JPS61170638A - 車両用液滴検出装置 - 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】 技術分野 本発明は、閘または液滴を検出する装置に関し、たとえ
ば自動車のフロントがラスなどの窓に付着した雨滴など
をワイパーブレードで払拭するためなどに有利に実施す
ることができる液滴検出装置に関する。

背景技術 このような自動車のフロントガラスに付着した雨滴をワ
イパーブレードで払拭するようにした先行技術では、発
光素子と発光素子からの光を受光する受光素子との間の
光経路に雨滴が通過することによって変動する受光素子
からの出力を検出して、ワイパーブレードを駆動するよ
うに構成される。ＷＪ滴が発光素子または受光素子の近
傍の固定位置に付着し、その付着した雨滴が光経路をさ
えぎり、この雨滴が風などで振動したときにもまた、雨
が降っているものとして誤検出される。

発明が解決すべき問題点 本発明の目的は、発光素子と受光素子との間の光経路に
臨んでいる固定位置に付着した雨滴などの液滴が振動す
ることによって生じる受光素子からの出力を、補正する
ようにした改良された液滴検出装置を提供することであ
る。

発明の構成 本発明は、発光素子と、 発光素子からの光を受光する受光素子と、受光素子から
の出力を受信し、発光素子と受光素子との間の光経路に
臨んで固定位置に付着した液滴の振動に起因した低周波
成分を前記受光素子の出力から除去するフィルターとを
含むことを特徴とする液滴検出装置である。

作　　用 固定位置に付着した液滴が、発光素子と受光素子との間
の光経路に臨んで振動したときには、受光素子からの出
力には、その振動に起因した低周波成分が含まれる。フ
ィルターは、受光素子からの出力のうち低周波成分を除
去する。これによってフィルターからの出力には、前記
低周波成分が含まれなくなる。したがって発光素子と受
光素子との間の光経路を通過する液滴だけを検出するこ
とが可能になる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
図である６発光素子１からの光は受光素子２によって受
光される。これらの閏の光経路３を雨滴が通過すること
によって受光素子２の受光量が変化する。これによって
後述のように自動車のフロントがラスを払拭するワイパ
ーブレードがモータ４によって角変位駆動される。

第２図は、発光素子１お上り受光素子２に関連する構成
を示す一部切欠き斜視図である。合成樹脂などの材料か
ら成る本体５には、水平方向に間隔をあけて一対の突部
６，７が形成される。これらの突部６，７は、上方に突
出する。一方の突部６には、発光素子１が設けられる０
発光素子１は赤外線などを発射する発光ダイオードであ
ってもよい６発光素子１からの光は、もう１つの突部７
に設けられた受光素子２によって受光される。こうして
雨滴検出手段８が構成される。

このような雨滴検出手段８は、第３図に示されるように
自動車９のドア１０に取り付けられたバックミラー１１
の上部１２に装着される。この雨滴検出手段８によって
雨滴が検出されたとき７０ント〃ラス１３を抵触するワ
イパーブレード１４がモータ４によって自動的に往復角
変位して駆動される。

第４図は、雨滴検出手段８の突部６付近の断面図である
。バックミラー１１のケーシング１６には、突部６が挿
通する取り付は孔１７が形成されており、突部６は上方
に突出している。もう１つの突部７についても同様な構
成となっている。雨が降ってきて参照ｆｆ−１８で示さ
れる雨滴が、上部１２などに当たり、または直接に、発
光素子１の光経路３内における表面に付清し、参照符１
８ａで示される状態となる。この雨滴１８ａは、自動車
９の振動および走行中の風などによって、光経路３内で
振動する。したがって受光素子２からの出力には、この
雨滴１８ａの振動に起因した低周波成分が含まれること
になる０本発明に従えばこのようなｍ滴１８ａのｉ動に
起因した受光素子２からの出力によってはモータ４が駆
動されず、ワイパーブレード１４が不所望に駆動される
ことが防がれる。

一般に、雨滴の地上への落下速度ｖ１　　はその雨滴の
外径によって決まる。たとえば外径が１．０ｍ翰φ　以
上の雨滴を検出しようとした場合、落下速度ｖ１は、４
ｍ／ｓ以上になる。光経路３の外径りを２ｍ＋ｓφとす
ると雨滴が光経路３を通過することによって受光素子２
の出力に含まれる電気信号の周波数ｆ１　　はｆｊｒＪ
１式に示されるとおりとなる。

ｒｉ＝　　り一　　　　　　　　　・・・（１）したが
ってこの雨滴の光経路３を通過することニヨル周波数１
１ハ、タトエば４０００Ｈｚ／２＝２ｋＨｚである。

自動＄９が走行中であるときには、第５図を６照して、
光経路３を通過する雨滴によって受光素子２の出力に含
まれる周波数成分の周波数は次のように考えることがで
きる。自動＄９の速度ｖ２は、たとえば４０に＋＊／ｈ
であり、雨滴は地上に前述の速度ｖ１　　で落下するも
のとすると、雨滴は参照符１９で示される速度成分をす
る。この速度成分１９は、たとえば１１．８ＩＩｌ／ｓ
ｅｅである。したがって第１式に基づき周波ＷＬｆｌは
５．９ｋＨｚとなる。

