雨滴検出装置
【課題】 画像の認識方式を用いた小型の雨滴検出装置を提供する。
【解決手段】 ウインドシールド２８の内面３０に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面３２に向かって光を出射する光源１６と、前記光源から出射された光を平行光とする入射側レンズ面１２と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面１４とが設けられたプリズム１０と、前記出射側レンズ面から射出された光を反射するミラー１８と、前記ミラーにより反射された光を撮像する撮像素子２２と、前記ミラーと前記撮像素子との間に設けられた結像系レンズ２４とを備える。
【解決手段】 ウインドシールド２８の内面３０に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面３２に向かって光を出射する光源１６と、前記光源から出射された光を平行光とする入射側レンズ面１２と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面１４とが設けられたプリズム１０と、前記出射側レンズ面から射出された光を反射するミラー１８と、前記ミラーにより反射された光を撮像する撮像素子２２と、前記ミラーと前記撮像素子との間に設けられた結像系レンズ２４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨滴検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のウインドシールドに付着した雨滴等の異物を検出する異物検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この異物検出装置においては、ウインドシールドの外面において反射された光を撮影レンズにより集光した後に反射面において反射し、撮像素子の受光部において受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１５２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この異物検出装置においては、ウインドシールドの外面において反射された光を一旦撮影レンズにより集光させた後に反射面において反射するため十分に小型化を図ることができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、画像の認識方式を用いた小型の雨滴検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の雨滴検出装置は、ウインドシールドの内面に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面に向かって光を出射する光源と、前記光源から出射された光を平行光とする入射側レンズ面と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面とが設けられたプリズムと、前記出射側レンズ面から射出された光を反射するミラーと、前記ミラーにより反射された光を撮像する撮像素子と、前記ミラーと前記撮像素子との間に設けられた結像系レンズとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像の認識方式を用いた雨滴検出装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置について説明する。図１は、実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。雨滴検出装置２は、本体４とカバー６からなる筐体８を備えている。本体４には、ポリカーボネート等により構成され後述する光源１６により出射された光を透過するプリズム１０が一体形成されている。また、プリズム１０には凸形状を有し入射した光を平行光とする入射側レンズ面（入射側レンズ）１２、凸形状を有し後述する撮像素子２２に向かって出射する光を集光する出射側レンズ面（出射側レンズ）１４が設けられている。また、本体４には、入射側レンズ面１２に向かって光を出射するＬＥＤ等の発光素子により構成される光源１６、出射側レンズ面１４から出射された光を反射するミラー１８を本体４の上部に取り付けるミラー取付部２０、後述するウインドシールド２８の外面３２を２次元画像として撮像し撮像信号（蓄積電荷としてのアナログ信号）を生成するＣＣＤ或いはＣＭＯＳ等により構成される撮像素子２２、ミラー１８により反射された光を集光し撮像素子２２の受光面に結像させる結像系レンズ２４が設けられている。また、光源１６の中心は入射側レンズ面１２の中心軸Ｌ１に一致するように筐体８の本体４に取り付けられ、光源１６は入射側レンズ面１２の中心軸Ｌ１に沿った方向に光を出射する。また、ミラー１８はプリズム１０から出射側レンズ面１４の中心軸Ｌ２に沿った方向に出射された光を反射する。撮像素子２２の受光面はミラー１８により反射される光の中心軸Ｌ３に垂直となるように筐体８の本体４またはカバー６に固定されている。
【００１０】
雨滴検出装置２は、シリコンシート２６を介して車両のウインドシールド２８の内面３０に対して押圧固定され、ウインドシールド２８に対して光学的に結合される。なお、このとき雨滴検出装置２はワイパー払拭範囲内のドライバーの視界を妨げない位置に固定される。
【００１１】
次に実施の形態に係る雨滴検出装置の雨滴検出処理について説明する。光源１６から出射された約８８０ｎｍの近赤外光は、入射側レンズ面１２を通過しプリズム１０に入射する。入射側レンズ面１２により平行光となった光はプリズム１０及びシリコンシート２６を透過しウインドシールド２８に内面３０側から入射する。ウインドシールド２８内を透過した光はウインドシールド２８の外面３２に到達し、外面３２において反射された光は再びウインドシールド２８内を内面３０側に向かって進行し、シリコンシート２６及びプリズム１０を透過し出射側レンズ面１４から出射される。出射側レンズ面１４により出射され集光された光はミラー１８において反射され、結像系レンズ２４により撮像素子２２の受光面に結像される。ここで、ウインドシールド２８の外面３２における雨滴等が付着していない領域では光は略全反射され、雨滴等が付着している領域では光の反射率は低下するため少なくとも一部は外面３２を透過する。従って、雨滴等が付着している領域において反射される光の光量は全反射される場合と比較して減少する。
【００１２】
