JPH0815449A - 雨滴検知センサおよびその雨滴検知センサを用いた雨滴計測装置およびその雨滴計測装置を用いたワイパ駆動装置 - Google Patents

雨滴検知センサおよびその雨滴検知センサを用いた雨滴計測装置およびその雨滴計測装置を用いたワイパ駆動装置

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JPH0815449A
JPH0815449A JP7067015A JP6701595A JPH0815449A JP H0815449 A JPH0815449 A JP H0815449A JP 7067015 A JP7067015 A JP 7067015A JP 6701595 A JP6701595 A JP 6701595A JP H0815449 A JPH0815449 A JP H0815449A
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Hiroshi Fukui
浩 福井
Junichi Takagi
潤一 高木
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Omron Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 雨滴を簡単かつ正確に検知する。 【構成】 自動車のボンネット１とフロントガラス２と
の境界部に発光部５と受光部６とを対向配備する。発光
部５は車体内部に収納されたアンプユニット３から同期
信号を受け取って帯状光８を間欠的に投射し、受光部６
で得られた受光量がアンプユニット３を介して制御部４
に出力される。発光部５と受光部６との間を雨滴が通過
すると、帯状光８が遮光されて受光率が低下し、雨滴が
検知される。さらに制御装置４はこの検知結果より雨滴
量を計測し、計測結果が所定のしきい値に達したとき、
ワイパ駆動信号を出力してワイパ７を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、雨滴を検知するため
の雨滴検知センサ、およびその雨滴センサを用いて雨滴
量を計測する雨滴計測装置、および雨滴量に応じて自動
車などの車輌のワイパを駆動するワイパ駆動装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車などの車輌において自動的
にワイパを駆動するために雨滴量を検出するための雨滴
検知センサとして、図２８〜図２９に示すようなものが
存在する。
【０００３】図２８は全反射方式の雨滴検知センサを示
す。図中、７０はフロントガラスを示し、７１，７２は
それぞれフロントガラス７０の内側に設けられた発光素
子，受光素子を示す。またフロントガラス７０の内側面
においては、プリズム７３，７４をそれぞれ発光素子７
１，受光素子７２に対向配備させている。
【０００４】発光素子７１からプリズム７３を介してフ
ロントガラス７０に光を照射すると、フロントガラス７
０に雨滴７５が付着していない状態で、光はフロントガ
ラス７０内を全反射して進み、プリズム７４を経て受光
素子７２へと入射する。
【０００５】一方、フロントガラス７０に雨滴７５が付
着した状態では、光が雨滴７５を通して外側に漏れてし
まうため、受光素子７２の受光量は低減する。この原理
を利用して受光素子７２の受光量を計測することによ
り、雨滴７５が検知される。
【０００６】図２９は静電容量方式の雨滴検知センサを
示す。この雨滴検知センサは一対の透明電極７６ａ，７
６ｂ間の静電容量の変化により雨滴７５を検知するもの
で、透明電極７６ａ，７６ｂはフロントガラスなど車体
の表面に取り付けられる。
【０００７】図３０は圧電振動方式の雨滴検知センサを
示す。この雨滴検知センサは車体の表面に圧電振動子７
７を取り付けて、この圧電振動子７７により雨滴７５の
落下に基づく振動を電気信号に変換して雨滴を検知する
ものである。
【０００８】上記の３つの方式の雨滴検知センサのう
ち、図２８の全反射方式の雨滴センサは、センサをワイ
パの払拭面に対向させて取り付ける必要があるため、運
転者の視界が妨げられる。また、雨滴の検知エリアを広
くするために発光素子７１と受光素子７２との間の距離
を広げると、検出精度が低下するという問題がある。
【０００９】図２９の静電容量方式の雨滴検知センサで
は、電極７６ａ，７６ｂ間が雨滴７５で満たされると静
電容量が飽和状態に達してしまうため、雨滴７５を除去
する機構を設ける必要がある。図３０の圧電振動方式の
雨滴検知センサでは、霧雨などの小粒の雨滴では充分な
振動が得られないため雨滴を検知できず、一方、音など
の空気振動を誤検出するという問題がある。
【００１０】このような問題を解決するものとして、発
光素子と受光素子とを車体の適所に対向配備し、受光素
子の受光量の変化により雨滴を検知するタイプの雨滴検
知センサが存在する（実開昭６１−１２３９６３号公
報）。
【００１１】図３１は、上記の雨滴検知センサの外観を
示すもので、ケース体８２の両端に突部８３，８４を形
成し、この突部８３，８４内にそれぞれ発光素子８０と
受光素子８１とを収納している。この構成において、発
光素子８０と受光素子８１との間を雨滴が通過したと
き、発光素子８０からの光が雨滴により遮られるため、
受光素子の受光量が減少し、雨滴の通過が検知される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成では、発光素子８０から投射される光は前方のみなら
ず上方および下方へと拡散する上、この拡散光の反射光
や外乱光が受光素子８１に入射する。このためノイズの
影響を受けやすく、高精度の検出結果を得られないとい
う問題がある。
