のステップを順に実行する。
【００３６】
第１，第２のステップは、前述した請求項６および請求項７の付着水分検出方法にある第１，第２のステップと同じで、第２のステップにおいて予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００３７】
第１のステップでは、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素の出力Ｒを読み込む。
【００３８】
次の第２のステップでは、ガラスに水分が付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴と結露の両方なし（水分の付着がない）」を判別し、この場合には、次の第５，第６のステップを除外する。このため、第２のステップでは、第１画素について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴と結露の両方なし」と判定する。
【００３９】
次の第５のステップでは、ガラスの両側に水分が付着すると一方側だけの場合に較べて反射光量がより減少することを利用して、「雨滴と結露の両方あり（ガラスの両側に水分の付着がある）」を判別し、この場合には、次の第６のステップを除外する。このため、第５のステップでは、第１画素について予め設定した第３出力基準ＶＬ３と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第３出力基準ＶＲ３と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に、「雨滴と結露の両方あり」と判定する。ここで、第５のステップにおける第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３と第２のステップにおける第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラスの両側に水分が付着するほうが一方側だけに水分が付着するよりも反射光量がより減少するため、第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３のほうがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より小さな値となる。
【００４０】
次の第６のステップでは、第１画素と第２画素の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴だけあり（室外側だけに水分の付着がある）」と「結露だけあり（室内側だけに水分の付着がある）」を判別する。このため、第６のステップでは、第５のステップを通過した第１画素の出力Ｌと第２画素の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に「結露だけあり」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に「雨滴だけあり」と判定する。ここで、第６のステップにおける雨滴結露判定基準比Ｖ４と前述した請求項６の第３のステップにおける雨滴判定基準比Ｖ４ｒおよび請求項７の第４のステップにおける結露判定基準比Ｖ４ｄの設定値を比較すると、雨滴結露判定基準比Ｖ４は雨滴判定基準比Ｖ４ｒと結露判定基準比Ｖ４ｄの中間の値となる。
【００４１】
以上の第１，第２のステップと第５，第６のステップを順に実行することで、ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方を判別して検出することができる。
【００４２】
上記した付着水分検出方法は、請求項９に記載のように、前記第１のステップと第２のステップの間において、前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より大きい第１画素についての所定の第１出力基準ＶＬ１および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より大きい第２画素についての所定の第１出力基準ＶＲ１をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に水分以外の付着物ありと判定し、前記出力Ｌ，Ｒの少なくとも一方が前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１より小さい場合に前記第２のステップに移行する、第７のステップを有してなることが好ましい。
【００４３】
上記第７のステップは、請求項６〜８に記載の付着水分検出方法において、ガラスに泥や鳥の糞等からなる水分以外の付着物があると反射光量が増大することを利用して、「（水分以外の）付着物あり」を判別し、この場合には、次の第２のステップを除外する。このため、第７のステップでは、第１画素について予め設定した第１出力基準ＶＬ１と前記出力Ｌ、および第２画素について予め設定した第１出力基準ＶＲ１と前記出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に、「付着物あり」と判定する。ここで、第７のステップにおける第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１と第２のステップにおける第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラスの室外側に水分以外の付着物がある場合のほうが、付着物がない場合より反射光量が増大する。このため、第３出力基準ＶＬ１，ＶＲ１のほうが、それぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より大きな値となる。
【００４４】
上記第７のステップを有することで、第２のステップ以降の詳細な付着水分の判別を実施する前に予め水分以外の付着物がある場合を除外できるため、演算処理部における処理時間が短縮できる。
【００４５】
以上のようにして、上記付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する雨滴と室内側に付着する結露の判別も可能な付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は、本発明の一例である付着水分検出装置１００の構成を示したブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）の付着水分検出装置１００を用いて検出する室内外を仕切るガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄと検出プローブである光の経路の一例を示した概略図である。
【図２】（ａ）は、受光部４０の構成要素で、第１画素４１と第２画素４２からなる画素対を示した図である。（ｂ）は、第１画素４１と第２画素４２にそれぞれ配置されているフィルタの光波長に対する透過率を模式的に示した図である。また、（ｃ）は、水による吸収係数の光波長依存性を示した図である。
【図３】受光部４０として、図２（ａ）に示した第１画素４１と第２画素４２からなる画素対で構成される画素対アレイを示した図である。
