特許 5944405 カメラ及び照明による窓ガラス上の雨滴の検出

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5944405

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】カメラ及び照明による窓ガラス上の雨滴の検出

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20160621BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/17 E

【請求項の数】15

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-542369(P2013-542369)

(86)(22)【出願日】2011年9月20日

(65)【公表番号】特表2014-502360(P2014-502360A)

(43)【公表日】2014年1月30日

(86)【国際出願番号】DE2011001749

(87)【国際公開番号】WO2012092911

(87)【国際公開日】20120712

【審査請求日】2014年5月2日

(31)【優先権主張番号】102010052968.0

(32)【優先日】2010年11月30日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】503355292

【氏名又は名称】コンティ テミック マイクロエレクトロニック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｉ Ｔｅｍｉｃ ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100173521

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 淳司

(74)【代理人】

【識別番号】100153419

【弁理士】

【氏名又は名称】清田 栄章

(72)【発明者】

【氏名】クレーケル， デイーテル

(72)【発明者】

【氏名】チヴクア， ラードハクリシユナ

【審査官】 横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３１５２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９６６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０９６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０７６０６４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／６１

Ｇ０１Ｗ １／００− １／１８

Ｂ６０Ｓ １／０８

Ｂ６０Ｓ １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

窓ガラス（２）の後に設けられた１つのカメラ（１）と、この窓ガラス上に向けられた少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を発生させるための１つの光源（３）とを有する、雨（４）を検出するための装置において、
前記カメラ（１）は、前記窓ガラス（２）の前に存在する遠隔範囲上に焦点合わせされ、
前記窓ガラス（２）の外側（２．２）から反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）及び前記外側（２．２）上の雨（２．１）から反射した光線（ｒｈ）が、前記カメラ（１）上に当たり、前記カメラ（１）上に当たる少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′；ｒｈ）の光量が、前記カメラ（１）によって測定され得るように、前記光源（３）が、前記少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を前記窓ガラス（２）へ向け、
前記窓ガラスの内側（２．１）から反射した光線（ｒ１）と当該外側（２．２）から反射した光線（ｒ２又はｒ２′）及び当該外側（２．２）上の雨（２．１）から反射した光線（ｒｈ）が、空間的に分離された少なくとも２つの光線（ｒ１；ｒ２又はｒ２′；ｒｈ）として前記カメラ（１）上に当たり、前記カメラ（１）上に当たる少なくとも２つの光線（ｒ１；ｒ２又はｒ２′；ｒｈ）の光量が、前記カメラ（１）によって測定され得るように、前記光源（３）が、前記少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を前記窓ガラス（２）へ向け、
前記光源（３）は、特定の波長範囲内の波長を有する光だけを発生させ、前記カメラ（１）の光路中の、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）で反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）及び前記外側（２．２）上の雨（２．１）で反射した光線（ｒｈ）が延在する領域内に、１つの第１のスペクトルフィルタが配置されていて、この第１のスペクトルフィルタが、前記特定の波長範囲内の波長を有する光を透過させる当該装置。

【請求項2】

雨（４）が、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）上にないときに、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）上に当たる、前記光線（ｈ；ｎ）の一部の光線（ｔ１）が、前記窓ガラスから出射される光線（ｔ２）より多く反射されるように、前記光源（３）によって発生された前記光線（ｈ；ｎ）の入射角が設定されている請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記装置は、評価装置を有し、この評価装置は、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）で反射した光線（ｒ２；ｒ２′）の測定される光量から、雨（４）が前記窓ガラス（２）の外側（２．２）上に存在するか否かを確認する請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記評価装置は、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）で反射した光線（ｒ２；ｒ２′）の測定される光量を１つの閾値と比較する請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記評価装置は、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）で反射した光線（ｒ２；ｒ２′）の、前記カメラ（１）の画像センサ（５）によって測定される露光量の経時変化を算出する請求項３又は４に記載の装置。

【請求項6】

前記光源（３）は、前記カメラ（１）のハウジング内に構造的に組み込まれている請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。

