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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Regentropfensensor, der für eine automatische Steuervorrichtung eines Scheibenwischers eines Kraftfahrzeugs besonders geeignet ist.
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Im Stand der Technik ist ein Regentropfensensor für ein Erfassen von Regentropfen, die an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs und dergleichen anhaften, bekannt (siehe die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung
JP 2001 -
066 246 A , die dem US-Patent
US 6 507 015 entspricht). Der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
JP 2001-066 246 A gezeigte Regentropfensensor ist an einer Innenwand der Windschutzscheibe
200 montiert, und erfasst ein Anhaften eines Regentropfens in optischer Weise, wie dies in
9 gezeigt ist. Der Regentropfensensor hat hauptsächlich einen Lichtführungskörper
140, planokonvexe Linsen
120 und
130, Planokonvexlinsensegmente
150 und
160. Lichtemittierelemente
100 und
101 und ein Lichtaufnahmeelement
170.
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Der Lichtführungskörper 140 hat geneigte Ebenen, an denen die planokonvexen Linsen 120 und 130 und die Planokonvexlinsensegmente 150 und 160 ausgebildet sind. Die planokonvexen Linsen 120 und 130 sind den Lichtemittierelementen 100 und 110 zugewandt. Die Planokonvexlinsensegmente 150 und 160 sind dem Lichtaufnahmeelement 170 zugewandt. Eine Vielzahl an geneigten Ebenen ist an der Eingangsseite von dem Lichtführungskörper 140 ausgebildet. Jede der planokonvexen Linsen 120 und 130 ist an einer entsprechenden geneigten Ebene ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist eine Vielzahl an geneigten Ebenen an einer Ausgabeseite von dem Lichtführungskörper 140 ausgebildet. Die Planokonvexlinsensegmente 150 und 160 sind an der entsprechenden Vielzahl der geneigten Ebenen ausgebildet. Die Planokonvexlinsensegmente 150 und 160 werden erzeugt, indem eine planokonvexe Linse in mehrere Linsensegmente geteilt wird, wobei eine Anzahl von ihnen gleich derjenigen der Vielzahl an geneigten Ebenen ist.
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Jegliches Licht von den Lichtemittierelementen 100 und 110 wird kollimiert, um ein kollimiertes Lichtstrahlbündel (das durch Strichpunktlinien mit zwei Punkten gezeigt ist) durch die planokonvexen Linsen 120 und 130 an der Eingangsseite auszubilden. Ein vorbestimmter Bereich an der Windschutzscheibe 200 wird mit dem kollimierten Lichtstrahlbündel bestrahlt. Dieser Bereich ist als ein Regentropfenabtastbereich definiert.
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Das reflektierende Licht an dem Regentropfenabtastbereich wird durch die Planokonvexlinsensegmente 150 und 160 an der Ausgabeseite konvergiert. Dann nimmt das Lichtaufnahmeelement 170 das reflektierte Licht auf, um eine Regentropfenmenge an dem Regentropfenabtastbereich zu erfassen. Bei einem Aufbau des vorstehend beschriebenen Stands der Technik wird, wie dies in 9 gezeigt ist, das Licht von dem Lichtemittierelementen 100 und 110 auf die pianokonvexen Linsen 120 und 130 bei der Eingangsseite aufgebracht. Jedoch nimmt ein Teil der planokonvexen Linse 130 (um eine Teilfläche 180 herum) nicht das Licht von dem Lichtimitierelement 100 auf. Daher nimmt die Menge an Licht, die der Lichtführungskörper 140 aufnimmt, ab, was zu einer Abnahme bei der Menge an Licht führt, die von der planokonvexen Linse 130 zu der Windschutzscheibe 200 läuft (wie dies als schraffierter Bereich in der 9 gezeigt ist). Demzufolge wird die Genauigkeit für das Erfassen von Regentropfen an dem Teil des Regentropfenabtastbereiches verschlechtert, der die verringerte Menge an Licht aufnimmt.
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Um eine Teilungsfläche 190 an der Ausgabeseite herum können beim Konvergieren des reflektierenden Lichts durch die Planokonvexlinsensegmente 160 und 150 die Teilungsfläche 190 an der Ausgabeseite und die planokonvexe Linse 150 den reflektierenden Lichtstrahl begrenzen beziehungsweise ihn in einigen Fällen davor bewahren, dass er konvergiert wird. Als ein Ergebnis kann eine Menge an Licht, die von der Windschutzscheibe 200 zu dem Planokonvexlinsensegment 150 läuft (wie dies als ein schraffierter Bereich in 9 gezeigt ist) abnehmen.
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Die
DE 42 01 737 C2 offenbart eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Benetzungsgrades einer transparenten Scheibe. Insbesondere hat die Sensoreinrichtung einen Strahlensender mit einer Strahlenemissionsfläche. Ferner hat die Sensoreinrichtung einen Strahlenleitkörper als Lichtführungskörper.
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Die
DE 100 41 729 A1 offenbart einen Regentropfensensor mit einer plankonvexen Linse. Dieser Regentropfensensor hat einen Prismenkörper der an einem Teil mit einer Erfassungsoberfläche angebracht ist, um Regentropfen auf der Erfassungsoberfläche zu erfassen. Der Prismenkörper hat erste und zweite geneigte Flächen auf der Strahlungseinfallsseite aufweist, die zueinander parallel sind und in Bezug auf die Erfassungsoberfläche geneigt sind, und erste und zweite geneigte Flächen auf der Strahlungsaustrittsseite, die zueinander parallel sind und in Bezug auf die Erfassungsoberfläche in einer entgegengesetzten Richtung zu den ersten und zweiten geneigten Flächen auf der Strahlungseintrittsseite geneigt sind. Eine Verdrahtungsplatine ist so angeordnet, dass sie den ersten und zweiten geneigten Flächen auf der Strahlungseintrittsseite und der ersten und der zweiten geneigten Fläche auf der Strahlungsaustrittsseite des Prismenkörpers gegenüberliegt. Der Regentropfensensor hat ferner einen ersten und zweiten plankonvexen Linsenabschnitt auf der Strahlungseintrittsseite, die jeweils an der ersten und der zweiten geneigten Fläche auf der Strahlungseintrittsseite vorgesehen sind; einen ersten und zweiten plankonvexen Linsenabschnitt auf der Strahlungsaustrittsseite, die jeweils an der ersten und der zweiten geneigten Fläche auf der Strahlungsaustrittsseite vorgesehen sind; ein erstes und zweites lichtemittierendes Element, die an der Verdrahtungsplatine so vorgesehen sind, daß sie dem ersten und dem zweiten plankonvexen Linsenabschnitt auf der Strahlungseintrittsseite jeweils gegenüberliegen; und ein Lichtempfangselement, welches an der Verdrahtungsplatine derart vorgesehen ist, das es den plankonvexen Linsenabschnitten auf der Strahlungsaustrittsseite gegenüberliegt.
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Die
DE 198 21 335 A1 offenbart eine optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades einer transparenten Scheibe bei tropfenförmigem Niederschlag, wobei an die nicht dem Niederschlag ausgesetzte, innere Oberfläche der Scheibe im Bereich des von einer motorischen Scheibenwischeinrichtung erfassten Wischfeldes die vordere Oberfläche eines Strahlenleitkörpersmittels optischem Kleber angekoppelt ist, dem ein Strahlensender und ein Strahlenempfänger, die auf einem plattenförmigen Substrat angeordnet sind, derart zugeordnet sind, dass von dem Strahlensender emittierte Strahlen in Abhängigkeit von dem auf der Scheibe befindlichen Niederschlag reflektiert und zu dem Strahlenempfänger geleitet werden, der jeweils ein von der zugeordneten Niederschlagsmenge abhängiges Signal liefert, wobei der Strahlenleitkörper an seiner hinteren und den seitlichen Oberflächen Bereiche zur Strahleneinkopplung und/oder-auskopplung und/oder -reflexion aufweist.
