JP2002082044A - Device for detecting clinging matter and control device using it - Google Patents
Device for detecting clinging matter and control device using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、検知面上に付着し
た付着物の存在を検出する付着物検出装置と、該付着物
検出装置により付着物の存在が検出されたことを契機と
して制御内容を変更する付着物検出装置を用いた制御装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an attached object detecting device for detecting the presence of an attached object on a detection surface, and a control content triggered by detection of the attached object by the attached object detecting device. The present invention relates to a control device using an attached matter detection device that changes the value.
【0002】[0002]
【従来の技術】付着物の有無を検出し、付着物の存在が
検出されたことを契機として制御内容を変更するシステ
ムには様々なものがある。付着物の一例として雨滴を考
えると、車のウィンドシールドのウィンドウワイパー制
御装置は、天候の変化があり降雨が始まったことを契機
として制御内容を臨機応変に変更する必要が生じる。こ
のウィンドウワイパー制御装置の利便性を高めるための
重要な課題の一つとして、降雨中であるのか否かを検知
するレインセンサの開発が挙げられる。以下に、従来の
付着物検出装置として、車のウィンドシールドにおける
雨滴を付着物として検出する従来のレインセンサを説明
する。2. Description of the Related Art There are various systems which detect the presence or absence of a deposit and change the control content in response to the detection of the presence of a deposit. Considering raindrops as an example of the deposit, it is necessary for the window wiper control device of the windshield of the car to change the control content on an occasional basis when the weather changes and the rainfall starts. One of the important issues for improving the convenience of the window wiper control device is the development of a rain sensor for detecting whether or not it is raining. Hereinafter, a conventional rain sensor that detects raindrops on a windshield of a car as a deposit will be described as a conventional deposit detection device.
【0003】一般に普及している手動操作によるウィン
ドウワイパーの場合、運転者自身が降雨が始まったこと
を認識し、自動車の走行状態、ウィンドシールドに付着
する雨滴の量の変化を勘案し、自動車運転時に必要とす
るウィンドシールド越しの視界を確保すべく、ウィンド
ウワイパーのスイッチをオフからオンに手動で切り替え
る必要がある。この手動によるウィンドウワイパーのス
イッチ切替操作の煩わしさを緩和するため、レインセン
サを設けて自動車のウィンドシールドの検知面上の雨滴
など付着物の存在を検知し、ウィンドウの払拭が必要か
否かを判定している。In the case of a generally used window wiper operated by a manual operation, the driver himself / herself recognizes that rain has started, and takes into consideration the running state of the vehicle and changes in the amount of raindrops attached to the windshield. It is necessary to manually switch the window wiper switch from off to on in order to ensure the necessary visibility through the windshield. In order to alleviate the trouble of manually switching the window wiper switch, a rain sensor is provided to detect the presence of deposits such as raindrops on the detection surface of the windshield of the vehicle, and to determine whether the window needs to be wiped. Has been determined.
【0004】従来のレインセンサには、雨滴の検知方法
に応じて、反射光検知型レインセンサなどが知られてい
る。図12は、従来技術の反射光検知型レインセンサに
よる雨滴検出原理を簡単に説明した図である。図12に
おいて、1000は自動車のウィンドシールドである。
説明の便宜上、ウィンドシールド1000の上側空間を
自動車内部側、つまり運転者側の空間、下側空間を外界
とした。1010は光源、1020は光源の光をウィン
ドシールド内に導入するためのプリズム、1030は反
射光をウィンドシールド内から導き出すためのプリズ
ム、1040はレンズ、1050は受光素子、1110
が検知面である。1120が検知面上に付着した雨滴で
ある。光源1010からは検知面全体をカバーしうる広
がりを持つ光束が照射され、そのうち1130が雨滴が
付着した部分に対して入射した光の軌跡、1130以外
の光1140が雨滴が付着していない検知面に対して入
射した光の軌跡を表している。As a conventional rain sensor, a reflected light detection type rain sensor or the like is known according to a method of detecting raindrops. FIG. 12 is a diagram simply illustrating the principle of raindrop detection by a reflected light detection type rain sensor according to the related art. In FIG. 12, reference numeral 1000 denotes an automobile windshield.
