(57)【要約】【課題】自動車フロントガラスなどの透光面に付着した液滴の程度を精度良く検出する。【解決手段】透光面１４の液滴を検出する装置１０は、透光面の一部を撮像するカメラ１６を有する。照射源２２は作動時に透光面１４一部を照射し、制御回路はカメラと照射源を選択的に作動させる。画像処理装置１０は、カメラ１６からの画像を取り込み、画像処理を介して、透光面上の一部における液滴の数を求めその信号を出力する。【選択図】図２
2006284555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動時に透光面の少なくとも一部の画像を撮像し且つその画像の出力信号を形成するカメラと、
作動時に透光面の前記少なくとも一部を照射する照射源と、
前記カメラと前記照射源を作動制御する制御回路と、
前記カメラの出力信号を取り込み、画像処理を介して、透光面上の前記少なくとも一部の液滴の程度を示す出力信号を形成する画像処理装置と、を備えていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御回路は第１と第２の一連の画像を形成するために前記カメラを作動させ、前記第１、第２の一連の画像のうちの一方の撮像中は前記照射源を不作動とし、もう一方の画像の撮像中は前記照射源を作動させ、前記画像処理装置は、前記第１、第２の一連の画像間の画像差を示す信号を出力することを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項３】
請求項１において、前記照射源は、可視光源により構成されていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項４】
請求項１において、前記照射源は、赤外線源により構成されていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項５】
請求項１において、前記制御回路は、反復的に前記カメラと前記照射源を作動させることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項６】
請求項１において、前記カメラは、荷電結合素子により構成されていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項７】
請求項６において、前記制御回路は前記カメラの作動後に所定時間だけ前記照射源を作動させることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項８】
請求項３において、前記照射源の作動において、前記制御回路は、人間の目では照射が検出不能であるように充分に短い間だけ前記照射源を作動させることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項９】
請求項１において、前記制御回路は、前記照射源を輝度を変化させる輝度制御回路を備えていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記制御回路は、前記照射源の作動継続時間を変化させるパルス幅制御回路を備えていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記画像処理装置は、透光面の前期少なくとも一部における液滴のサイズについての出力信号を形成することを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１２】
請求項１において、前記液滴の程度は、透光面の前記少なくとも一部における液滴の数よりなることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１３】
請求項１において、前記液滴の程度は、透光面の前記少なくとも一部の液滴を受ける領域の液滴の比率よりなることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１４】
透光性フロントガラスとそのガラス上の液滴を拭う可変速のワイパーと併用される透光面の液滴を検出する装置において、
作動時に透光面の少なくとも一部の画像を撮像し且つその画像の出力信号を形成するカメラと、
作動時に透光面の前記少なくとも一部を照射する照射源と、
前記カメラと前記照射源を作動制御する制御回路と、
前記カメラの出力信号を取り込み、画像処理を介して、透光面上の前記少なくとも一部の液滴の程度を示す出力信号を形成する画像処理装置と、
前記画像処理装置の出力信号を取り込みその出力信号に基づき前記ワイパーの速度を変えるワイパー速度制御回路と、
を備えていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記制御回路は第１と第２の一連の画像を形成するために前記カメラを作動させ、前記第１、第２の一連の画像のうちの一方の撮像中は前記照射源を不作動とし、もう一方の画像の撮像中は前記照射源を作動させ、前記画像処理装置は、前記第１、第２の一連の画像間の画像差を示す信号を出力することを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１６】
請求項１４において、前記照射源は、可視光源により構成されていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１７】
