(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、
光を発する発光素子と、
発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第１の反射手段と、
第１の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第２の反射手段と、
第２の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、
前記第１および第２の反射手段の間に、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔で透明な仕切り板が配置され、
受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを特徴とする物体情報検知装置。
【請求項２】
前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、
光を発する発光素子と、
発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第１の反射手段と、
第１の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第２の反射手段と、
第２の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、
前記第１および第２の反射手段は、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置され、
受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを特徴とする物体情報検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を前方に出射して物体により反射された電磁波を入射して物体情報を検知する物体情報検知装置に関し、特に、前面窓が汚れ状態にある場合にその旨を報知する物体情報検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、物体情報検知装置としては、電磁波を前方に出射して物体により反射された電磁波を入射して物体情報を検知するものが知られている。
【０００３】
このような物体情報検知装置は、通常、ケース内に納められており、前面窓を通して電磁波を送受信しているため、前面窓の汚れに対して敏感となり、前面窓の汚れがひどくなると、例えばレーザ光の透過率が低下して誤検知する恐れがある。このため、汚れ検知機能を備え、前面窓の汚れがひどくなった場合には、報知するものが提案されている。
【０００４】
そこで、従来の物体情報検知装置として、例えば特開平１０−９０４１２号公報に記載のものでは、筐体の内側から発した光を前面窓に設けたプリズムを利用して、一旦前面窓の外側に誘導し、斜めに前面窓に入射させることで、前面窓に光を透過させ、この光の強弱を検知することで、前面窓の光の透過率、すなわち汚れ状況を検知するものである。
【０００５】
詳しくは、ケースの前面窓に三角プリズム状の透明な突起物を設け、ケース内に設置された汚れ検知用発光部から出射された汚れ検知光が、前面窓に入射して突起物の一方の斜面で全反射した後に、他方の斜面から屈折しながら前面窓の外部へ出射すると同時に、斜め下方にある前面窓の外面に向かい、再度前面窓を透過してケース内の汚れ検知用受光部で受光される。この結果、突起物から斜めに前面窓を透過する透過光によって前面窓の外面に付着した汚れを検出することができ、検出精度を向上させることができるという効果を有するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の物体情報検知装置にあっては、前面窓の汚れを検出するのに、ケースの前面窓に突起した三角プリズム状の突起物を用い、光が前面窓を透過するように構成されていた。このため、前面窓に対する入射角が大きい場合は、広い面で汚れを検知することができず、入射角を浅くした場合は、前面窓での反射により十分な透過光を得られないといった問題があった。
【０００７】
また、従来の物体情報検知装置にあっては、三角プリズム状の突起物を使用して斜め下方にある前面窓の外面に光を向かわせるように構成されていたので、プリズム面に水が付着した場合、プリズムの屈折角が変わり、十分な透過光を得られないといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、前面窓に平行な全体的な汚れを検知することができる物体情報検知装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、光を発する発光素子と、発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第１の反射手段と、第１の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第２の反射手段と、第２の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを要旨とする。また、前記第１および第２の反射手段の間に、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔で透明な仕切り板を配置することを要旨とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、光を発する発光素子と、発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第１の反射手段と、第１の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第２の反射手段と、第２の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを要旨とする。