JPH01134232A - 視程測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光パルス又は閃光を発生する発光器と、光パ
ルス又は閃光の放射の際光路にある散乱区域により反射
散乱される光を記録する光センサと、光センサの出力信
号を視程表示器等の側御信号に変換する評価回路とを有
する、視程測定装置に関する。

〔従来の技術〕

このような装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第２３
２８０９２号明細四に示されている。ここでは光がパル
ス状に発光器から所定の方向へ放射される。光路に散乱
区域があると、光の一部が発光器に隣接する光センサへ
反射される。所定の距離にある散乱区域の反射散乱され
る光のみを考慮するのを可能にするため、光センサがゲ
ート回路に接続されて、時間的に発光器の所定のパルス
の間に生ずる光センサのこのような出力信号のみを評価
する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開！　２４２７６２３号明
細書から公知の装置では、反射散乱される前照灯光の強
さが自動車において評価される。このため車両に光セン
サが設けられて、車両の前の狭い角度範囲からの光のみ
を受けることができる。

ドイツ連邦共和国特許出願公ｒＪＭ第２４２７６２３号
明細書に記載されている変形装置では、２つの置皿の光
センサが設けられて、同じように日光又は周囲光にさら
される。更に光センサが光源の光路にある。光センサの
出力信号は差形成により評価される。両方の光センサが
周囲光又は日光を均一に受けるため、周囲光又は日光の
影響が抑制されるので、光源の付加的な光のみが考慮さ
れる。光源かう対応する光センサへ入射する光の強さは
、例えば霧等により生ずることのある散乱区域が光路に
あるかないかに関係する。こうして周囲光が視程測定に
影響を及ぼすのが回避される。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて本発明の課題は、自動車に使用するのに一層よく適
した視程測定装置を提供することである。

（！！ｌ１ｍを解決するための手段〕 最初にあげた種類の装置において、この３１１ｍを解決
するため本発明によれば、発光器及び光センサを前窓ガ
ラスの内側に設け、光パルス又は閃光を前窓ガラス及び
これを通して外方へ向けることによって、自動車の運転
室の前窓ガラスの外側で散乱区域（Ｗ等）により生ずる
後方散乱及び前窓ガラスの所で汚染（Ｅ！１り等）によ
り生ずる後方散乱が評価可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、前窓ガラスの汚染も運転者のそのつどの視程
に大きい影響を与えることの認識に基いている。本発明
による装置のため、汚れた前窓ガラスは視程測定の際必
然的に考慮される。

なぜならば、前窓ガラスの汚染が光の後方散乱を生じて
も、光センサが光を受けるからである。

更に光パルスは前窓ガラスを通され、それに応じて前窓
ガラスの外側で霧等により光センサへ反射されるので、
前窓ガラスの外側の空間における視界妨害も記録される
。

本発明によれば、前窓ガラスの窓ふき器によりこすられ
る区域へ光パルス又は閃光が向けられるように、発光器
が設けられている。それに応じて視程測定の結果は、窓
ふき器又はこれと組合わされる窓洗浄装置の操作径、場
合によっては補正される。

発光器及び光センサとしてレーザダイオード及びフォト
ダイオードを設けるのがよい。これらの素子の寸法が小
さいため、これらを自動車の前窓ガラスより内側に設け
られる後写鏡に一体化することができる。

基本的には、本発明による装置は可視光で動作する。し
かし運転者の外乱を回避するために、発光器が可視波長
範囲外の光例えば赤外光を発生するのがよい。

本発明による装置が視程測定以外に霧区域等の距離の測
定にも使用されるのが特に好ましい。

従って霧区域又は濃霧へ入る前に運転者へ充分長い間、
警報を与えることができる。

この目的のため、光パルス又は閃光の放射機複数の予め
規定可能な時間窓又は時間間隙の間、評価回路が光セン
サの出力信号を別々に処理し、発光器から異なる距離に
ある散乱区域へまたこれから光センサへ至る異なる長さ
の光路を光が通るのに必要な異なる走行時間に応じて、
光パルス又は閃光のσげ始とそれぞれの時間窓又は時間
間隙の開始との時間的間隔が予め規定可能であり、光パ
ルス又は閃光の時聞的長さがそれぞれの走行時間より短
いように考慮することができる。