請求項１４において、前記照射源は、赤外線源により構成されていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１８】
請求項１４において、前記制御回路は、反復的に前記カメラと前記照射源を作動させることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項１９】
請求項１４において、前記カメラは、荷電結合素子により構成されていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２０】
請求項１９において、前記制御回路は前記カメラの作動後に所定時間だけ前記照射源を作動させることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２１】
請求項１６において、前記照射源の作動において、前記制御回路は、人間の目では照射が検出不能であるように充分に短い間だけ前記照射源を作動させることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２２】
請求項１４において、前記制御回路は、前記照射源を輝度を変化させる輝度制御回路を備えていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２３】
請求項１４において、前記制御回路は、前記照射源の作動継続時間を変化させるパルス幅制御回路を備えていることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２４】
請求項１４において、前記画像処理装置は、透光面の前記少なくとも一部における液滴のサイズについての出力信号を形成することを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２５】
請求項１４において、前記液滴の程度は、透光面上の前記少なくとも一部における液滴の数よりなることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２６】
請求項１４において、前記液滴の程度は、透光面上の前記少なくとも一部における液滴を受ける領域の液滴の比率よりなることを特徴とする透光面の液滴を検出する装置。
【請求項２７】
作動時に透光面の少なくとも一部の画像を撮像し、
その画像の出力信号を形成し、
透光面の前記少なくとも一部を照射し、
透光面上の前記少なくとも一部の液滴の程度を示す出力信号を形成する画像処理と、のステップを備えていることを特徴とする透光面の液滴を検出する方法。
【請求項２８】
請求項２７において、さらに前記画像を撮像するステップでは、液滴被検出面で第１と第２の一連の画像を撮像し、前記第１、第２の一連の画像のうちの一つだけについてのみ前記透光面を照射するステップで撮像し、そして前記画像処理のステップでは、前記第１、第２の一連の画像間の画像差を求めることを特徴とする透光面の液滴を検出する方法。
【請求項２９】
請求項２７において、前記透光面を照射するステップの前記照射の輝度を変えるステップを有することを特徴とする透光面の液滴を検出する方法。
【請求項３０】
請求項２７において前記画像処理のステップでは、前記透光面上の液滴のサイズを求めるステップを有することを特徴とする透光面の液滴を検出する方法。
【請求項３１】
請求項２７において前記画像処理のステップでは、前記透光面上の液滴の数を求めるステップを有することを特徴とする透光面の液滴を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光面の液滴を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、透光面上の液滴を検出する装置が知られている。この公知の装置は、自動車分野において、車両のフロントガラス上の雨滴を検出するために適用されている。雨滴検出によって、車両フロントガラスのワイパーが作動する。
【０００３】
このような自動車分野の雨滴検出器は、２つの異なるタイプがある。
【０００４】
第１のタイプは、自動車の車両に、赤外線の範囲で発光する発光ダイオード（LED）を、赤外線がフロントガラスの一部に向かうようにして配置される。反射する赤外線は赤外線検出器で検出される。反射赤外線は、フロントガラスの雨滴があると変化し、その変化が赤外線検出器により検出される。
【０００５】
この公知のLED雨滴検出器の課題は、雨滴検出器がフロントガラス上の雨滴とほかの物質例えばごみ、汚れ等とを見分けることができないことである。そのため、従来装置は、雨滴検出器をフロントガラスワイパーの作動制御に使用する場合に、作動を望まないときに誤って作動する場合もあった。さらに紫外線防止被膜などのフロントガラス被膜が検出器の作動を妨害することもあった。
【０００６】
雨滴検出器の第２のタイプは、超音波送信器がフロントガラスに結合され、同様にその送信器から間隔をおいてフロントガラスに超音波受信器が結合されている。フロントガラスに雨滴があると、超音波を減衰させる性質のある雨滴とその減衰とが超音波受信器により検出される。
【０００７】