また、請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第１および第２の反射手段は、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置することを要旨とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、発光素子からの光を第１の反射手段により前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射させ、この反射後に、前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して第２の反射手段により内部方向に反射させ、この反射された光を受光素子で受光するので、受光素子からの受光信号により、前面窓に平行な全体的な汚れ度合いを検知することができる。また、第１および第２の反射手段の間に、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔で透明な仕切り板を配置することで、雨天などの場合でも、光路上の屈折や角度変化を避けて光を光路上を直進させることができる。
【００１８】
請求項２記載の本発明によれば、発光素子からの光を第１の反射手段により前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射させ、この反射後に、前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して第２の反射手段により内部方向に反射させ、この反射された光を受光素子で受光するので、受光素子からの受光信号により、前面窓に平行な全体的な汚れ度合いを検知することができる。また、第１および第２の反射手段は、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置することで、雨天などの場合でも、光路上の屈折や角度変化を避けて光を光路上を直進させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１，２は、本発明の第１の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置１１，１３の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図１，２を参照して、レーザ測距装置１１，１３の光学的部分の構成を説明する。
【００２３】
図１に示すレーザ測距装置１１は、ケース１５に納められており、ケース１５の紙面上方にはガラス板又は透明プラスチック板からなる前面窓１７が設けられている。
【００２４】
ケース１５の内部には、前面窓１７の窓面に対して略直角にレーザ光Ｌを出射する測距用レーザーダイオードＬＤ１９と、外部に存在する対象物で反射され前面窓１７を透過してきたレーザ光Ｌを受光する測距用フォトダイオードＰＤ２１と、さらに、前面窓１７の汚れを検知するために、後述する屈折部２７方向に光を発光する汚れ検知用ＬＥＤ２３と、屈折部２９方向から光を受光する汚れ検知用ＰＤ２５を有している。
【００２５】
一方、前面窓１７には、出射又は入射されるレーザ光Ｌに干渉しない領域に配置される汚れ検知用ＬＥＤ２３又は汚れ検知用ＰＤ２５の前方に、透明な３角形状断面の突起した屈折部２７，２９が前面窓１７と一体成形または付加されている。この屈折部２７，２９は、空気の屈折率より大きな屈折率を有するガラスまたは透明プラスチックにより形成されている。
【００２６】
詳しくは、屈折部２７は、汚れ検知用ＬＥＤ２３からの光を前面窓１７に略平行になる外部の光路２８方向に屈折し、この屈折後に、前面窓１７に略平行な外部の光路２８を進んだ光が屈折部２９に入射して内部方向に屈折される。
【００２７】
図２に示すレーザ測距装置１３は、図１に示すレーザ測距装置１１と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【００２８】
図２に示すレーザ測距装置１３の特徴は、上述した屈折部２７，２９に代わって、反射部３５，３７を配置したことにある。詳しくは、反射部３５は、汚れ検知用ＬＥＤ２３からの光を前面窓１７に略平行になる外部の光路２８方向に反射し、この反射後に、前面窓１７に略平行な外部の光路２８を進んだ光が反射部３７に入射して内部方向に反射される。
【００２９】
次に、図３は、レーザ測距装置１１，１３の一部の光学的部分と電気的部分の構成を示す図である。図３を参照して、レーザ測距装置１１，１３の電気的部分の構成を説明する。
【００３０】
ＬＤ駆動回路４１は、制御回路４３から出力されるパルス信号を入力して測距用ＬＤ１９を駆動してレーザ光Ｌを発光させ、投光レンズ４２、前面窓１７を介して外部方向にレーザ光Ｌを出射させる。外部方向に出射されたレーザ光Ｌが外部に存在する物体により反射され、この反射光Ｌが再度前面窓１７を透過し、受光レンズ４５を介して測距用ＰＤ２１に入射される。測距用ＰＤ２１は、入射された反射光Ｌを受光して受光回路４７により電気的なパルス信号に変換して制御回路４３に出力する。
【００３１】
ＬＥＤ駆動回路５１は、制御回路４３から出力されるパルス信号又は連続信号を入力して汚れ検知用ＬＥＤ２３を駆動して汚れ検知光Ｒを発光させ、投光レンズ５３を介して略平行光とし、前面窓１７から屈折部２７の斜面３１で屈折され、前面窓１７に略平行な外部の光路２８を進む。そして、光路２８を進んだ光が屈折部２９に入射し、屈折部２９の斜面３３で屈折されて前面窓１７から汚れ検知用ＰＤ２５に入射される。汚れ検知用ＰＤ２５は、入射された汚れ検知光Ｒを受光して電気的なパルス信号又は連続信号に変換し、この受光信号を受光回路５７を介してデジタル信号にＡ／Ｄ変換して制御回路４３に出力する。
【００３２】
制御回路４３は、ＬＤ駆動回路４１へパルス信号を出力して測距用ＬＤ１９からレーザ光Ｌを発光させるとともに、受光回路４７からのパルス信号を入力して両パルス信号により生じる遅延時間に基づいて、物体との距離を算出し、物体情報として出力する。
【００３３】