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Die
DE 198 30 120 A1 offenbart eine optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung der äußeren Oberfläche einer transparenten Scheibe mit Niederschlag, mit einem ein divergierendes Strahlenbündel emittierenden Strahlensender, mit einer Parallelisierungseinrichtung für das Strahlenbündel, die das Strahlenbündel über die innere Oberfläche der Scheibe auf einen der äußeren Oberfläche zugehörigen Messbereich richtet. Eine Fokussierungseinrichtung fokussiert das in dem Messbereich reflektierte Strahlenbündel.
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Die
DE 101 17 397 A1 offenbart einen Sensor zur Detektion von Schmutz und/oder Feuchtigkeit auf einer Außenseite eines optisch durchlässigen Körpers, wobei der Sensor auf der Innenseite des Körpers angeordnet ist und mehrere optische Sendeelemente und mindestens ein optisches Empfangselement aufweist und die Sendeelemente zu mindestens zwei Sendezweigen zusammengefasst sind, die zusammen mit dem mindestens einen Empfangselement in einem Regelkreis geschaltet sind, der für eine zweigweise Variation der Sendeleistung der Sendeelemente mit dem Ziel sorgt, die Lichtleistung der von dem Empfangselement empfangenen, von dem mindestens einen Sendeelement des ersten Sendezweigs ausgesandten und an der Außenseite des optisch durchlässigen Körpers reflektierten Strahlen gleich der Lichtleistung der von dem Empfangselement empfangenen, von dem mindestens einen Sendeelement des zweiten Sendezweigs ausgesandten reflektierten Strahlen zu regeln.
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Die
US 5 898 183 A offenbart einen Feuchtigkeitssensor zum Befestigen auf einer ersten Oberfläche einer Glasscheibe, um Feuchtigkeit in einer Mehrzahl von Erfassungsbereichen auf einer zweiten Oberfläche der Glasscheibe zu detektieren, wobei der Feuchtigkeitssensor folgendes aufweist: ein Gehäuse; erste und zweite, in dem Gehäuse angeordnete Emitter zum Emittieren von Lichtstrahlen; einen ersten in dem Gehäuse angeordneten Detektor zum Detektieren von Lichtstrahlen, die sich längs eines ersten Strahlengangs ausbreiten, der sich von dem ersten Emitter zu der zweiten Oberfläche des Glases an einem der Erfassungsbereiche und zurück zu dem ersten Detektor erstreckt, und zum Detektieren von Lichtstrahlen, die sich längs eines zweiten Strahlengangs ausbreiten, der sich von dem zweiten Emitter zu der zweiten Oberfläche des Glases an einem der Erfassungsbereiche und zurück zu dem ersten Detektor erstreckt; und einen zweiten, in dem Gehäuse angeordneten Detektor zum Detektieren von Lichtstrahlen, die sich längs eines dritten Strahlenganges ausbreiten, der sich von dem ersten Emitter zu der zweiten Oberfläche des Glases an einem der Erfassungsbereiche und zurück zu dem zweiten Detektor erstreckt.
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Die vorliegende Erfindung spricht die unter Bezugnahme auf die
JP 2001-066 246 A vorstehend erläuterten Nachteile an. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Regentropfensensor zu schaffen, der Licht effektiver führt, um Regentropfen noch effektiver zu erfassen.
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Diese Aufgabe ist durch einen Regentropfensensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Die vorliegende Erfindung ist zusammen mit ihren weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen anhand der nachstehend dargelegten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht von einem Lichtführungskörper entlang einer Linie I-I in 2 zum Darstellen eines Regentropfensensors, der an einer Innenwandfläche von einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges montiert ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt eine Ansicht von oben zur Darstellung eines Aufbaus von dem Lichtführungskörper, dem LED und dem PD gemäß 1.
- 3 zeigt eine Schnittansicht von dem Regentropfensensor, der an der Innenwandfläche von der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs montiert ist, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
- 4 zeigt eine Schnittansicht von dem Regentropfensensor, der an der Innenwandfläche von der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs montiert ist, gemäß einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels.
- 5 zeigt eine Schnittansicht von dem Regentropfensensor, der an der Innenwandfläche von der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs montiert ist, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
- 6 zeigt eine Beziehung zwischen einem Lichtstrahlungswinkel und einer Lichtintensität der LED.
- 7 zeigt eine Draufsicht zur Darstellung von einem Aufbau des Lichtführungskörpers, der LED und der PD gemäß einer Abwandlung.
- 8 zeigt eine Draufsicht zur Darstellung von einem Aufbau des Lichtführungskörpers, der LED und der PD gemäß einer zweiten Abwandlung.
- 9 zeigt eine Schnittansicht von dem Regentropfensensor, der an der Innenwandfläche von der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs montiert ist, gemäß dem Stand der Technik.
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Nachstehend ist ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein Regentropfensensor wird für eine automatische Wischersteuervorrichtung aufgegriffen, die an einer Außenwandfläche (oder Referenzfläche) 60a an der Windschutzscheibe (oder einer transparenten Tafel) 60 eines Kraftfahrzeugs montiert ist. Außer der Windschutzscheibe kann die transparente Tafel ein transparentes Schiebedach, ein Heckfenster, ein Seitenfenster oder dergleichen von einem Kraftfahrzeug umfassen. Der Regentropfensensor ist an einer Innenwandfläche 60b der Windschutzscheibe 60 entsprechend einem Wischerbereich des Wischers montiert. Der Regentropfensensor erfasst in optischer Weise Regentropfen, die an dem Wischerbereich anhaften, um ein Signal zu der automatischen Wischersteuervorrichtung auszugeben. 1 zeigt eine schematische Ansicht von einem Lichtführungskörper entlang einer Linie I-I von 2 zur Darstellung eines Regentropfensensors, der an einer Innenwandfläche 60b der Windschutzscheibe 60 des Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist. 2 zeigt eine Draufsicht zur Darstellung von einem Aufbau von einem Lichtführungskörper 10, einem Lichtemittierelement 40 und einem Lichtaufnahmeelement 50.
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Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Regentropfensensor den Lichtführungskörper 10, das Lichtemittierelement 40 und das Lichtaufnahmeelement 50. Das Lichtemittierelement (LED) 40 gibt das Licht (beispielsweise einen infraroten Strahl) aus oder emittiert diesen, und das Licht wird durch die Windschutzscheibe 60 reflektiert. Dann nimmt das Lichtaufnahmeelement (PD) 50, wie beispielsweise eine Fotodiode das Licht, das durch die Windschutzscheibe 60 reflektiert worden ist, auf. Durch einen Prozess erfasst in gleicher Weise dieser Regentropfensensor eine Menge an Regentropfen. Genauer gesagt erfasst der Regentropfensensor die Menge an Regentropfen auf der Grundlage einer abnehmenden Menge an Licht, das die PD 50 empfängt. Die Menge an Licht nimmt ab, da ein Reflexionsvermögen von der Außenwandfläche 60a sich ändert (oder abnimmt) auf Grund von Regentropfen, die an der Außenwandfläche 60a anhaften. Bei dem Regentropfensensor des ersten Ausführungsbeispiels hat jede LED 40 einen entsprechenden zugewiesenen PD 50. Die Anzahl und die Kombination an LED 40 und PD 50 kann modifiziert werden. Solche Abwandlungen sind nachstehend bei einer ersten Abwandlung und einer zweiten Abwandlung beispielsweise beschrieben.