このようにして自動車９が停止および走行しているとき
に、地上に降下する雨滴が光進路３を通過したときには
２ｋＨｚ以上の周波数を有するＱ号が受光索子２から導
出されることが理解される。

発振回路２１は、たとえば１００ｋＨｚの発振動作を行
い、その出力は駆動回路２２に与えられ、発光素子１が
駆動される。受光素子２から出力される電気信号はバン
ドパスフィルター２３に与えられる。バンドパスフィル
ター２３は１００ｋＨｚ±１０ｋＨｚの周波数信号を通
過してＰ波し、太陽光などによる雑音が除去される。バ
ンドパスフィルター２３からの出力は、増幅回路２４に
よって増幅され、検波回路２５に与えられる。これによ
って発光索子１と受光素子２との間の光経路３が雨滴に
よってさえぎられるときに生じる受光素子２の出力変動
の成分だけが取り出される。検波回路２５からの出力は
バイパスフィルター２６に与えられる。バイパスフィル
ター２６は、光経路３内で固定位置に付着した雨滴１８
ａが振動したときに生じる受光素子２の出力の周波数５
００Ｈｚ未満の信号を遮断し、５００　Ｈｚ以上の信号
をｒ波して通過する。このバイパスフィルター２６から
の出力は、ローパスフィルター２７に与えられる。ロー
パスフィルター２７は信号のりプルを除き、直流分を遮
断し、さらに反転増幅を行なう。

ライン２８からの出力は、積分回路２つに与えられる。

積分回路２９は、抵抗５３と、コンデンサ３０と、この
コンデンサに並列に接ａＫれたスイッチング用トランジ
スタ３１とを含む。トランジスタ３１には、抵抗３２が
直列に接続される。

積分回路２９からの出力は、ライン３３からトランジス
タ３４に与えられる。トランジスタ３４には、リレー３
５のリレーフィル３６が接続される。

リレー３５のリレースイッチＳ１は、共通接点３８、個
別接点３９．４０とを有する。リレーコイル３６が消磁
されているとき、共通接点３８は個別接点４０に導通し
ており、リレーコイル３６が励磁されると、その励磁さ
れている期間だけ共通接点３８は個別接点３９に切り換
って導通する。

個別接点３９は、ライン４１を介して電源に接続される
。もう１つの個別接点４０は、ライン４２を介して単安
定回路４３にトリが信号を与える。

単安定回路４３は、このＦすが信号を受信し、予め定め
たパルス幅を有する信号をトランジスタ３１に与えてト
ランジスタ３１を導通し、これによってコンデンサ３０
が放電されて積分回路２９がリセットされる。

ライン４２はまた、スイッチＳ２の共通接点４４に接続
される。スイッチＳ２の一方の個別接点４５は接地され
ており、もう１つの個別接点４６はライン４１を介して
電源に接続される。リレー３５のリレースイッチＳ１の
共通接点３８は、モータ４に接続される。

第６図は、モータ４と、その付近の構造を示す斜視図で
ある。モータ４の出力軸４７によって電気絶縁性材料か
ら成る円板４８が矢符４９の方向に回転駆動される。こ
の円板４８には、半径方向に異なる位置で周方向に延び
る導体５０．５１が形成される。導体５０．５１に共通
に接触することができるように半径方向に延びてスイッ
チＳ２の共通＠点４４が取り付けられる。導体５０には
、個別接点４５が接触することができる。導体５１には
、個別接点４６が接触することができる。ワイパーブレ
ード１４は、出力軸４７からの動力によって角変位部９
」される、ワイパーブレード１４が休止位置にあるとき
、円板４８の導体５０，５１の境界は基準位置５２にあ
り、円板４８が一回転することによってプレー）１４が
一往復駆動されて元の休止位置に戻ることができる。

動作中に、光経路３においで雨滴によって発光素子１か
らの光がさえぎられるとき、バンドパスフィルター２３
からの出力は第７図（１）で示されるようになる。地上
に降下する雨滴が光経路３を通過したときには信号波形
ｐ１　　が得られる。雨滴１８ａが発光素子１に付着し
て振動を起したときには信号波形ｐ２　　が得られる。

このような信号波形ｐ２　　は受光素子２の光経路３内
で付着したときにも同様に得られる。したがって検波回
路２５からの出力は、第７図（２）お上り実験結果を示
す第１０図（１）で示されるとおりである。

光進路３を雨滴が通過するとき検波回路２５からの出力
の周波数スペクトラムは本件発明者の実験によると＠８
図（１）で示されるとおりである。

雨滴１８ａが固定位置に付着して光経路３に臨んでおり
、この雨滴１８ａが振動するとさ、検波回路２５からの
出力の周波数スペクトラムは第８図　（２）で示される
とおりである。

