JP2008275390A - Raindrop detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のウィンドシールドに付着した雨滴等を検出する雨滴検出装置に関するものである。 The present invention relates to a raindrop detection device that detects raindrops and the like attached to a windshield of an automobile.
従来、雨滴検出装置としては、発光素子からの光をウィンドシールドによって反射させて受光素子に導き、当該受光素子により受光量を検出するものが知られている(特許文献1参照)。このような雨滴検出装置では、受光素子への受光量がウィンドシールドへの雨滴の付着状態に応じて変化することに着目し、受光素子による受光量検出結果から雨滴の付着を判定している。すなわち、ウィンドシールド上に雨滴が付着していない場合において受光素子の受光量は最大となり、ウィンドシールド上に雨滴が付着すると、発光素子からの光の一部が雨滴を介してウィンドシールド外へ出射し受光素子の受光量が減少する。この受光素子の受光量の変化に基づいて雨滴の付着を判定している。
ところで、特許文献1に記載の雨滴検出装置において、発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光路上に水分や煙等の測定光進路歪曲要素が存在すると、これら測定光進路歪曲要素により発光素子からの光が拡散反射されたり屈折したりして、受光素子への受光量が減少する。ここで測定光進路歪曲要素とは具体的には、水蒸気、この水蒸気がウィンドシールドの室内側表面上に凝縮付着した霜あるいは水滴、煙草の煙等である。たとえば、冬季においてウィンドシールドが冷えているときにエンジンを始動し空調装置を暖房モードで作動させた場合、雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、夏季においてウィンドシールドの温度が高いときに空調装置を冷房モードで作動させた場合もやはり雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、乗員が喫煙した場合その煙が雨滴検出装置内に侵入することがある。従来の雨滴検出装置では、これら測定光進路歪曲要素の存在に起因する受光量の変化を雨滴の付着と誤判定する可能性がある。
By the way, in the raindrop detection apparatus described in
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光路上に測定光進路歪曲要素が存在したときに、それを雨滴付着と誤判定することを抑制可能な雨滴検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is that when a measurement light path distortion element exists on the optical path from the light emitting element to the light receiving element through the windshield, it is regarded as raindrop adhesion. It is providing the raindrop detection apparatus which can suppress making a misjudgment.
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
本発明の請求項1に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、測定光を発する発光素子と、ウィンドシールドによって反射された測定光を受ける第1受光素子と、ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた測定光を受ける第2受光素子と、第1受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第2受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。
A raindrop detection apparatus according to
上述の構成において、第1受光素子の受光量は、ウィンドシールドにおける雨滴付着によって減少する。一方、第2受光素子の受光量は、発光素子から第2受光素子までの光路途中にウィンドシールドがないため、ウィンドシールドに雨滴が付着してもその影響を全く受けず大きさは変わらない。 In the above-described configuration, the amount of light received by the first light receiving element is reduced by raindrop adhesion on the windshield. On the other hand, the amount of light received by the second light receiving element is not affected at all even if raindrops adhere to the windshield because there is no windshield in the optical path from the light emitting element to the second light receiving element.
また、雨滴検出装置内に、進行中の測定光に対してその進路を変えるように作用するもの、たとえば、水蒸気、水滴、煙等が存在する場合は、これらのために測定光の進路が変化し第1受光素子の受光量および第2受光素子の受光量が減少する。 In addition, if there is something in the raindrop detection device that acts to change the course of the ongoing measurement light, for example, water vapor, water droplets, smoke, etc., the course of the measurement light changes due to these. However, the amount of light received by the first light receiving element and the amount of light received by the second light receiving element are reduced.
したがって、第1受光素子の受光量はウィンドシールドへの雨滴付着および上述した種々の測定光進路歪曲要素の存在の両要因により減少するのに対して、第2受光素子の受光量は、雨滴検出装置内における種々の測定光進路歪曲要素の存在によってのみ減少する。このため、第2受光素子の受光量が減少したことから、雨滴検出装置内に、進行中の測定光に対してその進路を変えるように作用するものが存在する、言い換えると、第1受光素子の受光量に基づく雨滴量判定手段による雨滴量判定精度が低下した状態にあることが検知できる。この検知結果に基づいて雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止することにより、雨滴検出装置内の発光素子からウィンドシールドを経て第1受光素子に到る測定光経路上に存在する測定光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる。 Accordingly, the amount of light received by the first light receiving element is reduced due to both the factors of raindrops adhering to the windshield and the presence of various measurement light path distortion elements described above, whereas the amount of light received by the second light receiving element is detected by raindrop detection. It is reduced only by the presence of various measuring light path distortion elements in the device. For this reason, since the amount of light received by the second light receiving element has decreased, there is an element in the raindrop detection device that acts to change the course of the measurement light in progress, in other words, the first light receiving element. It can be detected that the raindrop amount determination accuracy by the raindrop amount determination means based on the received light amount is in a state of being lowered. By suspending the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means based on the detection result, the measurement light path distortion existing on the measurement light path from the light emitting element in the raindrop detecting device to the first light receiving element through the windshield. It is possible to suppress erroneous determination of an element as raindrop adhesion.
ところで、第2受光素子は、発光素子から第1受光素子に到る測定光経路途中に存在する測定光進路歪曲要素を直接検出するものではない。しかしながら、一般に雨滴検出装置内において第1受光素子と第2受光素子とは近くに配置されている。さらに、測定光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等は雨滴検出装置内全域に均一に存在している、あるいは外部から雨滴検出装置内に侵入した場合は雨滴検出装置内全域に速やかに分布する。このことから、第2受光素子の受光量が減少した場合には、発光素子からウィンドシールドを経て第1受光素子に到る経路途中にも測定光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等が当然存在している。 By the way, the second light receiving element does not directly detect a measurement light path distortion element existing in the measurement light path from the light emitting element to the first light receiving element. However, in general, the first light receiving element and the second light receiving element are arranged close to each other in the raindrop detection apparatus. Furthermore, water vapor, water droplets, smoke, etc., which are the measurement light path distortion elements, are present uniformly throughout the raindrop detection device, or if they enter the raindrop detection device from the outside, they are quickly distributed throughout the raindrop detection device. To do. Therefore, when the amount of light received by the second light receiving element decreases, water vapor, water droplets, smoke, etc., which are measurement light path distortion elements, are also present in the middle of the path from the light emitting element through the windshield to the first light receiving element. Naturally exists.
本発明の請求項2に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、測定光を発する発光素子と、ウィンドシールドによって反射された測定光を受ける第1受光素子と、ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた前記測定光を受ける第2受光素子と、第1受光素子の受光量および第2受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第2受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。 The raindrop detection apparatus according to claim 2 of the present invention is a raindrop detection apparatus that detects raindrops adhering to a windshield, and is a first that receives a light emitting element that emits measurement light and measurement light reflected by the windshield. A light receiving element, a second light receiving element that receives the measurement light guided by an optical path that does not pass through the windshield, and a raindrop amount that determines a raindrop amount based on a light receiving amount of the first light receiving element and a light receiving amount of the second light receiving element And a determination unit, and when the amount of light received by the second light receiving element is smaller than a predetermined value, the raindrop amount determination by the raindrop amount determination unit is stopped.
この構成は、先に説明した本発明の請求項1に記載の雨滴検出装置に対して、雨滴量判定手段で実行される雨滴量判定に第1受光素子の受光量に加えて第2受光素子の受光量を用いている点が異なっている。すなわち、ウィンドシールドへの雨滴付着状態に対応して大きさが変化する第1受光素子の受光量とウィンドシールドへの雨滴付着如何によらず常に一定の大きさである第2受光素子の受光量との両方を参照して雨滴量を判定している。この場合、発光素子の発光特性が変化しても、その影響が第1受光素子の受光量および第2受光素子の受光量の両方に同時に及ぶので、発光素子の特性変化により雨滴量判定精度が左右されることを抑制できる。これにより、雨滴検出装置内の発光素子からウィンドシールドを経て第1受光素子に到る測定光経路上に存在する測定光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる、という効果が得られると同時に、雨滴量検出精度を高めることができる。
In this configuration, in the raindrop detection apparatus according to
本発明の請求項3に記載の雨滴検出装置は、発光素子の測定光出射側に発光素子に対向して配置された反射面を備え、測定光は反射面で反射して直接第2受光素子に入射することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, the raindrop detection apparatus includes a reflective surface disposed on the measurement light emitting side of the light emitting element so as to face the light emitting element, and the measurement light is reflected by the reflective surface and directly reflected by the second light receiving element. It is characterized by being incident on.