【請求項7】

前記光源（３）は、前記カメラ（１）ののぞき仕切り（１１）の下に配置されている請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記光源（３）は、光を赤外線波長範囲内で発生させ、前記のぞき仕切り（１１）の、前記光源（３）の上にある部分範囲内の少なくとも一部が、前記赤外線波長範囲内で透過性である請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記光源（３）は、前記カメラ（１）の回路支持体（１２）上に配置されている請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。

【請求項10】

空間的に分離された少なくとも２つの反射光線（ｒ１；ｒ２又はｒ２′）が延在しない、前記光路の範囲内に、第２のスペクトルフィルタが配置されていて、この第２のスペクトルフィルタが、前記特定の波長範囲内の波長を有する光を阻止する請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。

【請求項11】

前記カメラ（１）は、画像センサ（５）を有し、第１のスペクトルフィルタ又は前記第１及び第２のスペクトルフィルタは、前記画像センサ（５）の画素上に直接被覆されている請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記光源（３）は、集束された光線（ｈ）を発生させる請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。

【請求項13】

前記光源（３）によって発生された前記光線（ｈ）は、導光体（１３）によって前記窓ガラス（２）へ向けられる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。

【請求項14】

前記窓ガラス（２）の後に配置され且つ窓ガラスの前の遠隔範囲上に焦点合わさせされた１つのカメラ（１）と、前記窓ガラス（２）上へ向けられた少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を発生させるための１つの光源（３）とを用いることで、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）から反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）及び前記外側（２．２）上の雨（２．１）から反射した光線（ｒｈ）が、前記カメラ（１）上に当たるように、前記光源（３）が、前記少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を前記窓ガラス（２）へ向け、
前記カメラ（１）を用いて前記窓ガラス（２）の外側（２．２）から反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）及び前記外側（２．２）上の雨（２．１）から反射した光線（ｒｈ）の光量を測定し、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）上の雨（４）を検出するために、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）から反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）及び前記外側（２．２）上の雨（２．１）から反射した光線（ｒｈ）の測定される光量を評価することによって、１つの窓ガラス（２）の外側（２．２）上の雨（４）を検出する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置を使用するための方法。

【請求項15】

請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置によって１つの窓ガラス（２）の外側（２．２）上の雨（４）を検出するための方法において、
前記カメラ（１）によって、
・第１の画像が、光源（３）の遮断時に録画され、
・第２の画像が、光源（３）の投入時に録画され、
・差画像が、第２の画像と第１の画像とから形成され、
・前記窓ガラス（２）の外側（２．２）で反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）の光量が、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）上の雨（４）を検出するために評価される当該方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源及びカメラにより窓ガラス上の雨滴を検出する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

国際公開第２０１０／０７２１９８号には、自動車の運転者支援機能のために使用されるカメラによる雨検出が記載されている。雨検出のため、２焦点光学系が使用されて、前窓ガラスの部分範囲をカメラの画像チップ又は画像センサの部分面上に鮮鋭に表示する。

【0003】

この考えの欠点は、付加的な光学素子が挿入され、その縁が、画像チップの雨センサ範囲用の光線経路においても、縁の近くにある運転者支援機能用範囲においても、著しい障害を引起こすことである。特に小さい寸法で設けるために、運転者支援範囲及び雨センサ範囲のための焦点合わせ条件は著しく相違しており、それを光学素子の増大される厚さによって補わねばならず、またそれにより障害が増大し、縁の周囲の画像チップにおける利用不可能な広い範囲を生じる。

【0004】

画像チップ上の雨センサ検出範囲と窓ガラスに対応する雨センサ表面との間の異なる光学距離を生じる異なる窓ガラス傾斜において、別の欠点が生じる。更に鋭敏な光学的写像を補償するために、変化するあらゆる組込み状況に光学素子の厚さを合わせねばならない。

【0005】

夜間でも雨滴を検出できるようにするため、国際公開第２０１０／０７２１９８号では、導入素子を介して光を前窓ガラスへ導入し、前反射を介して窓ガラス内を導くことが提案されている。導出素子により、前反射した光がカメラの方へ導出される。前窓ガラス上に水滴があると、光の一部が導出され、もはや導出素子の方へ全反射されない。この場合も、変化されるあらゆる窓ガラス傾斜のために、統合されるカメラ照明装置を変化する組込み条件に機械的に合わせねばならないことが、不利に作用する。