この装置では、発光器から放射されて散乱区域において
光センサへ反射散乱される光が、発光器及び光センサと
散乱区域との距離に応じて異なる長さの光路を通るとい
う事実が考慮される。さて光センサが、発光器による光
パルスの発生後反射散乱される光の強さを異なる時間的
間隔で記録すると、これは興なる距離で反射散乱される
光の強さが記録されることと同じである。さて視程測定
装置から大きい距離の所に濃霧があり、この濃霧より前
の範囲で視界が良好であると、比較的短い光路従って比
較的小さい距離にある散乱区域に対応する時間窓又は時
間ｒ１４Ｊ隙内では、光センサは実際上光の強さを記録
しないことになる。これに反し大きい光路従って濃霧の
範囲にある散乱区域に対応する時間窓又は時間間隙内で
は、比較的大きい光の強さが記録される。従って光セン
サにおける光の強さの相対増大がどんな時間窓又は時間
間隙においておこるかを検査することによって、濃霧の
距離が求められる。

評価回路は場合によっては車両の走行速度等又は天候デ
ータ用の別の入力端を持つことができる。

それにより光センサの出力信号又は別の入力端への信号
に関係して、評価回路か視程用の表示器、好ましい走行
速度用の表示器、車両用の速度制限器、窓ふき器、窓洗
浄装置又は前窓ガラスの除′Ａ１器を操作することがで
きる。

なお本発明の好ましい特徴に関しては、他の請求項及び
図面に基〈実施例の以下の説明が参照される。

〔実施例〕

第１図及び第２図によれば、本発明による視程測定装置
は、発光器！例えばレーザダイオード及び光センサ２例
えばフォトダイオードを持っている。発光ｇｉ１及び光
センサ２は自動車の前窓ガラス３の内側で後写鏡４に設
けられている。発光器ｌは時間的に短い光パルス又は閃
光（以下閃光と称する）を発生し、その光線は車両のほ
ぼ走行方向に窓ふきｉ＃ｇ５によりこすられる前窓ガラ
ス３の範囲へ向けられている。前窓ガラス３の汚染の程
度に応じて、放射される光の一部が前窓ガラス３で多く
又は少なく反射散乱される。車両が霧の区域を通って走
行するか又は濃霧へ近づくか、大気中の他の浮遊物例え
ば煙等により視界状況が限られていると、更に前窓ガラ
ス３を透過する発光器ｌの光の一部が多く又は少なく反
射散乱される。

これが第２Ｖ！！Ｊに概略的に示されている。発光器！
かう放射される光線６の光はまず前窓ガラス３において
、それから例えば濃霧により形成される散乱区域７にお
いて反射散乱され、反射散乱される光線は８′及び８″
で示されている。

反射散乱される光線８′及び８″は一部光センサ２へ入
射するので、それぞれ捕集される光の強さのレベルを表
わす信号が光センサの出力側に発生される。反射散乱さ
れる光線８′及び８″の強さが大きいほど、視程は悪い
。

評価回路としての信号処理装置９により光センサ２の出
力信号が評価されて、前窓ガラス３から反射散乱される
光ｆ！８’と散乱区域−７から反射散乱される光線８″
とを区別することができる。

このため発光器ｌが信号処理袋Ｎ１９により創部されて
、発光器１により発生される閃光の時間的長さが、光線
６に沿って前窓ガラス３へまたそこから光線８′に沿っ
て光センサ２へ至る光路を光が走行するのに必要な走行
時間とせいぜい同じ長さであるようにされる。従って閃
光の持続時間は約Ｉｎｓである。