このような構成とすれば、受光素子の受光量に基づいて、発光素子および反射面間、および反射面および第2受光素子間の空間における測定光進路歪曲要素の存在を検出することになるので、第2受光素子による測定光進路歪曲要素の検出領域を広げて検出精度を高めることができる。 With such a configuration, the presence of the measurement light path distortion element in the space between the light emitting element and the reflecting surface and between the reflecting surface and the second light receiving element is detected based on the amount of light received by the light receiving element. The detection accuracy of the measurement light path distortion element by the second light receiving element can be widened to increase the detection accuracy.
本発明の請求項4に記載の雨滴検出装置は、雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中は雨滴量判定が中止される直前の雨滴量判定手段による判定結果が雨滴量判定結果として維持されることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the raindrop detection device according to the present invention, during the period when the raindrop amount determination by the raindrop amount determination unit is stopped, the determination result by the raindrop amount determination unit immediately before the raindrop amount determination is stopped is the raindrop amount determination. It is characterized by being maintained as a result.
上述の構成によれば、雨滴検出装置による雨滴量判定結果を別の制御に適用している場合、制御手段により雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中においても、雨滴量検出結果が出力されるので、雨滴検出装置による雨滴量判定結果が適用される別の制御が中断される等の不都合を防止することができる。 According to the above configuration, when the raindrop amount determination result by the raindrop detection device is applied to another control, the raindrop amount detection is performed even during the period when the raindrop amount determination of the raindrop amount determination unit is stopped by the control unit. Since the result is output, inconveniences such as interruption of another control to which the raindrop amount determination result by the raindrop detection apparatus is applied can be prevented.
本発明の請求項5に記載の雨滴検出装置は、測定光の進路を形成する空気の温度を上昇させる昇温手段を備え、第2受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには昇温手段を作動させて測定光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a raindrop detecting device comprising a temperature raising means for raising the temperature of air forming the path of the measuring light, and when the amount of light received by the second light receiving element is smaller than a predetermined value, the temperature raising means. To increase the temperature of the air forming the path of the measurement light.
このような構成によれば、昇温手段を作動させることにより雨滴検出装置内の空気温度を上昇させて相対湿度を低下させ、水蒸気や凝結した水分を除去する、つまり光進路歪曲要素を除去することができる。したがって、短時間で雨滴検出装置内から光進路歪曲要素を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。 According to such a configuration, by operating the temperature raising means, the air temperature in the raindrop detection device is raised to lower the relative humidity, and water vapor and condensed water are removed, that is, the light path distortion element is removed. be able to. Therefore, it is possible to remove the optical path distortion element from the raindrop detection device in a short time and restart the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means.
この場合、本発明の請求項6に記載の雨滴検出装置のように、第2受光素子の受光量が所定値よりも少なくなった時点から所定時間昇温手段を作動させる構成としても、短時間で雨滴検出装置内から異物を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。 In this case, as in the raindrop detection device according to claim 6 of the present invention, the temperature raising means is operated for a predetermined time from when the amount of light received by the second light receiving element is less than the predetermined value. Thus, it is possible to remove foreign matter from the raindrop detection device and restart the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means.
本発明の請求項7に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、第1光を発する第1発光素子と、第2光を発する第2発光素子と第1光および第2光を受光可能に配置された受光素子と、受光素子における第1光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第1光はウィンドシールドによって反射された反射光として受光素子により受光され、第2光はウィンドシールドを経由しない光路を辿って受光素子により受光され、第1発光素子点灯時には第2発光素子は消灯し第2発光素子点灯時には第1発光素子は消灯し、受光素子における第2光の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。 The raindrop detection apparatus according to claim 7 of the present invention is a raindrop detection apparatus that detects raindrops adhering to the windshield, and includes a first light emitting element that emits first light and a second light emitting element that emits second light. And a light receiving element arranged to be able to receive the first light and the second light, and a raindrop amount determining means for determining a raindrop amount based on the amount of the first light received by the light receiving element, wherein the first light is a windshield. The second light is received by the light receiving element along the optical path not passing through the windshield, and the second light emitting element is turned off and the second light emitting element is turned on when the first light emitting element is turned on. Sometimes, the first light emitting element is turned off, and when the amount of the second light received by the light receiving element is smaller than a predetermined value, the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means is stopped.
上述の構成において、受光素子における第1光の受光量は、ウィンドシールドにおける雨滴付着によって減少する。一方、受光素子における第2光の受光量は、発光素子から第2受光素子までの光路途中にウィンドシールドがないため、ウィンドシールドに雨滴が付着してもその影響を全く受けず大きさは変わらない。 In the above-described configuration, the amount of the first light received by the light receiving element is reduced by raindrop adhesion on the windshield. On the other hand, the amount of the second light received by the light receiving element is not affected at all even if raindrops adhere to the windshield because there is no windshield in the middle of the optical path from the light emitting element to the second light receiving element. Absent.
また、雨滴検出装置内に、進行中の各光に対してその進路を変えるように作用するものである光進路歪曲要素、たとえば、水蒸気、水滴、煙等が存在する場合は、これらのために各光の進路が変化し受光素子における第1光の受光量および第2光の受光量が減少する。 Also, if there are light path distortion elements, such as water vapor, water drops, smoke, etc., that act to change the path for each ongoing light in the raindrop detection device, The path of each light changes, and the amount of received light of the first light and the amount of received light of the second light in the light receiving element decreases.
したがって、受光素子における第1光の受光量は、ウィンドシールドへの雨滴付着と上述した種々の光進路歪曲要素の存在との両要因の影響を受けて減少するのに対して、受光素子における第2光の受光量は、雨滴検出装置内における種々の光進路歪曲要素の存在によってのみ減少する。このため、受光素子における第2光の受光量が減少したことから、雨滴検出装置内に、進行中の各光に対してその進路を変えるように作用するものが存在する、言い換えると、受光素子における第1光の受光量に基づく雨滴量判定手段による雨滴量判定精度が低下した状態にあることが検知できる。この検知結果に基づいて雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止することにより、雨滴検出装置内の発光素子からウィンドシールドを経て第1受光素子に到る測定光経路上に存在する光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる。 Therefore, the amount of the first light received by the light receiving element decreases due to the influences of both the raindrop adhering to the windshield and the presence of the various optical path distortion elements described above, whereas The amount of light received by two lights is reduced only by the presence of various light path distortion elements in the raindrop detection device. For this reason, since the light receiving amount of the second light in the light receiving element is reduced, there is an element in the raindrop detection device that acts to change the course of each ongoing light, in other words, the light receiving element. It can be detected that the raindrop amount determination accuracy by the raindrop amount determination means based on the received light amount of the first light is reduced. By canceling the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means based on the detection result, the light path distortion element existing on the measurement light path from the light emitting element in the raindrop detecting device through the windshield to the first light receiving element. Can be prevented from being erroneously determined as raindrop adhesion.
ここで、受光素子は、第1発光素子から発せられた第1光および第2発光素子から発せられた第2光の両方を受光可能に配置されている。しかし、上述の構成によれば、第1発光素子点灯時には第2発光素子は消灯し第2発光素子点灯時には第1発光素子は消灯しているので、受光素子は、常に第1光または第2光のどちらか一つの光だけを受光する。これにより、受光素子に第1光および第2光が同時に入射することを阻止できるので、発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光路上に光進路歪曲要素が存在するときに、それを確実に検出することができる。 Here, the light receiving element is arranged so as to be able to receive both the first light emitted from the first light emitting element and the second light emitted from the second light emitting element. However, according to the above-described configuration, the second light emitting element is turned off when the first light emitting element is turned on, and the first light emitting element is turned off when the second light emitting element is turned on. Only one of the lights is received. As a result, it is possible to prevent the first light and the second light from entering the light receiving element at the same time. Therefore, when there is an optical path distortion element on the optical path from the light emitting element to the light receiving element through the windshield, It can be detected reliably.