【0006】

米国特許第７２５９３６７号明細書でも同様に、カメラによる雨検出が提案され、カメラ開口角の通過窓を窓ガラスにより大きい面積で照明する。カメラはほぼ無限大に焦点を合わされ、従って同時に運転者支援のために利用可能である。遠隔範囲の写像のため、雨滴は画像において障害としてのみ感じられ、画素サイクルに同期してパルス化されるか又は変調される光で記録（録画）される画像の費用がかかる差測定によって検出される。

【0007】

しかしシミュレーション計算及び測定から、このような照明では、光の非常に僅かな部分しか雨滴においてカメラ反射されないことがわかる。この状況は悪い信号対雑音比を生じ、その結果不確実な雨検出を生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の課題は、従来技術から公知の装置又は方法の前記の欠点を克服することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題は、
窓ガラス（２）の後に設けられた１つのカメラ（１）と、この窓ガラス上に向けられた少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を発生させるための１つの光源（３）とを有する、雨（４）を検出するための装置において、
前記カメラ（１）は、前記窓ガラス（２）の前に存在する遠隔範囲上に焦点合わせされ、
前記窓ガラス（２）の外側（２．２）から反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）及び前記外側（２．２）上の雨（２．１）から反射した光線（ｒｈ）が、前記カメラ（１）上に当たり、前記カメラ（１）上に当たる少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′；ｒｈ）の光量が、前記カメラ（１）によって測定され得るように、前記光源（３）が、前記少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を前記窓ガラス（２）へ向け、
前記窓ガラスの内側（２．１）から反射した光線（ｒ１）と当該外側（２．２）から反射した光線（ｒ２又はｒ２′）及び当該外側（２．２）上の雨（２．１）から反射した光線（ｒｈ）が、空間的に分離された少なくとも２つの光線（ｒ１；ｒ２又はｒ２′；ｒｈ）として前記カメラ（１）上に当たり、前記カメラ（１）上に当たる少なくとも２つの光線（ｒ１；ｒ２又はｒ２′；ｒｈ）の光量が、前記カメラ（１）によって測定され得るように、前記光源（３）が、前記少なくとも１つの光線（ｈ；ｎ）を前記窓ガラス（２）へ向け、
前記光源（３）は、特定の波長範囲内の波長を有する光だけを発生させ、前記カメラ（１）の光路中の、前記窓ガラス（２）の外側（２．２）で反射した少なくとも１つの光線（ｒ２；ｒ２′）及び前記外側（２．２）上の雨（２．１）で反射した光線（ｒｈ）が延在する領域内に、１つの第１のスペクトルフィルタが配置されていて、この第１のスペクトルフィルタが、前記特定の波長範囲内の波長を有する光を透過させることによって解決される。
カメラは窓ガラスの後に設けられ、特に車両の内部例えば前窓ガラスの後に設けられ、窓ガラスの前にある遠隔範囲に焦点を合わされる。カメラはなるべく集束用のレンズ及び画像ゼンサ例えばＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサを含んでいる。窓ガラスへ向けられる少なくとも１つの光線を発生する光源は、少なくとも光線を窓ガラスへ向けて、窓ガラスの外側により反射される少なくとも１つの光線（又は窓ガラスへ向けられる光線の部分光線）がカメラへ当たるようにする。光源は１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）又は光帯として構成することができる。カメラへ当たる少なくとも１つの光線の光量は、カメラにより測定することができる。

【0010】

本発明は、車両カメラ特に運転者支援カメラにより雨を検出するための簡単であるが信頼できる可能性を示す。実質的に１つの光量のみを測定すればよいので、費用のかかる画像処理アルゴリズムは必要でない。積極的な照明により、装置は、太陽の反射及び強い陰のような外部の影響に対して妨害を受け難い。

【0011】

例えば多光線光源では、雨量は、外側前窓ガラスによるすべての光反射の光量減少を介して、かつ／又は影響を受ける光反射の数を介して求めることができる。

【0012】

好ましい実施形態では、光源により発生される光線の入射角は、窓ガラスの外側に雨がない時、窓ガラスの外側へ当たる光線のうち、窓ガラスから分離される光線より多くが反射されるように調整されている。

