JP2001099948A - レインセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱に対する余裕度を下げることなく、セン
サ感度をアップするようにしたレインセンサを提供す
る。 【解決手段】 制御回路２７が、日射センサ２２からの
検出信号に基づいて夜間と判定したとき、発光素子２５
１から出射される赤外線の量を、昼間に比べて多くす
る。このため、夜間の方が昼間の比べてフロントウイン
ドシールド３０のうちの雨滴量の検出可能領域を拡大す
ることができる。従って、夜間には、昼間に比べて、単
位時間あたりの検出雨滴量を多くすることができるの
で、外乱に対する余裕度を下げることなく、レインセン
サ２０のセンサ感度をアップすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両、船舶、航空
機等のウインドシールドに付着した雨滴量を検出するレ
インセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用ワイパ自動制御装置のレ
インセンサとしては、フロントウインドシールドにその
内壁側から払拭領域に対応して装着されたものがある。
このものにおいては、フロントウインドシールドに向け
赤外線を出力する赤外線発光ダイオードと、フロントウ
インドシールドによって反射された赤外線を受ける受光
ダイオードとを備える。

【０００３】ここで、フロントウインドシールドのうち
レインセンサの対応領域をワイパブレードが通過直後に
おいて、受光ダイオードが受光した赤外線の受光量（以
下、赤外線受光量ａという）を検出し、上記通過直後か
ら一定時間経過後において受光ダイオードが受光した赤
外線受光量（以下、赤外線受光量ｂという）を検出す
る。

【０００４】さらに、赤外線受光量ａを基準として赤外
線受光量ｂの低下率を、時間あたりの雨滴量として演算
する。この演算した雨滴量と閾値との比較に応じて、ワ
イパ制御装置は、低速作動、高速作動、間欠作動といっ
たワイパの払拭作動の変更を行うようにしている。これ
により、ワイパブレードの払拭作動を雨滴量に応じて行
うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、夜
間には、昼間に比べて、自動車の運転者にとって、その
視界が狭くなるため、その視界を確保する目的で、レイ
ンセンサのセンサ感度をアップさせて同一雨滴量に対す
るワイパ払拭作動の応答性を上げる必要がある。

【０００６】このため、雨量量の判定の閾値を下げてレ
インセンサのセンサ感度をアップさせ、ワイパの払拭作
動を雨滴量に応じて応答性良く変更できるようにしたも
のがある。しかし、閾値を下げることでノイズ等の外乱
に対する余裕度が下がるため、ワイパの払拭作動の誤動
作を招き易くなる。

【０００７】そこで、本発明は、上記点に鑑み、外乱に
対する余裕度を下げることなく、センサ感度をアップす
るようにしたレインセンサを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、移動体のウ
インドシールド（３０）に向け発光する発光素子（２５
１）と、ウインドシールドによって反射された反射光を
受光する受光素子（２６）とを備え、受光素子によって
受光される受光量に応じて雨滴量を検出するレインセン
サである。そして、レインセンサとしては、発光量増加
手段（２５、２７）によって、発光素子の発光量を増加
させてセンサ感度をアップさせることができる。

【０００９】請求項２に記載の発明のように、発光量増
加手段は、夜間において、前記センサ感度を昼間に比べ
てアップさせるようにしてもよい。

【００１０】請求項３に記載の発明のように、日射量を
検出して検出信号を出力する日射量センサ（２２）を備
え、発光量増加手段は、日射量センサから出力された検
出信号に応じてセンサ感度をアップさせるようにしても
よい。

【００１１】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態は、本発明のレインセン
サを自動車のワイパ自動制御装置に適用したものであ
る。図１はワイパ自動制御装置の電気回路構成を示すブ
ロック図、図２はワイパ自動制御装置の概略構成を示す
図である。

【００１３】図１に示すように、ワイパ自動制御装置
は、ワイパ駆動装置１０及びレインセンサ２０から構成
され、ワイパ駆動装置１０は、ワイパスイッチ１１、制
御回路１２、ワイパモータ駆動回路１３、ワイパモータ
１４、ワイパ１５及び通信回路１６から構成されてい
る。