撮像素子２２は所定の間隔でウインドシールド２８の外面３２を２次元画像として撮像し、撮像素子２２から出力された撮像信号は図示しないＡ／Ｄ変換部においてＡ／Ｄ変換され画像データが生成される。この画像データは図示しないメモリに記憶され、図示しない雨滴検出部は、画像データ中において光量が相対的に少ない領域、即ち暗い領域が存在するか否かを判定する。更に、暗い領域が存在する場合には形状等から付着物が雨滴であるか否か判定する。
【００１３】
本実施の形態に係る雨滴検出装置によれば、画像の取得が可能でありながらも小型化を実現することができる。従って、ウインドシールドに取り付けた場合に雨滴検出装置の大きさや形状によりドライバーに圧迫感を与えないようにすることができる。
【００１４】
なお、図２に示すようにカバー６の内壁平面部３４に金属又は塗料等の反射材料をコーティングすることによりカバー６の一部にミラーとしての機能を持たせてもよい。
【００１５】
また、図３に示すようにミラー１８を出射側レンズ面１４から出射された光の入射角が小さくなるように傾斜して配置してもよい。この場合においては、筐体８の横方向は図３の実線で示す長さとなり、図３の点線で示すウインドシールド２８と平行にミラー１８の反射面を配置した場合における筐体８の横方向の長さと比較して、雨滴検出装置の横方向の長さについても減少させることができる。なお、図３においては、本体４の上部にミラー取付部２０がプリズム１０の出射側レンズ面１４方向に向くように傾斜させて設けられている。
【００１６】
また、入射側レンズ面１２の焦点面または焦点面近傍に光源１６から出射された光を拡散し面状光源として機能する拡散部材を設けてもよい。このとき、拡散部材は入射側レンズ面１２の中心軸Ｌ１に垂直となるように配置する。この場合には、拡散部材を用いて光源を面光源として機能させることにより撮像素子２２の受光面において受光する光強度分布の均一性を高めることができ、雨滴検出の精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００１７】
２…雨滴検出装置、４…本体、６…カバー、８…筐体、１０…プリズム、１２…入射側レンズ面、１４…出射側レンズ面、１６…光源、１８…ミラー、２２…撮像素子、２４…結像系レンズ、２８…ウインドシールド、３０…内面、３２…外面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨滴検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のウインドシールドに付着した雨滴等の異物を検出する異物検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この異物検出装置においては、ウインドシールドの外面において反射された光を撮影レンズにより集光した後に反射面において反射し、撮像素子の受光部において受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１５２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この異物検出装置においては、ウインドシールドの外面において反射された光を一旦撮影レンズにより集光させた後に反射面において反射するため十分に小型化を図ることができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、画像の認識方式を用いた小型の雨滴検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の雨滴検出装置は、ウインドシールドの内面に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面に向かって光を出射する光源と、前記光源から出射された光を平行光とする入射側レンズ面と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面とが設けられたプリズムと、前記出射側レンズ面から射出された光を反射するミラーと、前記ミラーにより反射された光を撮像する撮像素子と、前記ミラーと前記撮像素子との間に設けられた結像系レンズとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像の認識方式を用いた雨滴検出装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る雨滴検出装置について説明する。図１は、実施の形態に係る雨滴検出装置の断面図である。雨滴検出装置２は、本体４とカバー６からなる筐体８を備えている。本体４には、ポリカーボネート等により構成され後述する光源１６により出射された光を透過するプリズム１０が一体形成されている。また、プリズム１０には凸形状を有し入射した光を平行光とする入射側レンズ面（入射側レンズ）１２、凸形状を有し後述する撮像素子２２に向かって出射する光を集光する出射側レンズ面（出射側レンズ）１４が設けられている。また、本体４には、入射側レンズ面１２に向かって光を出射するＬＥＤ等の発光素子により構成される光源１６、出射側レンズ面１４から出射された光を反射するミラー１８を本体４の上部に取り付けるミラー取付部２０、後述するウインドシールド２８の外面３２を２次元画像として撮像し撮像信号（蓄積電荷としてのアナログ信号）を生成するＣＣＤ或いはＣＭＯＳ等により構成される撮像素子２２、ミラー１８により反射された光を集光し撮像素子２２の受光面に結像させる結像系レンズ２４が設けられている。また、光源１６の中心は入射側レンズ面１２の中心軸Ｌ１に一致するように筐体８の本体４に取り付けられ、光源１６は入射側レンズ面１２の中心軸Ｌ１に沿った方向に光を出射する。また、ミラー１８はプリズム１０から出射側レンズ面１４の中心軸Ｌ２に沿った方向に出射された光を反射する。撮像素子２２の受光面はミラー１８により反射される光の中心軸Ｌ３に垂直となるように筐体８の本体４またはカバー６に固定されている。
【００１０】
雨滴検出装置２は、シリコンシート２６を介して車両のウインドシールド２８の内面３０に対して押圧固定され、ウインドシールド２８に対して光学的に結合される。なお、このとき雨滴検出装置２はワイパー払拭範囲内のドライバーの視界を妨げない位置に固定される。
【００１１】