こうして光センサ２の出力側から、第３図の曲線Ｋによ
り示される時間的経過を基本的にとる振幅への信号を取
出すことができる。曲線には、発光器ｌによる閃光の発
生から極めて短い時間後既に生ずる第１の最大値Ｍ１を
持っている。この最大値Ｍｌは前窓ガラス３における光
線６の部分の後方散乱によって生ずる。

発光器ｌによる閃光の発生後、光＠６が車両の前窓ガラ
ス３からもつと大きく藤れた散乱区域７（第２図参照）
で反射散乱されると、時間的に大きい間隔をおいて別の
最大値Ｍ２が生ずる。この別の最大値Ｍ２の時間的位置
は、散乱区域フと車両との距離の尺度である。なぜなら
ば最大値Ｍ２の時間的位置は、発光器ｌから散乱区域７
へそれから光センサ２へ戻る光の走行時間により決定さ
れるからである。

両方の最大値Ｍ、及びＭ２の高さ及び形状は、前窓ガラ
ス３における汚染の密度及び散乱区域７の粒子密度によ
り生ずる視界悪化の尺度である。

曲線には、例えば前窓ガラス３の汚染による視界悪化が
比較的著しい場合を示し、それに応じて光センサ２の出
力信号の振幅Ａは最大値Ｍ１において比較的大きい値を
持っている。なお最大値ＭｌとＭ２との比較的小さい時
間的間隔は、散乱区域７例えば濃霧が車両から比較的小
さい距離にあることを意味する。

曲Ｉｎｋは、前窓ガラス３の汚染が比較的少なく、散乱
区域７又は濃霧が車両から更に大きく離れている場合に
ついて、振幅Ａの時間的経過を定性的に示している。最
大値町はそれに応じて一層小さい高さを持ち、更に両方
の最大値町とＩ＋２との時間的間隔は比較的大きい。

光センサ２の出力信号は信号処理袋Ｍ９により例えば振
幅Ａの平均値形成又は積分により処理される。その際処
理の特徴は、平均値形成文は積分が所定の時間窓又は時
間間隙中にのみ行なわれることである。

これに関して第４図が参照される。ここには時間軸ｔに
複数の時間窓又は時間間隙’ｒ、ｌ　７２゜Ｔ３及びＴ
ｎが示されている。ここで時間窓又は時間間隙Ｔｌは、
第３図による光センサ信号の振幅への第１の最大値Ｍ１
又はｍｌが予想される時間を覆う。別の時間窓又は時間
間ＥＴ２ないしＴｎは、第３図における振幅Ａの別の最
大値Ｍ２又はｍ２が生ずる時間を覆っている。

さて信号処理装置９は、前記の時間窓又は時同間隙Ｔｌ
ないしＴｎについて振幅への時間的平均値又は時間積分
値を形成する。こうして時間窓又は時間間隙Ｔ１ないし
Ｔ　がそれぞれ時点ｔ１ないしｔｎに始まると、振幅Ａ
の平均値形成又は積分が順次時間ｔの次の範囲について
行なわれる。

ｔ　１　：　ｔ≦ｔ　１　＋　Ｔ　１ ｔ２≦ｔ≦ｔ　２　＋　Ｔ　２ ｔ３≦ｔ≦ｔ　２　＋　Ｔ　３ １ｎ≦ｔ≦ｔｎ＋Ｔｎ ｉｒｔｉされる平均値又は積分値は、図に関して時間ｔ
の上記の値の範囲において曲ＩＩ！Ｋ又はｋより下の面
積の尺度を表わす。これらの面積は、曲１１にの場合Ｆ
１ないしＦ３で示し、曲線にの場合ｆｌないしｆ３で示
しである。時間窓又は時間間隙−内では、これらの平均
値又は積分値又はこれらを具体化する面積は、第３図に
示す例では実際状値０である。

