JP2000329862A - 降雨状態検出方法及び降雨状態検出装置 - Google Patents
降雨状態検出方法及び降雨状態検出装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】 雨滴が接触する検出対象面SSの一部に
設定された設定検出対象範囲SAに存在する雨水を検出
する雨水検出手段と、その雨水検出手段の検出情報に基
づいて、降雨の状態を判断する降雨状態判断手段とが設
けられた降雨状態検出装置において、前記雨水検出手段
は、設定検出対象範囲SAが前記検出対象面SSを拭い
操作する払拭手段WPの作動範囲内に位置するように配
置され、前記降雨状態判断手段は、設定検出対象範囲S
Aを払拭手段WPが通過するときの前記雨水検出手段の
検出情報に基づいて降雨の状態を判断するように構成さ
れている。
Description
出対象面の一部に設定された設定検出対象範囲に存在す
る雨水を検出することにより降雨の状態を検出する降雨
状態検出方法、及び、雨滴が接触する検出対象面の一部
に設定された設定検出対象範囲に存在する雨水を検出す
る雨水検出手段と、その雨水検出手段の検出情報に基づ
いて、降雨の状態を判断する降雨状態判断手段とが設け
られた降雨状態検出装置に関する。
出装置は、検出対象面の一部に検出対象範囲を設定し
て、降雨によりその検出対象範囲に存在する雨水を検出
することで、降雨の状態を検出するものである。尚、便
宜上検出の対象となるものを降雨の状態と表現している
が、降雪の状態も検出の対象として含まれる。かかる降
雨状態検出方法及び降雨状態検出装置としては、従来、
自動車に適用される場合を例にとって説明すると、図1
0に示すように、自動車のフロントガラス100の外面
を検出対象面として、その検出対象面の一部に雨水検出
手段による検出対象となる検出対象範囲101を設定
し、その設定検出対象範囲101に落下した雨滴を検出
することにより、降雨の状態を検出していた。
来構成では、特に雨量が少ない状態で検出精度が低下し
やすい傾向がある。具体的には、図10(イ)に示す降
雨の状態と図10(ロ)に示す降雨の状態とで、フロン
トガラス100に付着した雨滴102の密度が異なる状
態を例示しているが、このように密度が異なっても検出
対象範囲101に付着する雨滴102の密度が同等とな
って、同程度の降雨と検出してしまう場合がある。一
方、フロントガラス100の全体を検出対象範囲とすれ
ば上述のような問題は生じないが、装置構成が複雑化し
現実的ではない。本発明は上記実情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、降雨状態検出方法及び降雨状
態検出装置の検出精度を向上する点にある。
を備えることにより、設定検出対象範囲を、検出対象面
を拭い操作する範囲内に設定し、検出対象範囲を払拭通
過するときの雨水の検出情報に基づいて降雨の状態を検
出する。すなわち、検出対象面を拭い操作することによ
り検出対象範囲に集めて来た雨水を検出することで、検
出対象範囲を物理的な検出対象範囲から検出対象面を拭
い操作する範囲まで実効的に広げることができる。もっ
て、降雨状態検出方法の検出精度を向上できるに至っ
た。
により、雨水検出手段による設定検出対象範囲を、払拭
手段にて検出対象面を拭い操作する範囲内に設定し、検
出対象範囲を払拭通過するときの雨水の検出情報に基づ
いて降雨の状態を検出する。すなわち、払拭手段にて検
出対象面を拭い操作することにより検出対象範囲に集め
て来た雨水を検出することで、検出対象範囲を物理的な
検出対象範囲から検出対象面を拭い操作する範囲まで実
効的に広げることができる。もって、降雨状態検出装置
の検出精度を向上できるに至った。
により、走行体の窓ガラスの外面が検出対象面となる。
走行体の窓ガラスにおいて視界の妨げとなる雨水を、視
界を確保したい部位において検出することで、降雨の状
態の検出結果をより精度の良いものとでき、有効に利用
