JPH0675036B2 - 視程測定装置 - Google Patents

視程測定装置

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JPH0675036B2
JPH0675036B2 JP63257463A JP25746388A JPH0675036B2 JP H0675036 B2 JPH0675036 B2 JP H0675036B2 JP 63257463 A JP63257463 A JP 63257463A JP 25746388 A JP25746388 A JP 25746388A JP H0675036 B2 JPH0675036 B2 JP H0675036B2
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ヴオルフガング・ラウエル
ハンス・シユピース
ホルスト・ラウフト
マルテイーン・シユピース
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ダイムラー−ベンツ・アクチエンゲゼルシヤフト
メツセルシユミツト−ベルコウ−ブローム・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフトウング
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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制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2328
092号明細書に示されている。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を
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第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開第2427623号明細書に記
載されている変形装置では、２つの同種の光センサが設
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
されるもので、光源の付加的な光のみが考慮される。光
源から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。
〔課題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、この課題を解決する
ため本発明によれば、自動車の運転室の前窓ガラスの内
側に設けられて光パルス又は閃光を前窓ガラス及びこれ
を通して外方へ放射する発光器と、同様に前窓ガラスの
内側に設けられて前窓ガラスの外側の散乱区域と前窓ガ
ラスの所における汚染とにより後方散乱される光パルス
又は閃光を受ける光センサ及び光センサの出力信号を評
価して前窓ガラスの所における汚染による後方散乱と散
乱区域からの後方散乱とを区別する評価回路とを備えて
いる。
〔発明の効果〕
本発明は、前窓ガラスの汚染も運転者の視程に大きい影
響を与えるという知見を利用する。即ち本発明による装
置では、前窓ガラスの汚染が発光器から発せられる光パ
ルス又は閃光の後方散乱を生ずる場合にも、光センサが
この後方散乱による光を受けるので、視程の測定の際前
窓ガラスの汚染も必然的に考慮される。更に本発明で
は、光パルスは閃光が前窓ガラスを透過し、従つて前窓
ガラスの外側でも霧、雪又は雨等の散乱区域により光セ
ンサの方へ向かつて反射されるので、前窓ガラスの前の
空間における視界妨害物も記録される。
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後、場
合によつては補正される。
発光器及び光センサとしてレーザダイオード及びフオト
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。従つて霧区域又は
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後複数の予め
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開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
ス又は閃光の時間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
光センサへ後方散乱（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、これは異なる距離で反
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
の濃霧の前の範囲で視界が良好であると、比較的短い光
路従つて比較的小さい距離にある散乱区域に対応する時
間窓又は時間間隙内では、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つて濃
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。従つて光
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つて、濃
霧の距離が求められる。
評価回路は場合によつ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、評価回路が視程用の表示器、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霜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
図面に基く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１例えばレーザダイオード及び光センサ２例
えばフオトダイオードを持つている。発光器１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１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
走行方向に窓ふき器５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。車両の霧の区域を通つて走行する
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１の光の一部が多く又は少なく反射散乱
される。
これが第２図の概略的に示されている。発光器１から放
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
光線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１が信号処理装置９により制御されて、
発光器１により発生される閃光の時間的長さが、光線６
に沿つて前窓ガラス３へまたそこから光線８′に沿つて
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。従つて閃光
の持続時間は1ns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Ａの信号を取
出すことができる。曲線Ｋは、発光器１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
つている。この最大値M1は前窓ガラス３における光線６
の部分の後方散乱によつて生ずる。
発光器１による閃光の発生後、光線６が車両の前窓ガラ
ス３からもつと大きく離れた散乱区域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７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１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M1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Ｋ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
つている。なお最大値M1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。
曲線ｋ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m1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m1とm2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装置９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、平均値形成又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T1,T2,T3及びTnが示されてい
る。ここで時間窓又は時間間隙T1は、第３図による光セ
ンサ信号の振幅Ａの第１の最大値M1又はm1が予想される
時間を覆う。別の時間窓又は時間間隙T2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
を覆つている。
さて信号処理装置９は、前記の時間窓又は時間間隙T1な