【図４】付着水分検出装置１００により、雨滴だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。
【図５】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴がない場合とある場合について比較して示した図である。
【図６】Ｌ０とＲ０の各組み合わせにおいて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒを計算した結果である。
【図７】付着水分検出装置１００により、結露だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。
【図８】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、結露がない場合とある場合について比較して示した図である。
【図９】付着水分検出装置１００により、雨滴と結露の両方を判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。
【図１０】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴と結露の両方がある場合について示した図である。
【図１１】図４に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。
【図１２】図７に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。
【図１３】図９に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。
【図１４】各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、付着物がない場合と水分以外の付着物がある場合について比較して示した図である。
【図１５】特許文献１に開示されたガラスの付着物検出装置を示す図である。
【図１６】図１５の付着物検出装置における発光素子１０の発光強度と第１・第２の各受光素子１１・１２の検出感度を光の波長に対して示した図である。
【図１７】図１５の付着物検出装置についての制御の一例を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法に関する。以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。
【００４８】
図１は、本発明に係る付着水分検出装置の構成を説明する図で、図１（ａ）は、本発明の一例である付着水分検出装置１００の構成を示したブロック図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の付着水分検出装置１００を用いて検出する室内外を仕切るガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄと検出プローブである光の経路の一例を示した概略図である。
【００４９】
図２は、図１に示した受光部４０の詳細を説明する図である。図２（ａ）は、受光部４０の構成要素で、第１画素４１と第２画素４２からなる画素対を示した図である。図２（ｂ）は、第１画素４１と第２画素４２の感度特性の違いを説明する図で、第１画素４１と第２画素４２にそれぞれ配置されているフィルタの光波長に対する透過率を模式的に示した図である。また、図２（ｃ）は、水による吸収係数の光波長依存性を示した図である。
【００５０】
図３は、受光部４０として、図２（ａ）に示した第１画素４１と第２画素４２からなる画素対で構成される画素対アレイを示した図である。
【００５１】
図１に示す付着水分検出装置１００は、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラス２０に付着する雨滴および結露による水分２１ｒ、２１ｄを検出する、車載用の付着水分検出装置である。付着水分検出装置１００は、車室内からフロントガラス２０に向かって光を照射する発光部３０と、発光部３０により照射される光の一部がフロントガラス２０および該フロントガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄで反射され、該反射光を車室内において受光できるように配置されてなる受光部４０と、反射光の強度に対応した受光部４０からの出力を演算処理する演算処理部５０とを有している。
【００５２】
発光部３０は、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域（例えば、波長λ＝０．４〜２μｍ）の光を発光する、白色光源からなる。該白色光源として、例えば、発光ダイオードやタングステンランプを用いることができる。
【００５３】
受光部４０は、図２に示すように、第１画素４１と第２画素４２からなる画素対で構成されている。第１画素４１と第２画素４２は、同じフォトダイオードからなる受光素子でできているが、図２（ｂ）に示す光波長に対する透過率の異なる別のフィルタが配置されている。従って、図２（ｂ）からわかるように、第１画素４１は、水吸収波長の光を選択的に遮断し、水吸収波長の光に対して感度が低い。一方、第２画素４２は、水吸収波長の光を選択的に透過し、水吸収波長の光に対して第１画素より感度が高い。例えば、第１画素４１を青色帯域（λ＝０．５μｍ）に感度を有するようにして、第２画素４２を水吸収波長の赤外帯域（λ＝１μｍ）に感度を有するように構成する。尚、第１画素４１と第２画素４２は、図２（ｂ）の異なる光波長特性のフィルタを配置する代わりに、感度ピークの光波長帯域が異なる別のフォトダイオードで構成するようにしてもよい。
【００５４】
演算処理部５０は、後述するように、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを演算処理して、フロントガラス２０に付着する水分を判別して検出する。
【００５５】
図１に示す付着水分検出装置１００は、室内外を仕切るガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄを検出するために、付着した水分２１ｒ、２１ｄによる光の反射と吸収の両方を評価するものである。
【００５６】
上記付着水分検出装置１００において、付着水分の検出プローブである光の発光部３０と受光部４０は、図１（ｂ）に示すように、室内側にまとめて配置されており、発光部３０からガラス２０に向かってコリメートされた光を照射し、該照射光の一部がガラス２０および付着水分２１ｒ、２１ｄで反射され、付着水分２１ｒ、２１ｄの情報を含んだ反射光を受光部４０で受光してその強度を検出する。このように、上記付着水分検出装置１００は、検出媒体である光の反射経路を利用しており、図１５に示した付着物検出装置と異なり、発光部３０から受光部４０までの光の経路を短くすることができ、装置全体の小型化と外光の影響の低減が可能である。
【００５７】