【００１４】ワイパスイッチ１１は、図３に示すスイッ
チ位置において、停止（ＯＦＦ）、オートモード（ＡＵ
ＴＯ）、低速作動（Ｌｏ）、及び高速作動（Ｈｉ）のう
ちいずれか１つが操作者により選択され、その選択に応
じてスイッチ位置信号を制御回路１２に出力する。な
お、上述した停止、低速作動、及び高速作動は、マニュ
アルモードでのスイッチ位置である。

【００１５】制御回路１２は、マニュアルモードでのス
イッチ位置信号及び通信回路１６からのオートモードで
のワイパ駆動信号のいずれか一方に応じてワイパモータ
駆動回路１３を制御するとともに、オートモードでのス
イッチ位置信号を通信回路１６に出力する。なお、以
下、オートモードでのスイッチ位置信号をオートスイッ
チ位置信号というとともに、オートモードでのワイパ駆
動信号をオートワイパ駆動信号という。

【００１６】ワイパモータ駆動回路１３は、制御回路１
２により制御されて、ワイパモータ１４を駆動し、ワイ
パモータ１４は、ワイパ１５を作動させる。これによ
り、図２に示すように、運転席側及び助手席側のワイパ
ブレード１７ａ、１７ｂは、フロントウインドシールド
３０のうちそれぞれ対応する扇状払拭領域において払拭
作動を行う。

【００１７】通信回路１６は、制御回路１２からのオー
トスイッチ位置信号をレインセンサ２０の通信回路２１
に出力し、この通信回路２１からのオートワイパ駆動信
号を制御回路１２に出力する。

【００１８】レインセンサ２０は、フロントウインドシ
ールド３０の内壁においてワイパブレード１７ｂ（助手
席側の）の扇状払拭領域の一部に装着されている。な
お、レインセンサ２０をフロントウインドシールド３０
の内壁においてワイパブレード１７ａ（運転席側の）の
扇状払拭領域の一部に装着するようにしてもよい。

【００１９】レインセンサ２０は、フロントウインドシ
ールド３０に付着した雨滴量を光学的に検出する。以
下、レインセンサ２０の電気回路構成につき図１によっ
て説明する。レインセンサ２０は、通信回路２１ととも
に、日射センサ２２、温度センサ２３、ヒータ駆動回路
２３１、ヒータ２３２、電源回路２４、発光駆動回路２
５、発光素子２５１、受光素子２６、検波回路２６１、
増幅回路２６２及び制御回路２７から構成される。

【００２０】通信回路２１は、ワイパ駆動装置１０の通
信回路１６からのオートスイッチ位置信号を制御回路２
７に出力し、制御回路２７からのオートワイパ駆動信号
をワイパ駆動装置１０の制御回路１２に出力する。日射
センサ２２は、車室内日射量に基づいて日射量信号を制
御回路２７に出力する。

【００２１】温度センサ２３は、後述するプリズム（以
下、プリズム１１０という）の温度を検出し検出信号を
制御回路２７に出力し、ヒータ駆動回路２３１は、制御
回路２７により制御されて、ヒータ２３２を駆動する。
ヒータ２３２は、ヒータ駆動回路２３１によって駆動さ
れて、プリズム１１０を露点温度以上の温度に保つ。こ
れにより、プリズム１１０における結露の発生を防止さ
れ得る。

【００２２】電源回路２４は、バッテリ４０からイグニ
ッションキー５０を通して給電されて、ヒータ駆動回路
２３１、発光駆動回路２５、制御回路２７、検波回路２
６１、増幅回路２６２及び通信回路２１に給電する。発
光駆動回路２５は、制御回路２７により制御されて、発
光素子２５１に流す電流値を変える。発光素子２５１
は、赤外線発光ダイオードであって、発光駆動回路２５
により駆動されて、赤外線を出力する。