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Nachstehend ist ein detailliertes Verfahren für ein Erfassen der Menge an Regentropfen beschrieben. Der Regentropfensensor erfasst die Menge an Regentropfen durch eine Abnahmerate. Die Abnahmerate ist eine Rate zwischen den Mengen an empfangenem Licht von dem PD 50 und dem ausgegebenen Licht der LED 40. Die Abnahmerate wird berechnet durch eine Formel (VLED - VPD) / VLED * 100 (eine Einheit ist %), wobei VLED eine Spannung auf der Grundlage des ausgegebenen Lichtes der LED 40 ist und VPD eine Abgabespannung von dem PD ist. Die VLED wird außerdem als eine entsprechende Ausgabespannung von dem PD 50 beschrieben, die einer konstanten Stromstärkeabgabe von der LED 40 entspricht, die bei gutem Wetter aufgezeichnet wird. Außerdem wird VLED als Leichtspannungskonvertierwert von der PD 50 beschrieben.
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Der Lichtführungskörper 10 ist zwischen der Windschutzscheibe 60 und einem Satz aus der LED 40 und der PD 50 angeordnet. Der Lichtführungskörper 10 ist an der Innenwandfläche 60b über eine optische Kupplungslage (Silikonlage) 70 montiert. Der Lichtführungskörper 10 führt das Licht von der LED 40 zu der Windschutzscheibe 60. Dann führt der Lichtführungskörper 10 das reflektierte Licht, das durch die Windschutzscheibe 60 reflektiert wird, zu der PD 50. Der Lichtführungskörper 10 wird hergestellt aus einem Harzmaterial (beispielsweise Polycarbonatacryl), das optisch transparent ist. Das Material, das den Lichtführungskörper 10 ausbildet, kann alternativ ein Glasmaterial sein, da das Material lediglich das Licht von der LED 40 zu der PD 50 führen muss.
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Der Lichtführungskörper 10 hat geneigte Ebenen 12a, 12b an der Eingangsseite und geneigte Ebenen 15a und 15b an der Ausgabeseite. Die geneigten Ebenen 12a und 12b an der Eingangsseite sind so geneigt, dass das Licht von der LED 40 im Allgemeinen senkrecht an den geneigten Ebenen 12a und 12b einfällt. Die geneigten Ebenen 15a und 15b der Ausgabeseite sind so geneigt, dass das reflektierte Licht, das durch die Windschutzscheibe 60 reflektiert wird, im Allgemeinen senkrecht von den geneigten Ebenen 15a und 15b hinausgeht. Außerdem überdeckt sich jede geneigte Ebene 12a, 12b, 15a und 15b nicht mit dem Rest der geneigten Ebene 12a, 12b, 15a und 15b, wenn die geneigten Ebenen 12a, 12b, 15a und 15b in einer Richtung betrachtet werden, die senkrecht zu der Windschutzscheibe 60 ist.
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Eine Eingangslinse oder Eingabelinse 13 ist an den geneigten Ebenen 12a und 12b an der Eingangsseite ausgebildet und eine Ausgangslinse oder Ausgabelinse 16 ist an den geneigten Ebenen 15a und 15b der Ausgabeseite ausgebildet. Die Eingangslinse 13 kollimiert das Licht, das von der LED 40 ausgegeben wird, um kollimiertes Lichtstrahlbündel der Eingangsseite zu erzeugen. Die Ausgabelinse 16 konvergiert ein reflektiertes kollimiertes Lichtstrahlbündel, das das durch die Windschutzscheibe 60 reflektierte Licht ist, zu der PD 50 hin.
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Die Eingangslinse 13 hat eine Vielzahl an Eingangslinsensegmenten, von denen jedes wie ein Linsensegment ausgebildet ist, das erzeugt wird, indem eine planokonvexe Linse entlang einer optischen Achse der planokonvexen Linse geteilt wird. Die Vielzahl an Eingangslinsensegmenten der Eingangslinse 13 sind als Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite beschrieben. Das Planokonvexlinsensegment 13a der Eingangsseite ist an der geneigten Ebene 12a der Eingangsseite ausgebildet. Das Planokonvexlinsensegment 13b der Eingangsseite ist an der geneigten Ebene 12b der Eingangsseite ausgebildet. Die Ausgangslinse 16 hat eine Vielzahl an Ausgabelinsensegmenten, von denen jedes wie ein Linsensegment ausgebildet ist, das erzeugt wird, indem eine planokonvexe Linse entlang einer optischen Achse der planokonvexe Linse geteilt wird. Die Vielzahl an Ausgabelinsensegmenten von der Ausgabelinse 16 sind als Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgabeseite beschrieben. Das Planokonvexlinsensegment 16a der Ausgabeseite ist an der geneigten Ebene 15a der Ausgabeseite ausgebildet. Das Planokonvexlinsensegment 16b der Ausgabeseite ist an der geneigten Ebene 15b der Eingangsseite ausgebildet.
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Die Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite und die Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgabeseite können einstückig mit dem Lichtführungskörper 10 ausgebildet sein und sie können separat von dem Lichtführungskörper 10 ausgebildet sein. In einem Fall, bei dem die Planokonvexlinsensegmente 13a, 13b, 16a und 16b separat ausgebildet sind, sind beispielsweise die Planokonvexlinsensegmente 13a, 13b, 16a und 16b an der entsprechenden geneigten Ebene 12a, 12b, 15a beziehungsweise 15b mit einem optischen transparenten Haftmittel angebracht.
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Die Krümmungen der Oberflächen der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite sind so definiert, dass das durch die LED 40 emittierte Licht gebrochen wird, um das kollimierte Lichtstrahlbündel der Eingangsseite durch die Oberflächen der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite auszubilden. Die Krümmungen der Oberflächen der Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgabeseite sind so definiert, dass das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel, das durch die Windschutzscheibe 60 gebrochen wird, gebrochen wird, um zu der PD 50 hin zu konvergieren.
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Eine Teilungsfläche 11a der Eingangsseite teilt die benachbarten Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite und ist flach, wie dies in 1 gezeigt ist. Die Teilungsfläche 11a der Eingangsseite ist im Allgemeinen senkrecht zu den geneigten Ebenen 12a und 12b der Eingangsseite. Außerdem ist die Teilungsfläche 11a der Eingangsseite entlang einer optischen Achse von den Planokonvexlinsensegmenten 13a und 13b der Eingangsseite ausgebildet.
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Eine Teilungsfläche 14a der Ausgabeseite teilt benachbarte Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgabeseite und ist flach, wie dies in 1 gezeigt ist. Die Teilungsfläche 14a der Ausgabeseite ist im Allgemeinen senkrecht zu den geneigten Ebenen 15a und 15b der Ausgabeseite. Außerdem ist die geneigte Fläche 14a der Ausgabeseite entlang einer optischen Achse von den Planokonvexlinsensegmenten 16a und 16b der Ausgabeseite ausgebildet.
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Die Teilungsfläche 11a der Eingangsseite und die Teilungsfläche 14a der Ausgabeseite sind so ausgebildet, dass eine Verbindung zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11a der Ausgabeseite und einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14a der Ausgabeseite sich an der Außenwandfläche 60a der Windschutzscheibe 60 befindet.
