JPH10197441A - 雨滴検出器及びワイパ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品の品質のバラツキが少なく、また雨滴の
検出面積を大きく取ること。 【解決手段】 透過率が異なるハーフミラー１４と全反
射ミラー１５を用い、これらによって光量が全て同一
で、互いに平行する２０本の光１７₁ 〜１７₂₀を生成し
てウインドウガラス２０中に入射させ、そのウインドウ
ガラス２０から反射して戻ってくる光を受光して、その
ときの受光量に応じたレベルの信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両、船舶、航空
機等に用いて好適な雨滴検出器及びワイパ制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば特開昭５９−４４６４１
号公報に開示された雨滴検出器の構成を示す断面図であ
る。この図において、雨滴検出器１は、発光ダイオード
等の発光素子２と、ホトトランジスタ等の受光素子３
と、これら発光素子２と受光素子３とを互いに対向させ
ると共にウインドウガラス４に対して斜めに方向付けし
て支持し、ウインドウガラス４の光に対する屈折率と実
質的に同一の屈折率を持つ材料からなる支持部材５と、
ウインドウガラス４の支持部材５側の面上に貼着された
アルミニウムからなる薄板６と、外部光を遮断するシー
ルド部材７とを有して構成されており、発光素子２から
の光をウインドウガラス３内に導き、それを受光素子３
にて検出するものである。

【０００３】例えば、ウインドウガラス４上のポイント
８で媒体が空気の場合は、そのポイント８で光は全反射
するが、雨滴などの液体が存在した場合は、光は透過ま
たは分散するので、受光素子３における受光量が減少す
る。このときの受光素子３の出力により図示せぬワイパ
制御装置はワイパを動作させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の雨滴検出器にあっては、次のような問題点があっ
た。発光素子２からの光を集光して平行光に変え、これ
を受光素子３に入射させるようにしているが、光を受光
素子３に確実に入射させなければ感度低下になることか
ら精巧な位置決めが必要になる。このため製品の品質に
かなりのバラツキが出る恐れがあった。また、発光素子
２からの光のウインドウガラス４上に当る部分のみが雨
滴の検出部分であるので、全体としての検出面積を大き
く取ることができず、雨の検出が遅れてしまう恐れがあ
った。

【０００５】そこで本発明は、製品の品質のバラツキが
少なく、また雨滴の検出面積を大きく取ることができる
雨滴検出器及びワイパ制御装置を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以下、本発明の考え方に
ついて説明する。本発明は、透過率が異なるハーフミラ
ーと全反射ミラーとを用いて広い面積範囲で雨滴を検出
できるようにしたものである。以下に測定点を２０点と
した場合の例について図４および図５を参照しながら説
明する。この場合、図４は本発明の雨滴検出器の基本構
成を示す側面図であり、図５は本発明の雨滴検出器で用
いるハーフミラーの一例の透過率を示す図である。

【０００７】図４に示すように、透過率の異なるハーフ
ミラー１４と全反射ミラー１４を導光板１１を挟んで配
置する。そして、発光ダイオード１２からの光をある角
度を持って導光板１１のＣ点から入射させる。Ｃ点から
入射した光は導光板１１を通過した後、ハーフミラー１
４に至り、このハーフミラー１４と全反射ミラー１５と
の間をジグザクに１９回反射を繰り返し、その度ごとに
分光させられる。この場合、ハーフミラー１４の透過率
を図５に示すように変化させて、導光板１１の最後のＤ
点を出る直前で全反射させることにより、発光ダイオー
ド１２からの光が２０分の１に等分される。

【０００８】最初のハーフミラー１４の透過率を９５％
として第１回目の反射時における透過光の光量を５％と
し、また第２回目以降の各反射時における透過光の光量
も第１回目のときと同様の５％となるように、透過率変
化を図５に示すような値にしている。この場合、第２回
目の透過率を第１回目と同様の９５％とすると、９５％
の発光ダイオード１２の光×透過率９５％＝０．９２
５、すなわち９０．２５％が反射され、これを９５％の
発光ダイオード１２の光から差し引いた４．７５％の光
量が２回目の光量となって等分されないことになる。