また、制御回路４３は、ＬＥＤ駆動回路５１へパルス信号を出力して汚れ検知用ＬＥＤ２３から汚れ検知光Ｒを発光させるとともに、受光回路７からのデジタル信号で表される受光レベルを所定の汚れ判定閾値レベルと比較して汚れ度合いが正常レベルか異常レベルかを検知し、所定の閾値レベルを下回った場合、前面窓１７が汚れていることを表示器５９に表示する。
【００３４】
次に、図４を参照して、レーザ測距装置１１，１３の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置１３の基本的動作は、レーザ測距装置１１と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【００３５】
図１に示すレーザ測距装置１１においては、制御回路４３は、パルス信号又は連続信号をＬＥＤ駆動回路５１へ出力すると、このパルス信号又は連続信号に応じて汚れ検知用ＬＥＤ２３を駆動して汚れ検知光Ｒを発光させ、投光レンズ５３を介して略平行光とし、前面窓１７から屈折部２７の斜面３１に入射した汚れ検知光Ｒは屈折部２７の屈折率が空気より大きいため斜面３１で全反射して屈折され、出射面３２を透過して前面窓１７に略平行な外部の光路２８を進む。
【００３６】
そして、光路２８を進んだ光が屈折部２９の入射面３４に入射し、屈折部２９の斜面３３で屈折されて前面窓１７から受光レンズ５５を介して汚れ検知用ＰＤ２５に結像されて入射される。汚れ検知用ＰＤ２５は、入射された汚れ検知光Ｒを受光して電気的なパルス信号又は連続信号に変換し、この受光信号を受光回路５７を介してデジタル信号にＡ／Ｄ変換して制御回路４３に出力する。
【００３７】
そして、制御回路４３は、受光回路５７からのデジタル信号を入力し、図４に示すように、この信号の受光レベルを上述した汚れ判定閾値レベルと比較して汚れ度合いが正常レベルか異常レベルかを検知する。前面窓１７に泥、埃が付着して汚れている場合、所定の閾値レベルを下回る異常レベルとなるので、前面窓１７が汚れていることを表示器５９に表示する。一方、所定の閾値レベルを上回る正常レベルの場合、前面窓１７が汚れていない。
【００３８】
図２に示すレーザ測距装置１３においては、汚れ検知用ＬＥＤ２３により発光された汚れ検知光Ｒは、投光レンズ５３を介して前面窓１７から反射部３５で反射され、前面窓１７に略平行な外部の光路２８を進む。そして、光路２８を進んだ光が反射部３７に入射し、反射部３７で反射されて前面窓１７から汚れ検知用ＰＤ２５に入射されることとなる。
【００３９】
このように、前面窓１７に平行な面を光路２８として利用するため、前面窓２８全体の平均的な汚れを検知することができる。この結果、前面窓に付着した例えば氷、雪、泥、埃等を検知することができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図５，６は、本発明の第２の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置６１の光学的部分の構成を示す概略断面図と前面斜視図である。図５，６を参照して、レーザ測距装置６１の光学的部分の構成を説明する。
【００４１】
図５，６に示すレーザ測距装置６１は、図１に示すレーザ測距装置１１と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【００４２】
第１の実施の形態においては、雨天に水滴が屈折部２７，２９の出射面３２や入射面３４に付着した場合、出射面３２や入射面３４の出射角度や入射角度が変化し、屈折部２７から出射される光が屈折部２９に届かないことが考えられる。
【００４３】
そこで、本実施の形態の特徴は、屈折部２７，２９の間に、水滴が表面張力で保持されうる間隔に配置され、光を透過する仕切り板６３，６５，６７，６９を設けることにある。
【００４４】
このとき、仕切り板６３，６５，６７，６９は、図６に示すように、その位置をケース１５の下部に配置し、仕切り板６３，６５，６７，６９により測距光Ｌが干渉を受けないようにする。
【００４５】
次に、図５，６を参照して、レーザ測距装置６１の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置６１の基本的動作は、レーザ測距装置１１と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【００４６】
雨天などの際には、屈折部２７と仕切り板６３、仕切り板６３，６５の間、・・・，仕切り板６９と屈折部２９の間に水滴を保持するように構成してあるので、この間に溜まった水滴により表面張力が発生し、屈折部２７から屈折部２９に至る光路２８を確保することができる。
【００４７】
この結果、雨天などの場合でも、屈折部２７から屈折部２９に至る光路２８上の屈折や角度変化を避けることができ、汚れ検知光Ｒが光路２８上を直進することができる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置８１の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図７を参照して、レーザ測距装置８１の光学的部分の構成を説明する。
【００４９】
本実施の形態の特徴は、図７に示すように、屈折部２７，２９を水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置することにある。
【００５０】
次に、図７を参照して、レーザ測距装置８１の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置８１の基本的動作は、レーザ測距装置１１と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【００５１】
雨天などの際には、屈折部２７と屈折部２９の間に水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように構成してあるので、この間に溜まった水滴により表面張力が発生し、屈折部２７から屈折部２９に至る光路２８を確保することができる。
【００５２】