また、上記付着水分検出装置１００においては、発光部３０が白色光源からなり、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光をガラス２０に向かって照射する。一方、受光部４０で受光する反射光の強度は、光の経路にある媒質の屈折率差による界面での反射率に起因した反射光量と、光の経路にある媒質の光の吸収に起因した吸収光量に依存している。この反射光量と吸収光量を識別するため、上記付着水分検出装置１００の受光部４０は、図２に示したように、水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１と水吸収波長の光に対して第１画素より感度の高い第２画素４２からなる、波長感度の異なる画素の対で構成している。そして、図１（ａ）に示す演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを演算処理して、後述する付着水分検出方法において示すように、ガラス２０に付着する室内外の水分２１ｒ、２１ｄを判別して検出する。このように、上記付着水分検出装置１００によれば、受光部４０で受光する反射光の強度に対して、付着水分２１ｒ、２１ｄによる光の反射だけでなく、付着水分２１ｒ、２１ｄによる光の吸収を含んだ詳細分析が可能である。
【００５８】
従って、上記付着水分検出装置１００が検出する水分２１ｒ、２１ｄは、ガラス２０の室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の少なくとも一方であってよい。
【００５９】
上記付着水分検出装置１００においては、図２（ａ）に示す画素対を複数並べて、受光部４０を複数の画素対で構成するようにし、図１（ａ）に示す演算処理部５０が、複数の前記画素対における出力Ｌと出力Ｒを順次演算処理して、ガラス２０に付着する水分２１ｒ、２１ｄを検出することが好ましい。また、この場合には、特に図３に示すように、前記複数の画素対が行列状に配置されて、画素対アレイが構成されてなることが好ましい。
【００６０】
複数の画素対で受光部４０を構成することにより、複数の位置で付着水分２１ｒ、２１ｄを検出することができ、より正確な付着水分２１ｒ、２１ｄの検出が可能となる。また、図３に示すように、複数の画素対を行列状に配置して画素対アレイを構成することで、付着水分２１ｒ、２１ｄの分布状態も検出することができる。
【００６１】
以上のようにして、上記した本発明の付着水分検出装置は、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する水分と室内側に付着する水分の判別も可能な付着水分検出装置とすることができる。
【００６２】
従って、本発明の付着水分検出装置は、図１〜３で例示した付着水分検出装置１００のように、雨滴と結露が同時に発生する環境下で使用される車載用で、前記ガラスが、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラス２０である場合に好適である。しかしながら、これに限らず、例えば車両の後方のリアガラスや家屋の窓ガラスに付着する水分の付着水分検出装置であってもよい。
【００６３】
次に、図１〜図３に示した付着水分検出装置１００による、付着水分検出方法について説明する。
【００６４】
図４は、付着水分検出装置１００により、雨滴だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。また、図５は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴がない場合とある場合について比較して示した図である。
【００６５】
図４に示す付着水分検出方法は、付着水分検出装置１００による付着水分検出方法であって、図５に示すガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒを判別して検出する。
【００６６】
図４に示す付着水分検出方法では、付着水分検出装置１００の演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを読み込む第１のステップＳ１と、前記出力Ｌと第１画素４１についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素４２についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴なしと判定する第２のステップＳ２と、第２のステップＳ２の後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に雨滴でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に雨滴ありと判定する第３のステップＳ３を実行する。
【００６７】
図４に示すフロー図は、図３に示した複数の画素対を行列状に配置して画素対アレイを構成してなる受光部４０に対応しており、画素対（１），画素対（２），・・・，画素対（ｋ），・・・，画素対（Ｎ）を図３に矢印で示したように走査して、第１〜第３のステップＳ１〜Ｓ３を実行するようになっている。尚、以降に示す各フロー図についても、同様である。
【００６８】
図４に示す付着水分検出方法は、結露の判別が不要な環境下（例えば、エアコン作動中）において、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒの検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部５０において、次の第１〜第３のステップＳ１〜Ｓ３を順に実行する。
【００６９】
第１のステップＳ１では、受光部４０の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素４２の出力Ｒを読み込む。
【００７０】
次の第２のステップＳ２では、図５において雨滴なしの代表的な反射率８％と雨滴ありの代表的な反射率６．３％で例示したように、ガラス２０の室外側に水分２１ｒが付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴なし（水分２１ｒの付着がない）」を判別し、この場合には、次の第３のステップＳ３を除外する。このため、第２のステップＳ２では、第１画素４１について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と第１のステップＳ１で検出した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と第１のステップＳ１で検出した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴なし」と判定する。第１画素４１と第２画素４２についての第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２としては、図５の例からわかるように、それぞれ、例えば反射率７％の反射光の受光に相当する第１画素４１と第２画素４２の出力値とする。
【００７１】