ところで、第1発光素子から受光素子へ至る光路と第2発光素子から受光素子へ到る光路とは異なっている。しかしながら、一般に雨滴検出装置内において第1発光素子と第2発光素子とは近くに配置されている。さらに、光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等は雨滴検出装置内全域に均一に存在している、あるいは外部から雨滴検出装置内に侵入した場合は雨滴検出装置内全域に速やかに分布する。このことから、第1発光素子から受光素子へ至る光路と第2発光素子から受光素子へ到る光路との環境条件、すなわち光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等の存在条件は同一であると見做すことができる。したがって、受光素子における第2光の受光量に基づいて第1発光素子から受光素子へ至る光路中の光進路歪曲要素の存在を判定することができる。 By the way, the optical path from the first light emitting element to the light receiving element is different from the optical path from the second light emitting element to the light receiving element. However, in general, the first light emitting element and the second light emitting element are arranged close to each other in the raindrop detection apparatus. Furthermore, water vapor, water droplets, smoke, etc., which are light path distortion elements, are uniformly present throughout the raindrop detection device, or if they enter the raindrop detection device from the outside, they are quickly distributed throughout the raindrop detection device. . Therefore, the environmental conditions of the optical path from the first light emitting element to the light receiving element and the optical path from the second light emitting element to the light receiving element, that is, the existence conditions of water vapor, water droplets, smoke and the like that are optical path distortion elements are the same. It can be assumed that there is. Therefore, it is possible to determine the presence of a light path distortion element in the optical path from the first light emitting element to the light receiving element based on the amount of the second light received by the light receiving element.
本発明の請求項8に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、第1光を発する第1発光素子と、第2光を発する第2発光素子と第1光および第2光を受光可能に配置された受光素子と、受光素子における第1光の受光量および受光素子における第2光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第1光はウィンドシールドによって反射された反射光として受光素子により受光され、第2光はウィンドシールドを経由しない光路を辿って受光素子により受光され、第1発光素子点灯時には第2発光素子は消灯し第2発光素子点灯時には第1発光素子は消灯し、受光素子における第2光の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。 The raindrop detection apparatus according to claim 8 of the present invention is a raindrop detection apparatus that detects raindrops adhering to the windshield, and includes a first light emitting element that emits first light and a second light emitting element that emits second light. And a light receiving element arranged so as to be able to receive the first light and the second light, and a raindrop amount determining means for determining a raindrop amount based on a light receiving amount of the first light in the light receiving element and a light receiving amount of the second light in the light receiving element The first light is received by the light receiving element as reflected light reflected by the windshield, the second light is received by the light receiving element along an optical path not passing through the windshield, and the second light is turned on when the first light emitting element is turned on. The light emitting element is turned off, the first light emitting element is turned off when the second light emitting element is turned on, and the raindrop amount determination by the raindrop amount determining means is stopped when the amount of the second light received by the light receiving element is less than a predetermined value. It is characterized in.
この構成は、先に説明した本発明の請求項7に記載の雨滴検出装置に対して、雨滴量判定手段で実行される雨滴量判定に受光素子における第1光の受光量に加えて受光素子における第2光の受光量を用いている点が異なっている。すなわち、ウィンドシールドへの雨滴付着状態に対応して大きさが変化する受光素子における第1光の受光量とウィンドシールドへの雨滴付着如何によらず常に一定の大きさである受光素子における第2光の受光量との両方を参照して雨滴量を判定している。この場合、受光素子の受光特性が変化しても、その影響が受光素子における第1光の受光量および受光素子における第2光の受光量の両方に同時に及ぶので、受光素子の特性変化により雨滴量判定精度が左右されることを抑制できる。これにより、雨滴検出装置内の第1発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光経路上に存在する測定光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる、という効果が得られると同時に、雨滴量検出精度を高めることができる。 In this configuration, in the raindrop detection device according to claim 7 of the present invention described above, in addition to the received light amount of the first light in the light receiving element, the light receiving element performs the raindrop amount determination executed by the raindrop amount determining means. The difference is that the received light amount of the second light is used. That is, the amount of the first light received by the light receiving element whose size changes corresponding to the raindrop adhesion state on the windshield and the second light receiving element that is always a constant size regardless of whether the raindrop adheres to the windshield. The amount of raindrops is determined with reference to both the amount of received light. In this case, even if the light receiving characteristic of the light receiving element changes, the influence of the light receiving element simultaneously affects both the amount of the first light received by the light receiving element and the amount of the second light received by the light receiving element. It is possible to suppress the amount determination accuracy from being affected. As a result, it is possible to prevent erroneous determination of the measurement light path distortion element existing on the optical path from the first light emitting element in the raindrop detection device through the windshield to the light receiving element as raindrop adhesion. At the same time, the raindrop detection accuracy can be improved.
本発明の請求項9に記載の雨滴検出装置は、第2発光素子の第2光出射側に第2発光素子に対向して配置された反射面を備え、第2光は反射面で反射して直接受光素子に入射することを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, the raindrop detection apparatus includes a reflecting surface disposed on the second light emitting side of the second light emitting element so as to face the second light emitting element, and the second light is reflected by the reflecting surface. The light is directly incident on the light receiving element.
このような構成とすれば、受光素子における第2光の受光量に基づいて、第2発光素子および反射面間、および反射面および受光素子間の空間における光進路歪曲要素の存在を検出することになるので、受光素子による光進路歪曲要素の検出領域を広げて検出精度を高めることができる。 With such a configuration, the presence of the optical path distortion element in the space between the second light emitting element and the reflecting surface and between the reflecting surface and the light receiving element is detected based on the amount of the second light received by the light receiving element. Therefore, it is possible to increase the detection accuracy by expanding the detection area of the optical path distortion element by the light receiving element.
本発明の請求項10に記載の雨滴検出装置は、雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中は雨滴量判定が中止される直前の雨滴量判定手段による判定結果が雨滴量判定結果として維持されることを特徴としている。 According to a tenth aspect of the present invention, in the raindrop detection apparatus according to the tenth aspect of the present invention, during the period when the raindrop amount determination by the raindrop amount determination unit is stopped, the determination result by the raindrop amount determination unit immediately before the raindrop amount determination is stopped is It is characterized by being maintained as a result.
上述の構成によれば、雨滴検出装置による雨滴量判定結果を別の制御に適用している場合、制御手段により雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中においても、雨滴量検出結果が出力されるので、雨滴検出装置による雨滴量判定結果が適用される別の制御が中断される等の不都合を防止することができる。 According to the above configuration, when the raindrop amount determination result by the raindrop detection device is applied to another control, the raindrop amount detection is performed even during the period when the raindrop amount determination of the raindrop amount determination unit is stopped by the control unit. Since the result is output, inconveniences such as interruption of another control to which the raindrop amount determination result by the raindrop detection apparatus is applied can be prevented.
本発明の請求項11に記載の雨滴検出装置は、第1光および第2光の進路を形成する空気の温度を上昇させる昇温手段を備え、受光素子における第2光の受光量が所定値よりも少ないときには昇温手段を作動させて第1光および第2光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴としている。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a raindrop detection apparatus comprising a temperature raising means for raising the temperature of air forming the path of the first light and the second light, and the amount of the second light received by the light receiving element is a predetermined value. When the temperature is lower, the temperature raising means is operated to raise the temperature of the air that forms the paths of the first light and the second light.
このような構成によれば、昇温手段を作動させることにより雨滴検出装置内の空気温度を上昇させて相対湿度を低下させ、水蒸気や凝結した水分を除去する、つまり光進路歪曲要素を除去することができる。したがって、短時間で雨滴検出装置内から光進路歪曲要素を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。 According to such a configuration, by operating the temperature raising means, the air temperature in the raindrop detection device is raised to lower the relative humidity, and water vapor and condensed water are removed, that is, the light path distortion element is removed. be able to. Therefore, it is possible to remove the optical path distortion element from the raindrop detection device in a short time and restart the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means.
この場合、本発明の請求項12に記載の雨滴検出装置のように、受光素子における第2光の受光量が所定値よりも少なくなった時点から所定時間前記昇温手段を作動させる構成としても、短時間で雨滴検出装置内から光進路歪曲要素を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。 In this case, as in the raindrop detection device according to claim 12 of the present invention, the temperature raising means may be operated for a predetermined time from the time when the amount of the second light received by the light receiving element is less than the predetermined value. It is possible to remove the optical path distortion element from the raindrop detection device in a short time and restart the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means.