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Eine Schaltungstafel 30 wird durch ein Gehäuse 20 gehalten. Die LED 40 und die PD 50 sind an einer Fläche (Montagefläche), die zu der Windschutzscheibe 60 hinweist, von der Schalttafel 30 montiert. Sowohl die LED 40 als auch die PD 50, die von der Chipart und der Flächenmontageart sind, sind an der Schalttafel 30 montiert. Die LED 40 bringt das Licht (beispielsweise ein infraroter Strahl) auf die Windschutzscheibe 60 innerhalb eines Strahlungswinkels θ1 (gezeigt durch gestrichelte Linien in 1) auf der Grundlage von einem Antriebssignal von einer (nicht gezeigten) Emissionsantriebsschaltung, die an der Schaltungstafel 30 montiert ist, auf und beendet das Aufbringen des Lichts.
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Die PD 50 empfängt das reflektierte Licht. Die PD 50 empfängt das reflektierte Licht, das innerhalb des Aufnahmewinkels oder Empfangswinkels θ2 (gezeigt durch gestrichelte Linie in 1) läuft. Dann überträgt die PD 50 einen Messwert von einer Menge an Licht, die die PD 50 empfängt, zu einer (nicht gezeigten) Prozessschaltung, die an der Schalttafel 30 montiert ist. Die Prozessschaltung empfängt den Messwert der Menge an Licht und wandelt den Messwert in ein entsprechendes Signal um, das einer Menge an angebrachten Regentropfen entspricht.
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Hierbei ist die LED 40 an einem Schnittpunkt zwischen der Schalttafel 30 und einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11a der Eingangsseite montiert. Außerdem ist die PD 50 einem Schnittpunkt zwischen der Schalttafel 30 und einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14a der Ausgabeseite montiert.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die LED 40 und die PD 50 von der Oberflächenmontageart. Daher ist die Montagebereich so verkleinert, dass die Schalttafel 30 klein gestaltet ist. Es ist auch der Regentropfensensor klein gestaltet. Außerdem wird eine weitere klein erfolgende Gestaltung von dem Regentropfensensor in einem Fall erzielt, bei dem die Emissionsantriebsschaltung und die Prozessschaltung von der Oberflächenmontageart sind.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Lichtführungskörper 10 zwei geneigte Ebenen 12a und 12b der Eingangsseite und zwei geneigte Ebenen 15a und 15b der Ausgabeseite. Jedoch kann der Lichtführungskörper 10 drei oder mehr geneigte Ebenen an jeder Seite haben. In einem derartigen Fall ist eine Vielzahl an Teilungsflächen zwischen benachbarten geneigten Ebenen ausgebildet. Eine der Vielzahl an Teilungsflächen ist wunschgemäß entlang einer optischen Achse von den Planokonvexlinsensegmenten ausgebildet, die an der geneigten Ebene ausgebildet ist.
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In einem Fall, bei dem die Teilungsfläche nicht entlang der optischen Achse ausgebildet ist, nehmen selbst dann, wenn die LED 40 und PD 50 an den entsprechenden optischen Achsen montiert sind, die mit dem Licht bestrahlten Bereiche an der Windschutzscheibe 60 ab. Dies ist der Fall, weil mehr Schatten der Enden der Planokonvexlinsensegmente an benachbarten Planokonvexlinsensegmenten erzeugt werden im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Teilungsfläche entlang der optischen Achse ausgebildet ist. Als ein Ergebnis wird der Abtastbereich schmaler gestaltet.
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Die Teilungsfläche 11a der Eingangsseite und die Teilungsfläche 14a der Ausgabeseite sind wunschgemäß radial annähernd bei der Mitte der entsprechenden kollimierten Lichtstrahlbündel ausgebildet. Dies ist der Grund, weil an der Ausgabeseite das durch die LED 40 emittierte Licht gleichmäßig auf die Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite aufgebracht wird. Dies ist außerdem der Fall, weil an der Ausgabeseite das Lichtaufnahmeelement das reflektierte Licht wirksam empfängt.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Lichtführungskörper 10 eine Gruppe an Planokonvexlinsensegmenten 13a und 13b der Eingangsseite und eine Gruppe an Planokonvexlinsensegmenten 16a und 16b der Ausgabeseite. Die LED 40 ist an dem Schnittpunkt zwischen der Schalttafel 30 und der optischen Achse der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite montiert. Außerdem ist die PD 50 an dem Schnittpunkt zwischen der Schalttafel 30 und der optischen Achse der Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgabeseite montiert. Durch ein in dieser Weise erfolgendes Ausbilden des Regentropfensensors wird die Anzahl an Bauteilen von dem Regentropfensensor verringert. Dies ist Fall, da jedes Planokonvexlinsensegment der Eingangsseite nicht ein entsprechendes zugewiesenes Lichtemittierelement erforderlich macht, das durch jede der planokonvexen Linsen 120 und 130 erforderlich ist, die bei dem Regentropfensensor des Standes der Technik von 6 gezeigt sind.
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Der Betrieb des Regentropfensensors ist nachstehend beschrieben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das in dieser Weise zusammengesetzt ist, gibt, wenn die LED 40 durch die Emissionsantriebsschaltung angetrieben wird, die LED 40 das Licht (beispielsweise den infraroten Strahl) mit einer vorbestimmten Eigenschaft aus. Das Licht fällt an den Flächen der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite ein. Das Licht, das innerhalb eines Strahlungswinkels θ11 des Strahlungswinkels θ1 läuft, fällt an den Flächen der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite ein.
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Das Licht, das durch die LED 40 ausgegeben wird, wird, um das kollimierten Lichtstrahlbündel (gezeigt als Strichpunktlinie mit zwei Punkten) zu bilden, durch die Flächen der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite gebrochen. Das kollimierte Lichtstrahlbündel der Eingangsseite läuft durch die Windschutzscheibe 60 durch den Lichtführungskörper 10. Das kollimierte Lichtstrahlbündel der Eingangsseite, das durch die Eingangslinse 13 kollimiert wird, wird auf die Außenwandfläche 60a von der Seite der Innenwandfläche 60b aus aufgebracht. Der Bereich von der Außenwandfläche 60a, auf den das kollimierte Lichtstrahlbündel der Eingangsseite aufgebracht wird, ist ein Regentropfenabtastbereich.
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Das kollimierte Lichtstrahlbündel der Eingangsseite wird durch die Außenwandfläche 60a innerhalb des Regentropfenabtastbereichs reflektiert. Danach läuft das reflektierte Licht zu den Planokonvexlinsensegmenten 16a und 16b der Ausgangsseite durch den Lichtführungskörper 10 als das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel. Das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel fällt an dem Planokonvexlinsensegmenten 16a und 16b der Ausgangsseite ein und wird durch die Oberfläche der Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgabeseite gebrochen, um zu der PD 50 hin zu konvergieren, wie dies durch gestrichelte Linien in 1 gezeigt ist. Die PD 50 empfängt das Licht, das innerhalb des Arbeitswinkels θ21 des Arbeitswinkels θ2 läuft.
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Eine optische Bahn von dem Licht, das durch die LED 40 ausgegeben wird, ist in der vorstehend beschrieben Weise ausgebildet. Dann nimmt in einem Fall, bei dem die Regentropfen sich an die Außenwandfläche 60a anheften, die Menge an reflektiertem Licht ab aufgrund der anhaftenden Regentropfen. Daher nimmt die Menge an konvergiertem Licht, das zu der PD 50 hin konvergiert worden ist, ab. Dann überträgt das PD 50 ein erstes Signal, das der Menge an konvergiertem Licht entspricht, zu der Prozessschaltung. Die Prozessschaltung berechnet die Menge an anhaftenden Regentropfen auf der Grundlage des ersten Signals. Dann überträgt die Prozessschaltung ein zweites Signal, das der Menge an anhaftenden Regentropfen entspricht, zu der automatischen Wischersteuervorrichtung.