第８図（１）およびｉａ図（２）の周波数スペクトラム
を比較すると、雨滴１８ａが固定位置に付着して振動す
るときには５００Ｈｚ未満の低周波成分が大きいことが
わかる。

バイパスフィルター２６は、第７図（２）における雨滴
１８ａの振動に起因した振動波形ｐ２ａを除去し、雨滴
が光経路３を通過した信号成分に対応した波形ｐ１に対
応した波形ｐｌａを導出してローパスフィルター２７に
与える。ローパスフィルター２７は、前述のように、バ
イパスフィルター２６からの出力の１００ｋＨｚ発振信
号に起因したりプルを除いて円滑とし、かつ直流分を遮
断し、しかも反転増幅を行なう機能を有する。したがっ
てローパスフィルター２７からライン２８に導出される
信号波形は第７図（３）および実験結果を示す＠１０図
（２）で示されるようになり、雨滴が連続的に光経路３
を通過するとき、ローパスフィルタ２７からは第９図（
１）の波形が得られ、この波形は第７図の参照符ｐｉ　
ｙｐｌ　ａで示される信号成分に対応している。積分回
路２９がらライン３３に導出される積分出力は、第９図
（２）で示される辿りである。ライン３３の積分出力が
トランジスタ３４による弁別レベルノ１を越える時刻し
１　におい’Ｃ１）う７ノＸり３４が導通する。このト
ランジスタ３４の導通によって、リレー３５のリレーコ
イル３６は励磁される。そのためリレースイッチＳ１の
共通接点３８は個別接点３９に導通する。

これによってモータ４が電力付努され、ワイパーブレー
ド１４が駆動されるとともに、円板４８が回転する。こ
の回転によってスイッチＳ２の共通接点４４は個別接点
４６に切り換わって導通したままの状態となる。ライン
４２がら単安定回路４３にスイッチＳ２を介してハイレ
ベルのトリが信号が与えられることによって、単安定回
路４３が予め定めたパルス幅を有する信号を積分回路２
つに与えてトランジスタ３１を導通する。こうしてコン
デンサ３０を放電する。そのためライン３３がローレベ
ルとなり、トランジスタ３４が遮断する。したがってリ
レースイッチＳ１の共通接点３８は、個別接点４０に切
り換わる。モータ４にはライン４１からスイッチＳ２の
個別接点４６および共通接点４４ならびにリレースイッ
チＳ１の個別接点４０および共通接点３８を介して電力
が供給され、モータ４は回転し続ける。モータ４の出力
軸４７が回転して円板４８が基準位１ｉ５２に達すると
、スイッチＳ２の共通接点４４は導体５０を介して個別
接点４５に導通し、これによってモータ４が停止する。

こうしてワイパーブレード１４の一往復動作が完了する
。こうして雨滴の光進路３における通過個数が〉くなる
につれて、ワイパーブレード１４は頻繁に往復角変位駆
動されることになる。

本発明は自！ｌ！ｌＪ、Ｑｔのワイパーブレードに関連
して実施されるだけでなく、その他の用途に広範囲に実
施されることができ、雨滴の検出だけでなく、その他の
液滴などの検出が可能である。

効　　果 以上のように本発明によれば、固定位置に付着とた液滴
が振動することによって生じる受光素子からの出力に含
まれている低周波成分が除去されるので、発光素子と受
光素子との間の光経路を通過する液滴だけを検出するこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

ｆｆＳｉ図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロ
ック図、第２図は雨滴検出手ｙ、８の一部を切り欠いた
斜視図、ｆ５３図はバックミラー１１とその付近を示す
斜視図、第４図は突起６付近の断面図、第５図は自動車
９の走行中における雨滴の速度を説明するための図、第
６図はモータ４とその付近の構造を示す斜視図、第７図
は検波回路２５の動作を説明するための波形図、第８図
は周波数スペクトラムを示す図、ｆＪＩＪ９図は積分回
路２つの動作を説明するための波形図、第１０図はバイ
パスフィルター２６の動作を説明するための波形図であ
る。 １・・・発光素子、２・・・受光素子、３・・・光経路
、８・・・雨滴検出手段、９・・・自動車、１１・・・
バックミラー、２１・・・発振回路、２２・・・駆動回
路、２３・・・バンドバスフィルター、２４・・・増幅
回路、２５・・・検波回路、２６・・・バイパスフィル
ター、２７・・・ローパスフィルター、２９・・・積分
回路、３５・・・１Ｊレー代理人　　弁理士　函数　圭
一部 １６　図 第７因 纂８図 ）Ｉ波数（ＫＨｚ） 肩液軟（ＫＨｚ） 纂９　図 纂１０図 時間（ｍｓｅｃ） 碍間（ｍｓｅｃＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光素子と、 発光素子からの光を受光する受光素子と、 受光素子からの出力を受信し、発光素子と受光素子との
   間の光経路に臨んで固定位置に付着した液滴の振動に起
   因した低周波成分を前記受光素子の出力から除去するフ
   ィルターとを含むことを特徴とする液滴検出装置。