【0013】

有利な実施形態によれば、装置が、窓ガラスの外側で反射される光線の測定される光量から、雨が窓ガラスの外側に存在するか否か及びどれ位の雨が存在するかを確認する評価装置を含んでいる。

【0014】

雨を求める評価装置が、窓ガラスの外側で反射される光線の測定される光量を、閾値と比較できるのが好ましい。閾値は、乾いている窓ガラスの場合例えば規則正しい修正により、特に照明の変化される強さ及び／又はカメラの変化される感度に合わせることができる。複数の閾値を使用することもできる。

【0015】

評価装置が、窓ガラスの外側で反射されてカメラの画像センサにより測定される光線の露光量の時間的変化を求めると、有利である。このため画像列をカメラにより記録することができる。

【0016】

好ましい実施形態では、光源が少なくとも１つの光線を窓ガラスへ向けて、窓ガラスの内側及び外側により反射される光線が、少なくとも２つの空間的に分離した光線としてカメラへ当たる。この場合カメラへ当たる少なくとも２つの光線の光量がカメラにより測定可能である。この場合窓ガラスの内側で（直接）反射されてカメラへ当たる光線は、なるべく基準信号として役立つ。なぜならば、この光線の光量は、窓ガラスの外側に雨滴が存在する場合又は存在しない場合不変だからである。

【0017】

ここに提案された照明によるこの検出方式は、必ずしもカメラを頼りにしているのではなく、空間的に分離した２つの光線の光量を求めることができるあらゆる光センサにより利用される。ここに紹介される検出方式が従来のダイオード雨センサに比べて持つ利点は、結合光学系が必要とされず、同時に比較測定のための基準光線が存在することに基いている。

【0018】

集束されて写像される遠隔範囲の評価に基づく１つ又は複数の別の運転者支援機能のために、カメラが使用されるのがよい。

【0019】

本発明の有利な構成によれば、光源が構造的にカメラ又はカメラのハウジングへ統合されている。この場合光源は、カメラハウジング内のカメラののぞき仕切り又はのぞきホッパの下に設けられているのがよい。

【0020】

この場合光源が赤外線波長範囲にある光を発生し、のぞき仕切りが少なくとも光源より上又は光源の放射方向にある部分範囲において、赤外線波長範囲で透過性であると、有利である。

【0021】

この場合光源がカメラの回路支持体又は基板上に設けられている。

【0022】

光源が例えば（近）赤外線範囲のように特定の波長範囲にある波長を持つ光のみを発生するのがよい。カメラの光路において、少なくとも２つの空間的に分離した反射光線が経過する範囲に、第１のスペクトルフィルタが設けられている。第１のスペクトルフィルタは、この特定の波長範囲にある波長を持つ光を十分通す（例えば赤外線を通す）。

【0023】

空間的に分離した少なくとも２つの反射光線が経過しない光路の範囲に第２のスペクトルフィルタが設けられ、この第２のスペクトルフィルタが、特定の波長範囲にある波長を持つ光を阻止すると有利である（例えば赤外線阻止フィルタ）。

【0024】

第１のスペクトルフィルタ又は両方のスペクトルフィルタが画像センサの画素に直接被覆されているのがよい。

【0025】

有利な実施形態では、光源が集束される光線を発生する。

【0026】

光源により発生される光線が例えばガラス繊維のような導光体により窓ガラスへ向けられていると有利である。

【0027】

本発明は更に窓ガラスの外側の雨を検出する方法に関する。これに対する前提は、窓ガラスの後に設けられて窓ガラスの前の遠隔範囲に焦点を合わされるカメラ、及び窓ガラスへ向けられる少なくとも１つの光線を発生する光源である。光源が少なくとも１つの光線を窓ガラスへ向けて、窓ガラスの外側により反射される少なくとも１つの光線がカメラへ当たるようにする。カメラにより、窓ガラスの外側により反射される少なくとも１つの光線の光量が測定される。窓ガラスの外側により反射される少なくとも１つの光線の測定された光量を評価することにより、窓ガラスの外側の雨を検出することができる。