することができる。
により、走行体のフロントガラスの外面が検出対象面と
なる。走行体のフロントガラスは、他の窓ガラスに比べ
てより降雨の影響を受け、又、より視界の確保が重要と
なる部分である。従って、上述のような検出精度の向上
が極めて有効となる。
により、払拭手段は、視界を確保するためのワイパーに
て構成され、降雨状態判断手段は、ワイパーが検出対象
範囲を払拭通過するときの雨水検出手段の検出情報に基
づいて、降雨の状態を判断する。従って、走行体の窓ガ
ラスに、視界を確保するために本来的に備えられている
ワイパーを利用して、検出対象面を拭う払拭手段を構成
するので、装置構成の簡素化を図ることができる。
により、雨水検出手段の設定検出対象範囲は、扇状のワ
イパーの作動範囲における外周寄りに位置している。従
って、雨水検出手段の検出対象範囲をワイパーの作動範
囲の内周寄りに配置する場合に較べて、ワイパーがより
大きな面積の雨水を検出対象範囲に集めるので、より一
層検出精度の向上を図ることができる。
により、雨水検出手段は、設定検出対象範囲に存在する
雨水を光学的に検出する。すなわち、設定検出対象範囲
に対応する部分の一端側から光を入射させ、その入射し
た光が窓ガラス内を窓ガラスの外面側で全反射すること
により伝搬して、他端側から出射すると、入射した光と
出射した光との変化量に基づいて、雨水の存在を検出す
ることができる。具体的に説明すると、光が窓ガラス内
を伝搬するときに、窓ガラスの外面に雨水が存在する
と、その雨水によって、窓ガラスの外面側境界で全反射
するはずの光の一部が外部に透過してしまい、出射する
光の量が減少する。従って、出射光量の減衰の程度で雨
水の存在を検出できるのである。窓ガラスに存在する雨
水の検出は、電気抵抗の変化の検出や窓ガラスに対する
雨滴の衝突圧の検出等によって行うことができるが、こ
のような構成に比べて、簡素な構成で、効率良く雨水を
検出することができる。
降雨状態検出装置の実施の形態を、走行体として自動車
を例にとり、自動車の窓ガラスの外面を検出対象面とす
る場合について、図面に基づいて説明する。降雨状態検
出装置RSは、図5に示すように、走行体としての自動
車Vの窓ガラスWSのうちの前進方向側に位置するフロ
ントガラスFSの車内側に図示しない接着剤等によって
取り付けられている。つまりフロントガラスFSの外面
を検出対象面SSとし、その検出対象面SSの一部を検
出対象範囲SAとして設定している。
装置RSの取り付け位置は、バックミラー(図示を省
略)の裏側に配置されて自動車のドライバーの視界を妨
げにくいものとしてある。又、この降雨状態検出装置R
Sの設置位置は、図1に示すように、フロントガラスF
Sの外側に視界を確保するために配置されている2本の
ワイパー1a,1bとの関係では、設定検出対象範囲S
Aが、2本のワイパー1a,1bのうちの一方のワイパ
ー1bの払拭作動範囲内で且つ他方のワイパー1aの払
拭作動範囲外に位置するように配置してある。従って、
2本のワイパー1a,1bのうちの一方のワイパー1b
は、検出対象面SSを拭い操作する払拭手段WPとして
機能する。
対象範囲SAに雨水が存在することを光学的に検出する
雨水検出手段RMと、その雨水検出手段RMの検出情報
に基づいて降雨の状態を判断する降雨状態判断手段RD
とが備えられている。その雨水検出手段RMによる雨水
検出の基本的な原理を図9に基づいて概略的に説明す
る。図9(イ)に示す上記検出対象範囲SAに雨水が存
在しない状態では、発光素子2が出射して設定検出対象
範囲SAに対応する部分の一端側からフロントガラスF
S内に入射した光線は全反射を繰り返してフロントガラ
スFS内を伝搬して行き、他端側から出射する。
に雨水が存在する状態では、光線の伝搬角度を適当に設
定することで、フロントガラスFSの外面と雨水との境
界に入射した光は、雨水の層を通過して外部に発散す
る。従って、検出対象範囲SAに存在する雨水によって