次に実施の形態に係る雨滴検出装置の雨滴検出処理について説明する。光源１６から出射された約８８０ｎｍの近赤外光は、入射側レンズ面１２を通過しプリズム１０に入射する。入射側レンズ面１２により平行光となった光はプリズム１０及びシリコンシート２６を透過しウインドシールド２８に内面３０側から入射する。ウインドシールド２８内を透過した光はウインドシールド２８の外面３２に到達し、外面３２において反射された光は再びウインドシールド２８内を内面３０側に向かって進行し、シリコンシート２６及びプリズム１０を透過し出射側レンズ面１４から出射される。出射側レンズ面１４により出射され集光された光はミラー１８において反射され、結像系レンズ２４により撮像素子２２の受光面に結像される。ここで、ウインドシールド２８の外面３２における雨滴等が付着していない領域では光は略全反射され、雨滴等が付着している領域では光の反射率は低下するため少なくとも一部は外面３２を透過する。従って、雨滴等が付着している領域において反射される光の光量は全反射される場合と比較して減少する。
【００１２】
撮像素子２２は所定の間隔でウインドシールド２８の外面３２を２次元画像として撮像し、撮像素子２２から出力された撮像信号は図示しないＡ／Ｄ変換部においてＡ／Ｄ変換され画像データが生成される。この画像データは図示しないメモリに記憶され、図示しない雨滴検出部は、画像データ中において光量が相対的に少ない領域、即ち暗い領域が存在するか否かを判定する。更に、暗い領域が存在する場合には形状等から付着物が雨滴であるか否か判定する。
【００１３】
本実施の形態に係る雨滴検出装置によれば、画像の取得が可能でありながらも小型化を実現することができる。従って、ウインドシールドに取り付けた場合に雨滴検出装置の大きさや形状によりドライバーに圧迫感を与えないようにすることができる。
【００１４】
なお、図２に示すようにカバー６の内壁平面部３４に金属又は塗料等の反射材料をコーティングすることによりカバー６の一部にミラーとしての機能を持たせてもよい。
【００１５】
また、図３に示すようにミラー１８を出射側レンズ面１４から出射された光の入射角が小さくなるように傾斜して配置してもよい。この場合においては、筐体８の横方向は図３の実線で示す長さとなり、図３の点線で示すウインドシールド２８と平行にミラー１８の反射面を配置した場合における筐体８の横方向の長さと比較して、雨滴検出装置の横方向の長さについても減少させることができる。なお、図３においては、本体４の上部にミラー取付部２０がプリズム１０の出射側レンズ面１４方向に向くように傾斜させて設けられている。
【００１６】
また、入射側レンズ面１２の焦点面または焦点面近傍に光源１６から出射された光を拡散し面状光源として機能する拡散部材を設けてもよい。このとき、拡散部材は入射側レンズ面１２の中心軸Ｌ１に垂直となるように配置する。この場合には、拡散部材を用いて光源を面光源として機能させることにより撮像素子２２の受光面において受光する光強度分布の均一性を高めることができ、雨滴検出の精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００１７】
２…雨滴検出装置、４…本体、６…カバー、８…筐体、１０…プリズム、１２…入射側レンズ面、１４…出射側レンズ面、１６…光源、１８…ミラー、２２…撮像素子、２４…結像系レンズ、２８…ウインドシールド、３０…内面、３２…外面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインドシールドの内面に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面に向かって光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を平行光とする入射側レンズ面と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面とが設けられたプリズムと、
前記出射側レンズ面から射出された光を反射するミラーと、
前記ミラーにより反射された光を撮像する撮像素子と、
前記ミラーと前記撮像素子との間に設けられた結像系レンズと
を備えることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項２】
前記光源、前記ミラー、前記結像系レンズ及び前記撮像素子が収容される筐体を備え、
前記ミラーは、前記筐体の内壁に設けられることを特徴とする請求項１記載の雨滴検出装置。
【請求項３】
前記ミラーは、前記筐体の内壁の一部に形成された反射領域であることを特徴とする請求項１又は２記載の雨滴検出装置。
【請求項４】
前記ミラーは、前記出射側レンズ面から出射された光の入射角が小さくなるように傾斜して配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の雨滴検出装置。
【請求項１】
ウインドシールドの内面に光学的に結合され、前記ウインドシールドの外面に向かって光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を平行光とする入射側レンズ面と前記ウインドシールドの外面において反射された光を集光する出射側レンズ面とが設けられたプリズムと、
前記出射側レンズ面から射出された光を反射するミラーと、
前記ミラーにより反射された光を撮像する撮像素子と、
前記ミラーと前記撮像素子との間に設けられた結像系レンズと
を備えることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項２】
前記光源、前記ミラー、前記結像系レンズ及び前記撮像素子が収容される筐体を備え、
前記ミラーは、前記筐体の内壁に設けられることを特徴とする請求項１記載の雨滴検出装置。
【請求項３】
前記ミラーは、前記筐体の内壁の一部に形成された反射領域であることを特徴とする請求項１又は２記載の雨滴検出装置。
【請求項４】
前記ミラーは、前記出射側レンズ面から出射された光の入射角が小さくなるように傾斜して配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の雨滴検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２７４９０（Ｐ２０１１−２７４９０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７１９１１（Ｐ２００９−１７１９１１）
【出願日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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