以下、本発明にかかる雨滴検出装置の実施の形態について、自動車に搭載された雨滴検出装置1に適用した場合を例に図1〜図5を参照して説明する。
Hereinafter, an embodiment of a raindrop detection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 by taking as an example a case where the raindrop detection apparatus is applied to a
(第1実施形態)
雨滴検出装置1は、雨滴センサ20により自動車100に搭載され自動車100のフロントウィンドシールド101に付着した雨滴量を検出し、その判定結果に基づいて、雨滴を払拭するワイパー装置10の作動を制御している。
(First embodiment)
The
先ず、雨滴検出装置1の全体構成について説明する。
First, the overall configuration of the
雨滴検出装置1は、雨滴検出センサ20、ワイパー装置10、雨滴センサ20からの信号に基づき雨滴量を判定し且つその判定結果に基づいてワイパー装置10を駆動制御する制御手段であるマイクロコンピュータ40等から構成されている。雨滴検出装置1は、自動車のイグニションスイッチを介して自動車のバッテリから電力が供給されている。
The
ワイパー装置10は、ワイパーモータ11が発生する駆動トルクによりリンク機構12を介して駆動されてフロントウィンドシールド101上において往復払拭動作を行うワイパーブレード13、自動車の運転者により操作されるワイパースイッチ14を備えている。ワイパースイッチ14は車室の運転席に設置され、ワイパーブレード13の払拭動作の停止、低速動作、高速動作、自動制御を運転者の手動操作等により切り替えるスイッチ機能を有している。ワイパースイッチ14は、たとえば4つの作動位置のいずれか1つに回動操作されることで、これらの動作モードの一つが選択される。そして、ワイパースイッチ14は、選択された動作モードについての情報をマイクロコンピュータ40へ出力している。また、ワイパーブレード13の往復払拭動作は、マイクロコンピュータ40内に備えられたワイパー制御部41からワイパーモータ13に対し駆動指示信号が出力されることで実行される。
The
雨滴センサ20は、フロントウィンドシールド101の車室内側に配設されている。雨滴センサ20は、図1に示すように、フロントウィンドシールド101の外表面におけるワイパーブレード13の払拭領域A内且つ自動車の上方側に配置されている。本発明にかかる雨滴検出装置の実施の形態においては、図1に示すように、ワイパーブレード13は2個備えられ、各ワイパーブレード13の払拭領域Aは一部において重複している。雨滴センサ20は、どちらか一方のワイパーブレード13の払拭領域A内に配置されている。雨滴センサ20は、その検出領域Ad内に付着した雨滴量を検出するものであり、雨滴センサ20は、その検出領域Adがワイパーブレード13の払拭領域A内にあるように取り付けられている。また、雨滴センサ20は、後述するマイクロコンピュータ40に電気的に接続されている。
The
雨滴センサ20は、図3に示されるように、測定光を発する発光素子である発光ダイオード21、フロントウィンドシールド101で反射された測定光を受ける第1受光素子であるフォトダイオード22およびフォトダイオード23、フロントウィンドシールド101を経由しない光路によって導かれた測定光を受ける第2受光素子であるフォトダイオード24、透光性材質から形成されたレンズ25、各ダイオード21、22、23が実装されるとともに雨滴センサ20の電気回路部を形成するプリント基板26、および上記各部品を収納保持するケーシング27等から構成されている。ケーシング27は、樹脂材料または金属材料から形成されている。
As shown in FIG. 3, the
レンズ25は、発光ダイオード21が発する測定光が透過可能な材質、例えば樹脂材料から形成されている。雨滴センサ20がフロントウィンドシールド101に固定されると、レンズ25は、図3に示すように、シリコンシート28を介してフロントウィンドシールド101に密着する。すなわち、レンズ25のフロントウィンドシールド101側表面、シリコンシート28およびフロントウィンドシールド101が互いの境界の全域に空気層が無いようにして密着している。これにより、発光ダイオード21が発する光を高効率で雨滴検出に利用できる。レンズ25には、後述する反射面25aが形成されている。反射面25aは、図3に示すように、発光ダイオード21の光出射側に、発光ダイオード21に対向し且つフォトダイオード22に対向するように形成されている。
The
ここで、発光ダイオード21が発する測定光が各フォトダイオード22、23、24に到るまでの経路について説明する。
Here, a path until the measurement light emitted from the
先ず、雨滴検出光路L1、L2について説明する。雨滴検出光路L1は、図3中において実線矢印L1で示すように、レンズ25内に入射し、レンズ25の側面25bおよびフロントウィンドシールド101の表面101aで反射して、フォトダイオード22に入射する経路である。雨滴検出光路L2は、図3中において実線矢印L2で示すように、レンズ25内に入射し、フロントウィンドシールド101の表面101aで反射して、フォトダイオード23に入射する経路である。
First, the raindrop detection optical paths L1 and L2 will be described. The raindrop detection optical path L1 is incident on the
次に、フロントウィンドシールド101を経由しない光路である測定光進路歪曲要素検出光路L3について説明する。測定光進路歪曲要素検出光路L3は、図3中において実線矢印L3で示すように、レンズ25の反射面25aで反射して、フォトダイオード24に入射する経路である。すなわち、測定光進路歪曲要素検出光路L3は、図3に示すように、フロントウィンドシールド101を経由していない。
Next, the measurement light path distortion element detection optical path L3 that is an optical path that does not pass through the
発光ダイオード21、各フォトダイオード22、23、24は、図3に示すように、共通のプリント基板26に実装されている。プリント基板26には、図示しない発光素子駆動回路および図示しない検波増幅回路も実装されている。発光ダイオード21は、図示しない発光素子駆動回路を介してマイクロコンピュータ40に接続されており、マイクロコンピュータ40によってその点消灯が制御される。一方、各フォトダイオード22、23、24は、図示しない検波増幅回路を介してマイクロコンピュータ40に接続されており、検出した雨滴量あるいは測定光進路歪曲要素量に応じた検出信号をマイクロコンピュータ40に出力している。
As shown in FIG. 3, the
フロントウィンドシールド101上の検出領域Adに雨滴が付着していないときにあっては、発光ダイオード21から発せられた測定光は、図3中の実線矢印L1、L2で示すように進行し、そのほとんどがフロントウィンドシールド101によって反射され、フォトダイオード23、24で受光される。しかし、検出領域Adに雨滴Dが付着しているときにあっては、発光ダイオード21から発せられた測定光の一部は、検出領域Adに付着した雨滴Dを介して図3中の破線矢印で示すように進行しフロントウィンドシールド101外へ出射する。そのため、フォトダイオード23、24により受光される光の量が減少することとなる。このように、検出領域Adに付着する雨滴の量とフォトダイオード23、24による受光量に基づき、検出領域Adに付着する雨滴量が光学的に検出されている。本発明の第1実施形態による雨滴検出装置1においては、検出領域Adに付着する雨滴量が多いほど雨滴センサ20の検出信号は小さくなり、検出領域Adに付着する雨滴量が少ないほど雨滴センサ20の検出信号は大きくなる。
When no raindrop is attached to the detection area Ad on the
ところで、雨滴検出センサ20の内部に発光ダイオード21から発せられた測定光の進路を歪曲させる要素である測定光進路歪曲要素が存在する場合がある。測定光進路歪曲要素は、具体的には、雨滴センサ20内の空間に含まれる水蒸気、この水蒸気がレンズ25の雨滴検出センサ20の内部側表面、発光ダイオード21の発光面、フォトダイオード22、23、24の受光面に凝縮付着した霜や水滴、雨滴センサ20内に侵入した煙草の煙等がある。たとえば、冬季においてウィンドシールドが冷えているときにエンジンを始動し空調装置を暖房モードで作動させた場合、雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、夏季において室内温度が高いときに空調装置を冷房モードで作動させた場合もやはり雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、乗員が喫煙した場合その煙が雨滴検出装置内に侵入する。これらの測定光進路歪曲要素が、上述した雨滴検出光路L1、L2上に存在すると、発光ダイオード21からの測定光の進路が測定光進路歪曲要素の作用により逸れてフォトダイオード23、24への受光量が減少する。すなわち、雨滴量検出用のフォトダイオード23、24からの出力信号の大きさは、フロントウィンドシールド101の検出領域Adへの雨滴付着および雨滴センサ20内における測定光進路歪曲要素の存在の両方によって減少する。これに対して、測定光進路歪曲要素検出用のフォトダイオード22からの出力信号の大きさは、測定光進路歪曲要素検出光路L3がフロントウィンドシールド101を経由しないので、フロントウィンドシールド101の検出領域Adへの雨滴付着によっては変化せず、雨滴センサ20内における測定光進路歪曲要素の存在によってのみ減少する。これによって、測定光進路歪曲要素検出用のフォトダイオード22からの出力信号の大きさの減少に基づいて雨滴センサ20内の測定光進路歪曲要素の存在を判別することができる。