光線の強度が減衰することになり、この減衰の有無を信
号検出用受光素子3によって検出することによって、検
出対象範囲SAにおける雨水の存在を検出することがで
きる。すなわち、上記フロントガラスFSへの入射光と
フロントガラスFSからの出射光との変化量に基づい
て、雨水の存在を検出することができる。
ために、雨水検出手段RMは、図2に示すように、例え
ば発光ダイオード又は半導体レーザ等の発光素子2と、
発光素子2の出射光をフロントガラスFS内に入射させ
るための回折格子4aを形成した入射側ガラス板4と、
入射側ガラス板4にて反射された発光素子2の出射光の
一部を検出して発光素子2の出射光強度をモニタするた
めのモニタ用受光素子5と、信号検出用受光素子3と、
その信号検出用受光素子3を固着した出射側ガラス板6
とをフレーム7に保持させると共に、そのフレーム7の
下面に薄いガラス板8とシリコーンシート9とを備えさ
せて構成され、そのシリコーンシート9をフロントガラ
スFSの室内側の面に押圧するようにフレーム7が固定
される。フレーム7は、フロントガラスFSの室内側の
面に接着固定した2つの固定部材10にフレーム7の一
部をねじ止めすることにより固定される。
検出用受光素子3及びモニタ用受光素子5は、夫々の電
極が、信号処理回路基板11に接続されている。この信
号処理回路基板11には、図3に概略的に示すように、
発光素子2を駆動する駆動回路12と、モニタ用受光素
子5の出力を検出するモニタ用検出回路13と、信号検
出用受光素子3の出力信号を検出する信号検出回路14
と、信号検出回路14の検出情報に基づいて、降雨の状
態を判断する制御部15とが設けられている。これら駆
動回路12、モニタ用検出回路13及び信号検出回路1
4も上記雨水検出手段RMの一部を構成し、又、制御部
15は上記降雨状態判断手段RDとして機能する。
設定周波数で変調して、発光素子2からその設定周波数
で強度変調を受けた光を出射させ、且つ、モニタ用検出
回路13から入力されるモニタ用受光素子5の検出信号
に基づいて、発光素子2の出射光の平均パワーが一定と
なるように駆動電流のレベルを制御する。信号検出回路
14は、信号検出用受光素子3の出力から、上記設定周
波数の信号成分を抽出して、制御部15に出力する。こ
のように発光素子2の変調周波数の成分のみを抽出する
ことで、太陽光等の外乱光の影響を除外することができ
る。
号に基づいて降雨の状態を判断し、その結果を、自動車
制御用コンピュータCCに送信する。以下、上記構成の
降雨状態検出装置RSの降雨状態の検出作動について概
略的に説明する。図2に示すように、発光素子2は、装
置の電源投入後、信号処理回路基板11の駆動回路12
の駆動によって上記設定周波数で変調された光線を出射
し、その出射光は、入射側ガラス板4の回折格子4aに
入射する。その入射光は、入射側ガラス板4内で2回全
反射した後、入射側ガラス板4とガラス板8との間に位
置する入射側シリコーンシート16,ガラス板8及びフ
ロントガラスFSの内面側に接するシリコーンシート9
を通過してフロントガラスFS内に入射する。
フロントガラスFSの外面側の界面で2回、ガラス板8
で1回全反射して、主にフロントガラスFS内を伝搬
し、再びシリコーンシート9及びガラス板8を通過し、
更に、ガラス板8と出射側ガラス板6との間に位置する
出射側シリコーンシート17を通過して、出射側ガラス
板6に入射する。その入射光は、出射側ガラス板6内で
2回全反射し、信号検出用受光素子3に入射して電気信
号に変換される。
処理回路基板11に備えられた信号検出回路14にて上
記設定周波数成分が抽出されて制御部15に送られる。
制御部15は、この状態において、図4に概略的に示さ
れるフローチャートに基づく制御判断を実行する。すな
わち、制御部15が、自動車制御用コンピュータCCか
ら、ワイパー1a,1bの始動信号を受け取ったとき
(ステップ#1)、つまりワイパー1a,1bが下端の
原点位置から上昇揺動を開始するとき、信号検出回路1