【０００９】そこで、０．９５ｘ＝０．９よりｘを求め
ると、ｘ＝０．９４７となり、この値を第２回目の反射
時の透過率９４．７４％とすると、９５％×９４．７４
％＝９０％、９５％−９０％＝５％となって、第１回目
の反射時の透過光の光量と第２回目の透過光の光量とが
５％で互いに等しくなる。同様に第３回目は０．９ｘ1
＝０．８５で、ｘ1＝０．９４４、第４回目は０．８５
ｘ2＝０．８０で、ｘ2＝０．９４１２と変化されていく
と、どこの反射でも透過光の光量が５％になる。

【００１０】このようにして、光量が全て同一で、互い
に平行する２０本の光を生成し、これらをウインドウガ
ラス中に入射させると、ウインドウガラス上に空気しか
ない場合にはウインドウガラスの端面で全反射し、ウイ
ンドウガラス上に雨滴があれば、その雨滴の場所に位置
する光がその雨滴によりウインドウガラスの外側に透過
する。ウインドウガラスの端面で全反射してくる２０本
分の光を一括して受光するようにすれば、そのときの受
光量の変化によって雨滴の有無を知ることができる。当
然ながら雨滴があれば受光量が減少することになる。こ
のように、光量が全て同一で、互いに平行する複数本の
光を生成することで広い面積で雨滴を検出することが可
能になる。

【００１１】上記考えに基づく請求項１記載の発明によ
る雨滴検出器は、一定の方向に透過率が順次変化したハ
ーフミラーと、全反射ミラーと、この全反射ミラーと前
記ハーフミラーとを対向配置させると共にハーフミラー
に投光された光がハーフミラーと全反射ミラーとの間を
ジグザグに反射する毎にハーフミラーにて分光されたも
のをウインドウガラスに導き、またウインドウガラスに
導いた光のウインドウガラスを全反射するものを一定の
方向に導く導光板と、この導光板の外側から前記ハーフ
ミラーに向けて光を投光する投光手段と、前記導光板に
て一定の方向に導かれた光を受光し、受光量に応じたレ
ベルの信号を出力する受光手段とを備えるものである。

【００１２】請求項２記載の発明による雨滴検出器は、
前記ハーフミラーは、前記全反射ミラーにて反射した光
の全てを同一の光量で透過させる透過率を有するもので
ある。請求項３記載の発明による雨滴検出器は、前記導
光板により一定の方向に導かれた光を集光する集光レン
ズを更に備えるものである。

【００１３】請求項４記載の発明によるワイパ制御装置
は、請求項１乃至３のいずれかに記載の雨滴検出器と、
この雨滴検出器の投光手段を駆動する駆動手段と、前記
雨滴検出器の受光手段から出力される信号のレベルと予
め定めた基準値とを比較し、受光手段から出力される信
号のレベルが予め定めた基準値以下になった場合にワイ
パモータを動作させる制御手段とを備えるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面例と共に説明する。図１は本発明の雨滴検出器の実施
の形態の外観を示す斜視図である。また、図２は同実施
の形態の雨滴検出器を用いたワイパ制御装置の車両への
取り付け状態を示す側面図である。また、図３は同実施
の形態の雨滴検出器の一部分を拡大した側面図である。

【００１５】この実施の形態の雨滴検出器１０は、長方
形状に形成され、長手方向に透過率が順次変化したハー
フミラー１４と、このハーフミラー１４と同様の形状に
形成された全反射ミラー１５と、この全反射ミラー１５
とハーフミラー１４とを対向配置させると共に、発光ダ
イオード１２からハーフミラー１４に投光された光がハ
ーフミラー１４と全反射ミラー１５との間をジグザグに
反射する毎にハーフミラー１４にて分光されたものを車
両のウインドウガラス２０（図２参照）に導き、更にそ
のウインドウガラス２０に導いた光のウインドウガラス
２０を全反射するものを一定の方向に導く導光板１１
と、この導光板１１にて一定の方向に導かれた光を集光
するレンズ１６と、このレンズ１６にて集光された光を
受光するフォトトランジスタ１３とから構成されてい
る。