Incidentally, there may be a measurement light path distortion element that is an element for distorting the path of measurement light emitted from the
マイクロコンピュータ40は、実際には、制御処理や演算処理を行うCPU、各種プログラムやデータを保存するための読み取り専用メモリ(ROM)や書き込み可能なメモリ(RAM)等のメモリを含む記憶装置、A/D変換器等の入力回路、出力回路、及び電源回路等の機能を含んで構成される。しかし、ここでは、ワイパーモータ11の駆動制御に係るワイパー制御部41、雨滴センサ20のフォトダイオード23、24からの出力信号に基づきフロントウィンドシールド101に付着した雨滴量を判別する雨滴量判定部42、雨滴センサ20のフォトダイオード22からの出力信号に基づき雨滴センサ20内の測定光進路歪曲要素の存在を判別する測定光進路歪曲要素量判定部43を中心に、概念的に説明する。
The
ワイパー制御部41は、雨滴量判定部42からの現在の降雨状況に関する情報およびワイパースイッチ14からの払拭モードに関する情報等を取り込んで、これら情報に基づいてワイパーモータ13を駆動制御する。すなわち、ワイパースイッチ14が払拭動作の停止(OFFモード)、低速動作(LOモード)および高速動作(HIモード)に操作されると、ワイパー制御部41は、それを受けて、所定の駆動指示信号をワイパーモータ11へ出力する。一方、ワイパースイッチ14が自動制御(AUTOモード)に操作されると、ワイパー制御部41は、雨滴センサ20からの第1信号に基づき雨滴量判定部42により判定された雨滴量に対応する駆動指示信号をワイパーモータ11へ出力する。
The
ところで、ワイパースイッチ14が自動制御(AUTOモード)に操作されているときに、雨滴センサ20の内部に異物が存在すると、たとえば、急激な温度変化により雨滴センサ20内の水蒸気が凝結してレンズ25表面に結露が発生することがある。そうすると、上述した雨滴検出光路L1、L2を経てフォトダイオード23、24へ入射する光量が減少して雨滴量検出用のフォトダイオード23、24からの出力信号の大きさが低下する。これに基づいて、雨滴量判定部42は雨滴付着有り、あるいは降雨量増大と判定する。すなわち、雨滴付着が無い場合に雨滴付着有りと判定して、ワイパーモータ11が駆動されてワイパーブレード13が払拭動作する、あるいは降雨中であれば、降雨量が増加したものと判定されてワイパーブレード13の払拭動作速度が切り替えられ、あたかもワイパーブレード13が誤動作したかのような状態が発生する。
By the way, when the foreign matter exists in the
そこで、本発明にかかる雨滴検出装置の実施の形態においては、ワイパースイッチ14が自動制御(AUTOモード)に操作されると、先ず、測定光進路歪曲要素量判定部43において雨滴センサ20の測定光進路歪曲要素検出用のフォトダイオード22からの出力信号に基づいて雨滴センサ20内の測定光進路歪曲要素量判定処理を実行する。その結果、測定光進路歪曲要素無しと判定された場合は、ワイパー制御部41は、雨滴量判定部42により判定された雨滴量に対応する駆動指示信号をワイパーモータ11へ出力して、ワイパーブレード13による払拭動作を行う。一方、測定光進路歪曲要素量判定部43による測定光進路歪曲要素量判定処理の結果、測定光進路歪曲要素有りと判定された場合は、ワイパー制御部41は、雨滴量判定部42における雨滴量検出処理を停止させ、且つ測定光進路歪曲要素量判定部43により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出される直前において雨滴量判定部42により判定された雨滴量に基づく駆動指示信号をワイパーモータ11へ出力する。これにより、雨滴検出装置1においてワイパースイッチ14が自動制御(AUTOモード)に操作されているときに、雨滴センサ20内部に結露等が発生しても、ワイパーブレード13の往復払拭動作条件、たとえば、往復払拭動作間隔、つまりワーパーブレード13の停止時間や払拭動作速度等が、異物を雨滴と誤判定して変動するという不具合を防止することができる。
Therefore, in the embodiment of the raindrop detection apparatus according to the present invention, when the
雨滴センサ20内に測定光進路歪曲要素が検出された後、たとえばレンズ25表面の水滴が蒸発して消滅すると、測定光進路歪曲要素量判定部43からは測定光進路歪曲要素無しとの判定結果が出力されるので、ワイパー制御部41は、雨滴量判定部42における雨滴量検出処理を再開させ、再び雨滴量判定部42により判定された雨滴量に対応する駆動指示信号をワイパーモータ11へ出力し、ワイパーブレード13による払拭動作を行う。
After the measurement light path distortion element is detected in the
次に、以上のように構成された雨滴検出装置1のマイクロコンピュータ40において実行されるワイパー自動制御処理について、図4を参照しつつ説明する。図4は、主にワイパー制御部41によって実行されるモータ制御処理の具体的な処理手順を示したフローチャートである。
Next, the wiper automatic control process executed in the
自動車の運転者によるワイパースイッチ14の手動操作を通じて上記自動制御(AUTOモード)が選択されると、図4に示すワイパー自動制御処理が開始される。同処理が開始されると、ワイパー制御部41は、先ず、ステップS1の初期化処理を実行する。
When the automatic control (AUTO mode) is selected through manual operation of the
続いて、ワイパー制御部41は、ステップS2の測定光進路歪曲要素量判定処理を行う。この測定光進路歪曲要素量判定処理は、測定光進路歪曲要素量判定部43で実行される。測定光進路歪曲要素量判定処理の結果、測定光進路歪曲要素無しと判定されたときは、ワイパー制御部41は、続くステップS3の処理として、雨滴量判定処理を実行する。この雨滴量判定処理は、雨滴量判定部42で実行される。
Subsequently, the
続いて、ワイパー制御部41は、続くステップS4の処理として、ステップS3の雨滴量判定処理判定された雨滴量に基づいて、ワイパーブレード13の往復払拭動作仕様を設定し、ワイパーモータ11に駆動指示信号を出力する。
Subsequently, the
一方、ステップS2の測定光進路歪曲要素量判定処理の結果、測定光進路歪曲要素有りと判定されたときは、ワイパー制御部41は、ステップS5の処理として雨滴量判定部42による雨滴量判定処理を中止させる。
On the other hand, if it is determined that the measurement light path distortion element amount is present as a result of the measurement light path distortion element amount determination process in step S2, the
続いてワイパー制御部41は、続くステップS6の処理として、雨滴量をステップS2の測定光進路歪曲要素量判定処理直前における雨滴量判定処理による雨滴量とし、それに基づいてワイパーブレード13の往復払拭動作仕様を設定し、ワイパーモータ11に駆動指示信号を出力する。
Subsequently, the
次に、図5(a)〜図5(e)に示すタイミングチャートを参照して、本実施の形態の動作を総括する。図5(a)は、雨滴センサ20内のレンズ25表面における結露付着量の時間推移を、図5(b)は、雨滴センサ20におけるフォトダイオード23、24の出力信号の時間推移を、図5(c)は雨滴センサ20におけるフォトダイオード22の出力信号の時間推移を、図5(d)は雨滴量判定部による判定処理状態を、図5(e)はワイパー制御部41から出力される駆動指示信号の出力時期を、それぞれ示すタイミングチャートである。
Next, the operation of the present embodiment will be summarized with reference to the timing charts shown in FIGS. 5 (a) to 5 (e). 5A shows the time transition of the amount of condensation on the surface of the
この図の説明においては、自動車の運転者によるワイパースイッチ14の手動操作を通じて上記AUTOモードが選択されており、上記測定光進路歪曲要素量判定処理及び雨滴量判定処理は既に開始されているものとする。なお、図5(a)に示すフォトダイオード23、24の出力信号は、たとえばフォトダイオード23の出力信号とフォトダイオード24の出力信号との平均値、あるいは両出力信号の和である。
In the description of this figure, the AUTO mode is selected through manual operation of the
そうした前提のもと、雨滴センサ20の検出領域Adに雨滴が付着し、フォトダイオード23、24の出力信号に基づき雨滴量判定部42が判定した雨滴量から、ワイパーブレード13を往復払拭動作させてフロントウィンドシールド101の払拭領域Aを払拭する必要がある旨、上記ワイパー制御部41を通じて判断されると、まず、図5(d)に示されるように、例えば時刻t10において、上記ワイパー制御部41からワイパーモータ11に対して、パルス状の駆動指示信号が出力される。そして、この時点における判定雨滴量に対応したワイパーブレード13の払拭レベル(払拭速度、間欠時間)に基づいて、時刻t11においてもワイパー制御部41からワイパーモータ11に対して、パルス状の駆動指示信号が出力される。