次の第３のステップＳ３では、第１画素４１と第２画素４２の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴あり（室外側に水分２１ｒの付着がある）」と「雨滴でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第３のステップＳ３では、第２のステップＳ２を通過した第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に「雨滴でない」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に「雨滴あり」と判定する。
【００７２】
ここで、上記第３のステップＳ３の判定について、その判定原理と具体的な例を説明する。
【００７３】
図２（ｂ）に示すように、第１画素４１は、主として青色帯域（λ＝０．５μｍ）に感度を有しており、第２画素４２は、主として水吸収波長の赤外帯域（λ＝１μｍ）に感度を有している。一方、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒは、それぞれに感度を有する波長帯域の全体に係わる量であり、フィルタの組み合わせや発光部３０の白色光源の選定によって異なってくる。
【００７４】
ここで、第１画素４１と第２画素４２の間隔が狭く、反射光の波長強度分布が第１画素４１と第２画素４２で同じである条件の下で、カラスからの反射光について、水分による吸収がない場合と水分による吸収がある場合を比較する。水分による吸収がなく反射光が減衰していない場合の第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを、それぞれＬ＝Ｌ０，Ｒ＝Ｒ０とする。次に、ガラスに水分（厚さ２ｍｍ）が付着して該水分による反射光の吸収がある場合、第２画素４２のほうが水分による吸収で反射光の減衰が大きいので、第２画素４２の出力Ｒのほうが第１画素４１の出力Ｌより大きく低下し、例えばＬ＝０．９９９＊Ｌ０，Ｒ＝０．９＊Ｒ０のようになる。
【００７５】
図６は、Ｌ０とＲ０の各組み合わせにおいて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒを計算した結果である。
【００７６】
図６に示すように、Ｌ０とＲ０のいずれの組み合わせにおいても、水分による吸収がある場合の出力比Ｃｒ＝０．９＊Ｒ０／（０．９９９＊Ｌ０＋０．９＊Ｒ０）は、水分による吸収がない場合の出力比Ｃｒ＝Ｒ０／（Ｌ０＋Ｒ０）に較べて小さくなる。例えば、Ｌ０：Ｒ０＝１：１の時、水分による吸収がない場合の出力比Ｃｒ＝０．５に対して、水分による吸収がある場合の出力比Ｃｒ＝０．４７３９である。従って、この場合には、図４の第３のステップＳ３において、例えば雨滴判定基準比Ｖ４ｒ＝０．４８７と設定しておけば、「雨滴あり」と「雨滴でない」を判別することができる。
【００７７】
以上のようにして、図４に示す第１〜第３のステップＳ１〜Ｓ３を各画素対について順に実行することで、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒを判別して検出することができる。
【００７８】
図７は、付着水分検出装置１００により、結露だけを判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。また、図８は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、結露がない場合とある場合について比較して示した図である。
【００７９】
図７に示す付着水分検出方法は、付着水分検出装置１００による付着水分検出方法であって、図８に示すガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄを判別して検出する。
【００８０】
図７に示す付着水分検出方法では、付着水分検出装置１００の演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを読み込む第１のステップＳ１と、前記出力Ｌと第１画素４１についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に結露なしと判定する第２のステップＳ２と、第２のステップＳ２の後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の結露判定基準比Ｖ４ｄを比較し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に結露でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に結露ありと判定する第４のステップＳ４を実行する。
【００８１】
図７に示す付着水分検出方法は、雨滴の判別が不要な環境下（例えばガラス２０の外面に反射板を設けて結露だけを検出する場合）において、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄの検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部５０において、次の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第４のステップＳ４を順に実行する。
【００８２】
第１，第２のステップＳ１，Ｓ２は、前述した雨滴を検出する図４の付着水分検出方法にある第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と同じで、第２のステップＳ２において予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００８３】
第１のステップＳ１では、受光部４０の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素４２の出力Ｒを読み込む。
【００８４】
次の第２のステップＳ２では、図８において結露なしの代表的な反射率８％と結露ありの代表的な反射率６．３％で例示したように、ガラス２０の室内側に水分２１ｄが付着すると反射光量が減少することを利用して、「結露なし（水分２１ｄの付着がない）」を判別し、この場合には、次の第４のステップＳ４を除外する。このため、第２のステップＳ２では、第１画素４１について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と第１のステップＳ１で検出した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と第１のステップＳ１で検出した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「結露なし」と判定する。
【００８５】
次の第４のステップＳ４では、第１画素４１と第２画素４２の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「結露あり（室内側に水分２１ｄの付着がある）」と「結露でない（汚れ等による減衰）」を判別する。このため、第４のステップＳ４では、第２のステップＳ２を通過した第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した結露判定基準比Ｖ４ｄを比較する。そして、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に「結露でない」と判定し、出力比Ｃｒが結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に「結露あり」と判定する。