4の出力信号の取り込みを開始し、制御部15内に備え
られているメモリに記憶して行く(ステップ#2)。そ
して、ワイパー1a,1bが上昇端まで揺動し、その
後、再び下端の原点位置まで復帰揺動したことを示す復
帰信号を自動車制御用コンピュータCCから受け取ると
(ステップ #3)、信号検出回路14の出力信号の記
憶を終了する(ステップ#4)。
路14の出力信号を取り込んだ後、その取り込んだ信号
に基づいて降雨の状態を判断する(ステップ#5)。信
号検出回路14から取り込んだ信号は、具体的には、図
6乃至図8に例示するものとなる。図6の信号は、霧雨
程度の降雨状態での信号であり、図7の信号は、普通程
度の降雨状態での信号であり、図8の信号は、大雨の降
雨状態での信号を例示している。図6乃至図8の信号例
では、何れも、信号を取り込んだ範囲で2つの深いディ
ップD1,D2が存在し、信号検出用受光素子3の検出
信号が著しく低下していることがわかる。この2つのデ
ィップD1,D2のうち、最初に現れるディップD1
が、ワイパー1bが下端の原点位置から上昇端まで揺動
する途中において検出対象範囲SAを通過するときの信
号変化であり、次に現れるディップD2が、上昇端から
下端の原点位置まで下降揺動する途中において検出対象
範囲SAを通過するときの信号変化である。
出対象範囲SAを通過するときには、図1に示すよう
に、ワイパー1bの上昇揺動時は、ワイパー1bがおお
よそB0−E0−E1−B1で囲まれる斜線部A1の範
囲の雨水を集めて検出対象範囲SAに至り、又、ワイパ
ー1bの下降揺動時は、ワイパー1bがおおよそB2−
E2−E1−B1で囲まれる斜線部A2の範囲の雨水を
集めて検出対象範囲SAに至るので、霧雨の降雨状態で
も大きな信号変動を得ることができ、更に、実質的にB
0−E0−E2−B2で囲まれる斜線部A1と斜線部A
2とを足し合わせた範囲についての雨水の情報を得るこ
とができるので、得られた情報がばらつきの小さいもの
となる。又、設定検出対象範囲SAが扇状のワイパー1
bの作動範囲における外周寄りに位置しているので、上
記斜線部A1と斜線部A2とを足し合わせた面積も広い
ものとなっている。
る信号が得られると、信号検出回路14の出力信号を取
り込んだ時間幅からワイパー1bが検出対象範囲SAを
通過するタイミングを特定し、そのタイミングでのデー
タに基づいて降雨の状態を判断する。つまり、設定検出
対象範囲SAを通過するときの雨水検出手段RDの検出
情報に基づいて、降雨の状態を判断する。例えば、上記
通過のタイミングでのピーク値(信号変化としてのピー
ク値)から雨の程度を推定し、あるいは、上記通過のタ
イミングでの信号波形からワイパー1bの拭き残しが存
在するか否かの推定をする等の降雨の状態を判断して、
自動車制御用コンピュータCCに送信する。上述の処理
は、ワイパー1a,1bが払拭作動しているときは、ワ
イパー1a,1bが往復移動するたびに実行されるので
あるが、別途終了が指令されると(ステップ#6)、終
了する。
状態検出装置RSを、自動車のフロントガラスFSを検
出対象面SSとして設置した場合を例示しているが、リ
ヤガラス等の他の窓ガラスに設置しても良い。又、航空
機の窓に設置したり、あるいは、固定設置して使用する
等、種々の形態で利用することができる。上記実施の形
態では、降雨状態判断手段RDとして機能する制御部1
5は、自動車制御用コンピュータCCからのワイパー1
a,1bの動作信号を利用して信号検出回路14の出力
信号を取り込んでいるが、最も古いデータから順次書き
換えながら、常時信号検出回路14の出力信号を取り込
むようにしても良い。
ら取り込んだデータの時間幅から、ワイパー1bが設定
検出対象範囲SAを通過するときのデータを特定してい
るが、信号検出回路14の出力信号の信号レベル又は信
号の変化率等に基づいて、信号検出回路14の出力信号
自体からワイパー1bが設定検出対象範囲SAを通過す
るときのデータを特定しても良い。更に、ロータリエン