この公知の雨滴検出器は、自動車部品のコスト高につながる不利な面がある。さらに、超音波送信器はフロントガラスとの機械的接続を必要とし、機械的接続は故障しやすい。
【０００８】
さらに、これらの公知技術は、雨滴の程度や数を検出できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記公知技術の課題を解決し得る透光面の液滴の検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
要約すれば、本発明の装置は、透光面の少なくとも一部の画像を得て、その画像出力信号を形成するカメラを備える。本発明の好ましい実施例では、カメラは、CCDカメラにより構成されるが、本発明の思想を逸脱しない範囲で他のタイプのカメラの使用も可能である。
【００１１】
照射源も、フロントガラスに対応して搭載され、照射源はカメラにより取り込まれる画像の被写体となる透光面の一部を照射する。照射源は赤外線源のように不可視のもの、或いは可視光源のいずれでもよい。可視光源を使用する場合には、人間の目では検出不能なわずかな時間で作動するのが好ましい。
【００１２】
さらに、本液滴検出装置は、カメラ出力信号を入力信号として取り込み、画像処理して液滴の数などの出力信号を形成する処理装置を含む。画像処理を実行するための手段は、種々のものが考えられるが、本発明の好ましい実施例では、画像処理装置は、二つの一連の画像を取り込む。そのうちの一画像は、照射源が作動していない時にカメラにより撮像され取り込まれる。一方、もう一つの画像は、照射源が作動している時にカメラにより撮像され取り込まれる。その結果、二つの、一連の画像間の差異を求める画像処理を行う。この差異画像には、液滴が存在する場合には、透光面上の液滴に相当するクラスターを含んでいる。これらのクラスターの２値化により、透光面の一部の雨滴の程度例えば数や量が求まり、それを示す信号が順次提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の理解を容易にするために、以下に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１、図２において、透光面上の液滴を検出するための本発明の好ましい装置１０が示されている。透光面１４は自動車のフロントガラスよりなり、液滴は雨滴、雪片、みぞれなどである。
【００１５】
カメラ１６は、透光面１４に対して、少なくとも透光面の一部１８の画像を作動時に取り込むように配置される。カメラ１６は、取り込み画像の出力２０となるデジタル信号を形成する。さらに、カメラ１６は、好ましくは荷電結合素子（CCD）カメラであるが、本発明の精神を逸脱しない範囲で他のタイプのカメラを使用してもよい。
【００１６】
図１、図２において、照射源２２もフロントガラスと関連ずけて設けられ、照射源２２は、フロントガラスの一部１８を作動時に照射する。このましくは、照射源２２は発光素子（LED）よりなる。
【００１７】
照射源２２は、赤外線域のような不可視の範囲、或いは可視光の範囲のいずれで動作してもよい。いずれにしても、カメラ１６と照射源２２の選択条件は、カメラ１６が照射源２２からの照射線の波長に感じることである。
【００１８】
電子制御回路２４は、カメラ１６を作動させるための出力信号２８を作りだすトリガー制御部２６を含む。制御回路２４は、照射源制御回路３０を介して照射源２２をも作動させる。
【００１９】
図２および図４を参照すると、照射源制御回路３０は、遅延回路３２を含む。遅延回路３２は、照射源２２の動作を、トリガー制御部２６からの信号受信に従って所定時間だけ遅らせる。図４に示すように、トリガー制御部２６が時間ｔ１でトリガーパルスを発生すると、遅延制御部３２は時間ｔ２まで照射源２２の作動を遅らせる。時間ｔ１とｔ２間の遅延は、フロントガラス一部１８の画像取り込み前の、カメラ１６の「セットアップ」を可能にする。照射源２２の作動期間は、図４の時間ｔ２とｔ３の間で示される。
【００２０】
図２において、照射制御回路３０は、パルス幅制御部３６と輝度制御部３４をも含む。出力線３８上の制御回路２４からの制御信号により、輝度制御部３４は、作動時の照射源の輝度を変化させ、パルス幅制御部３６は、時間ｔ２−ｔ３間の作動パルス幅を制御する。すなわち、例えば、周囲光に応じて照射源の輝度を大きくすることは望ましい。同様に、他の環境的要素同様に、周囲光に応じて照射源２２のパルス幅を調整することは装置性能を高めるために望ましい。
【００２１】
さらに図２において、作動時のカメラ１６は、フロントガラス一部１８のデジタル画像を制御回路２４の画像バッファ５０に送信する。画像バッファ５０からの出力は、順次、画像処理装置５２に入力信号として送られる。画像処理装置５２は、２つの一連の画像を処理するようにプログラムされたマイクロプロセッサを含む。一連の画像の一つは、照射源２２が作動していないときのカメラ１６により得られたフロントガラス一部１８の画像よりなる。一方、一連の画像のもう一つは、照射源２２が作動時している時のカメラ１６により得られたフロントガラス一部画像である。
【００２２】
周知のように、フロントガラスの雨滴の存在はフロントガラスの反射率を変化させ、得られた画像に暗点を形成する。その結果、フロントガラス上の液滴１２の数又は少なくともおおよその液滴数は、第１、第２の一連の画像間の差異に相当する画像を作成することにより、画像処理装置５２で判別される。その一連の二つの画像の差異を示す画像は、二つの画像の排他的論理和をとることにより、容易に求めることができ、その差異画像には、ごみなどのその他の物質が自動的に除かれる。