Under such a premise, raindrops adhere to the detection area Ad of the
降雨量が増大に伴い、図5(a)に示すように、フォトダイオード23、24の出力信号が時刻t12から時刻t13にかけて低下し、雨滴量判定部42が判定した雨滴量も増大する。これを受けて、ワイパー制御部41は、ワイパーブレード13の払拭動作の間欠時間を、降雨量増大前の間歇時間T1(t10〜t11)よりも短い間歇時間T2(t14〜t15)として、時刻t14においてワイパー制御部41からワイパーモータ11に対して、パルス状の駆動指示信号が出力される。続いて、間歇時間T2毎に時刻t15、時刻t16にも同様に駆動指示信号が出力される。
As the amount of rainfall increases, as shown in FIG. 5A, the output signals of the
このとき、雨滴センサ20におけるフォトダイオード22の出力信号は、降雨量増大に係らず、図5(b)に示すように変化しない。
At this time, the output signal of the
時刻t17において、図5(a)に示すように、雨滴センサ20の内部において測定光進路歪曲要素である水蒸気の凝結によるレンズ25の表面への結露が発生し、レンズ表面25への結露付着量が増加していく。そして、時刻t20において、レンズ25表面への結露付着量の増加が止まり、時刻t24まではレンズ25表面の結露付着量は変わらない。さらに、時刻t24になると、レンズ25表面の、レンズ25表面の結露が蒸発し始め、時刻t27においてレンズ25表面の結露は完全に消滅する。
At time t <b> 17, as shown in FIG. 5A, condensation occurs on the surface of the
上述のレンズ25表面への結露付着から結露消滅に到る期間(t17〜t27)において、雨滴センサ20のフォトダイオード23、24の検出信号、および雨滴センサ20のフォトダイオード22の検出信号は、図5(b)、図5(c)に示すように、レンズ25表面への結露付着量の増加に連動して低下し、結露付着量が一定の期間(t20〜t24)は検出信号レベルも一定状態を保ち、付着した結露が蒸発し始め完全に消滅するまでの期間(t24〜t27)においては、レンズ25表面への結露付着量の減少に連動して増大する。
In the period (t17 to t27) from dew condensation adhering to the surface of the
マイクロコンピュータ40の測定光進路歪曲要素量判定部43は、測定光進路歪曲要素量判定処理としてフォトダイオード22の出力信号と閾値Kとの大きさの比較を行い、測定光進路歪曲要素の有無の判定を行っている。上述のレンズ25表面への結露付着から結露消滅に到る期間(t17〜t27)において、先ず、時刻t18には、フォトダイオード22の出力信号が閾値Kよりも小さくなり、測定光進路歪曲要素量判定部43は、測定光進路歪曲要素有りと判定する。時刻t18以降時刻t26までの期間は測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される。次に、時刻t26には、フォトダイオード22の出力信号が閾値Kよりも大きくなり、測定光進路歪曲要素量判定部43は、測定光進路歪曲要素無しと判定する。
The measurement light path distortion element
上述した測定光進路歪曲要素量判定部43により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間(t18〜t26)は、ワイパー制御部41は、測定光進路歪曲要素有りとの判定を受けて、図5(d)に示すように、雨滴量判定部42による雨滴量判定処理を中止する。同時に、ワイパー制御部41は、測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出る直前の雨滴量に基づいて算定されたワイパーブレード13の払拭レベルに基づくパルス状の駆動指示信号を、ワイパーモータ11に対して出力する。すなわち、本実施形態の場合、測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出る直前の雨滴量に基づいて算定されたワイパーブレード13の払拭レベルでは、ワイパーブレード13の払拭動作の間隔は間歇時間T2であり、したがって、測定光進路歪曲要素量判定部43により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間(t18〜t26)においても、ワイパー制御部41からは、間歇時間T2毎にパルス状の駆動指示信号が出力される。
During the period (t18 to t26) in which the measurement light path distortion element
時刻t26において、測定光進路歪曲要素量判定部43により測定光進路歪曲要素無しとの判定結果が出力され、ワイパー制御部41は、それを受けて、図5(d)に示すように、雨滴量判定部42による雨滴量判定処理を再び実行する。そして、ワイパー制御部41は、雨滴量判定部42による雨滴量判定結果に基づいて算定されたワイパーブレード13の払拭レベルに基づくパルス状の駆動指示信号を、ワイパーモータ11に対して出力する。
At time t26, the measurement light path distortion element
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による雨滴検出装置1は、本発明の第1実施形態による雨滴検出装置1に対して、雨滴センサ20の構成が変更されている。すなわち、昇温手段であるセラミックヒータ29が、図6に示すように、プリント基板26に実装されている。セラミックヒータ29は、導電性を有するセラミックス材料から形成され、通電により発熱するものである。
(Second Embodiment)
The
第2実施形態は、雨滴センサ20内に測定光進路歪曲要素である結露が発生したときに、セラミックヒータ29に電圧を印加して発熱させ、雨滴センサ20内、詳しくは、図6におけるレンズ25とプリント基板26とに囲まれる空間の空気温度を上昇させ、それにより、レンズ25表面に付着した結露を速やかに蒸発させることを目指したものである。セラミックヒータ29への電圧印加制御は、たとえば、図7(f)のセラミックヒータ29への印加電圧の時間推移を示すタイミングチャートに示すように、測定光進路歪曲要素量判定部43により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間(t18〜t26)に実施される。
In the second embodiment, when condensation, which is a measurement light path distortion element, occurs in the
第2実施形態によれば、結露を短時間で消滅させることができる。言い換えると、ワイパーモータ11を、実際の雨滴量ではなく測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出る直前の雨滴量に基づいて算定されたワイパーブレード13の払拭レベルで作動させる期間を短縮して、実際の降雨状態に即したワイパー自動制御を実施することができる。
According to the second embodiment, condensation can be eliminated in a short time. In other words, the period for which the
また、昇温手段として、セラミックヒータ29を用いることにより、発熱動作を電気的に制御できるので、雨滴センサ20内の温度を容易に所望の温度、つまり効果的に結露を消滅させられるような温度に制御できる。
Further, since the heating operation can be electrically controlled by using the
なお、以上説明した、本発明の第2実施形態による雨滴検出装置1では、セラミックヒータ29への電圧印加期間を測定光進路歪曲要素量判定部43により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間(t18〜t26)と同一としているが、これに限定する必要はない。たとえば、最初に測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力された時期t18から予め設定されている期間だけ電圧を印加する構成であってもよい。あるいは、測定光進路歪曲要素量判定部43による測定光進路歪曲要素有りとの判定結果による電圧印加制御に加えて、車外温度、室内温度等の情報に基づいて結露発生を予測し、その予測結果に基づいて電圧印加制御を実施すれば、結露の付着を未然に防止することもできる。
In addition, in the
また、以上説明した、本発明の第2実施形態による雨滴検出装置1では、昇温手段としてセラミックヒータ29を用いるとともに、雨滴センサ20の内部に設置しているが、昇温手段の種類および設置部位をこのような組合せに限定する必要はなく、他の種類の昇温手段および設置部位であってもよい。さらに、昇温手段を雨滴センサ20に直接設置するのではなく、雨滴センサ20の外部にあってもよい。たとえば、自動車が備える空調装置を昇温手段として利用する構成としてもよい。