For convenience of explanation, the upper space of the windshield 1000 is the inside of the vehicle, that is, the space on the driver side, and the lower space is the outside world. 1010 is a light source, 1020 is a prism for introducing light from the light source into the windshield, 1030 is a prism for guiding reflected light from the windshield, 1040 is a lens, 1050 is a light receiving element, 1110
Is the detection surface. 1120 is a raindrop adhering on the detection surface. The light source 1010 irradiates a light beam having a spread capable of covering the entire detection surface, of which 1130 is a trajectory of light incident on a portion where raindrops are attached, and 1140 other than 1130 is a detection surface where no raindrops are attached. Represents the trajectory of the light incident on the light source.
【0005】反射光検知型レインセンサでは、各要素の
取り付け角度と材質(特に材質が持つ屈折率)の調整が
重要である。雨滴検出原理を簡単に言えば、検知面のう
ち雨滴が付着した部分に対して入射した光はウィンドシ
ールド1000の外界面において全反射条件が満足され
ずに外界に逃げ、検知面のうち雨滴が付着していない部
分に対して入射した光はウィンドシールド1000の外
界面において全反射条件が満足されて全反射し、当該反
射光の強度差を検出するわけである。In the reflected light detection type rain sensor, it is important to adjust the mounting angle of each element and the material (particularly, the refractive index of the material). To put it simply, the principle of raindrop detection is that light incident on the portion of the detection surface to which the raindrops are attached escapes to the outside world without satisfying the condition of total reflection at the outer interface of the windshield 1000, and the raindrop on the detection surface becomes The light that has entered the unattached portion is totally reflected at the outer interface of the windshield 1000 under the condition that the total reflection is satisfied, and the intensity difference of the reflected light is detected.
【0006】そのため、光源1010とプリズム102
0は、照射光がウィンドシールド1000内部に入射す
る入射条件を満たす角度、材質が選ばれ、また、ウィン
ドシールド1000の外界面上の検知面において全反射
する角度が選ばれる。さらに、雨滴付着による屈折率の
変化により検知面1110における全反射条件の満足・
不満足が切り換わるように検知面に対する光入射角度が
選ばれる。Therefore, the light source 1010 and the prism 102
In the case of 0, an angle and a material satisfying an incidence condition for irradiating light to enter the inside of the windshield 1000 are selected, and an angle of total reflection on a detection surface on an outer interface of the windshield 1000 is selected. Further, a change in the refractive index due to the attachment of raindrops satisfies the condition of total reflection on the detection surface 1110.
The light incident angle with respect to the detection surface is selected so as to switch the dissatisfaction.
【0007】プリズム1030も反射光がウィンドシー
ルド1000外部に出射できるように出射条件を満た
す、つまり全反射条件が満足されないように材質、角度
が選ばれている。レンズ1040と受光素子1050
は、レンズ1040に入射した光が受光素子1050の
センサ部分に集光するように角度と距離が調整されてい
る。The material and angle of the prism 1030 are also selected so as to satisfy the emission condition so that the reflected light can be emitted to the outside of the windshield 1000, that is, the total reflection condition is not satisfied. Lens 1040 and light receiving element 1050
The angle and distance are adjusted so that the light incident on the lens 1040 is focused on the sensor portion of the light receiving element 1050.
【0008】なお、これら1010〜1050の要素
は、ウィンドシールド1000以外の場所、例えばボン
ネットの上や屋根の上などにも取り付け可能であるが、
検知対象はウィンドシールド1000の状態であるので
ウィンドシールドの一部であるワイパー払拭部に取り付
けることが好ましい。また、運転者の視界を狭めないよ
うに取り付けられることが好ましい。例えば、もともと
バックミラーが取り付けられて視界が遮られているウィ
ンドシールド部分などに取り付けることが好ましい。The elements 1010 to 1050 can be attached to places other than the windshield 1000, for example, on a hood or a roof.
Since the detection target is in the state of the windshield 1000, it is preferable that the detection target is attached to a wiper wiping unit which is a part of the windshield. In addition, it is preferable to be attached so as not to narrow the field of view of the driver. For example, it is preferable to attach to a windshield portion where a rearview mirror is originally attached and the view is blocked.