【００２３】
図３のステップ６２からステップ６４の過程では、液滴検出装置１０がフロントガラス一部１８での周囲光のレベルを検出する。フロントガラス一部１８の可視光検出には、従来の可視光検出器の任意のものを使用すればよい。
【００２４】
さらに、望むなら、カメラ１６もステップ６４で初期に周囲光の検出器として使用される。ステップ６４からステップ６６に進行し、制御回路２４により、照射源２２の輝度を可変制御するための出力信号が、検出周囲光に基づき形成され、この出力信号が信号線３８を介して輝度制御部３４に出力される。
【００２５】
その後、ステップ６６からステップ６８に進行し、画像処理装置５２はカメラ１６から２枚の一連の画像を取り込む。すなわち、一連の画像のうちの１枚は、照射制御回路３０或いは制御回路２４により、照射源非作動時のフロントガラス一部の撮像画像であり、もう一つは、照射源作動時のフロントガラス一部の撮像画像である。第１順の画像又は第２順の画像の撮像中ずっと照射源２２を作動すべきか否かは重要な問題ではない。
【００２６】
その後、ステップ６８からステップ７０に進行し、画像処理装置５２は二つの一連の取り込み画像の画像差を求める。典型的な画像差は、図５では４つのクラスター７２として示されており、それぞれのクラスターが１つの液滴として表されている。ステップ７０からステップ７４に進行する。
【００２７】
ステップ７４において、雨滴を示す各クラスター７２（図５）は、２値化されて図６に示すようにそれぞれ一つのピクセル７６に減じられる。本発明の精神を逸脱しない範囲で、従来の手法を利用することにより、雨滴画像７２（図５）を一つのピルセル７６（図６）に変換することもできる。例えば、そのような手法として、ソーベル法、ロバーツ法、ラプラス法、プリウィット法、カーニィ法などがある。
【００２８】
画像差の２値化に次いで、ステップ７４で形成された２値化数がステップ７８で数えられ、それに基づき、画像処理装置５２は、フロントガラス１４上の液滴の数などの度合いを示す出力８０上の出力信号を形成する。
【００２９】
典型的な一実施例では、ステップ７８からステップ８２に進行し、画像処理装置５２はフロントガラスのワイパー作動を可能にし、またその検出された液滴の数に応じてフロントガラスのワイパーの作動速度を設定する。ワイパーのぎくしゃくした動作や誤作動を防ぐために、画像処理装置はワイパー速度を調整するときに、フロントガラス１４上の数えられた液滴数の平均数を使用することが好ましい。
【００３０】
画像処理装置５２は、ステップ８２でワイパーを作動させ且つそのワイパー速度を設定し、再度ステップ６４に戻り、上記一連の過程が何度も繰り返される。
【００３１】
前述したように、照射源２２は赤外線のような不可視、または可視光のいずれであってもよい。照射源２２が可視光の範囲で照射する場合には、照射源制御回路は、好ましくは、人間の目では可視光が検出し難い程度の短いパルス幅で照射源２２が作動するように制御する。例えば、光パルスは長さが、時間に換算して２，３マイクロセカンドよりも短ければ人間の目では可視光を検出不可であることが知られている。これに代わり、光パルスをユーザから見えないようにマスクしてもよい。
【００３２】
本発明の好ましい実施例において、画像処理装置５２は、フロントガラス上の液滴１２を数えて、液滴の程度を示す信号を発生するが、画像処理装置５２は、これに代わりまたはこれに加えて液滴１２のサイズも処理するプログラムを組み入れてもよい。例えば、図５で示される典型的画像にエッジ検出画像を適用すれば液滴１２の大きさも判別することができる。液滴の大きさは、液滴１２により覆われるフロントガラス部の液滴に比例する領域を判別するのに使用することができる。いずれのケースでも、大きさが大きくなるほど雨降りがひどくなることを示し、ワイパースピードが増すことになる。
【００３３】
以上から、本発明は簡単にして効果的な透光面上の雨滴のような液滴検出を可能にする。本発明は具体例は上記のように述べられているけれども、本発明の特許請求の範囲により定義される本発明の精神を逸脱しない範囲で多くの変形をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の好ましい一実施例を示す立面図。
【図２】上記実施例のブロック図。
【図３】上記実施例のフローチャート。
【図４】上記実施例の動作を示すタイミングチャート。
【図５】透光面上の液滴の典型的画像を示す図。
【図６】図５の２値化画像を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１０：液滴検出装置、１２：液滴、１４：透光面、１６：カメラ、１８：透光面の一部、２４：制御回路、３０：照射制御回路、３４：輝度制御回路、５２：画像処理装置。
【図１】
2006284555.tif 000003
【図２】
2006284555.tif 000004
【図３】
2006284555.tif 000005
【図４】
2006284555.tif 000006
【図５】
2006284555.tif 000007
【図６】
2006284555.tif 000008