Moreover, in the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1は、本発明の第1実施形態による雨滴検出装置1に対して、雨滴センサ20の構成を変更したものである。本発明の第1実施形態による雨滴センサ20では、発光素子である1個の発光ダイオード21、第1受光素子である2個のフォトダイオード23、24、第2受光素子である1個のフォトダイオード22を備えている。言い換えると、共通の1個の光源から発せられた光を複数の光路上を進行させ、各光路に対応して設けられた複数個の受光素子により、各光路を辿る光の光量を測定している。すなわち、本発明の第1実施形態による雨滴センサ20は、1個の発光素子と複数の受光素子とから構成されている。これに対して、本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1では、雨滴センサ20を、複数の発光素子と1個の受光素子とから構成している。以下に、本発明の第3実施形態による雨滴センサ20の構成について説明する。なお、本発明の第3実施形態による雨滴センサ20において、発光素子である発光ダイオードおよび受光素子であるフォトダイオード以外の構成については、第1実施形態による雨滴センサ20と同一であるので説明を省略する。
(Third embodiment)
The
本発明の第3実施形態による雨滴センサ20は、図8に示すように、受光素子としてのフォトダイオード51、第1発光素子としての2つの発光ダイオード52、53、第2発光素子としての発光ダイオード54を備えている。
As shown in FIG. 8, the
ここで、各発光ダイオード52、53、54が発する光が各フォトダイオード51に到るまでの経路について説明する。
Here, the path | route until the light which each
先ず、第1発光素子である発光ダイオード52、53が発する第1光が辿る光路であるフロントウィンドシールド101を経由する光路としての雨滴検出光路L4、L5について説明する。雨滴検出光路L4は、図8中において実線矢印L4で示すように、発光ダイオード52から発せられてレンズ25内に入射し、さらにフロントウィンドシールド101の表面101aで反射して、再びレンズ25内を経てフォトダイオード51に入射する光路である。雨滴検出光路L5は、図8中において実線矢印L5で示すように、発光ダイオード53から発せられてレンズ25内に入射し、さらにフロントウィンドシールド101の表面101aで反射して、再びレンズ25内へ入射しレンズ25の側面25bで反射してフォトダイオード51に入射する光路である。
First, the raindrop detection optical paths L4 and L5 as optical paths passing through the
次に、第2発光素子である発光ダイオード54が発する第2光が辿る光路であるフロントウィンドシールド101を経由しない光路としての測定光進路歪曲要素検出光路L6について説明する。測定光進路歪曲要素検出光路L6は、図8中において実線矢印L6で示すように、発光ダイオード54から発せられてレンズ25の反射面25aで反射して、フォトダイオード51に入射する光路である。
Next, a measurement light path distortion element detection optical path L6 as an optical path that does not pass through the
フォトダイオード51、発光ダイオード52、53、54は、図8に示すように、共通のプリント基板26に実装されている。プリント基板26には、図示しない発光素子駆動回路および図示しない検波増幅回路も実装されている。発光ダイオード52、53、54は、図示しない発光素子駆動回路を介してマイクロコンピュータ40に接続されており、マイクロコンピュータ40によってその点消灯が制御される。一方、フォトダイオード51は、図示しない検波増幅回路を介してマイクロコンピュータ40に接続されており、検出した雨滴量あるいは測定光進路歪曲要素量に応じた検出信号をマイクロコンピュータ40に出力している。
The
ここで、本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1における、雨滴センサ20の作動、特に各発光ダイオード52、53、54の点灯駆動方法、およびフォトダイオード51の検出信号処理方法について説明する。
Here, the operation of the
本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1においては、フォトダイオード51は、発光ダイオード52、53が発する光の受光量、すなわち雨滴量判定に係る受光量と、発光ダイオード54が発する光の受光量、すなわち測定光進路歪曲要素量判定に係る受光量とをそれぞれ単独に検出する必要がある。たとえば、発光ダイオード52、53、54が同時に点灯駆動されると、フォトダイオード51への受光量は発光ダイオード52、53が発する光の受光量および発光ダイオード54が発する光の受光量の和になり、両者を識別することができない。そこで、本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1では、発光ダイオード52、53と、発光ダイオード54との点灯・消灯時期を異なるように制御している。すなわち、発光ダイオード52、53の点灯時には発光ダイオード54を消灯させるとともに、発光ダイオード54の点灯時には発光ダイオード52、53を消灯させるようにしている。ここで、発光ダイオード52、53は同時に点灯・消灯され、あたかも1個の発光ダイオードであるかのように駆動されている。さらに、発光ダイオード52、53の点灯時におけるフォトダイオード51の検出信号をマイクロコンピュータ40の雨滴量判定部42へ入力し、且つ発光ダイオード54の点灯時におけるフォトダイオード51の検出信号をマイクロコンピュータ40の測定光進路歪曲要素量判定部43へ入力するようにしている。たとえば、発光ダイオード52、53の点灯駆動信号の立ち上がりタイミングと、雨滴量判定部42におけるフォトダイオード51からの検出信号取り込みタイミングとを一致させるとともに、発光ダイオード54の点灯駆動信号の立ち上がりタイミングと、測定光進路歪曲要素量判定部43におけるフォトダイオード51からの検出信号取り込みタイミングとを一致させている。このような制御は、マイクロコンピュータ40内の図示しない制御部において実行されている。
In the
次に、本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1における、発光ダイオード52、53、54の点灯・消灯状態、フォトダイオード51の出力信号レベル、雨滴量判定部42および測定光進路歪曲要素量判定部43におけるフォトダイオード51の出力信号取り込みの具体例について、図9に示すタイミングチャートに基づいて説明する。図9(a)は、発光ダイオード52、53の点灯・消灯の時間推移を、図9(b)は、発光ダイオード54の点灯・消灯の時間推移を、図9(c)は、フォトダイオード51の出力信号レベルの時間推移を、図9(d)は、雨滴量判定部42におけるフォトダイオード51の出力信号取り込みの時間推移を、図9(e)は、測定光進路歪曲要素量判定部43におけるフォトダイオード51の出力信号取り込みの時間推移を、それぞれ示している。
Next, in the
図9(a)、図9(b)に示すように、発光ダイオード52、53と発光ダイオード54とは、その点灯・消灯タイミングが反対になっている。これにより、フォトダイオード51の出力信号は、発光ダイオード52、53にのみ対応した出力信号と発光ダイオード54のみに対応した出力信号とが交互に出現している。そして、雨滴量判定部42には、発光ダイオード52、53にのみ対応したフォトダイオード51出力信号が、測定光進路歪曲要素量判定部43には、発光ダイオード54にのみ対応したフォトダイオード51出力信号が、それぞれ選択的に取り込まれている。
As shown in FIG. 9A and FIG. 9B, the
雨滴量判定部42における雨滴量判定動作、測定光進路歪曲要素量判定部43における測定光進路歪曲要素量判定動作、測定光進路歪曲要素有りと判定されたときの雨滴量誤判定回避処置は、本発明の第1実施形態による雨滴検出装置1の場合と同様であり、説明を省略する。
The raindrop amount determination operation in the raindrop
以上説明した、本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1においても、本発明の第1実施形態による雨滴検出装置1の場合と同様にして、雨滴検出装置1においてワイパースイッチ14が自動制御(AUTOモード)に操作されているときに、雨滴センサ20内部に結露等が発生しても、ワイパーブレード13の往復払拭動作条件、たとえば、往復払拭動作間隔、つまりワーパーブレード13の停止時間や払拭動作速度等が、異物を雨滴と誤判定して変動するという不具合を防止することができる。
In the
なお、本発明の第3実施形態による雨滴検出装置1においても、本発明の第2実施形態による雨滴検出装置1と同様に、雨滴センサ20内に昇温手段であるセラミックヒータ29を設置して、測定光進路歪曲要素である結露が発生したときに、セラミックヒータ29に電圧を印加して発熱させ、雨滴センサ20内、詳しくはレンズ25とプリント基板26とに囲まれる空間の空気温度を上昇させ、それにより、レンズ25表面に付着した結露を速やかに蒸発させる構成としてもよい。
In the
本発明にかかる雨滴量検出装置は、上記第1〜第3実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、上記各実施形態を適宜変更して実施することもできる。 The raindrop amount detection device according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in the first to third embodiments, and can be implemented by appropriately changing each of the above embodiments.