【００１３】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、帯状光を投射して、この帯状光を雨滴が横切る
ときの受光量の変化により雨滴を検知することにより、
簡単かつ正確に雨滴を検知することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の雨滴検知セン
サは、帯状光を投射する発光手段と、前記発光手段から
の帯状光を受光する受光手段と、前記受光手段による受
光量の変化により前記帯状光を通過する雨滴を検知する
検知手段とを備えて成るものである。
【００１５】前記発光手段および受光手段は、請求項２
の発明では所定の間隔を隔てて対向配備される。また請
求項３の発明では、発光手段および受光手段は同一の方
向を向くように配備されると共に、前記帯状光の光路上
には帯状光を反射させるための反射手段が設けられる。
【００１６】請求項４の発明では、前記検知手段は、前
記受光手段による受光量の変化により前記帯状光を横切
る雨滴の大きさを検知する。
【００１７】前記発光手段と受光手段とは、請求項５の
発明では、同時に与えられるパルス信号により同じタイ
ミングで間欠的に動作し、また請求項６の発明では、そ
れぞれ直流電流を供給されて継続的に動作する。
【００１８】請求項７の雨滴計測装置は、請求項１の雨
滴検知センサの構成に加えて、前記検知手段による検知
結果により雨滴量を計測する計測手段を備えている。
【００１９】前記計測手段は、請求項８の発明では、雨
滴量として降雨量を計測し、請求項９の発明では、雨滴
量として雨滴の個数を計測する。
【００２０】請求項１０のワイパ駆動装置は、請求項７
の雨滴計測装置の構成に加えて、前記計測手段による計
測値が所定の値に達したときワイパを駆動させるワイパ
駆動手段を備えている。
【００２１】請求項１１の発明では、前記発光手段およ
び受光手段は、前記帯状光の光の面を水平および垂直方
向に対してそれぞれ所定角度傾斜させた状態で車体上に
配備される。
【００２２】請求項１２の発明では、前記発光手段と受
光手段とは、支持板上に配備されており、前記支持板を
車輌のボンネットとフロントガラスとの間のすき間へ挿
入することにより、フロントガラスの前面に接近させた
状態でボンネット上に装着される。
【００２３】
【作用】発光手段から投射された帯状光を雨滴が通過し
たとき、雨滴により帯状光が遮られて受光手段の受け取
る光量が減少する。検知手段は、この受光量の変化によ
り帯状光を通過する雨滴を検知する。
【００２４】請求項２の発明では、発光手段と受光手段
とは所定の間隔を隔てて対向配備されており、発光手段
から受光手段へ向かって帯状光が投射される。請求項３
の発明では、発光手段と受光手段とは同一の方向を向く
ように配備され、発光手段から投射された帯状光は反射
手段を介して受光手段へと到達する。
【００２５】請求項４の発明では、受光手段による受光
量の変化を用いて雨滴の大きさを検知するので、帯状光
を通過した雨滴の種類が把握できる。
【００２６】請求項５の発明では、発光手段と受光手段
とは同じタイミングで間欠的に動作し、請求項６の発明
では、発光手段と受光手段とはそれぞれ継続的に動作す
る。
【００２７】請求項７の発明の雨滴計測装置では、上記
の方法により雨滴を検知した後、その検知結果により雨
滴量を計測する。
【００２８】請求項８の発明では雨滴量として降雨量
を、請求項９の発明では雨滴量として雨滴の個数を、そ
れぞれ計測することにより、降雨状況を明確な形で把握
する。
【００２９】請求項１０の発明は、上記の方法で計測さ
れた雨滴量が所定の値に達したときワイパを駆動するの
で、降雨状況に応じてワイパの動作を適切に制御でき
る。
【００３０】請求項１１の発明では、帯状光の光の面が
水平および垂直方向に対してそれぞれ所定角度傾斜する
ように発光手段と受光手段とを配備するので、車輌の走
行中に雨滴が帯状光に垂直に落下するよう設定できる。
【００３１】請求項１２の発明では、発光手段と受光手
段とを支持板上に配備し、支持板をボンネットとフロン
トガラスとの間のすき間へ挿入してボンネット上に装着
するので、両手段は位置合わせを行うことなく簡単に取
り付けられる。また両手段はフロントガラスの前面に接
近させた状態で装着されるので、フロントガラス付近の
雨滴量を正確に計測してワイパを駆動できる。
【００３２】
【実施例】図１は、この発明の一実施例であるワイパ駆
動装置を自動車に取り付けた例を示す。図中、１は自動
車のボンネットを、２はフロントガラス２をそれぞれ示
し、ボンネット１とフロントガラス２との境界部に、一
対の発光部５と受光部６とが所定の間隔を隔てて対向配
備されている。
【００３３】車体内部には、アンプユニット３および制
御装置４が収納されており、前記の発光部５および受光
部６は、共にアンプユニット３に接続している。このア
ンプユニット３は、発光部５に後述する同期信号を与え
て帯状光（図中、符号８で示す）を間欠的に投射させる
もので、受光部６が受け取った光量に増幅処理とディジ
タル化処理とを施した後、処理後の受光量を制御装置４
へと出力する。
【００３４】制御装置４は、アンプユニット３から受け
取った受光量から雨滴を検知し、所定の条件の下で車輌
のワイパ７を駆動させるためのもので、ディジタル化さ
れた受光量のデータから受光率の変化をチェックし、受
光率が変化したとき発光部５と受光部６との間を雨滴が
通過したものと検知する。さらに制御装置４は、この検
知結果から雨滴量を求め、この雨滴量があらかじめ設定
されたしきい値に達したときワイパ駆動回路（図示せ
ず）に駆動信号を出力する。なお、図中一点鎖線はワイ
パ７の払拭面を示す。
【００３５】前記の投光部５および受光部６は、図２に
示すように、所定の間隔を隔てて対向配備されている。