時間窓又は時間間１ａＴｌについて計算される平均値又
は積分値は、前窓ガラスの内側及び外側における汚染の
尺度である。時間窓又は時間間ＭＴ２について計算され
る値は、前窓ガラス３の前で空気の流れにより影響を受
ける区域における霧等による視界妨害の尺度である。時
間窓又は時間間８Ｔ３について計算される値は、外乱又
は車両による乱流がまだ生じない距離にある霧等による
視界妨害の尺度を示している。

時間窓又は時間間隙Ｔｆｌについて振ｍＡの平均値又は
積分値が０とは明らかに異なる値を持っていると、これ
は車両の前の視界が減少していることを意味する。従っ
て異なる時間窓又は時間間隙は発光器１又は光センサ２
から異なる距離にある視界妨害にそれぞれ対応している
。

第４図とは異なり、時間窓又は時間間隙ＴＩないしＴ４
がもつと短い時間幅を持ち、もつと多数設けられるよう
にすることも可能である。

更に時間的に互いに重なる時間窓又は時間間隙を使用す
ることも可能である。

特に重要なことは、光センサ２の出力信号の処理、即ち
図示した例では個々の時間窓又は時間間ＥＩＴＩないし
Ｔｎについて信号振幅Ａの処理及び平均値又は積分値の
形成が別々に行なわれることである。

場合によっては順次に続くそれぞれ２つの時間窓又は時
間間隙について計算される値を互いに減算することがで
きる。それにより、振幅Ａの値を大体において時間に関
係なく大幅に一定な値だけ大きく又は小さくする外乱の
影響が除去される。この処理方法により大きい外乱間隔
を得ることができる。この処理方法に関連して、個々の
時間窓又は時間間ｌ１ｊＩＩＩＴｌないしＴｎが比較的
小さい時間幅を持ち、狭い時間的開隔で順次に続いてい
るのがよい。

従って要約すれば、発光器１により発生される閃光の持
続時間が非常に短く、光センサ２の出力信号が時間窓又
は時間間１ｍＴｌないしＴｎに従って別々に処理される
ため、視界妨害の尺度についての測定値や、視界を妨害
する光散乱区域例えば鋤がどんな距離にあるかについて
の値も求めることができることがわかる。

視程及び光散乱区域の距離について求められるデータに
関係して、信号処理装置９が１１接に又はインタフェー
ス回路１０を介して表示器１１を制御し、この表示器が
自動車の運転者にそのつどの視程を数値又は画像で示す
。更に場合によっては窓ふき器５、除霜器１２又は前窓
ガラ山し ス用洗浄装置を自動的に操作して、前窓ガラスをきれい
にするか、又は曇りを除くことができる。

特に信号処理装置９又はインタフェース回路ｌＯが、走
行速度Ｖ又は天候データ例えば外気温度及び空気７１．
１度用の付加的な入力端１４及び１５を持っている場合
、入力端１４及び１５に存在する情報を考慮して車両の
速度制限′ａ１６を操作し、そのつどの視程又は天候条
件によれば不快に＋１′ｂい速度で運転者が走行するの
を不可能にすることができる。

図示した実施例とは異なり、発光器ｌ及び光センサ２を
場合によっては二重に設け、この二重配置で両方の発光
器１により異なる波長の光を発生させることができる。

このように一部又は完全に過剰な配置により装置の安全
性が高められることを別にしても、場合によってはそれ
ぞれの視界妨害の種類を一層正確に確認することも可能
である。即ち霧又は炸のように小さい数子の雲から成る
光散乱区域は、粒径及び光の波長に応じて、異なる散乱
特性を示す。従って異なる波長の光についての散乱特性
を評価すると、それから粒径についての情報を誘導し、
例えば場合によってはｇ、ｇＦ＠及び普通の雨を区別す
ることができる。