【００８６】
尚、結露だけを判別して検出する上記第４のステップＳ４の判定原理は、前述した雨滴だけを判別して検出する図４の第３のステップＳ３と同様であり、その説明は省略する。ここで、第４のステップＳ４における結露判定基準比Ｖ４ｄと前述した図４の第３のステップＳ３における雨滴判定基準比Ｖ４ｒの設定値を比較すると、一般的には、結露判定基準比Ｖ４ｄのほうが雨滴判定基準比Ｖ４ｒより小さな値となる。これは、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄのほうが、ガラスの室外側に付着する雨滴による水分２１ｒよりも、通過経路の違いに伴う光の吸収割合が大きくなるためである。代表例で説明すると、図５では、雨滴による水分２１ｒと室外側の空気の界面で反射される２％の反射光が、水分２１ｒを１回通過している。これに対し、図８では、ガラス２０と室外側の空気の界面で反射される４％の反射光、および結露による水分２１ｄとガラス２０の界面で反射される０．３％の反射光とが、水分２１ｄを１回通過している。従って、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄのほうが、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒよりも、光の吸収割合が大きくなる。
【００８７】
以上の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第４のステップＳ４を各画素対について順に実行することで、ガラス２０の室内側に付着する結露による水分２１ｄを判別して検出することができる。
【００８８】
図９は、付着水分検出装置１００により、雨滴と結露の両方を判別して検出する場合の信号処理のフロー図である。また、図１０は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、雨滴と結露の両方がある場合について示した図である。尚、雨滴と結露の両方がない場合および雨滴だけがある場合と結露だけがある場合については、図５および図８と同じであり、これらを参照して説明する。
【００８９】
図９に示す付着水分検出方法は、付着水分検出装置１００による付着水分検出方法であって、図１０に示すガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒと室内側に付着する結露による水分２１ｄを判別して検出する。
【００９０】
図９に示す付着水分検出方法では、付着水分検出装置１００の演算処理部５０において、第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒを読み込む第１のステップＳ１と、前記出力Ｌと第１画素４１についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素４２についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴と結露の両方なしと判定する第２のステップＳ２と、第２のステップＳ２の後で、第２のステップＳ２を通過した前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より小さい第１画素４１についての所定の第３出力基準ＶＬ３および第２のステップＳ２を通過した前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より小さい第２画素４２についての所定の第３出力基準ＶＲ３をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に雨滴と結露の両方ありと判定する第５のステップＳ５と、前記第５のステップＳ５の後で、第５のステップＳ５を通過した前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に結露だけありと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に雨滴だけありと判定する第６のステップＳ６を実行する。
【００９１】
図９に示す付着水分検出方法は、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒおよび室内側に付着する結露による水分２１ｄの両方の検出に最適な方法である。上記付着水分検出方法では、演算処理部５０において、次の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第５，第６のステップＳ５，Ｓ６を順に実行する。
【００９２】
第１，第２のステップＳ１，Ｓ２は、前述した図４および図７の付着水分検出方法にある第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と同じで、第２のステップにおいて予め設定する第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の値も同じであってよい。
【００９３】
第１のステップＳ１では、受光部の画素対を構成している水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素４１の出力Ｌと水吸収波長の光に対して感度の高い第２画素４２の出力Ｒを読み込む。
【００９４】
次の第２のステップＳ２では、図５，図８，図１０において雨滴と結露の両方なしの代表的な反射率８％、雨滴だけまたは結露だけありの代表的な反射率６．３％および雨滴と結露の両方ありの代表的な反射率４％で例示したように、ガラス２０に水分２１ｒ，２１ｄが付着すると反射光量が減少することを利用して、「雨滴と結露の両方なし（水分２１ｒ，２１ｄの付着がない）」を判別し、この場合には、次の第５，第６のステップＳ５，Ｓ６を除外する。このため、第２のステップＳ２では、第１画素４１について予め設定した第２出力基準ＶＬ２と第１のステップＳ１で検出した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第２出力基準ＶＲ２と第１のステップＳ１で検出した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に、「雨滴と結露の両方なし」と判定する。
【００９５】