【0028】

窓ガラスの雨を検出するための好ましい方法は、本発明による装置を使用する。まずカメラにより、光源が遮断される際第１の画像が記録される。続いて光源が投入される際第２の画像が記録される。第２の画像及び第１の画像から差画像が形成される。差画像において、窓ガラスの外側で反射される少なくとも１つの光線の光量が、窓ガラスの外側の雨を検出するために評価される。

【0029】

可視光を照明として有利に使用する際、道路使用者が照明によって妨げられないように注意せねばならない。このため外部の光度により合わされる短い可視光パルスを使用することが提案される。これは、雨センサ画像のため短い露光時間及び画像記録時間を必要とし、それが再び運転者支援機能に少し影響を及ぼす。日中このような光パルスは、直接照明を見る時、知覚されるだけである。夜間には雨検出のために僅かな光しか必要とされない。この場合強度を適当に低く制御できるので、夜でも照明は有害に作用しない。

【0030】

照明の強さの適合は、使用される波長範囲に関係なく、別の利点をもたらす。雨センサ光反射は、日中でもよく目に見え、夜には、写像が飽和して量的評価が妨げられることが回避される。

【0031】

照明は、例えば列をなして設けられている個々の発光ダイオードを介して有利に行うことができる。その代わりに光帯を使用できるであろう。この場合例えば±２０°以下の十分方向づけられた放射特性が保証されるのがよい。

【0032】

本発明が図及び実施例により以下に詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】窓ガラスが乾いている場合光路と共に光源及びカメラの可能な配置の基本原理を概略的に示す。

【図2】窓ガラスに雨がある場合変化する光路を概略的に示す。

【図3】カメラの画像センサにより検出されて雨を推論させる信号を示す。

【図4】窓ガラスの内側で反射される光線が一部だけカメラの画像センサに写像される配置を示す。

【図5】反射される光線が焦点を合わされる遠隔範囲に重畳されて画像センサに写像される配置を示す。

【図6】ａはフィルタ画素マトリクスとしてのバイエルパタンを示し、ｂは色のないフィルタ画素マトリクスを持つ変わったバイエルパタンを示す。

【図7】光源がカメラののぞき仕切りより下で回路支持体上に設けられている光源及びカメラの別の配置を概略的に示す。

【図8】窓ガラスに雨がある場合別の配置の変わった光路を概略的に示す。

【図9】別の配置により雨を検出する付加的な可能性を概略的に示す。

【図10】窓ガラスに雨がある場合カメラへ当たる光源の主光線の雨滴で反射される成分の測定によって別の配置により雨を検出する付加的な可能性を概略的に示す。

【図11】光源からの光が導光体を経て窓ガラスへ導かれる配置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１は本発明の第１実施例の動作原理を示す。ここに紹介される雨検出は、遠隔範囲に焦点を合わされるカメラ１及び米国特許第７２５９３６７号明細書による大きい面の照明とは異なり１つ又は複数の集束される光線ｈを利用する光源３に基づいている。

【0035】

光源３により発生される光線ｈは、窓ガラス２へ向けられて、窓ガラスの内側２．１及び外側２．２で反射される光線が、空間的に分離した２つの光線ｒ１，ｒ２としてレンズ又はカメラ１へ当たる。遠隔範囲へ焦点を合わせるため、光束の縁が不鮮明に画像チップ５に写像される。しかし両方の光線ｒ１，ｒ２は十分分離されており、そのそれぞれの光量に画像センサ５で測定可能である。

【0036】

この実施例では、光源３の主光線ｈが使用され、従って光源の光はなるべく集束可能である。空気−窓ガラス境界面（又は窓ガラスの内側２．１）で反射される主光源の成分ｒ１は、基準光線として用いられる。窓ガラスを透過する成分のうち、窓ガラス−空気境界面（又は窓ガラスの外側２．２）で反射されてカメラ１へ当たる成分は、測定光線ｒ２として用いられる。図示されてないが窓ガラス２内で複数回反射される光線の成分は、（窓ガラス−空気の外側（２．２）で反射された後、窓ガラス−空気の内側２．１で）反射される。