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Die Wirkungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind nachstehend beschrieben.
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(1) In einem Fall, bei dem ein Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung einer Teilungsfläche der Eingangsseite und dem Regentropfenabtastbereich nicht mit einem Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche der Ausgabeseite und dem Regentropfenabtastbereich übereinstimmt, nimmt die Menge an reflektiertem Licht ab aufgrund der vorstehend beschriebenen zwei Abschnitte (Schnittpunkte), die eine verringerte Menge an Licht empfangen. Daher kann die Menge an Licht an beiden Abschnitten des Regentropfenabtastbereiches abnehmen. Als ein Ergebnis kann sich die Genauigkeit zum Erfassen des Regentropfens an den beiden Abschnitten verschlechtern, und es kann sein, dass die Menge an Regentropfen in dem Regentropfenabtastbereich nicht genau erfasst wird.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stimmt der Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11a von der Eingangsseite und der Außenwandfläche 60a mit dem Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14a der Ausgabeseite und der Außenwandfläche 60a überein. Daher wird der Regentropfenabtastbereich derart, dass der ein einzelnen Abschnitt (Schnittpunkt) hat, der die verringerte Menge an Licht empfängt. Somit ist es möglich, dass die Anzahl der Abschnitte, bei denen die Genauigkeit zum Abtasten des Regentropfens sich verschlechtert, verringert ist.
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Der Grund für die Abnahme der Menge an Licht ist nachstehend beschrieben. An der Eingangsseite von dem Lichtführungskörper ist die Teilungsfläche der Eingangsseite zwischen jeweiligen Planokonvexlinsensegmenten der Eingangsseite und entsprechenden geneigten Ebenen der Eingangsseite ausgebildet. Aufgrund der Teilungsfläche der Eingangsseite erreicht eine geringere Menge an Licht den Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche der Eingangsseite und dem Regentropfenabtastbereich.
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Außerdem ist an der Ausgangsseite von dem Lichtführungskörper die Teilungsfläche der Ausgangsseite zwischen dem Planokonvexlinsensegmenten der Ausgangsseite und den entsprechenden geneigten Ebenen der Ausgangsseite ausgebildet. Die Menge an Licht für das reflektierende Licht wird verringert an einem entsprechenden Abschnitt an dem Regentropfenabtastbereich, der dem Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche der Ausgangsseite und dem Regentropfenabtastbereich entspricht. Anders ausgedrückt empfängt an dem Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche der Ausgangsseite und dem Regentropfenabtastbereich der Regentropfenabtastbereich eine geringere Lichtmenge.
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(2) Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Lichtführungskörper 10 die geneigten Ebenen 12a und 12b an der Eingangsseite und die geneigten Ebenen 15a und 15b an der Ausgangsseite. Außerdem hat der Lichtführungskörper 10 die Teilungsfläche 11a zwischen den geneigten Ebenen 12a und 12b an der Ausgangsseite und die geneigte Fläche 14a zwischen den geneigten Ebenen 15a und 15b an der Ausgangsseite. Anders ausgedrückt ist, da die geneigten Ebenen 12a, 12b, 15a und 15b, die an der Eingangsseite und an der Ausgangsseite von dem Lichtführungskörper 10 ausgebildet sind, in Absätzen ausgebildet sind, die Höhe von dem Lichtführungskörper 10 geringer als jene des herkömmlichen Lichtführungskörpers (wie dies in Strichpunktlinien gezeigt ist).
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(3) Die Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite, die erzeugt werden durch ein Teilen der planokonvexen Linse in zwei Linsensegmente, sind an den entsprechenden geneigten Ebenen 12a und 12b der Eingangsseite von dem Lichtführungskörper 10 ausgebildet. Die Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgangsseite, die erzeugt werden durch ein Teilen einer pianokonvexen Linse in zwei Linsensegmente, sind an den entsprechenden geneigten Ebenen 15a und 15b der Ausgangsseite von dem Lichtführungskörper 10 ausgebildet. Somit ist eine einzelne optische Achse an der Eingangsseite ausgebildet und eine einzelne optische Achse ist an der Ausgangsseite ausgebildet. Daher ist sie Anzahl der LED 40 und der PD 50 geringer als bei dem herkömmlichen Regentropfensensor.
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(4) In einem Fall, bei dem planokonvexe Linse in zwei Linsensegmente geteilt ist, ist es erwünscht, die planokonvexe Linse entlang der optischen Achse der planokonvexen Linse zu teilen. In dem Fall, bei dem die planokonvexe Linse nicht entlang der optischen Achse der planokonvexen Linse geteilt ist, wird das Planokonvexlinsensegment der Eingangsseite durch ein Ende von dem entsprechenden benachbarten Planokonvexlinsensegment der Eingangsseite mit Schatten beworfen, wenn die LED 40 sich an der imaginären Verlängerung der optischen Achse der planokonvexen Linse befindet. Außerdem wird auf das Planokonvexlinsensegment der Ausgangsseite durch ein Ende von dem entsprechenden benachbarten Planokonvexlinsensegment der Ausgangsseite ein Schatten geworfen, wenn die PD 50 sich an der imaginären Verlängerung von der hinausgehenden optischen Achse der planokonvexen Linse angeordnet ist.
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(5) Eine radiale Mitte von dem kollimierten Lichtstrahlbündel der Eingangsseite, das durch die Eingangslinse 13 kollimiert wird, befindet sich im Allgemeinen an der Teilungsfläche 11a der Eingangsseite. Eine radiale Mitte von dem reflektierten kollimierten Lichtstrahlbündel, das durch die Eingangslinse 13 kollimiert wird und durch die Referenzfläche 60a der Windschutzscheibe 60 reflektiert wird, befindet sich im Allgemeinen an der Teilungsfläche 14a der Ausgangsseite. Daher erreicht das an der Eingangsseite durch die LED 40 emittierte Licht gleichmäßig die Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite. Außerdem wird an der Ausgangsseite das reflektierte Licht wirksam durch das Lichtaufnahmeelement aufgenommen.
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Jede der geneigten Ebenen 12a, 12b, 15a und 15b an der Eingangsseite und an der Ausgangsseite ist in einer Art und Weise ausgebildet, bei der produzierte Bilder von jeder geneigten Ebene an der Windschutzscheibe 60 sich nicht miteinander überdecken. Somit wird die Dicke von dem Lichtführungskörper 10 gleichmäßig. In ähnlicher Weise wird eingeschränkt, dass eine Vertiefungsstelle und eine Leerstelle ausgebildet werden, während der Lichtführungskörper 10 geformt wird. Außerdem muss eine Produktionseinheit des Lichtführungskörpers 10 nicht eine Vorrichtung zum Begrenzen einer Fehlverteilung der Temperatur benötigen. Somit wird die Zunahme der Produktionskosten des Lichtführungskörpers 10 eingeschränkt.
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(7) Die LED 40, die an der Schalttafel ausgebildet ist, befindet sich an dem Schnittpunkt bzw. an der Schnittfläche zwischen der Schalttafel 30 und der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11a der Eingangsseite. Die PD 50, die an der Schalttafel 30 ausgebildet ist, befindet sich an dem Schnittpunkt zwischen der Schalttafel 30 und der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14a der Ausgangsseite. Daher wird die Erzeugung von Schatten aufgrund des Lichtführungskörpers 10 und der Linsen bei einem Prozess begrenzt, bei dem die LED 40 Licht zu dem Planokonvexlinsensegmenten 12a und 12b der Eingangsseite ausgibt, und das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel, das durch die Windschutzscheibe 60 reflektiert wird, wird durch die Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgangsseite konvergiert.