【００２３】受光素子２６は、フォトダイオードであっ
て、赤外線を受け検出信号を検波回路２６１を通して増
幅回路２６２に出力し、増幅回路２６２は、検出信号を
線形増幅し増幅検出信号を制御回路２７に出力する。こ
こで、増幅回路２６２は、その増幅動作が、発光素子２
５１からの赤外線の出力にほぼ同期するように制御回路
２７によって制御される。これにより、受光素子２６が
発光素子２５１から出力された赤外線以外の受光を防止
できる。

【００２４】制御回路２７は、マイクロコンピュータ等
から構成され、コンピュータプログラムの実行中に、図
５のフローチャートに従って、温度センサからの検出信
号に応じたヒータ２３２の温度制御、及びワイパ駆動装
置１０の駆動処理等を行う。

【００２５】次に、制御回路２７の作動の説明に先立っ
て、レインセンサ２０の構造の概略を図４により説明す
る。図４はレインセンサ２０の断面図を示す。

【００２６】レインセンサ２０は、光学部材１００、反
射部材２００、及びセンサ本体３００から構成され、光
学部材１００は、プリズム１１０とともに入射側凸レン
ズ１１１及び出射側凸レンズ１１２から構成されてい
る。プリズム１１０は、その底壁１１０ａが、透明性接
着層１１３によってフロントウインドシールド３０の内
壁（助手席側払拭領域の一部に対応する部分）に接着さ
れている。

【００２７】反射部材２００は、プリズム１１０の図示
上壁１１４側から覆うように配置され、プリズム１１０
の上壁１１４から出射する赤外線を反射する。ここで、
反射部材２００及びプリズム１１０の間には、ヒータ２
３２が配置され、このヒータ２３２は、プリズム１１０
の上壁１１４に接触している。

【００２８】センサ本体３００は、発光素子２５１及び
受光素子２６とともにケース３１０を有する。発光素子
２５１は、その発光部が、入射側凸レンズ１１１に向け
て位置し、受光素子２６は、その受光部が、出射側レン
ズ１１２に向けて位置している。また、可視光カットフ
ィルタ１１５を受光素子２６の前面に配置してもよい。
ここで、フロントウインドシールド３０の外壁に雨滴
が付着していないとき、発光素子２５１から出射された
赤外線が、入射側凸レンズ１１１を介してプリズム１１
０に入射される。この入射された赤外線は、矢印３５０
の如く、プリズム１１０の上壁１１４及びフロントウイ
ンドシールド３０の外壁の間においてプリズム１１０及
び透明性接着層１１３を通り、全反射による相互反射を
繰り返しながら進行する。この進行する赤外線は、出射
側凸レンズ１１２を通り受光素子２６に入射される。

【００２９】また、フロントウインドシールド３０の外
壁に雨滴が付着しているとき、プリズム１１０に入射さ
れた赤外線は、フロントウインドシールド３０の外壁に
付着した雨滴によって、その全反射を損なうため、フロ
ントウインドシールド３０の外壁に雨滴が付着していな
いときに比べて、受光素子２６に入射される赤外線の光
量が低下する。この赤外線の光量の低下がフロントウイ
ンドシールド３０の外壁に付着した雨滴量に相当する。

【００３０】以下、レインセンサ２０の制御回路２７の
作動につき図５により説明する。制御回路２７は、図５
に示すフローチャートに従って処理を行う。先ず、通信
回路２１からのオートスイッチ位置信号が入力されたか
否かを判定し（ステップ４００）、オートスイッチ位置
信号が入力されたとき、ステップ４１０に進んで、日射
センサ２２からの日射量信号に応じて夜間であるか否か
を判定する。

【００３１】ここで、夜間と判定されたとき、ステップ
４２０に進んで、発光駆動回路２５において発光素子２
５１に流れ込むＬＥＤ発光電流を夜間レベルに設定す
る。従って、発光駆動回路２５は、夜間レベルのＬＥＤ
発光電流を発光素子２５１に流し、発光素子２５１は、
夜間レベルのＬＥＤ発光電流に基づいて赤外線を出射す
る。