次の第５のステップＳ５では、ガラス２０の両側に水分２１ｒ，２１ｄが付着すると一方側だけに水分２１ｒまたは水分２１ｄが付着する場合に較べて反射光量がより減少することを利用して、「雨滴と結露の両方あり（ガラス２０の両側に水分２１ｒ，２１ｄの付着がある）」を判別し、この場合には、次の第６のステップＳ６を除外する。このため、第５のステップＳ５では、第１画素４１について予め設定した第３出力基準ＶＬ３と第２のステップＳ２を通過した第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第３出力基準ＶＲ３と第２のステップＳ２を通過した第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に、「雨滴と結露の両方あり」と判定する。ここで、第５のステップＳ５における第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３と第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラス２０の両側に水分２１ｒ，２１ｄが付着するほうが一方側だけに水分２１ｒまたは水分２１ｄが付着するよりも反射光量がより減少するため、第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３のほうがそれぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より小さな値となる。第１画素４１と第２画素４２についての第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３としては、図１０の例と図５および図８の例を比較してわかるように、それぞれ、例えば反射率５％の反射光の受光に相当する第１画素４１と第２画素４２の出力値とする。
【００９６】
次の第６のステップＳ６では、第１画素４１と第２画素４２の水吸収波長に対する感度の違いを利用して、「雨滴だけあり（室外側だけに水分２１ｒの付着がある）」と「結露だけあり（室内側だけに水分２１の付着がある）」を判別する。このため、第６のステップＳ６では、第５のステップＳ５を通過した第１画素４１の出力Ｌと第２画素４２の出力Ｒについて、出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと予め設定した雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較する。そして、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に「結露だけあり」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に「雨滴だけあり」と判定する。
【００９７】
この「雨滴だけあり」と「結露だけあり」を判別して検出する上記第６のステップＳ６の判定原理は、前述した雨滴だけを判別して検出する図４の第３のステップＳ３および結露だけを判別して検出する図７の第４のステップＳ４についての判定原理と異なり、反射光の水分通過回数が雨滴の場合と結露の場合とで異なることを利用している。すなわち、図５の雨滴ありでは、２％の反射光が水分を１回通過しているのに対し、図８の結露ありでは、４％の反射光と０．３％の反射光がそれぞれ水分を１回通過している。従って、受光部４０側のガラスの内側に付着する結露の場合ほうが、ガラスの外側に付着する雨滴の場合に較べて、一般的に、水分による反射光の減衰が大きくなる。この差を利用して、図９の第６のステップＳ６では、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に「結露だけあり」と判定し、出力比Ｃｒが雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に「雨滴だけあり」と判定する。尚、第６のステップＳ６における雨滴結露判定基準比Ｖ４と前述した図５の第３のステップＳ３における雨滴判定基準比Ｖ４ｒおよび図５の第４のステップＳ４における結露判定基準比Ｖ４ｄの設定値を比較すると、雨滴結露判定基準比Ｖ４は、雨滴判定基準比Ｖ４ｒと結露判定基準比Ｖ４ｄの中間の値となる。
【００９８】
以上の第１，第２のステップＳ１，Ｓ２と第５，第６のステップＳ５，Ｓ６を順に実行することで、ガラス２０の室外側に付着する雨滴による水分２１ｒおよび室内側に付着する結露による水分２１ｄの両方を判別して検出することができる。
【００９９】
図１１〜図１３は、それぞれ図４，図７，図９に対応した付着水分検出方法の変形例で、ガラス２０に水分以外の付着物がある場合を予め除外する信号処理のフロー図である。また、図１４は、各媒質の屈折率、検出プローブである光の経路および各界面での光の代表的な反射率の例を、付着物がない場合と水分以外の付着物２１ｍがある場合について比較して示した図である。
【０１００】
図１１〜図１３に示した付着水分検出方法は、第１のステップＳ１と第２のステップＳ２の間に第７のステップＳ７を有している点を除いて、それぞれ対応する図４，図７，図９に示した信号処理のフロー図と同じである。
【０１０１】
図１１〜図１３に示した付着水分検出方法は、いずれも、第１のステップＳ１と第２のステップＳ２の間において、第１画素４１の出力Ｌと次の第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＬ２より大きい第１画素４１についての所定の第１出力基準ＶＬ１および第２画素４２の出力Ｒと次の第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＲ２より大きい第２画素についての所定の第１出力基準ＶＲ１をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に水分以外の付着物ありと判定し、前記出力Ｌ，Ｒの少なくとも一方が前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１より小さい場合に第２のステップＳ２に移行する、第７のステップＳ７を有している。
【０１０２】
上記第７のステップＳ７は、図１４において付着物なしの代表的な反射率８％と付着物ありの代表的な反射率１４％で例示したように、ガラス２０に泥や鳥の糞等からなる水分以外の付着物２１ｍがあると反射光量が増大することを利用して、「（水分以外の）付着物あり」を判別し、この場合には、次の第２のステップＳ２を除外する。このため、第７のステップＳ７では、第１画素４１について予め設定した第１出力基準ＶＬ１と第１画素４１の出力Ｌ、および第２画素４２について予め設定した第１出力基準ＶＲ１と第２画素４２の出力Ｒをそれぞれ比較し、出力Ｌ，Ｒがそれぞれ第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に、「付着物あり」と判定する。ここで、第７のステップＳ７における第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１と第２のステップＳ２における第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２の設定値を比較すると、ガラス２０の室外側に水分以外の付着物２１ｍがある場合のほうが、付着物がない場合より反射光量が増大する。このため、第３出力基準ＶＬ１，ＶＲ１のほうが、それぞれ第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２より大きな値となる。第１画素４１と第２画素４２についての第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１としては、図１４の例からわかるように、それぞれ、例えば反射率１１％の反射光の受光に相当する第１画素４１と第２画素４２の出力値とする。