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(8) Eine radiale Mitte von dem kollimierten Lichtstrahlbündel der Eingangsseite, das durch die Eingangslinse 13 kollimiert wird, befindet sich im Allgemeinen an der Teilungsfläche 11a der Eingangsseite. Eine radiale Mitte von dem reflektierten kollimierten Lichtstrahlbündel, das durch die Eingangslinse 13 kollimiert wird und durch die Referenzfläche 60a der Windschutzscheibe 60 reflektiert wird, befindet sich im Allgemeinen an der Teilungsfläche 14a der Ausgangsseite. Daher erreicht an der Eingangsseite das durch die LED 40 emittierte Licht gleichmäßig die Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite. Außerdem wird an der Ausgangsseite das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel durch beide Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgangsseite zu der PD 50 hin konvergiert.
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(9) Beispielsweise gibt, wie dies in 6 gezeigt ist, die LED 40 das Licht mit einem Richtungsvermögen ab, wodurch das Licht innerhalb des Strahlungswinkels θ1 von 120° läuft. Wenn die Menge an Licht um die radiale Mitte der LED 40 herum 100% wäre, würde die Menge an Licht an einem radialen Außenumfang des Lichtstrahls (gezeigt als gestrichelte Linien in 6) ungefähr 50% betragen. Gemäß dem in 1 gezeigten vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die geneigten Ebenen 12a und 12b der Eingangsseite, an denen die Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite jeweils ausgebildet sind, in Absatzformen ausgebildet. Somit wird das Licht innerhalb des Strahlungswinkels θ11, das eine stärkere Lichtintensität hat, selektiv von dem Licht innerhalb des vorbestimmten Strahlungswinkels θ1 der LED 40 verwendet.
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Die PD 50 hat einen vorbestimmten Lichtaufnahmewinkel θ2. Eine Lichtaufnahmerate an dem radial äußeren Umfang des Lichtstrahls ist geringer als an der radialen Mitte des Lichtes. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die geneigten Ebenen 15a und 15b der Ausgangsseite, an denen die Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgangsseite jeweils ausgebildet sind, zu Absatzformen ausgebildet. Somit wird der Lichtempfangswinkel θ21, der eine effizientere Aufnahmerate hat, selektiv von dem vorbestimmten Lichtaufnahmewinkel θ2 der PD 50 verwendet.
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(10) Ein Abstand zwischen der Schalttafel 30 und dem Lichtführungskörper 10 ist so eingestellt, dass er kürzer ist, um eine effektive Anwendung des vorbestimmten Strahlungswinkels θ1, innerhalb dem die LED 40 das Licht ausgibt, und des vorbestimmten Lichtaufnahmewinkels θ2 zu gestalten, innerhalb dem die PD 50 das Licht aufnimmt. Dann ist es möglich, den Regentropfensensor dünner zu gestalten.
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(11) Der vorbestimmte Strahlungswinkel, innerhalb dem die LED 40 das Licht ausgibt, und der vorbestimmte Lichtaufnahmewinkel, innerhalb dem die PD 50 das Licht aufnimmt, können klein beziehungsweise schmal gestaltet werden.
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(12) Die Krümmungen der Flächen der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite sind so definiert, dass das durch die LED 40 ausgegebene Licht kollimiert wird, um das kollimierte Lichtstrahlbündel der Eingangsseite zu bilden durch die Flächen der Planokonvexlinsensegmente 13a und 13b der Eingangsseite. Die Krümmungen der Flächen der Planokonvexlinsensegmente 16a und 16b der Ausgangsseite sind so definiert, dass das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel, das durch die Windschutzscheibe 60 reflektiert wird, gebrochen wird, um zu der PD 50 hin zu konvergieren.
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Daher können das kollimierte Lichtstrahlbündel der Eingangsseite und das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel bei dem Lichtführungskörper 10 ausgebildet werden und das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel kann zu der PD 50 sogar in einem Zustand konvergiert werden, bei dem ein Abstand zwischen der LED 40 und dem Planokonvexlinsensegment 13a der Eingangsseite sich von einem Abstand zwischen der LED 40 und dem Planokonvexlinsensegment 13b der Eingangsseite unterscheidet, wobei auch ein Abstand zwischen der PD 50 und dem Planokonvexlinsensegment 16a der Ausgangsseite sich von einem Abstand zwischen der PD 50 und dem Planokonvexlinsensegment 16b der Ausgangsseite unterscheidet.
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Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. Ähnliche Bauteile des Regentropfensensors von dem zweiten Ausführungsbeispiel, die ähnlich den Bauteilen des Regentropfensensors des ersten Ausführungsbeispiels sind, tragen die gleichen Bezugszeichen. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind drei oder mehr geneigte Ebenen an zumindest entweder der Eingangsseite oder der Ausgangsseite ausgebildet. 3 zeigt eine Schnittansicht von dem Regentropfensensor, der an der Innenwandfläche 60b der Windschutzscheibe 60 eines Kraftfahrzeugs montiert ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 4 zeigt eine Schnittansicht von dem Regentropfensensor, der an der Innenwandfläche 60b der Windschutzscheibe 60 des Kraftfahrzeugs montiert ist, gemäß einer Abwandlung von dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Wie dies in 3 gezeigt ist, hat der Lichtführungskörper 10a drei geneigte Ebenen 15c-15e der Ausgangsseite und zwei Teilungsflächen 14b und 14c der Ausgangsseite. Die Planokonvexlinsensegmente 16c bis 16e der Ausgangsseite sind an den entsprechenden geneigten Ebenen 15c - 15e der Ausgangsseite ausgebildet. Die Teilungsfläche 14b der Ausgangsseite ist zwischen den geneigten Ebene 15c und 15d der Ausgangsseite ausgebildet und die Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite ist zwischen den geneigten Ebenen 15d und 15e der Ausgangsseite ausgebildet.
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Ein Schnittpunkt zwischen einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11a der Eingangsseite und einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite befindet sich an der Außenwandfläche 60a der Windschutzscheibe 60.
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Außerdem ist ein Lichtaufnahmepunkt 51 der PD 50 an einem Schnittpunkt der Montagefläche der Schalttafel 30 und der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite montiert. Die ausgangseitige (hinausgehende) geneigte Ebene 15e ist an der Seite der LED 40 von der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite ausgebildet. Die ausgangseitigen (hinausgehenden) geneigten Ebenen 15c und 15d sind an der anderen Seite von der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite ausgebildet.
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Wie dies in 4 gezeigt ist, hat der Lichtführungskörper 10b drei geneigte Ebenen 12c-12e der Eingangsseite und zwei Teilungsflächen 11b und 11c der Eingangsseite an der Ausgangsseite. Außerdem hat der Lichtführungskörper 10b drei geneigte Ebenen 15c-15e der Ausgangsseite und zwei Teilungsflächen 14b und 14c der Ausgangsseite. Planokonvexlinsensegmente 13c-13e der Eingangsseite sind an den entsprechenden geneigten Ebenen 12c-12e der Eingangsseite ausgebildet. Die Teilungsfläche 11b der Eingangsseite ist zwischen den geneigten Ebenen 12c und 12d der Eingangsseite ausgebildet und die Teilungsfläche 11c der Eingangsseite ist zwischen den geneigten Ebenen 12d und 12e der Eingangsseite ausgebildet. Die geneigten Ebenen, die Teilungsflächen und die Planokonvexlinsensegmente an der Ausgangsseite stimmen mit jenen aus 3 überein.