この発光部５および受光部６は、それぞれケース体１
１，１２の内部に発光器９，受光器１０（共に図３に示
す）を配備して成るもので、各ケース体１１，１２の対
向面にはそれぞれ帯状光８を投射，受光するためのスリ
ット孔３０，３１（図３に示す）が形成されている。
【００３６】図３は、発光部５，受光部６の内部構成と
帯状光８との関係を示す。前記ケース体１１の内部に
は、ＬＥＤなどの発光素子３２とこの発光素子３２から
の光により平行光を生成するためのコリメートレンズ３
３とから成る発光器９が収納されており、コリメートレ
ンズ３３からの平行光をスリット孔３０から通過させる
ことにより帯状光８が投射される。
【００３７】受光部６側のスリット孔３１はこの帯状光
８の経路に位置合わせされており、ケース体１２の内部
には、通過した帯状光８を集光するためのコンデンサレ
ンズ３５とコンデンサレンズ３５からの光を受光する受
光素子３４とから成る受光器１０が配備される。なお雨
滴が発光面や受光面に付着しないように、各ケース体１
１，１２はともに吸水性の高い材質（例えばスポンジな
ど）により構成され、また前記発光器９および受光器１
０は各スリット孔３０，３１から充分離れた位置に配備
される。
【００３８】この発光部５および受光部６は、自動車が
通常の速度で走行中であれば雨滴１３が帯状光８に対し
てほぼ垂直に入ってくるように、スリット孔３０，３１
の各孔の長手方向が水平面に対して４５度の角度になる
ように設置されており、これにより帯状光８の通過領域
１４は雨滴の検知エリアとして機能する。なお、発光部
５，受光部６の取付け位置は図１の位置に限らず、両者
間を雨滴が通過する位置であれば車体上のいずれの場所
に取り付けても良い。
【００３９】図４は、ワイパ駆動装置の他の例を示す。
この実施例は、発光部５と受光部６とを一体化して、ボ
ンネット１とフロントガラス２とのすき間に固定配備し
たもので、車体の内部には制御装置４´が配備されてい
る。
【００４０】前記制御装置４´は、発光部５と受光部６
とに直流電流を供給する電源を備えるほか、第１の実施
例と同様、受光部６による受光量の変化をチェックする
ことにより帯状光８を通過した雨滴を検知した後、その
検知結果から雨滴量を算出する。さらに制御装置４´
は、この雨滴量が所定のしきい値に達したとき、ワイパ
駆動回路に駆動信号を出力する。
【００４１】図５は、発光部５および受光部６の具体例
を示すもので、前記図３と同様の発光器９，受光器１０
がそれぞれ収納されるケース体３６，３７と支持板４０
とから構成される。各ケース体３６，３７は、それぞれ
下方に突出した側板３８，３８を有し、この側板３８，
３８と前記支持板４０の両側部とが一体に連設されてい
る。また各側板３８，３８には、それぞれ切欠き部３
９，３９が形成されており、この切欠き部３９，３９へ
ボンネット１の端縁を係入して支持板４０をボンネット
１とフロントガラス２との間のすき間へ差し込むことに
より、各ケース体３６，３７をフロントガラス２の前面
に接近させた状態でボンネット１上に装着する。
【００４２】発光部５を構成する一方のケース体３６の
内面には、帯状光８を投射するための矩形状のスリット
孔３０が、受光部６を構成する他方のケース体３７の内
面には帯状光８を取り込むための同じ矩形状のスリット
孔（図示せず）が、それぞれ対向させて開設してある。
各スリット孔は、各ケース体３６，３７をボンネット１
上に装着したとき、孔の長手方向が水平面に対して４５
度の角度をなす。なお各ケース体３６，３７の内部に
は、前記発光器９，受光器１０のほかに、発光器９，受
光器１０を駆動するための駆動回路などが配備される。
【００４３】上記の各実施例では、それぞれ発光器９と
受光器１０とを対向配備させて、発光器９から受光器１
０へ帯状光８を投射するよう構成しているが、これに限
らず、発光器９と受光器１０とを同一の方向を向くよう
に配備し、ミラーなどの反射手段を用いて帯状光８を受
光器１０に導くように構成することも可能である。
【００４４】図６は、発光器９と受光器１０とを水平方
向に平行配備したもので、帯状光８を受光器１０に導く
ために、帯状光８の経路に２個のミラー４５，４６が配
備されている。図７は、発光器９と受光器１０とを垂直
方向に平行配備した例を示すもので、この場合も２個の
ミラー４５，４６により、発光器９からの帯状光８が受
光器１０へと導かれる。なお上記の各実施例とも、発光
器９，受光器１０の構成は前記図３と同様である。
【００４５】上記図６および７の各実施例は、いずれも
図１および図４に示した各実施例に適用できるもので、
発光部５や受光部６に接続される装置構成は、第１，第
２の実施例と同様である。またこれらの実施例でも、発
光器９，受光器１０を各ミラー４５，４６と共に一体化
すれば、車体に容易に取り付けることができる。
【００４６】図８は、雨滴検知の原理を示すもので、前
記検知エリア１４内に雨滴が存在しない状態での受光率
を１として受光率の時間的な変化を表してある。
【００４７】時刻ｔ1 に雨滴が検知エリア１４に到達す
ると、雨滴により帯状光の一部が遮光され受光率は減少
する。雨滴の落下に伴って受光率は徐々に減少し、雨滴
全体が検知エリアに入った時点ｔ2 で最小値Ｅmin をと
る。その後、雨滴が検知エリア１４を出ていくのに伴っ
て受光率は増大し、雨滴が検知エリア１４を脱出した時
刻ｔ3 で１に回復する。
【００４８】いま車が停止した状態で、雨滴が検知エリ
ア１４に垂直に落下しているものと仮定すると、前記の
受光率の最小値Ｅmin および受光率が変移する時間Ｔ
（図８の時刻ｔ1 からｔ3 までの時間）は、ともに雨滴
の直径に比例して増大する。図９は、前記の受光率の変