【0037】

この配置は、図２により説明されるように、窓ガラスの外側２．２に雨が存在する場合、顕著な信号変化という利点を与える。さて降雨４の場合前窓ガラス２の外側２．２がぬれると、光ｔ１の大部分が分離されるので、それに応じて反射される成分ｒ２′が弱められる（図２参照）。内側２．１により反射される光線ｒ１はその影響を受けない。

【0038】

両方の光線４１とｒ２又はｒ２′の測定される光量の比較によって、降雨４の場合減少される信号ｒ２′を容易に測定し、窓拭き器を適当に始動することができる。

【0039】

照明３により運転者及び他の道路使用者を惑わさないようにするため、一般に使用されるＣＣＤ又はＣＭＯＳ画像チップ５が高い感度を持つ近赤外光を使用することができる。

【0040】

雑音、昼光、日光及び他の人工光源のような妨害に対して感じないようにするため、光源３を画像読み取りサイクルになるべく同期して部分的に又は完全に時間的に調節して、簡単な差動法により妨害を取除くことが提案される。これは信号対雑音比を改善する可能性である。別の可能性は適当なスペクトル濾波である。即ち光線対ｒ１，ｒ２／ｒ２′が当たる画像チップ５の部分は、光源３の波長に対して高い透過性を持つスペクトル帯域フィルタを備えることができる。

【0041】

図３は、雨検出に用いられる画像センサ５の上部に、例えば光源３として７つのＬＥＤにより発生されるそれぞれ７対の照明反射８，９を示している。これらは無限遠に焦点を合わされるカメラ１のため鮮明には写像されないが、知覚可能である。特に光強度又は光量を測定することができる。上部の照明反射８は、前窓ガラス２の内側２．１で反射される光線ｒ１により発生され、下部の照明反射９は、前窓ガラスの外側で反射される光線ｒ２，ｒ２′により発生される。

【0042】

カメラ画像と同時に運転者支援機能を実現できるようにするため、光束対８，９が運転者支援画像７を妨害してはならない。このため図３において、画像チップ５上で運転者支援画像７外にある範囲６が選ばれる。

【0043】

従って図３は、画像チップ５上における運転者支援範囲７と雨センサ範囲６の分割例を示す。雨滴４がある窓ガラス外側の照明反射９は、強さを弱められている。この照明反射９は前窓ガラス２の外側２．２で反射される光線ｒ２′に由来し、減少された強さを持っている。なぜならば、前窓ガラス２へ透過する光線ｔ１の大部分は、雨滴４により前窓ガラスから分離ｔ２′されてカメラ１′へ反射ｒ２′されるからである。従ってこの照明反射９は、雨４が窓ガラス２の外側に存在するか否かの情報を持ち、その光量が測定信号としてのみ使用可能である。評価は例えば閾値との比較により、これらの複数の照明反射９の光量相互の比較により、かつ／又はこれらの照明反射９の少なくとも１つの光量の時間的変化の分析によって行うことができる。

【0044】

照明３による妨害を十分に回避するため、画像チップ５の覆いガラス上へ付加的に、運転者支援範囲７の上縁まで、赤外線阻止フィルタを蒸着することができる。更に既に上述したように、雨センサ検出範囲６より上に、照明３の波長の帯域フィルタを蒸着することができる。

【0045】

その代わりに、フィルタを画像センサ５の画素上へ直接塗布することもできるであろう。これは、雨センサ範囲６及び運転者支援範囲７用の異なるフィルタの縁により覆いガラス上に生じる視差ずれが回避されるという利点を持っている。この場合画像色フィルタの現在の塗布に相当する過程が有利であろう。それにより両方の範囲６，７が画素を正確に分離可能であり、それにより製造過程によって生じる付加的な機械的公差幅が回避される。この経過において雨センサ範囲６用色フィルタＲ，Ｇ，Ｂを設けるのをやめ、それにより雨検出の感度を上げることもできるであろう。