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Ein Schnittpunkt zwischen einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11c der Eingangsseite und einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite befindet sich an der Außenwandfläche 60a der Windschutzscheibe 60. Außerdem ist ein Lichtaufnahmepunkt 41 der LED 40 an einem Schnittpunkt zwischen der Montagefläche der Schalttafel 30 und der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11c der Eingangsseite montiert. Die eingangseitige (hineinkommende) geneigte Ebene 13e ist an der Seite der PD 50 von der Teilungsfläche 11c der Eingangsseite ausgebildet. Die eingangseitigen (hineinkommenden) geneigten Ebenen 13c und 13d sind an der anderen Seite von der Teilungsfläche 11c der Eingangsseite ausgebildet.
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Die Effekte von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind nachstehend beschrieben.
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(1) In einem Fall, bei dem drei oder mehr geneigte Ebenen der Eingangsseite ausgebildet sind, befindet sich ein einzelnes erstes Linsensegmente 13e der radialen Seite, das am weitesten weg von dem Lichtaufnahmeelement 40 von der Vielzahl an Eingangslinsensegmenten 13c-13e ist, an einer ersten radialen Seite der optischen Achse der Eingangslinse 13. Außerdem befindet sich eine Vielzahl an zweiten Linsensegmenten 13c und 13d der Radialseite, die näher zu dem Lichtaufnahmeelement 40 in Bezug auf das einzelne erste Linsensegmente 13e der radialen Seite sind, an einer zweiten radialen Seite der optischen Achse der Eingangslinse 13. In ähnlicher Weise wird auf jedes Planokonvexlinsensegment nicht durch eine entsprechende benachbarte geneigte Ebene und ein entsprechendes benachbartes Planokonvexlinsensegment ein Schatten aufgebracht, und die Dicke von dem Lichtführungskörper 10b kann gleichmäßig werden.
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(2) In einem Fall, bei dem drei oder mehr der geneigten Ebenen der Ausgangsseite ausgebildet sind, ist eine geneigte Ebene 15e der Ausgangsseite an der Seite der LED 40 von der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite ausgebildet. Die PD 50 befindet sich an der Verlängerung der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite. Außerdem sind die geneigten Ebenen 15c und 15d der Ausgangsseite an der anderen Seite von der Teilungsfläche 14c der Ausgangsseite ausgebildet. In ähnlicher Weise wird ein Blockieren des von jedem Planokonvexlinsensegment ausgegebenen Lichtes durch eine entsprechende benachbarte geneigte Ebene und ein entsprechendes benachbartes Planokonvexlinsensegment begrenzt, und die Dicke von dem Lichtführungskörper 10a kann gleichmäßig werden.
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Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Ähnliche Bauteile von dem Regentropfensensor des dritten Ausführungsbeispiels, die den Bauteilen des Regentropfensensors des ersten und / oder des zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind vier geneigte Ebenen der Eingangsseite und vier geneigte Ebenen der Ausgangsseite ausgebildet. 5 zeigt eine Schnittansicht von dem Regentropfensensor, der an der Innenwandfläche 60b der Windschutzscheibe 60 des Kraftfahrzeugs montiert ist, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Wie dies in 5 gezeigt ist, hat der Lichtführungskörper 10c vier geneigte Ebenen 12f-12i der Eingangsseite und drei Teilungsflächen 11d-11f der Eingangsseite an der Eingangsseite. Außerdem hat der Lichtführungskörper 10c vier geneigte Ebenen 15f-15e der Ausgangsseite und drei Teilungsfläche 14d-14f der Ausgangsseite.
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Ein Schnittpunkt zwischen der imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11e der Eingangsseite und einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14e der Ausgangsseite befindet sich an der Außenwandfläche 16a der Windschutzscheibe 60. Außerdem befindet sich die LED 40 an einem Schnittpunkt zwischen der Montagefläche der Schalttafel 30 und der imaginären Verlängerung von der Teilungsfläche 11e der Eingangsseite. Außerdem befindet sich die PD 50 an einem Schnittpunkt zwischen der Montagefläche der Schalttafel 30 und der imaginären Verlängerung von der Teilungsfläche 14e der Ausgangsseite.
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Die Effekte des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind nachstehend beschrieben. Der Lichtführungskörper 10c kann dünner als jener bei den anderen Ausführungsbeispielen gestaltet werden und die Dicke von dem Lichtführungskörper 10c kann gleichmäßig gestaltet werden. Dies ist der Fall, da der Lichtführungskörper 10c vier geneigte Ebenen an der Eingangsseite und vier geneigte Ebenen an der Ausgangsseite hat.
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Eine erste Abwandlung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Wie dies in 7 gezeigt ist, hat ein Lichtführungskörper 10d zwei Gruppen an Planokonvexlinsensegmenten der Eingangsseite und eine Gruppe an Planokonvexlinsensegmenten 16a und 16b der Ausgangsseite. Eine erste Eingangslinse 13 hat Planokonvexlinsensegmente 13j und 13k der Eingangsseite. Eine zweite Eingangslinse 13 hat Planokonvexlinsensegmente 131 und 13m der Eingangsseite. Die Planokonvexlinsensegmente der Ausgangsseite und die PD 50 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stimmen mit jenem bei dem ersten Ausführungsbeispiel überein. Somit sind die Planokonvexlinsensegmente der Ausgangsseite und die PD 50 durch die entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, die auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel Verwendung finden.
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Wie dies in 7 gezeigt ist, sind die erste und die zweite Eingangslinse, die die Planokonvexlinsensegmente 13j-13m der Eingangsseite haben, an dem Lichtführungskörper 10d so ausgebildet, dass eine optische Achse von der ersten Eingangslinse 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13j und 13k hat, parallel zu einer optischen Achse der zweiten Eingangslinse 13 ist, die die Planokonvexlinsensegmente 131 und 13m der Eingangsseite hat. Jedes LED 40a und 40b befindet sich an Schnittpunkt zwischen der Schalttafel 30 und den entsprechenden optischen Achsen. Eine Breite von jedem Planokonvexlinsensegment 13j-13m der Eingangsseite beträgt ungefähr die Hälfte von derjenigen von jedem Planokonvexlinsensegment 16a und 16b der Ausgangsseite.
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Durch die LED 40a ausgegebenes Licht wird auf ungefähr die Hälfte von dem Bereich des Regentropfenabtastbereichs durch die erste Eingabelinse 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13j und 13k der Eingangsseite hat, aufgebracht. Durch die LED 40b ausgegebenes Licht wird auf die andere Hälfte von dem Regentropfenabtastbereich durch die zweite Eingangslinse 13, die die Planokonvexlinsensegmente 131 und 13m an der Eingangsseite hat, aufgebracht. Die LED 40a und die LED 40b sind so gestaltet, dass sie abwechselnd das Licht durch eine (nicht gezeigte) Antriebsschaltung ausgeben. Die PD 50 empfängt das Licht, das abwechselnd von den LEDs 40a und 40b ausgegeben wird. Der Regentropfensensor erfasst die Menge an Regentropfen auf der Grundlage der Abnahmerate der Menge an aufgenommenen Lichtes im Vergleich zu der Menge an abgegebenen Licht.