いしTnについて振幅Ａ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Tn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。
t1＝ｔt1＋T1 t2ｔt2＋T2 t3ｔt2＋T3 tnｔtn＋Tn 計算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線Ｋ又はｋより下の面積の尺度
を表わす。これらの面積は、曲線Ｋの場合F1ないしF3で
示し、曲線ｋの場合f1ないしf3で示してある。時間窓又
は時間間隙Tn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。
時間窓又は時間間隙T1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。時間窓又は時間間隙T2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
又は時間間隙T3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Tnについて
振幅Ａの平均値又は積分値が０とは明らかに異なる値を
持つていると、これは車両の前の視界が減少しているこ
とを意味する。従つ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T1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隙T1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。
場合によつ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
窓又は時間間隙T1ないしTnが引各的小さい時間幅を持
ち、狭い時間的間隔で順次に続いているのがよい。
従つて要約すれば、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
は時間間隙T1ないしTnに従つて別々に処理するため、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
乱区域例えば霧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が直接に又はインタフエース
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視程を数値又は画像で示す。更に場
合によつては窓ふき器５、除霜器12又は前窓ガラス用洗
浄装置13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又はインタフエース回路10が走行速
度ｖ又は天候データ例えば外気温度及び空気湿度用の付
加的な入力端14及び15を持つている場合、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器16を操作
し、そのつど視程又は天候条件によれば不快に高い速度
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１及び光センサ２を
場合によつては二重に設け、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、場合によつてはそれ
ぞれの視界妨害の種類を一層正確に確保することも可能
である。即ち霧又は煙のように小さい粒子の曇から成る
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。従つて異なる波長の光についての散乱特性
を評価すると、それから粒径につちえの情報の誘導し、
例えば場合によつては霧、霧雨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１から発生される光が可視
スペクトル範囲にある時、場合によつては反射散乱され
る光により運転者が煩わされるのを考慮しなくてもよ
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１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の持つ自動車の概略
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
窓又は時間間隙を示す線図である。 １……発光器、２……光センサ、３…前窓ガラス、６…
…光線、７……散乱区域、８′,8″……反射散乱される
光線、９……評価回路、11……視程表示器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・アルブレヒト ドイツ連邦共和国ヴアイブリンゲン・アイ ヒエンヴエーク20 (72)発明者 ジークフリート・ライニゲル ドイツ連邦共和国ダイツイザウ・レヒベル クシユトラーセ30 (72)発明者 ヴオルフガング・ラウエル ドイツ連邦共和国エスリンゲン・ヒンテレ ル・ホルツヴエーク58 (72)発明者 ハンス・シユピース ドイツ連邦共和国プフアツフエンホ‐フエ ン・シースシユテツテ12 (72)発明者 ホルスト・ラウフト ドイツ連邦共和国ブルツクミユール・ヘル マン‐レンス‐ヴエーク16 (72)発明者 マルテイーン・シユピース ドイツ連邦共和国プフアツフエンホ‐フエ ン・アム・ベルク４ (56)参考文献 特開 昭62−231189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−86337（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−48174（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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後
    方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、自動車の運転室の前窓ガラス
    （３）の内側に設けられて光パルス又は閃光を前窓ガラ
    ス（３）及びこれを通して外方へ放射する発光器（１）
    と、同様に前窓ガラス（３）の内側に設けられて前窓ガ
    ラス（３）の外側の散乱区域（７）と前窓ガラスの所に
    おける汚染とにより後方散乱される光パルス又は閃光を
    受ける光センサ（２）、及び光センサ（２）の出力信号
    を評価して前窓ガラス（３）の所における汚染による後
    方散乱と散乱区域（７）からの後方散乱とを区別する評
    価回路（９）とを備えていることを特徴とする、視程測
    定装置。
  2. 【請求項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. 【請求項３】異なる種類の視界妨害物を区別するため、
    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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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隙（T1ないしTn）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
    （T1ないしTn）の開始（t1ないしtn）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. 【請求項７】各時間窓又は時間間隙（T1ないしTn）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. 【請求項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. 【請求項９】光センサ（２）の出力信号又は別の入力端
    （14,15）へと信号に関係して、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
    用の素度制限器（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。
JP63257463A 1987-10-17 1988-10-14 視程測定装置 Expired - Fee Related JPH0675036B2 (ja)

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DE3735267.9 1987-10-17
DE3735267A DE3735267C3 (de) 1987-10-17 1987-10-17 Vorrichtung zur Sichtweitenmessung

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JPH01134232A JPH01134232A (ja) 1989-05-26
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EP (1) EP0312788B1 (ja)
JP (1) JPH0675036B2 (ja)
DE (2) DE3735267C3 (ja)
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