【００１６】上記導光板１１は、これを車両のウインド
ウガラス２０の面に密着させる平面部１１Ａと、この平
面部１１Ａの図面右端から右斜め下方に延びる投光部１
１Ｂと、平面図１１Ａの図面左端から左斜め下方に延び
る受光部１１Ｃとから成り、投光部１１Ｂにはハーフミ
ラー１４および全反射ミラー１５が設けられる。また、
受光部１１Ｃは図３の側面図に示すように図面左端から
右端のレンズ取り付け面に向けて徐々に広がるように形
成されており、入射した光がレンズ取り付け面に導かれ
るようになっている。上記発光ダイオード１２の光放出
面側には直進性の高いレンズが取り付けられている。ま
た、発光ダイオード１２は、これから出力される光がハ
ーフミラー１４に入射するように角度付けされて配置さ
れている。上記ハーフミラー１４は、全反射ミラー１５
にて反射した２０本の光１７₁ 〜１７₂₀の全てを同一の
光量で透過させる透過率を有するものである。

【００１７】このような構成の雨滴検出器１０におい
て、発光ダイオード１２から出力された平行光がハーフ
ミラー１４までの間の導光板１１を透過した後、ハーフ
ミラー１４に入射する。そして、ハーフミラー１４と全
反射ミラー１５との間をジグザクに１９回反射を繰り返
し、その度ごとに同一の光量で分光させられる。そし
て、２０分割された光１７₁ 〜１７₂₀は導光板１１の投
光部１１Ｂから平面部１１Ａを透過した後、ウインドウ
ガラス２０中に入射する。

【００１８】ここで、ウインドウガラス２０上に空気し
か存在しなければウインドウガラス２０の端面で全反射
し、導光板１１に入射する。導光板１１に入射した光は
導光板１１の受光部１１Ｃまで達した後、図３に示すよ
うに受光部１１Ｃの端面で反射してレンズ取り付け面へ
向かう。受光部１１Ｃのレンズ取り付け面に達した光１
７は集光レンズ１６で集光されてフォトトランジスタ１
３に入射する。この場合、２０分割された光の全てがフ
ォトトランジスタ１３に入射するので、それに応じたレ
ベルの信号がフォトトランジスタ１３から出力される。

【００１９】一方、図２に示すように、ウインドウガラ
ス２０上に雨滴２１が付着すると、雨滴２１の場所に位
置する光がその雨滴２１によりウインドウガラス２０の
外側に透過することになる。この場合は、ウインドウガ
ラス２０を透過した光を差し引いた残りの光が導光板１
１に入射する。これにより、フォトトランジスタ１３に
入射する光の量が減少し、フォトトランジスタ１３の受
光量が上記場合よりも少なくなり、その分レベルの小さ
い信号が出力される。雨滴２１の数が多くなれば、それ
に応じてフォトトランジスタ１３の信号出力レベルが小
さくなる。

【００２０】このように、この実施の形態の雨滴検出器
１０は、透過率が異なるハーフミラー１４と全反射ミラ
ー１５を用い、これらによって光量が全て同一で、互い
に平行する２０本の光１７₁ 〜１７₂₀を生成してウイン
ドウガラス２０中に入射させ、そのウインドウガラス２
０から反射して戻ってくる光を受光して、そのときの受
光量に応じたレベルの信号を出力する。したがって、従
来よりも雨滴の検出面積を大きく取ることができるの
で、確実かつ早期に雨滴を検出することができる。ま
た、従来必要とした発光素子２と受光素子３との位置合
せが不要となり、発光ダイオード１２のハーフミラー１
４に対する取り付け角度のみ正確に行なえば、品質にバ
ラツキの少ない製品を製造することができる。なお、上
記実施の形態では、生成する光の本数を２０本とした
が、この数に限定されるものではなく、任意に決めるこ
とができる。当然ながら、光の本数を増やすことによっ
て検出面積はさらに大きくなり、雨滴の検出感度を更に
向上できる。

【００２１】図６は本発明のワイパ制御装置の実施の形
態の構成を示すブロック図である。この実施の形態のワ
イパ制御装置２８は、雨滴検出器１０と、駆動回路２９
と、増幅回路３０と、波形変換回路３１と、パルス変換
回路３２と、判断回路３３と、コントローラ３４と、左
右のワイパモータ３５、３６とから構成されている。駆
動回路２９は発光ダイオード１２を駆動する。増幅回路
３０はフォトトランジスタ１３の出力信号を所定のレベ
ルまで増幅する。波形変換回路３１は増幅回路３０の出
力信号を波形整形し、パルス変換回路３２は波形変換回
路３１の出力に応じたパルス数を出力する。コントロー
ラ３４はパルス変換回路３２から出力されるパルス数を
計数し、その結果に基づいてワイパモータ３５、３６を
制御する。