なるべく発光器１として使用されるレーザダイオードは
、極めて小さい発光時間を持つ光線又は光束を発生する
ことができるので、発光器ｌから発生される光が可視ス
ペクトル範囲にある時、場合によっては反射散乱される
光により運転者が煩わされるのを考慮しなくてよい。し
かし人間の眼に見えないスペクトル範囲外にあるスペク
トル範囲を持つ発光器ｌを使用することも考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による視程測定装置を持つ自動車の概略
正面図、第２図は本発明による装置の構成図、第３図は
光センサの出力信号のレベルを時間に関して示す線図、
第４図は評価回路が光センサの出力信号を処理する時間
窓又は時間ｒｌＪ＋隙を示す線図である。 ｌ・・・発光器、２・・・光センサ、３・・・前窓ガラ
ス、６・・・光線、７・・・散乱区域、８１　、３＃＃
・・・反射散乱される光線、９・・・評価回路、■・・
・視程表示器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　光パルス又は閃光を発生する発光器と、光パルス又
   は閃光の放射の際光路にある散乱区域により反射散乱さ
   れる光を記録する光センサと、光センサの出力信号を視
   程表示器等の制御信号に変換する評価回路とを有するも
   のにおいて、発光器（１）及び光センサ（２）を前窓ガ
   ラス（３）の内側に設け、光パルス又は閃光を前窓ガラ
   ス（１３）及びこれを通して外方へ向けることによつて
   、自動車の運転室の前窓ガラス（３）の外側で散乱区域
   により生ずる後方散乱及び前窓ガラス（３）の所で汚染
   により生ずる後方散乱が評価可能であることを特徴とす
   る、視程測定装置。 ２　発光器（１）及び光センサ（２）が運転室内の後写
   鏡（４）に設けられていることを特徴とする、請求項１
   に記載の装置。 ３　異なる種類の視界妨害を区別するため、異なる波長
   の光用の複数の発光器（１）が設けられていることを特
   徴とする、請求項１に記載の装置。 ４　発光器（１）が可視波長範囲外の光線を発生するこ
   とを特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の装置
   。 ５　前窓ガラス（３）の窓ふき器（５）によりこすられ
   る区域へ光パルス又は閃光が向けられていることを特徴
   とする、請求項１ないし３の１つに記載の装置。 ６　光パルス又は閃光の放射後複数の予め規定可能な時
   間窓又は時間間隔（Ｔ＿１ないしＴ＿ｎ）の間、評価回
   路（９）が光センサ（２）の出力信号（Ａ）を別々に処
   理し、発光器（１）から異なる距離にある散乱区域（３
   、７）へまたこれから光センサ（２）へ至る異なる長さ
   の光路を光が通るのに必要な異なる走行時間に応じて、
   光パルス又は閃光の開始とそれぞれの時間窓又は時間間
   隙（Ｔ＿１ないしＴ＿ｎ）の開始（ｔ＿１ないしｔ＿ｎ
   ）との時間的間隔が予め規定可能であり、光パルス又は
   閃光の時間的長さがそれぞれの走行時間より短いことを
   特徴とする、請求項１ないし５の１つに記載の装置。 ７　各時間窓又は時間間隙（Ｔ＿１ないしＴ＿ｎ）用の
   評価回路（９）が光センサ（２）の出力信号（Ａ）の時
   間的平均値又は時間積分値を形成することを特徴とする
   、請求項６に記載の装置。 ８　評価回路（９）が車両の走行速度（ｖ）等又は天候
   データ用の別の入力端（１４、１５）を持つていること
   を特徴とする、請求項１ないし７の１つに記載の装置。 ９　光センサ（２）の出力信号又は別の入力端（１４、
   １５）への信号に関係して、評価回路（９）が視程用の
   表示器（１１）、好ましい走行速度用の表示器、車両用
   の速度制限器 （１６）、窓ふき器（５）、窓洗浄装置（１３）又は前
   窓ガラス（３）の除霜器（１２）を操作することを特徴
   とする、請求項１ないし８の１つに記載の装置。