【0046】

図４は、画像チップ５上への照明斑点又は照明反射８の部分的写像を示す。雨センサ用の上部範囲６は、１つの実施例によれば、必ずしも前窓ガラスの内側からの反射８を含んでいなくてもよい。なぜならば、雨４による光の変化は下の光斑点９で見えるからである。従ってこれらの光斑点のみで測定信号として十分であり、例えば光量閾値と比較することができる。測定信号が閾値より大きいか又はこれに等しいと、窓ガラスが乾いていることがわかる。これに反し測定信号が閾値より下にあると、窓ガラス２の外側２．２上の雨が検出される。測定信号が閾値を大きく下回っているほど、それだけ多くの雨が窓ガラス２上に存在する。この実施例は、雨センサ６用の範囲を非常に強く縮小できる可能性を与える。

【0047】

しかしそれにより、この実施例では、基準光量としての図４の上部の斑点８がなくなり、それが照明変動の際不利に作用することがある。この欠点を回避するため、上部光斑点８がまだ部分的に見える範囲内でのみ上部雨センサ範囲６を縮小することができる。これが図４に示されている。

【0048】

図５は、運転者支援範囲７又は遠隔範囲写像と雨センサ範囲６又は照明反射８，９の不鮮明な写像との空間的重なりを示している。画像チップ５又は照明の構造的統合が、光斑点８，９及び運転者支援範囲７の空間的に分離した写像のための十分な大きさを可能にしない場合、例えば運転者支援画像と交互に、雨センサ光斑点の特別画像を記録することができる。このため照明３が、運転者支援画像の記録中に遮断され、雨センサ画像の記録のため再び投入される。これは雨検出のため同時に、差画像が先行する運転者支援画像により形成可能であり、それにより背景信号が強く減少され、理想的に光斑点８，９の雨センサ画像のみが残っている、という利点をあたえる。

【0049】

運転者支援カメラ１は、光学系に対するスペクトルの要求を少なくしかつ／又は一層良好な色検出を可能にするために、しばしば赤外線阻止フィルタを持っている。現在使用されている画像チップ５の個々の画素上の色フィルタＲ，Ｇ，Ｂは、赤外線スペクトル範囲にしばしば再び高い透過を持ち、従って色選択度を低下する。図５に示されているように、運転者支援範囲７と雨センサ範囲６との空間的重なりでは、赤外線阻止フィルタを使用できないか、照明３の波長を可視範囲へずらさねばならない。

【0050】

赤外光をもはや通さない一層良い色フィルタＲ，Ｇ，Ｂを使用すると、色フィルタパターンの熟練した選択により、雨センサ斑点８，９及び運転者支援画像７を同時にかつ空間的に重ねて記録することができる。

【0051】

図６のａは非常に普及しているバイヤーパターンＲ−Ｇ−Ｇ−Ｂを示す。図６のｂは修正されたパターンＲ−Ｎ−Ｇ−Ｂの例を示し、無彩画素Ｎは全く色フィルタを持たず、従って可視光及び赤外光に対して透明である。これらの“白い”画素Ｎのみが、両検出のために使用される。更にこれらは、画像チップ５の動特性及び暗い状況における感度を高めるために、両方の記録の時間的分離の際、運転者支援機能のためにも使用できる。

【0052】

図１及び２には、全反射の角度の近くで窓ガラス２内にある光路を持つ照明３が示されている。そこに示されている配置では、窓ガラス２上に雨滴４が発生する際の信号変化が特に顕著である。光源３は、コンパクトなカメラハウジング外で、カメラ１のずっと下に設けられ、これは構造的な制限及び欠点を必然的に伴う。

【0053】

図７及び８は、光源３をカメラ１もっと正確にはカメラハウジングに統合できる、という利点を与える別の配置を示す。（通常ＬＥＤによる）照明の開口角が十分大きいと、光源３をカメラ１内に、例えば図示するようにカメラ本体の基板１２上に置くことができる。これにより著しい統合利点が生じる。

【0054】

光源３の副次光線ｎの外側２．２で反射される光線ｒ２と内側２．１で反射される光線ｒ１との相対効果は、よく測定でき、かつ窓ガラス２上の雨滴４を確実に検出できるために十分であることがわかる。

【0055】

照明のために赤外光が使用され、光源３が図７におけるようにのぞき仕切り又はのぞきホッパ１１の下に設けられていると、のぞき仕切り１１は、少なくとも光源３から窓ガラス２への光線ｎが通る範囲で、赤外光に対して透明でなければならない。