【００２２】この場合、コントローラ３４は、パルス変
換回路３２のパルス出力回数が予め決めた基準値を下回
るか否かを判定し、その基準値を下回ると判断するとワ
イパモータ３５、３６への通電を行ない、ワイパを動作
させる。そして、ワイパモータ３５、３６への通電を行
なった後、パルス変換回路３２のパルス出力回数が基準
値を超えると判断するとワイパモータ３５、３６への通
電を停止する。なお、判断回路３３には基準値を調整す
る調整器（図示）が設けられており、この調整器によっ
て所望の基準値を設定することができる。また、上記各
回路２９〜３４は図２に示す回路基板１８上に実装され
ている。また、この回路基板１８と雨滴検出器１０とは
ケース１９に収容されている。このように、この実施の
形態のワイパ制御装置２８は、雨滴検出器１０からの出
力信号をそのレベルに応じたパルス数に変換し、そのパ
ルス数が予め決めた基準値を下回るとワイパモータ３
５、３６への通電を行ない、基準値を超えるとワイパモ
ータ３５、３６への通電を停止する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２、３
の発明によれば、光量が全て同一で、互いに平行する複
数本の光を生成し、これらをウインドウガラス中に入射
させて反射して戻ってくる光の量に応じたレベルの信号
を出力するので、従来よりも広い範囲で雨滴の検出がで
き、雨滴の検出を確実かつ早期に行なうことができる。
また、従来必要とした投光手段と受光手段との正確な位
置合せが不要になり、投光手段のハーフミラーに対する
取り付け角度のみ正確に行なえば、品質にバラツキの少
ない製品を製造することができる。請求項４の発明によ
れば、請求項１乃至３いずれかの発明の雨滴検出器を備
えたので、雨を確実かつ早期に検出でき、常にクリアな
視界を確保することができる。これにより、運行の安全
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る雨滴検出器の実施の形態の構成を
示す斜視図である。

【図２】同実施の形態の雨滴検出器を用いたワイパ制御
装置の車両への取り付け状態を示す側面図である。

【図３】同実施の形態の雨滴検出器の一部分を拡大した
側面図である。

【図４】本発明に係る雨滴検出器の基本構成を示す側面
図である。

【図５】本発明に係る雨滴検出器で用いるハーフミラー
の一例の透過率を示す図である。

【図６】本発明に係るワイパ制御装置の実施の形態の構
成を示すブロック図である。

【図７】従来の雨滴検出器の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 雨滴検出器 １１ 導光板 １２ 発光ダイオード １３ フォトトランジスタ １４ ハーフミラー １５ 全反射ミラー １６ レンズ ２０ ウインドウガラス ２１ 雨滴 ２９ 駆動回路 ３０ 増幅回路 ３１ 波形変換回路 ３２ パルス変換回路 ３３ 判断回路 ３４ コントローラ ３５、３６ ワイパーモータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の方向に透過率が順次変化したハー
   フミラーと、 全反射ミラーと、 この全反射ミラーと前記ハーフミラーとを対向配置させ
   ると共にハーフミラーに投光された光がハーフミラーと
   全反射ミラーとの間をジグザグに反射する毎にハーフミ
   ラーにて分光されたものをウインドウガラスに導き、ま
   たウインドウガラスに導いた光のウインドウガラスを全
   反射するものを一定の方向に導く導光板と、 この導光板の外側から前記ハーフミラーに向けて光を投
   光する投光手段と、 前記導光板にて一定の方向に導かれた光を受光し、受光
   量に応じたレベルの信号を出力する受光手段と、 を備えたことを特徴とする雨滴検出器。
2. 【請求項２】 前記ハーフミラーは、前記全反射ミラー
   にて反射した光の全てを同一の光量で透過させる透過率
   を有することを特徴とする請求項１記載の雨滴検出器。
3. 【請求項３】 前記導光板により一定の方向に導かれた
   光を集光する集光レンズを更に備えたことを特徴とする
   請求項１又は２に記載の雨滴検出器。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項記載の雨
   滴検出器と、 この雨滴検出器の投光手段を駆動する駆動手段と、 前記雨滴検出器の受光手段から出力される信号のレベル
   と予め定めた基準値とを比較し、受光手段から出力され
   る信号のレベルが予め定めた基準値以下になった場合に
   ワイパモータを動作させる制御手段と、 を備えたことを特徴とするワイパ制御装置。