【０１０３】
上記第７のステップＳ７を有することで、第２のステップＳ２以降の詳細な付着水分の判別を実施する前に予め水分以外の付着物２１ｍがある場合を除外できるため、演算処理部５０における処理時間が短縮できる。
【０１０４】
以上のようにして、上記した付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法は、いずれも、室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法であって、小型で外光の影響を受け難く、ガラスの室外側に付着する雨滴と室内側に付着する結露の判別も可能な付着水分検出装置およびそれによる付着水分検出方法とすることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１００ 付着水分検出装置
２０ （フロント）ガラス
２１ｒ、２１ｄ 水分
２１ｍ 付着物
３０ 発光部
４０ 受光部
４１ 第１画素
４２ 第２画素
５０ 演算処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、
室内から前記ガラスに向かって光を照射する発光部と、前記発光部により照射される光の一部が前記ガラスおよび前記水分で反射され、該反射光を室内において受光できるように配置されてなる受光部と、前記反射光の強度に対応した前記受光部からの出力を演算処理する演算処理部とを有してなり、
前記発光部が、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光を発光する白色光源からなり、
前記受光部が、前記水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素と前記水吸収波長の光に対して前記第１画素より感度の高い第２画素からなる画素対で構成されてなり、
前記演算処理部が、前記第１画素の出力Ｌと前記第２画素の出力Ｒを演算処理して、前記ガラスに付着する水分を判別して検出することを特徴とする付着水分検出装置。
【請求項２】
前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の付着水分検出装置。
【請求項３】
前記受光部が、複数の前記画素対で構成されてなり、
前記演算処理部が、複数の前記画素対における前記出力Ｌと前記出力Ｒを順次演算処理して、前記ガラスに付着する水分を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の付着水分検出装置。
【請求項４】
前記複数の画素対が行列状に配置されて、画素対アレイが構成されてなることを特徴とする請求項３に記載の付着水分検出装置。
【請求項５】
前記付着水分検出装置が、車載用であり、
前記ガラスが、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の付着水分検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、
前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴であり、
前記演算処理部において、
前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、
前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴なしと判定する第２のステップと、
前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に雨滴でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に雨滴ありと判定する第３のステップを実行することを特徴とする付着水分検出方法。
【請求項７】
請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、
前記水分が、前記ガラスの室内側に付着する結露であり、
前記演算処理部において、
前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、
前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に結露なしと判定する第２のステップと、
前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の結露判定基準比Ｖ４ｄを比較し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に結露でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に結露ありと判定する第４のステップを実行することを特徴とする付着水分検出方法。
【請求項８】
請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、
前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方であり、
前記演算処理部において、
前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、
前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴と結露の両方なしと判定する第２のステップと、
前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より小さい第１画素についての所定の第３出力基準ＶＬ３および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より小さい第２画素についての所定の第３出力基準ＶＲ３をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に雨滴と結露の両方ありと判定する第５のステップと、
前記第５のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に結露だけありと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に雨滴だけありと判定する第６のステップを実行することを特徴とする付着水分検出方法。
【請求項９】
前記第１のステップと第２のステップの間において、
前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より大きい第１画素についての所定の第１出力基準ＶＬ１および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より大きい第２画素についての所定の第１出力基準ＶＲ１をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に水分以外の付着物ありと判定し、前記出力Ｌ，Ｒの少なくとも一方が前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１より小さい場合に前記第２のステップに移行する、第７のステップを有してなることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の付着水分検出方法。