【0009】以上の従来の反射光検知型レインセンサの
動作を簡単に説明すると、光源1010から照射された
光束は、プリズム1020によりウィンドシールド10
00内部に導入され、検知面1110全面にわたり入射
する。いま、検知面1110上には雨滴1120が付着
していたものとする。検知面1110に入射した光のう
ち雨滴1120が付着した部分に対して入射した光11
30は、ウィンドシールド1000の外界面において、
屈折率nが約1.3である雨滴の存在により全反射条件
が満足されず、外界に逃げ、当該光が受光素子1050
に入射し、検知されることはない。一方、検知面111
0に入射した光のうち雨滴が付着していない部分に対し
て入射した光1140は、ウィンドシールド1000の
外界面には屈折率nが1である空気の存在により全反射
条件が満足されて全反射する。全反射した光はウィンド
シールド1000の自動車内側の面のプリズム1030
の存在により全反射せずに自動車内に出射する。出射し
た光はレンズ1040において受光素子1050上の光
センサ部分に集光される。The operation of the above-mentioned conventional reflected light detecting type rain sensor will be briefly described. The light beam emitted from the light source 1010 is
00, and enters the entire detection surface 1110. Now, it is assumed that the raindrop 1120 has adhered to the detection surface 1110. Light 11 incident on the portion of the light incident on sensing surface 1110 to which raindrop 1120 is attached
30 is an outer interface of the windshield 1000,
The condition of total reflection is not satisfied due to the presence of raindrops having a refractive index n of about 1.3, and the light escapes to the outside world, and this light is
And is not detected. On the other hand, the detection surface 111
The light 1140 incident on the portion where the raindrops are not adhered among the light incident on 0 is satisfied by the presence of air having a refractive index n of 1 at the outer interface of the windshield 1000 and the total reflection condition is satisfied. reflect. The totally reflected light is the prism 1030 on the inner surface of the vehicle of the windshield 1000.
Exits into the vehicle without total reflection due to the presence of The emitted light is condensed by the lens 1040 on the light sensor portion on the light receiving element 1050.
【0010】このように、受光素子1050が検知する
光量は、雨滴1120が存在すると減少し、雨滴112
0が検知面1110上を覆う面積が大きくなるほど受光
する光量は減少することとなる。この光量の変化を検出
して検知面1110上の雨滴の存在を検知する。以上が
従来の反射光検知型レインセンサによる雨滴検出原理で
ある。As described above, the amount of light detected by the light receiving element 1050 decreases in the presence of the raindrop 1120, and decreases in the presence of the raindrop 112.
The larger the area where 0 covers the detection surface 1110, the smaller the amount of light received. By detecting this change in the amount of light, the presence of raindrops on the detection surface 1110 is detected. The above is the principle of raindrop detection by the conventional reflected light detection type rain sensor.
【0011】なお、上述したタイプのレインセンサは、
上記したような信号変化を検知すれば雨滴検出信号を出
力するように構成されている。レインセンサからの雨滴
検出信号は、ウィンドウワイパーの制御部に入力され、
当該雨滴検出信号の入力を契機として所定のウィンドウ
ワイパーの制御などが行われる。It should be noted that a rain sensor of the type described above is:
It is configured to output a raindrop detection signal when the above-described signal change is detected. The raindrop detection signal from the rain sensor is input to the control unit of the window wiper,
Control of a predetermined window wiper or the like is performed in response to the input of the raindrop detection signal.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のレ
インセンサには以下に示すような問題点があった。However, the conventional rain sensor has the following problems.
【0013】上記従来技術に見たように、雨滴検知確率
は検知面積に依存するため雨滴検知確率を高めるべくで
きるだけ検知面1110を広くとり、該検知面1110
からの反射光を一つの受光素子1050で受けて反射光
量の変化を検出していた。例えば、ウィンドシールド1
000上での運転者の視界を確保する必要性や車の美観
を確保する理由からレインセンサをバックミラー付近の
ウインドシールドなどに設置して、そこで検知面をでき
るだけ広くしようとするものであった。As seen from the above prior art, the detection probability of raindrops depends on the detection area, so that the detection surface 1110 is made as wide as possible in order to increase the detection probability of raindrops.