化と雨滴の大きさとの関係を示す。図中、曲線Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅはそれぞれ直径１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍ，４
ｍｍ，５ｍｍの雨滴が検知エリアを通過したときの受光
率の変化を示すもので、それぞれの受光率の最小値
ｍ1 ，ｍ2 ，ｍ3 ，ｍ4 ，ｍ5 および受光率の変移時間
Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3，Ｔ4 ，Ｔ5 は直径が大きくなるにつ
れて増大している。
【００４９】車が走行中の状態では、受光率の変化と雨
滴の大きさとの関係は前記と同様であるが、受光率の変
移時間と雨滴の大きさとの間の比例関係には、車の進行
速度に起因する誤差が生じてくる。一方、地表近くにお
ける雨滴の落下速度と雨滴の大きさとの間には、図１０
に示すような関係が成立することが確認されている。こ
の雨滴の落下速度は、前記の受光率の変移時間と車の進
行速度とから容易に求めることができる。
【００５０】図１１（１）（２）は、雨滴の落下速度を
求める方法を示す。図中、ｃｖは車の進行速度を、ｖは
雨滴１３の落下速度をそれぞれ示す。またｐｖは、雨滴
１３が帯状光８を通過する速度であって、前記の受光率
の変移時間と帯状光８の厚みとから算出される。
【００５１】図示例から明らかなように、雨滴の落下速
度ｖは、次の（１）式により算出される。
【００５２】
【数１】
【００５３】なお、車の進行速度ｃｖは、車輌に取り付
けられた車速センサにより容易に計測できる。
【００５４】この発明にかかるワイパ駆動装置では、雨
滴が確実に一滴ずつ入ってくるように検知エリアの大き
さを設定し、上記図９，１０の原理を適用して、受光率
の変移量を検知するか、または受光率の変移時間を検知
した後、その変移時間と車の信号速度とから雨滴の落下
速度を算出することにより、検知エリア内の雨滴の有無
および雨滴の大きさを検知するようにしている。
【００５５】図１２は、検知エリアと降雨量の関係を示
す。図中、Ｓは検知エリアの面積（ｍｍ2 ）を、Ｖは降
雨量（ｍｍ／秒）を示す。またｐｖは検知エリアを通る
雨滴の速度（ｍｍ／秒）を、ｒは雨滴の半径（ｍｍ）を
それぞれ示す。なお降雨量Ｖは、過去のデータによりあ
らかじめ設定される固定データである。
【００５６】いま、検知エリアを面として仮定すると、
１秒間に検知エリアを通過する雨滴数ｎはつぎの（２）
式で表される。
【００５７】
【数２】
【００５８】また検知エリアを落下する雨滴１３，１３
間の平均距離をｘとすると、ｘはつぎの（３）式で求め
られる。
【００５９】
【数３】
【００６０】検知エリア内に雨滴が一滴ずつ入ってくる
ためには、つぎの（４）式の条件を満たす必要がある。
【００６１】
【数４】
【００６２】この（４）式を（２）式および（３）式を
用いて書き換えるとつぎの（５）式が得られる。
【００６３】
【数５】
【００６４】過去の最高瞬間降水量として１０分間に４
９ｍｍという降水量が記録されている。また地上に落下
する雨滴の最小半径は約０．２５ｍｍであり、この雨滴
の平均的な落下速度は２ｍ／秒である。これら数値を前
記の（５）式に代入するとＳ＜３２０６（ｍｍ2 ）とな
る。これにより例えば、発光部５の開放部の横幅を２０
ｍｍ，発光部５と受光部６との距離を１２５ｍｍに設定
すれば、検知エリア１４の面積Ｓは２５００ｍｍ2 とな
り、（５）式の条件を満足する検知エリアが設定でき
る。
【００６５】図１３は、第１の実施例のワイパ駆動装置
の電気的構成を示す。前記アンプユニット３は、駆動回
路１５，増幅回路１６，同期信号生成部１７，Ａ／Ｄ変
換部１８などから構成されるもので、同期信号生成部１
７から出力される同期信号を駆動回路に与えることによ
り、前記発光素子３２を間欠的に発光動作させる。
【００６６】受光素子３３に到達した光量は電気信号に
変換された後増幅回路１６により増幅処理を受け、さら
にＡ／Ｄ変換部１８によりディジタル化される。前記同
期信号生成部１７の同期信号は、このＡ／Ｄ変換部１８
にも与えられており、これによりＡ／Ｄ変換部１８は発
光素子３２の発光タイミングに応じた受光量をパルス信
号に変換して出力する。
【００６７】図１４（１）は前記駆動回路１５に与えら
れる同期信号を、図１４（２）は前記Ａ／Ｄ変換部１８
より出力される変換パルス（以下「受光パルス信号」と
いう）を、それぞれ示す。同期信号発生部１７は一定の
時間間隔ｔ0 毎に一定レベルＨのパルス信号を出力して
いる。
【００６８】Ａ／Ｄ変換部１８は前記同期信号に同期す
るタイミングで所定のレベルの受光パルス信号を出力す
る。この場合、検知エリア１４に雨滴が存在しない状態
では、一定レベルＰ0 の受光パルス信号が出力されてい
るが、検知エリア１４に雨滴が入ってくると（時刻ｔ1
の時点）、受光パルス信号のレベルは減少し、雨滴が検
知エリア１４に完全に入った時点（時刻ｔ2 ）で最小値
Ｐmin となる。その後、雨滴が検知エリアから脱出する
と（時刻ｔ3 の時点）、受光パルス信号はもとのレベル
Ｐ0 に回復する。
【００６９】図１３に戻って、制御装置４は雨滴検知部
１９，雨滴計測部２０，しきい値記憶部２１，係数値記
憶部２２，ワイパ駆動制御部２３，動作モード記憶部２
４などから構成されている。雨滴検知部１９は、アンプ
ユニット３のＡ／Ｄ変換部１８から前記受光量データを
受け取って、雨滴の存在しない状態でのパルス信号のレ
ベル（前記のＰ0 ）を把握し、その後各パルスのレベル
が変動したとき、その変動値を検知して受光率の最小値
または変移時間を算出する。雨滴の変移時間を算出した
場合は、雨滴検知部１９は、さらに車輌内に設けられた
車速センサ４７の検知信号を取り込んで車の進行速度を