【００３２】また、ステップ４１０での夜間であるか否
かの判定で、夜間ではないと判定されたとき、ステップ
４２１に進んで、発光駆動回路２５においてＬＥＤ発光
電流を昼間レベルに設定する。このため、発光駆動回路
２５は、昼間レベルのＬＥＤ発光電流を発光素子２５１
に流し、発光素子２５１は、昼間レベルのＬＥＤ発光電
流に基づいて赤外線を出射する。

【００３３】ここで、ＬＥＤ発光電流としては、夜間レ
ベルの方が、昼間レベルより大きくしてあるので（夜間
レベル＞昼間レベル）、夜間と判定されたときの方が、
夜間ではないと判定されたときに比べて、発光素子２５
１から出射される赤外線の光量が多くなる。

【００３４】なお、夜間において、昼間に比べて、一般
的に温度が低いため、発光素子２５１へのＬＥＤ発光電
流において昼間に比べて夜間の方が多くしても、発光素
子２５１の温度上昇は抑えられる。このようなことに基
づいて、ＬＥＤ発光電流における夜間レベルは、昼間レ
ベルとともに、赤外線発光ダイオードの故障を招くこと
のない値が採用されている。

【００３５】次に、フロントウインドシールド３０のう
ちレインセンサ２０の対応領域をワイパブレード１７ｂ
が通過し一定時間経過後において受光素子２５１が受光
した赤外線受光量（以下、赤外線受光量ｂ１という）
を、増幅回路２６２からの増幅検出信号に応じて演算す
る。

【００３６】ここで、フロントウインドシールド３０の
うちレインセンサ２０の対応領域をワイパブレード１７
ｂが通過直後において受光素子２５１が受光した赤外線
受光量（以下、赤外線受光量ａ１という）を予め検出し
ておき、赤外線受光量ａ１を基準として赤外線受光量ｂ
１の低下率（以下、受光赤外線低下率という）を時間あ
たりの雨滴量として演算する（ステップ４４０）。但
し、赤外線受光量ａ１は、上記対応領域上の雨滴が助手
席側ワイパブレード１７ｂによって払拭されたときの赤
外線受光量に相当し、受光赤外線低下率は、｛（赤外線
受光量ｂ１／赤外線受光量ａ１）×１００｝（％）で示
すことができる。

【００３７】次に、受光赤外線低下率に基づいてフロン
トウインドシールド３０に雨滴が付着しているか否かを
判定する（ステップ４４０）。ここで、雨滴がフロント
ウインドシールド３０に付着していると判定したとき、
ステップ４４１に進んで、受光赤外線低下率に応じて、
低速作動、高速作動及び間欠作動のうちいずれか１つを
選択し、選択したワイパ作動を示すオートワイパ駆動信
号を通信回路２１に出力する。なお、ワイパ作動とし
て、間欠作動が選択されたとき、受光赤外線低下率に応
じて間欠時間を演算され、この間欠時間を含めたオート
ワイパ駆動信号が通信回路２１に出力される。

【００３８】通信回路２１は、制御回路２７からのオー
トワイパ駆動信号をワイパ駆動装置１０の通信回路１６
に出力し、通信回路１６は、オートワイパ駆動信号を制
御回路１２を通してワイパ駆動回路１３に出力する。こ
のため、ワイパ駆動回路１３は、オートワイパ駆動信号
に基づいてワイパモータ１４を制御し、ワイパモータ１
４は、ワイパ駆動回路１３により制御されてワイパ１５
を駆動する。その後、ステップ４００、４２０の処理を
行う。

【００３９】次に、ヒータ駆動回路２３１を温度センサ
２３からの検出信号に基づき制御してヒータ２３２を駆
動させる（ステップ４５０）。これにより、ヒータ２３
２は、プリズム１１０を露点温度以上の温度に保つこと
ができる。

【００４０】以上により、夜間と判定されたときの方
が、夜間ではないと判定されたときに比べて、赤外線ダ
イオード２５１から出射される赤外線の量が多くなるの
で、フロントウインドシールド３０うちの雨滴量の検出
可能領域を拡大することができる。従って、夜間には、
昼間に比べて、単位時間あたりに多く雨滴量を検出する
ことができるので、外乱に対する余裕度を下げることな
く、同一降雨量でも受光赤外線低下率が大きくなり、レ
インセンサ２０のセンサ感度をアップすることができ
る。