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Gemäß der ersten Abwandlung, die den vorstehend beschriebenen Aufbau hat, ist der Regentropfenabtastbereich in zwei Bereiche geteilt, und jede Abnahmerate der Menge an aufgenommenem Licht im Vergleich zu der Menge an ausgegebenem Licht für einen entsprechenden Regentropfenabtastbereich wird separat berechnet. Daher kann im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Regentropfenabtastbereich nicht geteilt ist, sogar eine geringere Menge an Regentropfen als eine größere Abnahmerate der Menge an aufgenommenem Licht beschrieben werden. Somit ist die Genauigkeit zum Erfassen der Regentropfen verbessert.
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Eine zweite Abwandlung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Ein Lichtführungskörper 10e hat vier Eingangslinsen 13, die Planokonvexlinsensegmente 13n-13u der Eingangsseite haben, und vier Ausgangslinsen 16 die Planokonvexlinsensegmente 16j-16q der Ausgangsseite haben. Außerdem sind zwei LEDs 40c und 40d und zwei PDs 50a und 50b an der Schalttafel 30 montiert.
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Wie dies in 8 gezeigt ist, ist der Lichtführungskörper 10e allgemein in einer quadratischen Form unter Betrachtung von oben geformt. Jede Seite der im Allgemeinen quadratischen Form von dem Lichtführungskörper 10e hat eine entsprechende Linse der vier Eingangslinsen 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13n - 13u der Eingangsseite umfassen, und eine entsprechende Linse der vier Ausgangslinsen 16, die Planokonvexlinsensegmente 16j-16q der Ausgangsseite umfassen. Eine erste Eingangslinse 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13n und 13o hat, und eine zweite Eingangslinse 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13p und 13q hat, sind so angeordnet, dass ein Schnittpunkt zwischen einer optischen Achse der ersten Eingangslinse 13 und einer optischen Achse der zweiten Eingangslinse 13 sich um einen ersten Eckenabschnitt des Lichtführungskörpers 10e herum befindet. Eine dritte Eingangslinse 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13s und 13r hat, und eine vierte Eingangslinse 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13t und 13u hat, sind so angeordnet, dass ein Schnittpunkt zwischen einer optischen Achse der dritten Eingangslinse 13 und einer optischen Achse der vierten Eingangslinse 13 sich um einen zweiten Eckenabschnitt, der sich an einer diagonalen Position von dem ersten Eckenabschnitt befindet, von dem Lichtführungskörper 10e herum angeordnet ist.
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Eine erste Ausgangslinse 16, die die Planokonvexlinsensegmente 16j und 16k der Ausgangsseite hat, und eine zweite Ausgangslinse 16, die die Planokonvexlinsensegmente 161 und 16n der Ausgangsseite hat, sind so angeordnet, dass ein Schnittpunkt zwischen einer optischen Achse der ersten Ausgangslinse 16 und einer optischen Achse der zweiten Ausgangslinse 16 sich um einen dritten Eckenabschnitt, der sich von den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Eckenabschnitten unterscheidet, von dem Lichtführungskörper 10e herum befindet. Eine dritte Ausgangslinse 16, die die Planokonvexlinsensegmente 16n und 16o der Ausgangsseite hat, und eine vierte Ausgangslinse 16, die die Planokonvexlinsensegmente 16p und 16q der Ausgangsseite hat, sind so angeordnet, dass ein Schnittpunkt zwischen einer optischen Achse der dritten Ausgangslinse 16 und einer optischen Achse der vierten Ausgangslinse 16 sich um einen vierten Eckenabschnitt, der sich an einer diagonalen Position von dem dritten Eckenabschnitt befindet, von dem Lichtführungskörper 10e herum befindet.
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Die LEDs 40c und 40d und die PDs 50a und 50b sind an der Schalttafel 30 montiert. Die LED 40c befindet sich an dem Schnittpunkt zwischen der optischen Achse der ersten Eingangslinse 13 und der optischen Achse der zweiten Eingangslinse 13. Die LED 40d befindet sich an dem Schnittpunkt zwischen der optischen Achse der dritten Eingangslinse 13 und der optischen Achse der vierten Eingangslinse. Die PD 50a ist an dem Schnittpunkt zwischen der optischen Achse der ersten Ausgangslinse 16 und der optischen Achse der zweiten Ausgangslinse 16 angeordnet. Die PD 50b ist an einem Schnittpunkt zwischen der optischen Achse der dritten Ausgangslinse 16 und der optischen Achse der vierten Ausgangslinse 16 angeordnet.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau sind die vier Eingangslinsen 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13n-3o der Eingangsseite haben, und die vier Ausgangslinsen 16, die die Planokonvexlinsensegmente 16j-16q der Ausgangsseite haben, an den Lichtführungskörper 10e ausgebildet. Jedoch müssen lediglich zwei LEDs 40c und 40d und lediglich zwei PDs 50a und 50b an der Schalttafel 30 montiert werden. Somit ist die Anzahl an LEDs und an PDs im Vergleich zu der Anzahl der Eingangslinsen und Ausgangslinsen verringert und ein breiterer Regentropfenabtastbereich kann noch abgedeckt werden. Alternativ können die Eingangslinsen 13, die die Planokonvexlinsensegmente 13n-13q der Eingangsseite haben, und die Eingangslinsen 16, die die Planokonvexlinsensegmente 16j, 16k, 16n und 16o der Ausgangsseite haben, in einer L-Form angeordnet sein, um die Anzahl von zumindest einem LEDs und einem PDs zu verringern. Die Anzahl der LED und der PD wird verringert, da die zumindest eine LED oder PD gemeinsam benutzt werden kann.
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Die transparente Tafel ist nicht auf die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs beschränkt. Die transparente Tafel ist alternativ ein transparentes Schiebedach, das Seitenfenster, das Heckfenster und dergleichen.
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Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen sind für Fachleute offensichtlich. Die vorliegende Erfindung in ihrem breiteren Sinne ist daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, das repräsentative Ausführungsbeispiel und die veranschaulichten und beschriebenen Beispiele beschränkt.
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Der Regentropfensensor hat ein Lichtemittierelement 40, 40a-40d, ein Lichtaufnahmeelement 50, 50a, 50b und einen Lichtführungskörper 10, 10a-10e. Das Lichtemittierelement 40, 40a-40d und das Lichtaufnahmeelement 50, 50a, 50b sind einer transparenten Tafel 60 zugewandt. Der Lichtführungskörper 10, 10a-10e, der an der transparenten Tafel 60 montiert ist, hat eine Eingangslinse 13, eine Teilungsfläche 11a, 11c, 11e der Eingangsseite, eine Ausgangslinse 16 und eine Teilungsfläche 14a, 14c, 14e der Ausgangsseite. Die Eingangslinse 13 kollimiert das Licht, das durch das Lichtemittierelement 40, 40a-40d emittiert wird, um ein kollimiertes Lichtstrahlbündel der Eingangsseite auszubilden. Die Ausgangslinse 16 empfängt das kollimierte Lichtstrahlbündel, das durch die Eingangslinse 13 kollimiert worden ist und durch eine Referenzfläche 60a der transparenten Tafel 60, an der der Regentropfen anhaften, reflektiert worden ist. Die Ausgangslinse 16 konvergiert das reflektierte kollimierte Lichtstrahlbündel zu dem Lichtaufnahmeelement 50, 50a, 50b. Ein Schnittpunkt zwischen einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 11a, 11c, 11e der Eingangsseite und einer imaginären Verlängerung der Teilungsfläche 14a, 14c, 14e der Ausgangsseite befindet sich an der Referenzfläche 60a von der transparenten Tafel 60.