計測し、前記（１）式を用いて雨滴の落下速度を算出す
る。算出された受光率の最小値または雨滴の落下速度
は、雨滴の検知データとして雨滴量計測部２０へと出力
される。
【００７０】雨滴量計測部２０は、雨滴検知部１９から
の出力データを取り込んで後述する所定の処理を行い、
雨滴量として降雨量または雨滴数のいずれかを算出し、
得られた値をワイパ駆動制御部２３に出力する。動作モ
ード記憶部２４には、ワイパを駆動させるための条件と
して所定のしきい値が記憶されており、ワイパ駆動制御
部２３は前記の計測値がこのしきい値に達したときワイ
パ駆動回路２５に駆動信号を出力する。
【００７１】しきい値記憶部２１は、雨滴検知部１９の
雨滴検知データを用いて、帯状光８を通過した雨滴を大
きさ毎に分類するためのしきい値を記憶するためのもの
であり、係数値記憶部２２は、降雨量を算出するための
係数値を雨滴の各分類毎に記憶するためのものである。
【００７２】図１５（１）（２）および図１６（１）
（２）は、それぞれしきい値記憶部２１に記憶するため
のしきい値の設定例を示す。図１５（１）（２）は、受
光率に５つのしきい値ｅ1 〜ｅ5 （ｅ1 ＞ｅ2 ＞ｅ3 ＞
ｅ4 ＞ｅ5 ）を設定して検知される雨滴を５つのグルー
プｇ1 〜ｇ5 に分類するもので、雨滴検知部１９の算出
した受光率の最小値Ｅmin の値を各しきい値と比較する
ことにより、雨滴はいずれかのグループに分類される。
図示例では、受光率の最小値Ｅmin がしきい値ｅ3 とｅ
4 との間にあり、この場合、雨滴はグループｇ4 に分類
される。
【００７３】図１６（１）（２）は、図１０に示した雨
滴の落下速度と大きさとの関係を用いてしきい値を設定
するもので、落下速度の軸上に５つのしきい値ｖ1 〜ｖ
5 （ｖ1 ＜ｖ2 ＜ｖ3 ＜ｖ4 ＜ｖ5 ）を設定し、検知さ
れる雨滴を５つのグループｇ´1 〜ｇ´5 に分類するよ
うにしている。
【００７４】なお、しきい値を設定する方法は図示例に
限らず、６個以上のしきい値を設けて雨滴をさらに細か
く分類することも可能である。また、周囲の明るさに応
じてしきい値の組合せを複数組設定し、自動車の照明の
ＯＮ，ＯＦＦや運転者の手動操作によりいずれかのしき
い値の組合せを選択できるように設定してもよい。
【００７５】図１７は、第２の実施例における電気的構
成を示す。前記投光部５には投光素子３２とこの投光素
子３２を駆動するための駆動回路４８が配備される。ま
た受光部６には、受光素子３３とこれを駆動するための
駆動回路４９，および受光素子３３の受光量を増幅処理
するための増幅回路５０が配備されている。
【００７６】前記制御装置４´は、第１の実施例と同
様、雨滴検知部１９，雨滴計測部２０，しきい値記憶部
２１，係数値記憶部２２，ワイパ駆動制御部２３，動作
モード記憶部２４を有するほか、電源回路５２，バンド
パスフィルタ５３，Ａ／Ｄ変換部５４，同期信号生成部
５５などをその構成として含んでいる。
【００７７】前記電源回路５２は、車の走行中、バンド
パスフィルタ５３や、前記投受光部５，６の駆動回路４
８，４９に直流電流を継続的に供給する。バンドパスフ
ィルタ５３は、前記増幅回路５０を経た受光量の信号の
うち所定の範囲の周波数を有する信号のみを通過させる
ためのもので、通過した信号は、Ａ／Ｄ変換部５４へと
出力される。
【００７８】同期信号生成部５５は、所定の時間間隔で
パルス信号を生成してこれを前記Ａ／Ｄ変換部５４に出
力しており、Ａ／Ｄ変換部５４は、このパルス信号に応
じて前記バンドパスフィルタ５３から受け取ったアナロ
グ量の信号をパルス信号に変換して出力する。この結
果、前記の図１４の例と同様、所定時間ｔ0 ごとの受光
パルス信号が雨滴検知部１９に与えられる。なお、以下
の各部の構成は、第１の実施例と同様であり、ここでは
その説明を省略する。
【００７９】つぎに上記の第１，第２の各実施例に共通
する制御の手順を述べる。図１８および図１９は、雨滴
検知部１９により受光率の変移量を検知する手順を示す
もので、以下、図１９を参照しつつ図１８の各ステップ
（図中「ＳＴ」で示す）に沿って処理の手順を説明す
る。なお、以下の説明で、Ｐａは各受光パルスにより表
される受光量（以下「受光データ」という）を示し、Ｐ
max は各受光データ中の最大値を示す。またＰｓは受光
率の変動を検出するための規準値を、Ｅは受光率を、Ｅ
min は受光率の最小値をそれぞれ示す。
【００８０】処理の第１段階では、雨滴検知部１９はＡ
／Ｄ変換部１８または５４からの受光パルスを順次読み
込んでおり、各パルスのレベル間にばらつきがないかど
うかをチェックしている（ステップ１，２）。読み込ん
だ所定数（ｎ個）の受光データの変動が所定の偏差内に
おさまっているときは、ステップ２が「ＮＯ」となり、
この中から最大値Ｐmax および規準値Ｐｓが設定される
（ステップ３，４）。なお規準値Ｐｓは、図１９に示す
如く、最大値Ｐmax からデータのばらつきに基づく所定
の誤差Δｐを差し引いて求められる。
【００８１】つぎのステップ５で雨滴検知部１９は、受
光率の最小値Ｅmin として「１」を初期設定した後、最
新の受光データＰａを読み込み、これを最大値Ｐmax と
比較する（ステップ６，７）。この受光データＰａが最
大値Ｐmax を越えるものであればステップ７が「ＮＯ」
となり再びステップ１に戻って最大値Ｐmax ，しきい値
Ｐｓの再設定が行われる。
【００８２】受光データＰａが最大値Ｐmax を下回るも
のであれば、ステップ７が「ＹＥＳ」となり、雨滴検知
部１９はこの受光データＰａとしきい値Ｐｓとの除算か
ら受光率Ｅを算出し、この受光率が「１」を下回るかど
うかをチェックする（ステップ８，９）。
【００８３】図１９の例では、最大値Ｐmax ，規準値Ｐ
ｓの設定のためにｎ個の受光パルスＱ1 〜Ｑn がサンプ