この結果、雨天などの場合でも、屈折部２７から屈折部２９に至る光路２８上の屈折や角度変化を避けることができ、汚れ検知光Ｒが光路２８上を直進することができる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置８５の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図８を参照して、レーザ測距装置８５の光学的部分の構成を説明する。
【００５４】
第１の実施の形態においては、レーザ測距装置８５の外部が例えば降雪状態にある場合、測距用ＬＤ１９から出射された測距光Ｌが外部に存在する対象物まで届かない状況にある。この時、屈折部２７，２９間に例えば雪が付着した場合、この雪による散乱光は、直接に汚れ検知用ＰＤ２５に入射することとなる。この結果、測距不能状態にあるにも拘わらず、前面窓１７は汚れが付着していない状態と誤検知されることとなる。
【００５５】
そこで、本実施の形態の特徴は、屈折部２９と汚れ検知用ＰＤ２５の間に、光路側部からの光の入射を遮断するカバー８７を配置したことにある。
【００５６】
次に、図８を参照して、レーザ測距装置８５の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置８５の基本的動作は、レーザ測距装置１１と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【００５７】
降雪状態になり、前面窓１７上に雪８９が付着した場合、レーザ測距装置８５は測距不能状態になる。
【００５８】
図８に示すように、屈折部２７，２９の間の光路２８上に例えば雪８９が付着した場合、屈折部２７から光路２８上を進む汚れ検知光Ｒが雪８９により散乱され、この散乱光Ｓの一部が前面窓１７を透過してカバー８７へと進む。この時、光路２８上を進む汚れ検知光Ｒが雪８９により散乱されるので、屈折部２９から汚れ検知用ＰＤ２５に進む光はないこととする。
【００５９】
散乱光Ｓがカバー８７に到達しても、カバー８７は散乱光Ｓに進入を遮断することとなる。この結果、測距不能状態にあるにも拘わらず、前面窓１７は汚れが付着していない状態と誤検知されることを防止することができる。
【００６０】
（第５の実施の形態）
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置９１の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図９を参照して、レーザ測距装置９１の光学的部分の構成を説明する。
【００６１】
本実施の形態の特徴は、第４の実施の形態と同様の降雪状態にある場合に適応するものであり、第４の実施の形態におけるカバー８７に代わって、屈折部２９と汚れ検知用ＰＤ２５の間に、空気よりも屈折率の高い導光路９３を配置したことにある。
【００６２】
次に、図９を参照して、レーザ測距装置９１の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置９１の基本的動作は、レーザ測距装置８５と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【００６３】
図９に示すように、屈折部２７，２９の間の光路２８上に例えば雪８９が付着した場合、屈折部２７から光路２８上を進む汚れ検知光Ｒが雪８９により散乱され、この散乱光Ｓの一部が前面窓１７を透過して導光路９３へと進む。この時、光路２８上を進む汚れ検知光Ｒが雪８９により散乱されるので、屈折部２９から導光路９３を介して汚れ検知用ＰＤ２５に進む光はないこととする。
【００６４】
散乱光Ｓが導光路９３の表面に到達しても、散乱光Ｓは空気よりも屈折率が高い導光路９３により反射されることとなる。この結果、測距不能状態にあるにも拘わらず、前面窓１７は汚れが付着していない状態と誤検知されることを防止することができる。
【００６５】
なお、本発明の物体情報検知装置は、電磁波を媒介として検知領域内にある物体の有無や個数、物体の位置、距離、方向、大きさ、移動速度、物体温度、バーコードのような符号情報などを検知するために広く用いられており、例えば光電センサ、距離計測装置、速度センサ、バーコードリーダ等に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置１１の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置１３の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図３】レーザ測距装置１１，１３の一部の光学的部分と電気的部分の構成を示す図である。
【図４】レーザ測距装置１１，１３の汚れ検知機能の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置６１の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置６１の光学的部分の構成を示す前面斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置８１の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置８５の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置９１の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１，１３  レーザ測距装置
１５  ケース
１７  前面窓
１９  測距用レーザーダイオードＬＤ
２１  測距用フォトダイオードＰＤ
２３  汚れ検知用ＬＥＤ
２５  汚れ検知用ＰＤ
２７，２９  屈折部
２８  光路
３５，３７  反射部
【図１】
0003714122.tif 000002
【図２】
0003714122.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003714122.tif 000008
【図８】
0003714122.tif 000009
【図９】
0003714122.tif 000010