【００４１】ここで、図６に、同一降雨量で、通常の検
出可能領域のとき（昼間）と、検出可能領域を拡大した
とき（夜間）とのワイパの払拭周期の比較を示す。図６
に示すように、検出可能領域を拡大したときの方が、通
常の検出可能領域のときより、レインセンサ２０のセン
サ感度がアップするので、ワイパの払拭周期が短くな
る。このことにより、フロントウインドシールド３０に
付着した雨滴をワイパブレード１７ａ、１７ｂでもって
確実に払拭することができるので、夜間であっても、運
転者の視界を十分に確保できる。

【００４２】また、レインセンサ２０のセンサ感度のア
ップにあたって、１個の赤外線発光ダイオードへのＬＥ
Ｄ電流量を変更するようにしているだけで、それ以外に
ハード構成に変更を加えていないので、コスト上昇を抑
えることができる。

【００４３】また、上記実施形態では、ＬＥＤ発光電流
量を夜間レベル或いは昼間レベルに設定する為に、日射
センサ２２による日射量信号を採用した例につき説明し
たが、これに限らず、ヘッドランプのスイッチ信号を採
用するようにしてもよい。

【００４４】また、これに限らず、ＬＥＤ発光電流量を
変更する為のスイッチを採用して、昼夜に関わらず、当
該スイッチへの操作によってセンサ感度をアップさせる
ようにしてもよい。

【００４５】また、上記実施形態においては、レインセ
ンサ２０によって雨量を検出する為に赤外線を採用した
例につき説明したが、これに限らず、赤外線以外の光を
採用してもよい。

【００４６】さらに、上記実施形態においては、日射セ
ンサ２２によって車室内の日射量を検出するようにした
例につき説明したが、これに限らず、日射センサ２２に
よって車室外の日射量を検出するようにしてもよい。

【００４７】なお、上記実施形態においては、日射セン
サ２２によって、夜間には昼間に比べて、レインセンサ
２０のセンサ感度をアップするようにした例につき説明
したが、これに限らず、日射センサ２２によって、夜間
及び昼間に限らず、レインセンサ２０のセンサ感度をア
ップするようにしてもよい。

【００４８】さらに、上記実施形態においては、ワイパ
自動制御装置を自動車に適用した例につき説明したが
が、これに限らず、船舶や航空機等にも適用するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワイパ自動制御装置の実施形態を
示すブロック図である。

【図２】上記ワイパ自動制御装置の概略構成を示す図で
ある。

【図３】上記ワイパの作動モードを示す図である。

【図４】図１に示すレインセンサの概略断面図である。

【図５】図１に示す制御回路の作動を示すフローチャー
トである。

【図６】上記レインセンサの効果を説明する為の模式図
である。

【符号の説明】

２２…日射量センサ、２５…発光駆動回路、２５１…発
光素子、２６…受光素子、２７…制御回路、３０…フロ
ントウインドシールド。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体のウインドシールド（３０）に向
   け発光する発光素子（２５１）と、 前記ウインドシールドによって反射された反射光を受光
   する受光素子（２６）とを備え、前記受光素子によって
   受光される受光量に応じて雨滴量を検出するレインセン
   サであって、 前記発光素子の発光量を増加させてセンサ感度をアップ
   させる発光量増加手段（２５、２７）を有することを特
   徴とするレインセンサ。
2. 【請求項２】 前記発光量増加手段は、夜間において、
   前記センサ感度を昼間に比べてアップさせることを特徴
   とする請求項１に記載のレインセンサ。
3. 【請求項３】 日射量を検出して検出信号を出力する日
   射量センサ（２２）を備え、 前記発光量増加手段は、前記日射量センサから出力され
   た検出信号に応じて前記センサ感度をアップさせること
   を特徴とする請求項１に記載のレインセンサ。