リングされている。つぎの受光パルスａのレベルはしき
い値Ｐｓ以上であり、この場合ステップ９が「ＮＯ」と
なってステップ６へと戻り、つぎの受光データが読み込
まれる。以下同様の処理が行われた後、しきい値Ｐｓを
下回るデータが得られたとき（図１９の受光パルス
ｂ）、ステップ９が「ＹＥＳ」となってステップ１０へ
と移行し、雨滴検知部１９はこのときの受光率Ｅが最小
値Ｅmin より小さいことを確認した後最小値Ｅmin の値
を更新し（ステップ１１）、再びステップ６へと戻って
つぎのデータを読み込む。
【００８４】図１９の例では、受光パルスｂに続く２個
のパルスｃ，ｄで順次レベルが低下しており、この間ス
テップ６〜ステップ１１の処理が繰り返し行われて受光
率の最小値Ｅmin が更新される。
【００８５】新たな受光データＰａから算出された受光
率Ｅが最小値Ｅmin を上回ったとき（図１９の受光パル
スｅの場合）、ステップ１０が「ＮＯ」となり、雨滴検
知部１９は受光率の最小値Ｅmin 、すなわち図示例の場
合は受光パルスｄにおける受光率を出力する。
【００８６】図２０および図２１は、受光率の変移時間
を検知してその検知結果から雨滴の落下速度を算出する
手順を示す。この場合も、雨滴検知部１９はまず所定の
数（ｎ個）の受光データをサンプリングして最大値Ｐ
max ，規準値Ｐｓを設定した後、受光率の変移時間Ｔに
前記のパルス間の時間間隔ｔ0 （図１４に示す）を初期
設定する（ステップ１〜５）。
【００８７】つぎに前記と同様、最新の受光データＰａ
が読み込まれ、このデータに基づく受光率Ｅが１より小
さくなったとき、雨滴検知部１９はパルス間の時間間隔
ｔ0を用いて変移時間Ｔを更新する（ステップ６〜１
０）。
【００８８】図２１の例では、受光パルスｂ〜ｆについ
て上記のステップ６〜１０の処理が行われて変移時間Ｔ
が順次更新される。つぎの受光パルスｇでは、受光デー
タは規準値Ｐｓ以上となり、この場合受光率が１以上に
なるので、ステップ９が「ＮＯ」となる。この判定を受
けて雨滴検知部１９は、このときの変移時間Ｔがｔ0よ
り大きいことを確認した後、この変移時間Ｔを用いて、
雨滴が帯状光８を通過した速度ｐｖを算出する（ステッ
プ１１，１２）。
【００８９】つぎに雨滴検知部１９は、ステップ１３で
前記車速センサ４７の検知結果を取り込んで車の進行速
度ｃｖを計測した後、この進行速度ｃｖと前記の通過速
度ｐｖとを前記（１）式にあてはめて雨滴の落下速度ｖ
を算出し、この値を検知結果として出力する（ステップ
１４）。
【００９０】なおステップ６〜１１のループが１回も実
行されずにステップ９が「ＮＯ」となった場合は、ステ
ップ１１の判定も「ＮＯ」となり、変移時間Ｔの出力は
なされずにステップ６へと戻り、つぎの受光データが読
み込まれる。
【００９１】図２２は、雨滴量計測部２０およびワイパ
駆動制御部２３により、図１８の手順で検知された受光
率の最小値Ｅmin を用いて降雨量を算出し、ワイパの動
作を制御する手順を示す。なお、以下の説明でＲは積算
される降雨量を、Ｒ0 は前記動作モード記憶部２４に記
憶されたワイパを駆動させるためのしきい値をそれぞれ
示す。またｍ1 〜ｍ5 は前記のグループｇ1 〜ｇ5 （図
１５に示す）それぞれに分類される雨滴について雨滴の
体積を算出するための係数値（前記の係数値記憶部２２
に記憶される）を示す。
【００９２】雨滴量計測部２０は、まずステップ１で降
雨量Ｒを「０」に初期設定した後、続くステップ２で、
雨滴検知部１９により検知された受光率の最小値Ｅmin
を読み込む。
【００９３】図９に示したように、受光率の変動値は雨
滴の直径に比例しており、受光率の最小値Ｅmin から雨
滴の大きさを求めることが可能である。雨滴量計測部２
０は、まず与えられた受光率の最小値Ｅmin を前記の５
つのしきい値ｅ1 〜ｅ5 と比較し、この雨滴がどのグル
ープに属するものかを判定する（ステップ３〜７）。
【００９４】検知された雨滴が第１番目のグループｇ1
に属するものであれば、ステップ３が「ＹＥＳ」とな
り、雨滴量計測部２０は、このグループｇ1 について設
定された係数値ｍ1 としきい値ｅ1 とを掛け合わせて雨
滴の体積の近似値ｒを算出する（ステップ８）。他のグ
ループｇ2 〜ｇ5 に分類された雨滴についても同様に、
各グループについての係数値としきい値との乗算により
雨滴の体積の近似値ｒが算出される（ステップ９〜１
２）。
【００９５】つぎに雨滴量計測部２０は、上記の手順に
より算出した雨滴の体積の近似値ｒにより降雨量Ｒを更
新してワイパ駆動制御部２３にこの値を出力する（ステ
ップ１３）。ワイパ駆動制御部２３は、この降雨量Ｒが
しきい値Ｒ0 に達したか否かを判定し、この判定が「Ｙ
ＥＳ」となったとき、ワイパ駆動回路２５に駆動信号を
出力する（ステップ１４，１５）。
【００９６】なお、図２３に示すように、最大の雨滴よ
りも大きな水滴（例えば対向車などからの水しぶきな
ど）が検知エリアに入った場合は、受光率の最小値Ｅ
min は最大の雨滴の属するグループｇ5 のしきい値ｅ5
を下回り、ステップ３〜７の判定がすべて「ＮＯ」とな
る。この場合は直ちにステップ１５へと移行し、ワイパ
駆動信号が出力される。
【００９７】図２４は、受光率の最小値Ｅmin により雨
滴の数を積算して雨滴量を計測しワイパを駆動させる手
順を示す。この場合、図２５に示すように、前記の各グ
ループｇ1 〜ｇ5 毎に所定の雨滴数ＴＨ１〜ＴＨ５がし
きい値として設定され、前記動作モード記憶部２２に格
納される。雨滴量計測部２０は、検出された雨滴の大き
さに応じて各グループ毎の雨滴の累積数を順次算出して
ゆき、いずれかのグループの累積雨滴数がそのしきい値
を越えたとき、ワイパ駆動制御部２３よりワイパ駆動信
号が出力される。なお以下の説明で、Ｎ1 〜Ｎ5 は各グ