コーダ等によりワイパー1bの揺動位置を測定して、そ
の測定情報に基づいて、ワイパー1bが設定検出対象範
囲SAを通過するときのデータを特定しても良い。
ガラスFSに配置されるワイパー1bを利用して払拭手
段WPを構成しているが、ワイパー1bとは別個にワイ
パー1a,1bと同様の形状の払拭手段WPを備えても
良い。上記実施の形態では、雨水検出手段RMは、光学
的に設定検出対象範囲SAに存在する雨水を検出してい
るが、窓ガラスWSの外面に表面弾性波を伝搬させて、
その伝搬信号の減衰量によって雨水を検出する構成等、
雨水検出手段RMの具体構成は種々変更可能である。
対象面SSとして自動車VのフロントガラスFSの外面
を例示して、検出対象面SSの全体に雨滴が接触する場
合を説明しているが、必ずしも検出対象面SSの全体に
雨滴が接触する必要はなく、例えば、設定検出対象範囲
SAには雨滴が接触しない場合でも、設定検出対象範囲
SAを、払拭手段WPにて拭い操作して集めた雨水が通
過することで、雨水を検出することができる。
置説明図
の断面図
の配置説明図
Claims (7)
- 【請求項1】 雨滴が接触する検出対象面の一部に設定
された設定検出対象範囲に存在する雨水を検出すること
により降雨の状態を検出する降雨状態検出方法であっ
て、 前記設定検出対象範囲を、前記検出対象面を拭い操作す
る範囲内に設定し、 前記検出対象範囲を払拭通過するときの雨水の検出情報
に基づいて降雨の状態を検出する降雨状態検出方法。 - 【請求項2】 雨滴が接触する検出対象面の一部に設定
された設定検出対象範囲に存在する雨水を検出する雨水
検出手段と、 その雨水検出手段の検出情報に基づいて、降雨の状態を
判断する降雨状態判断手段とが設けられた降雨状態検出
装置であって、 前記雨水検出手段は、前記設定検出対象範囲が前記検出
対象面を拭い操作する払拭手段の作動範囲内に位置する
ように配置され、 前記降雨状態判断手段は、前記設定検出対象範囲を前記
払拭手段が通過するときの前記雨水検出手段の検出情報
に基づいて降雨の状態を判断するように構成されている
降雨状態検出装置。 - 【請求項3】 前記検出対象面が、走行体の窓ガラスの
外面である請求項2記載の降雨状態検出装置。 - 【請求項4】 前記窓ガラスが前記走行体の前進方向側
に位置するフロントガラスである請求項3記載の降雨状
態検出装置。 - 【請求項5】 前記払拭手段は、視界を確保するための
ワイパーにて構成されている請求項3又は4に記載の降
雨状態検出装置。 - 【請求項6】 前記雨水検出手段は、前記設定検出対象
範囲を、扇状のワイパーの作動範囲における外周寄りに
位置させるように配置されている請求項5記載の降雨状
態検出装置。 - 【請求項7】 前記雨水検出手段は、前記窓ガラスにお
ける前記設定検出対象範囲に対応する部分の一端側に光
を入射させる発光素子と、前記窓ガラス内を前記窓ガラ
スの外面側で全反射することにより伝搬して他端側から
出射した光を検出する受光素子とが備えられ,前記窓ガ
ラスへの入射光量と前記窓ガラスからの出射光量との変
化量に基づいて、雨水の存在を検出するように構成され
ている請求項3〜6のいずれか1項に記載の降雨状態検
出装置。
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JP14166699A JP4098440B2 (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 降雨状態検出方法及び降雨状態検出装置 |
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- 1999-05-21 JP JP14166699A patent/JP4098440B2/ja not_active Expired - Fee Related
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