【請求項１】
室内外を仕切るガラスに付着する水分を検出する付着水分検出装置であって、
室内から前記ガラスに向かって光を照射する発光部と、前記発光部により照射される光の一部が前記ガラスおよび前記水分で反射され、該反射光を室内において受光できるように配置されてなる受光部と、前記反射光の強度に対応した前記受光部からの出力を演算処理する演算処理部とを有してなり、
前記発光部が、可視光から所定の水吸収波長を含んだ赤外光まで連続する波長帯域の光を発光する白色光源からなり、
前記受光部が、前記水吸収波長の光に対して感度の低い第１画素と前記水吸収波長の光に対して前記第１画素より感度の高い第２画素からなる画素対で構成されてなり、
前記演算処理部が、前記第１画素の出力Ｌと前記第２画素の出力Ｒを演算処理して、前記ガラスに付着する水分を判別して検出することを特徴とする付着水分検出装置。
【請求項２】
前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の付着水分検出装置。
【請求項３】
前記受光部が、複数の前記画素対で構成されてなり、
前記演算処理部が、複数の前記画素対における前記出力Ｌと前記出力Ｒを順次演算処理して、前記ガラスに付着する水分を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の付着水分検出装置。
【請求項４】
前記複数の画素対が行列状に配置されて、画素対アレイが構成されてなることを特徴とする請求項３に記載の付着水分検出装置。
【請求項５】
前記付着水分検出装置が、車載用であり、
前記ガラスが、車両前方の車室内と車室外を仕切るフロントガラスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の付着水分検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、
前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴であり、
前記演算処理部において、
前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、
前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴なしと判定する第２のステップと、
前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴判定基準比Ｖ４ｒを比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて大きい場合に雨滴でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴判定基準比Ｖ４ｒに較べて小さい場合に雨滴ありと判定する第３のステップを実行することを特徴とする付着水分検出方法。
【請求項７】
請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、
前記水分が、前記ガラスの室内側に付着する結露であり、
前記演算処理部において、
前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、
前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に結露なしと判定する第２のステップと、
前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の結露判定基準比Ｖ４ｄを比較し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて大きい場合に結露でないと判定し、該出力比Ｃｒが前記結露判定基準比Ｖ４ｄに較べて小さい場合に結露ありと判定する第４のステップを実行することを特徴とする付着水分検出方法。
【請求項８】
請求項１に記載の付着水分検出装置による付着水分検出方法であって、
前記水分が、前記ガラスの室外側に付着する雨滴および室内側に付着する結露の両方であり、
前記演算処理部において、
前記出力Ｌと前記出力Ｒを読み込む第１のステップと、
前記出力Ｌと第１画素についての所定の第２出力基準ＶＬ２および前記出力Ｒと第２画素についての所定の第２出力基準ＶＲ２をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第２出力基準ＶＬ２，ＶＲ２に較べて大きい場合に雨滴と結露の両方なしと判定する第２のステップと、
前記第２のステップの後で、前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より小さい第１画素についての所定の第３出力基準ＶＬ３および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より小さい第２画素についての所定の第３出力基準ＶＲ３をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第３出力基準ＶＬ３，ＶＲ３に較べて小さい場合に雨滴と結露の両方ありと判定する第５のステップと、
前記第５のステップの後で、前記出力Ｌと出力Ｒの和に対する出力Ｒの出力比Ｃｒ＝Ｒ／（Ｌ＋Ｒ）を算出し、該出力比Ｃｒと所定の雨滴結露判定基準比Ｖ４を比較し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて小さい場合に結露だけありと判定し、該出力比Ｃｒが前記雨滴結露判定基準比Ｖ４に較べて大きい場合に雨滴だけありと判定する第６のステップを実行することを特徴とする付着水分検出方法。
【請求項９】
前記第１のステップと第２のステップの間において、
前記出力Ｌと前記第２出力基準ＶＬ２より大きい第１画素についての所定の第１出力基準ＶＬ１および前記出力Ｒと前記第２出力基準ＶＲ２より大きい第２画素についての所定の第１出力基準ＶＲ１をそれぞれ比較し、前記出力Ｌ，Ｒがそれぞれ前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１に較べて大きい場合に水分以外の付着物ありと判定し、前記出力Ｌ，Ｒの少なくとも一方が前記第１出力基準ＶＬ１，ＶＲ１より小さい場合に前記第２のステップに移行する、第７のステップを有してなることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の付着水分検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２５２８５６（Ｐ２０１１−２５２８５６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８２２９（Ｐ２０１０−１２８２２９）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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