ループ毎の累積雨滴数を示す。
【００９８】ステップ１で各累積雨滴数Ｎ1 〜Ｎ5 を初
期値「０」に設定した後、図２２の手順と同様、受光率
の最小値Ｅmin を読み込んで各しきい値ｅ1 〜ｅ5 と比
較し、雨滴がいずれのグループに属するかを判定する
（ステップ３〜７）。
【００９９】検知された雨滴がグループｇk （Ｋ＝１〜
５）に属するものであれば、雨滴量計測部２０によりそ
のグループの累積雨滴数Ｎk がインクリメントされる
（ステップ８，１０，１２，１４，１６）。ワイパ駆動
制御部２３はこの累積雨滴数Ｎk を該当するしきい値Ｔ
Ｈk と比較し（ステップ９，１１，１３，１５，１
７）、そのしきい値を越えていればワイパ駆動信号を出
力する（ステップ１８）。
【０１００】なお、雨滴の落下速度ｖについても、図１
４に示したしきい値ｖ1 〜ｖ5 を用いて雨滴をグループ
ｇ´1 〜ｇ´5 のいずれかに分類し、各グループ毎に算
出した降雨量，雨滴数を累積してワイパの駆動を制御す
ることが可能である。
【０１０１】図２６は、雨滴の落下速度ｖにより雨滴を
分類した後、降雨量を求めてワイパの駆動を制御する手
順を示す。図中、ｑ1 〜ｑ5 は各グループｇ´1 〜ｇ´
5 それぞれについて降雨量を算出するために係数値記憶
部２２に記憶された係数値である。なおこの手順は、前
記の図２２の手順に準ずるものであり、ここでは詳細な
手順の説明を省略する。
【０１０２】図２７は、雨滴の落下速度ｖより雨滴数を
求めてワイパの駆動を制御する手順を示す。この手順は
前記図２４の手順に準ずるものであり、詳細な手順の説
明は省略する。
【０１０３】なお、図２２，２６の各実施例では、降雨
量の算出方法として、雨滴を分類するためのしきい値と
所定の係数値との乗算により各雨滴の体積の近似値を求
めてこれを降雨量に積算するようにしているが、これに
限らず、検知された受光率の最小値Ｅmin または雨滴の
落下速度ｖを所定の変換式に代入するようにしてもよ
い。
【０１０４】またこの実施例では、前述したように、自
動車が通常の速度で走行する際に雨滴が検知エリア１４
に垂直に通過することを前提として、帯状光８の光の面
が水平方向に対して４５度の角度に配置するように発光
部５と受光部６とを配備しているが、車速に応じて発光
部５，受光部６の傾斜角度の変更が可能になるよう設定
し、自動車の速度にかかわらず常に雨滴を検知エリア１
４に垂直に通過させるようにすれば、より正確な検知を
行うことができる。
【０１０５】さらに、何らかの原因で雨滴が検知できな
くなった場合の対応策として、前記動作モード記憶部２
４にワイパの非駆動時間の上限値を設けておき、ワイパ
が駆動しない時間がこの上限値を越えたとき、ワイパ駆
動信号を出力するように構成してもよい。また運転者や
環境の変化などによりワイパを駆動する条件を変更でき
るように、あらかじめ所定の変動値を設定しておき、必
要に応じて図２５に例示したしきい値ＴＨ１〜ＴＨ５に
この変動値を加味するように設定してもよい。
【０１０６】この実施例では、雨滴を一粒ずつ検知して
雨滴量を計測し、この計測値に基づき自動車のワイパを
駆動させるワイパ駆動装置を一例としてあげているが、
この発明はこの実施例に限定されるものではない。例え
ば、自動車を所定のステーションと無線で接続し、上記
の方法により雨滴量を計測してその計測値を送信し、ス
テーション側で各地の降雨状況をリアルタイムで把握
し、得られた情報を用いて各地の運転者に降雨状況を連
絡する情報システムを構築するなど、種々の応用例が考
えられる。
【０１０７】
【発明の効果】この発明は上記のごとく、帯状光に対す
る受光量の変化により雨滴を検知するようにしたから、
外乱光や反射光の影響を受けることなく、簡単かつ正確
に雨滴を検知することができる。
【０１０８】請求項２の発明では発光手段と受光手段と
を所定の間隔を隔てて対向配備したので、装置構成が簡
易化される。
【０１０９】請求項４の発明では、受光手段による受光
量の変化により雨滴の大きさを検知するので、帯状光を
通過した雨滴の種類が把握できる。
【０１１０】請求項５の発明では、発光手段と受光手段
とを同じタイミングで間欠的に作動させるようにしたの
で、ノイズによる影響をうけにくく、このためノイズを
除去するための構成が不要になる。また請求項６の発明
では、発光手段と受光手段とにそれぞれ直流電流を供給
して継続的に作動させるようにしたので、各手段を駆動
させるための構成を簡易化できる。
【０１１１】請求項７の発明では、上記の方法により雨
滴を検知した後、その検知結果により雨滴量を計測する
ようにしたから、降雨状況をリアルタイムで把握でき
る。
【０１１２】請求項８の発明では雨滴量として降雨量
を、請求項９の発明では雨滴量として雨滴の個数を、そ
れぞれ計測するようにしたから、降雨状況を明確な形で
把握できる。
【０１１３】請求項１０の発明のワイパ駆動装置では、
上記の方法で計測された雨滴量が所定の値に達したとき
ワイパを駆動するようにしたから、ワイパの駆動を降雨
状況に応じて適切に制御することができる。
【０１１４】請求項１１の発明では、帯状光の光の面を
水平および垂直方向に対して所定角度傾斜させた状態で
発光手段と受光手段とを配備するので、車輌の走行時に
雨滴が帯状光に垂直に落下するように設定して正確に雨
滴量を計測することができる。
【０１１５】請求項１２の発明では、発光手段と受光手
段とを支持板上に配備し、支持板をボンネットとフロン
トガラスとの間のすき間へ挿入してボンネット上に装着
するので、両手段の位置合わせを行うことなく簡単に取
り付けられる上、フロントガラス付近の雨滴量を正確に
計測してワイパを駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例であるワイパ駆動装置を車