本発明の第1実施形態および第2実施形態では、雨滴量判定部42においては、フォトダイオード23、24からの出力信号に基づいて雨滴量判定処理を実施している。すなわち、発光ダイオード21から測定光のうち、フロントウィンドシールド101により反射された光のみに基づいて判定している。これに対して、フォトダイオード23、24からの出力信号に加えて、フォトダイオード22からの出力信号、すなわち、フロントウィンドシールド101を経由しない光路により導かれた光の受光量に基づく出力信号を用いてもよい。この場合、雨滴量判定処理において、たとえば、フォトダイオード23、24からの出力信号とフォトダイオード22からの出力信号との比を算出し、この比に基づいて雨滴量を判定することができる。このようにすると、何らかの原因により発光ダイオード21の発光量が変化することがあっても、高精度で雨滴量判定を行うことができる。
In the first embodiment and the second embodiment of the present invention, the raindrop
また、本発明の第3実施形態では、雨滴量判定部42において、発光ダイオード52、53からの光である第1光を受光したときのフォトダイオード51からの出力信号に基づいて雨滴量判定処理を実施している。すなわち、フロントウィンドシールド101により反射された光のみに基づいて判定している。これに対して、上述のフォトダイオード51の出力信号に加えて、発光ダイオード54からの光である第2光を受光したときのフォトダイオード51からの出力信号、すなわち、フロントウィンドシールド101を経由しない光路により導かれた光の受光量に基づく出力信号を用いて雨滴量判定処理を行ってよい。この場合、雨滴量判定処理において、たとえば、発光ダイオード52、53からの光を受光したときのフォトダイオード51の出力信号と発光ダイオード54からの光を受光したときのフォトダイオード51の出力信号との比を算出し、この比に基づいて雨滴量を判定することができる。このようにすると、何らかの原因によりフォトダイオード51の受光特性が変化することがあっても、高精度で雨滴量判定を行うことができる。
In the third embodiment of the present invention, the raindrop
なお、上記各実施形態では、雨滴検出装置1が設置されるウィンドシールドを、運転席前方のフロントウィンドシールド101として説明したが、フロントウィンドシールド101に限る必要はなく、他の窓、たとえばリヤウィンドシールドに適用してもよい。
In each of the above embodiments, the windshield on which the
また、上記各実施形態では、当該雨滴量検出装置を自動車に搭載した例について言及したが、搭載先は自動車に限られない。他にも飛行機、鉄道車両、船舶など、広く移動体に搭載して有益である。 Moreover, in each said embodiment, although the example which mounted the said raindrop amount detection apparatus in the motor vehicle was mentioned, the mounting place is not restricted to a motor vehicle. In addition, it is useful to be widely mounted on mobile objects such as airplanes, railway vehicles, and ships.
1 雨滴検出装置
10 ワイパー装置
11 ワイパーモータ
12 伝達機構
13 ワイパーブレード
14 ワイパースイッチ
20 雨滴センサ
21 発光ダイオード(発光素子)
22 フォトダイオード(第2受光素子)
23、24 フォトダイオード(第1受光素子)
25 レンズ
26 プリント基板
27 ケーシング
28 シリコンシート
29 セラミックヒータ(昇温手段)
40 マイクロコンピュータ(制御手段)
41 ワイパー制御部
42 雨滴量判定部
43 測定光進路歪曲要素量判定部
51 フォトダイオード(受光素子)
52 発光ダイオード(第1発光素子)
53 発光ダイオード(第1発光素子)
54 発光ダイオード(第2発光素子)
100 自動車
101 フロントウィンドシールド
A 払拭領域
Ad 検出領域
D 雨滴
K 閾値
L1、L2 雨滴検出光路
L3 測定光進路歪曲要素検出光路
L4、L5 雨滴検出光路
L6 測定光進路歪曲要素検出光路
T1、T2 間歇時間
DESCRIPTION OF
22 Photodiode (second light receiving element)
23, 24 Photodiode (first light receiving element)
25
40 Microcomputer (control means)
41
52 Light Emitting Diode (First Light Emitting Element)
53 Light Emitting Diode (First Light Emitting Element)
54 Light Emitting Diode (Second Light Emitting Element)
DESCRIPTION OF
Claims (12)
測定光を発する発光素子と、
前記ウィンドシールドによって反射された前記測定光を受ける第1受光素子と、
前記ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた前記測定光を受ける第2受光素子と、
前記第1受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第2受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出手段。 A raindrop detection device for detecting raindrops adhering to a windshield,
A light emitting element that emits measurement light;
A first light receiving element that receives the measurement light reflected by the windshield;
A second light receiving element that receives the measurement light guided by an optical path that does not pass through the windshield;
Raindrop amount determination means for determining the amount of raindrops based on the amount of light received by the first light receiving element,
A raindrop detection means for stopping the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means when the amount of light received by the second light receiving element is smaller than a predetermined value.
測定光を発する発光素子と、
前記ウィンドシールドによって反射された前記測定光を受ける第1受光素子と、
前記ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた前記測定光を受ける第2受光素子と、
前記第1受光素子の受光量および前記第2受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第2受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出手段。 A raindrop detection device for detecting raindrops adhering to a windshield,
A light emitting element that emits measurement light;
A first light receiving element that receives the measurement light reflected by the windshield;
A second light receiving element that receives the measurement light guided by an optical path that does not pass through the windshield;
A raindrop amount determination means for determining a raindrop amount based on the received light amount of the first light receiving element and the received light amount of the second light receiving element;
A raindrop detection means for stopping the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means when the amount of light received by the second light receiving element is smaller than a predetermined value.
前記測定光は前記反射面で反射して直接第2受光素子に入射することを特徴とする請求項1又は請求項2のどちらか一つに記載の雨滴検出装置。 A reflective surface disposed opposite to the light emitting element on the measurement light emitting side of the light emitting element;
The raindrop detection apparatus according to claim 1, wherein the measurement light is reflected by the reflecting surface and directly enters the second light receiving element.
前記第2受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには前記昇温手段を作動させて前記測定光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の雨滴検出手段。 A temperature raising means for raising the temperature of the air forming the path of the measuring light,
5. The temperature of air forming the path of the measurement light is increased by operating the temperature raising means when the amount of light received by the second light receiving element is less than a predetermined value. The raindrop detection means according to any one of the above.
第1光を発する第1発光素子と、
第2光を発する第2発光素子と
前記第1光および前記第2光を受光可能に配置された受光素子と、
前記受光素子における前記第1光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第1光は前記ウィンドシールドによって反射された反射光として前記受光素子により受光され、
前記第2光は前記ウィンドシールドを経由しない光路を辿って前記受光素子により受光され、
前記第1発光素子点灯時には前記第2発光素子は消灯し前記第2発光素子点灯時には前記第1発光素子は消灯し、
前記受光素子における前記第2光の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出装置。 A raindrop detection device for detecting raindrops adhering to a windshield,
A first light emitting element emitting first light;
A second light emitting element that emits second light; a light receiving element that is arranged to receive the first light and the second light; and
A raindrop amount determination means for determining a raindrop amount based on the amount of received light of the first light in the light receiving element;
The first light is received by the light receiving element as reflected light reflected by the windshield,
The second light is received by the light receiving element along an optical path not passing through the windshield,
When the first light emitting element is turned on, the second light emitting element is turned off, and when the second light emitting element is turned on, the first light emitting element is turned off.
The raindrop detection device, wherein when the amount of the second light received by the light receiving element is smaller than a predetermined value, the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means is stopped.
第1光を発する第1発光素子と、
第2光を発する第2発光素子と
前記第1光および前記第2光を受光可能に配置された受光素子と、
前記受光素子における前記第1光の受光量および前記受光素子における前記第2光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第1光は前記ウィンドシールドによって反射された反射光として前記受光素子により受光され、
前記第2光は前記ウィンドシールドを経由しない光路を辿って前記受光素子により受光され、
前記第1発光素子点灯時には前記第2発光素子は消灯し前記第2発光素子点灯時には前記第1発光素子は消灯し、
前記受光素子における前記第2光の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出装置。 A raindrop detection device for detecting raindrops adhering to a windshield,
A first light emitting element emitting first light;
A second light emitting element that emits second light; a light receiving element that is arranged to receive the first light and the second light; and
A raindrop amount determination means for determining a raindrop amount based on a received light amount of the first light in the light receiving element and a received light amount of the second light in the light receiving element;
The first light is received by the light receiving element as reflected light reflected by the windshield,
The second light is received by the light receiving element along an optical path not passing through the windshield,
When the first light emitting element is turned on, the second light emitting element is turned off, and when the second light emitting element is turned on, the first light emitting element is turned off.
The raindrop detection device, wherein when the amount of the second light received by the light receiving element is smaller than a predetermined value, the raindrop amount determination by the raindrop amount determination means is stopped.
前記第2光は前記反射面で反射して直接前記受光素子に入射することを特徴とする請求項7または請求項8のどちらか一つに記載の雨滴検出装置。 A reflective surface disposed on the second light emitting side of the second light emitting element so as to face the second light emitting element;
The raindrop detection apparatus according to claim 7, wherein the second light is reflected by the reflecting surface and directly enters the light receiving element.
前記受光素子における前記第2光の受光量が所定値よりも少ないときには前記昇温手段を作動させて前記第1光および前記第2光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれか一つに記載の雨滴検出手段。 A temperature raising means for raising the temperature of the air forming the path of the first light and the second light;
When the light receiving amount of the second light in the light receiving element is smaller than a predetermined value, the temperature raising means is operated to raise the temperature of air forming the path of the first light and the second light. The raindrop detection means according to any one of claims 7 to 10.
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