The change in the amount of reflected light is detected by receiving the reflected light from the light receiving element 1050 with one light receiving element 1050. For example, windshield 1
In order to secure the driver's view on the 000 above and to ensure the aesthetics of the car, a rain sensor was installed on a windshield near the rearview mirror and the detection surface was intended to be as wide as possible. .
【0014】しかし、従来技術における反射光検知型レ
インセンサは、感度の面で問題があった。従来の反射光
検知型レインセンサは、ウィンドシールド1000上の
検知面1110からの反射光量の変化を感度良く検知す
る必要があるが、ウィンドシールド1000上への雨滴
付着により生じた反射光量変化を高感度に把捉すること
を困難にする以下の理由がある。However, the reflected light detecting rain sensor in the prior art has a problem in sensitivity. The conventional reflected light detection type rain sensor needs to detect a change in the amount of reflected light from the detection surface 1110 on the windshield 1000 with high sensitivity, but the change in the amount of reflected light caused by the attachment of raindrops on the windshield 1000 is high. The following reasons make it difficult to grasp the sensitivity.
【0015】第1の検討事項は、外界光の影響の除去で
ある。ウィンドシールド1000はガラスなどの透明性
基板からなり、太陽光など外界からの自然光や、街路
灯、ネオンサインなどの人工照明光や、対向車のヘッド
ライト光などの外界光が入りやすく、該外界光がウィン
ドシールド1000、プリズム1030、レンズ104
0を介して受光素子1050に対して入射し、光ノイズ
として受光されやすい。レンズ1040で集光された検
知面1110からの反射光量が基準信号値を決定し、検
知面1110中で雨滴が付着した部分から外界に逃げる
光量のみが信号変化分を決定する。この信号変化分に対
する外界光の光量が相対的に無視できない大きさであれ
ば、受光素子からの検出信号変化有無の判定が困難とな
り雨滴付着検出精度が低下してしまうという問題を招い
ていた。The first consideration is to eliminate the influence of external light. The windshield 1000 is made of a transparent substrate such as glass, and is apt to receive natural light from the outside such as sunlight, artificial lighting such as street lights and neon signs, and external light such as headlights of oncoming vehicles. Light is windshield 1000, prism 1030, lens 104
0, the light is incident on the light receiving element 1050, and is easily received as optical noise. The amount of reflected light from the detection surface 1110 condensed by the lens 1040 determines the reference signal value, and only the amount of light that escapes from the portion of the detection surface 1110 where raindrops adhere to the outside determines the signal change. If the amount of external light relative to the signal change is relatively large, it is difficult to determine the presence or absence of a change in the detection signal from the light receiving element, resulting in a problem that the detection accuracy of raindrop adhesion is reduced.
【0016】第2の検討事項は、付着物の有無による検
知面1110での全反射条件の満足、不満足が切り換わ
るように、発光手段1010から検知面1110への光
の入射角度、透明性基板の屈折率を選択しなければなら
ない点である。これは主に発光手段1010から検知面
1110への出射光の入射角度、ウィンドシールド10
00の材質(屈折率)、付着物の材質(屈折率)が検討
事項となる。The second consideration is that the incident angle of light from the light emitting means 1010 to the detection surface 1110, the transparent substrate, Is that the refractive index must be selected. This is mainly due to the angle of incidence of the outgoing light from the light emitting means 1010 to the detection surface 1110, the windshield 10
The material (refractive index) of 00 and the material (refractive index) of the attached matter are considerations.
【0017】第3の検討事項は、レンズ1040の有す
る開口角や取付け角度を考慮して各要素を配置する点で
ある。検知面1110からの反射光をプリズム1030
から捉えて受光素子1050に集光するためにレンズ1
040が用いられるが、該レンズ1040は、開口角を
有しており、該開口角の如何によっても外界光を拾うか
否かが影響される。外界光は拾わず、検知面1110か
らの反射光のみを拾うようにレンズ1040の開口角と
取付け角度を選択しなければならない。これは主に、検
知面1110からの反射光の反射角度、ウィンドシール
ド1000からの出射角度、プリズム1030の材質
(屈折率)、レンズ1040の開口角、レンズの取付け
角度などが検討事項となる。A third consideration is that each element is arranged in consideration of the opening angle and the mounting angle of the lens 1040. The reflected light from the detection surface 1110 is
Lens 1 to collect light from the
Although 040 is used, the lens 1040 has an opening angle, and whether or not external light is picked up is affected by the opening angle. The aperture angle and the mounting angle of the lens 1040 must be selected so that external light is not picked up but only the reflected light from the detection surface 1110 is picked up. This mainly involves consideration of the angle of reflection of the reflected light from the detection surface 1110, the angle of emission from the windshield 1000, the material (refractive index) of the prism 1030, the opening angle of the lens 1040, the mounting angle of the lens, and the like.