輌に取り付けた例を示す説明図である。
【図２】発光部と受光部の構成例を示す説明図である。
【図３】発光部と受光部の内部構成例を示す説明図であ
る。
【図４】ワイパ駆動装置の他の実施例を示す説明図であ
る。
【図５】図４のワイパ駆動装置の投受光部の外観を示す
斜視図である。
【図６】発光部と受光部との他の構成例を示す説明図で
ある。
【図７】発光部と受光部との他の構成例を示す説明図で
ある。
【図８】雨滴検知の原理を示す説明図である。
【図９】受光率の変移と雨滴の大きさとの関係を示す説
明図である。
【図１０】雨滴の大きさと落下速度との関係を示す説明
図である。
【図１１】雨滴の落下速度を求める方法を示す説明図で
ある。
【図１２】検知エリアと降雨量との関係を示す説明図で
ある。
【図１３】図１のワイパ駆動装置の電気的構成を示すブ
ロック図である。
【図１４】発光部を駆動させる同期信号と受光パルス信
号とを示す説明図である。
【図１５】雨滴を分類するためのしきい値の設定例を示
す説明図である。
【図１６】雨滴を分類するためのしきい値の設定例を示
す説明図である。
【図１７】図４のワイパ駆動装置の電気的構成を示すブ
ロック図である。
【図１８】受光率の最小値を求める処理手順を示すフロ
ーチャートである。
【図１９】受光率の最小値を求める処理手順を示す説明
図である。
【図２０】受光率の変移時間から雨滴の落下速度を求め
る処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】受光率の変移時間を求める処理手順を示す説
明図である。
【図２２】降雨量からワイパの駆動を制御する手順を示
すフローチャートである。
【図２３】水しぶきによる受光率の変移を示す説明図で
ある。
【図２４】雨滴量からワイパの駆動を制御する手順を示
すフローチャートである。
【図２５】ワイパを駆動させるためのしきい値の設定例
を示す説明図である。
【図２６】降雨量からワイパの駆動を制御する手順を示
すフローチャートである。
【図２７】雨滴量からワイパの駆動を制御する手順を示
すフローチャートである。
【図２８】従来の雨滴センサを示す説明図である。
【図２９】従来の雨滴センサを示す説明図である。
【図３０】従来の雨滴センサを示す説明図である。
【図３１】従来の雨滴センサを示す説明図である。
【符号の説明】
４，４´ 制御装置 ５ 発光部 ６ 受光部 ８ 帯状光 ２５ ワイパ駆動回路

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 帯状光を投射する発光手段と、 前記発光手段からの帯状光を受光する受光手段と、 前記受光手段による受光量の変化により前記帯状光を通
    過する雨滴を検知する検知手段とを備えて成る雨滴検知
    センサ。
  2. 【請求項２】 前記発光手段および受光手段は所定の間
    隔を隔てて対向配備されて成る請求項１に記載された雨
    滴検知センサ。
  3. 【請求項３】 前記発光手段および受光手段は同一の方
    向を向くように配備され、前記帯状光の光路上には帯状
    光を反射させるための反射手段が設けられて成る請求項
    １に記載された雨滴検知センサ。
  4. 【請求項４】 前記検知手段は、前記受光手段による受
    光量の変化により前記帯状光を横切る雨滴の大きさを検
    知する請求項１〜３のいずれかに記載された雨滴検知セ
    ンサ。
  5. 【請求項５】 前記発光手段と受光手段とは、同時に与
    えられるパルス信号により同じタイミングで間欠的に動
    作する請求項１〜３のいずれかに記載された雨滴検知セ
    ンサ。
  6. 【請求項６】 前記発光手段と受光手段とは、それぞれ
    直流電流を供給されて継続的に動作する請求項１〜３の
    いずれかに記載された雨滴検知センサ。
  7. 【請求項７】 帯状光を投射する発光手段と、 前記発光手段からの帯状光を受光する受光手段と、 前記受光手段による受光量の変化により前記帯状光を通
    過する雨滴を検知する検知手段と、 前記検知手段による検知結果により雨滴量を計測する計
    測手段とを備えて成る雨滴計測装置。
  8. 【請求項８】 前記計測手段は、雨滴量として降雨量を
    計測する請求項７に記載された雨滴検知センサ。
  9. 【請求項９】 前記計測手段は、雨滴量として雨滴の個
    数を計測する請求項７に記載された雨滴検知センサ。
  10. 【請求項１０】 雨滴量に応じて車輌のワイパを駆動さ
    せるためのワイパ駆動装置であって、 帯状光を投射する発光手段と、 前記発光手段からの帯状光を受光する受光手段と、 前記受光手段による受光量の変化により前記帯状光を通
    過する雨滴を検知する検知手段と、 前記検知手段による検知結果により雨滴量を計測する計
    測手段と、 前記計測手段による計測値が所定の値に達したときワイ
    パを駆動させるワイパ駆動手段とを備えて成るワイパ駆
    動装置。
  11. 【請求項１１】 前記発光手段および受光手段は、前記
    帯状光の光の面を水平および垂直方向に対してそれぞれ
    所定角度傾斜させた状態で車体上に配備されて成る請求
    項１０に記載されたワイパ駆動装置。
  12. 【請求項１２】 前記発光手段と受光手段とは、支持板
    上に配備されており、前記支持板を車輌のボンネットと
    フロントガラスとの間のすき間へ挿入することにより、
    フロントガラスの前面に接近させた状態でボンネット上
    に装着するようにした請求項１０または１１に記載され
    たワイパ駆動装置。
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