【0056】

図８は、窓ガラス２の外側２．２に雨滴４が存在する場合の変化を示す。この場合も雨滴４は、窓ガラスから窓ガラスの前の範囲への光の一層強い分離ｔ２′を行う。それによりカメラ１により、窓ガラス２の外側２．２で反射されて部分光線ｒ２′の減少した強さが測定される。

【0057】

この実施例では、光源の主光線ｈが使用されるのではなく、窓ガラス２における反射を介して少なくとも２つの空間的に分離して部分光線ｒ１；ｒ２；ｒ２′としてカメラ１へ当たる副字光線ｎが使用される。

【0058】

図１と２及び図７と８に示される検出方式は、古典的な雨センサと同じように、窓ガラス２の外側２．２が湿っている時、光の減少を検出することに基づいている。

【0059】

更にこの配置では、主光線ｈの雨滴４で反射される光ｒｈも、雨を検出するために使用することができる。これが図９及び１０に示されている。

【0060】

図９は窓ガラス２が乾いている場合の状況を示している。図７におけるように、副次光線ｎにより、窓ガラス２の内側２．１で反射される成分ｒｎ１が、画像センサ５上で基準強さを生じるが、主光線ｈは画像センサに写像されない。従って基準光線ｒｎ１の照明反射のみが検出される限り、雨４が窓ガラス２上にないことを知ることができる。

【0061】

図１０に示すように、前窓ガラス２の外側２．２上の雨滴４により、主光線の僅かな部分が雨滴４において反射されて、カメラ１へ当たる。従ってこの場合１つ又は複数の照明の反射の出現から、基準光線ｒｎ１の照明反射に加えて、雨４の存在を推論することができる。

【0062】

雨検出を改善し、有害な環境の影響（変化する背景、太陽の反射、前照灯等）に対して一層頑丈にするために、図７と８又は図９と１０の両方の検出方式を組み合わせることもできる。

【0063】

図１１は、配置が導光体１３を含む別の実施例を示す。カメラ１のハウジングへの照明３の統合を簡単化し、前窓ガラス２の特定の個所へ光線ｈを導くために、ここでは導光体１３が使用される。これにより特に前窓ガラス２の外側２．２で反射される部分光線ｒ２、ｒ２′の（雨検出用）光反射９を、画像チップ５上で運転者支援範囲７外にある範囲へ位置させることが容易になる。雨検出の原理は、図７及び８において説明されたのと同じであり、ただ照明３の副次光線（図７及び８におけるｎ）の代わりに、導光体１３により主光線ｈが適当に導かれる。

【符号の説明】

【0064】

１ カメラ
２ 窓ガラス
２．１ 窓ガラスの内側
２．２ 窓ガラスの外側
３ 光源
４ 雨、雨滴
５ 画像センサ
６ 画像センサ範囲
７ 運転者支援範囲
８ 窓ガラス内側の照明反射
９ 窓ガラス外側の照明反射
１０ 雨滴における信号変化
１１ のぞき仕切り
１２ 回路支持体
１３ 導光体
ｈ 主光線
ｒ１ 窓ガラス内側で反射されるｈ又はｎの部分
ｔ１ 窓ガラス内側で透過されるｈ又はｎの部分
ｒ２ 窓ガラス外側で反射されるｔ１の部分
ｔ２ 窓ガラス外側で透過されるｔ１の部分
ｒ２′ 窓ガラス外側の雨におけるｔ１に相当する
ｔ２′ 窓ガラス外側の雨におけるｔ２に相当する
ｔｈ１ 窓ガラス内側で透過される主光線の部分
ｔｈ２ 窓ガラス外側で透過されるｔｈ１の部分
ｔｈ２′ 窓ガラス外側の雨におけるｔｈ２に相当する
ｒｈ 雨滴においてカメラへ反射されるｔｈ２′の部分
ｒｎ１ 窓ガラス内側で反射されるｎの部分
Ｒ 赤の波長範囲にある光を透過するフィルタ素子
Ｇ 緑の波長範囲にある光を透過するフィルタ素子
Ｂ 青の波長範囲にある光を透過するフィルタ素子
Ｎ 可視及び／又は赤外線波長範囲にある光を透過するフィルタ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】