【0018】第4の検討事項は、ウィンドシールド10
00などの透明性基板の光損失の軽減である。透明性基
板と言えども、光が通過する際には材質の特性に応じた
割合の光損失が見られる。この光損失が大きいと、受光
素子1050で受光すべき反射光量の大きさが低くなっ
てしまうという問題を招いてしまう。The fourth consideration is that the windshield 10
The light loss of a transparent substrate such as 00 is reduced. Even if it is a transparent substrate, when light passes through it, a light loss is observed at a rate according to the characteristics of the material. If the light loss is large, there is a problem that the amount of reflected light to be received by the light receiving element 1050 is reduced.
【0019】上記4つの検討事項を検討し、雨滴付着に
より生じた反射光量変化の高感度把捉を可能としなけれ
ばならない。Considering the above four considerations, it is necessary to be able to detect the change in the amount of reflected light caused by the attachment of raindrops with high sensitivity.
【0020】上記問題点に鑑み、本発明は、外界光の影
響の除去し、付着物の有無による検知面での全反射条件
の満足・不満足が感度良く切り換わり、検出すべき光の
損失が小さく、雨滴などの付着の有無を感度良く判別で
きる付着物検出装置と当該付着物検出装置を用いた制御
装置を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention eliminates the influence of external light, and switches the satisfaction / dissatisfaction of the total reflection condition on the detection surface depending on the presence or absence of an attached matter with high sensitivity, thereby reducing the loss of light to be detected. An object of the present invention is to provide an attached object detection device which is small and can detect the presence or absence of attachment of raindrops or the like with high sensitivity and a control device using the attached object detection device.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の付着物検出装置は、発光手段から出射され
透明性基板内に導入された入射光が反射される前記透明
性基板の外表面を検知面とし、前記検知面からの反射光
が光学結像系を介して受光手段により受光され、前記受
光手段が検知した光検出信号における、前記付着物によ
る前記検知面上での反射条件の変化による光検出信号の
変化を検出して前記付着物の存在を検出する付着物検知
手段を備えた付着物検出装置であって、外界からの外界
光が前記透明性基板から入射して前記受光手段に直接受
光されないように、前記外界から受光手段に至るまでに
存在する物質の屈折率に応じて、前記発光手段、前記透
明性基板、前記結像光学系、前記受光手段の配置角度が
調整されたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to an apparatus for detecting an adhered substance, comprising the steps of: detecting an incident light emitted from a light emitting means and introduced into the transparent substrate; An outer surface is used as a detection surface, and reflected light from the detection surface is received by a light receiving unit via an optical imaging system, and a light detection signal detected by the light receiving unit is reflected on the detection surface by the attached matter in the light detection signal. An adhering matter detection device provided with an adhering matter detecting unit that detects a change in a light detection signal due to a change in conditions and detects the presence of the adhering matter, wherein external light from the outside enters from the transparent substrate. In order not to be directly received by the light receiving means, according to a refractive index of a substance existing from the outside to the light receiving means, an arrangement angle of the light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving means Has been adjusted And butterflies.
【0022】上記構成により、外界光が直接受光手段に
入射することがないように遮断することができ、外界光
に起因する光ノイズを低減することが可能となり、付着
物の有無検出精度を高めることができる。According to the above configuration, the external light can be blocked so as not to directly enter the light receiving means, the optical noise caused by the external light can be reduced, and the detection accuracy of the presence or absence of the adhering substance can be improved. be able to.
【0023】なお、上記付着物検出装置では、前記透明
性基板の外表面側の媒質の屈折率をn1とし、前記透明
性基板から前記結像光学系までの媒質の屈折率をn3と
し、前記結像光学系の取付け角度をθ5とし、前記結像
光学系の持つ開口角をθSとした場合、(数5)を満た
すように、前記発光手段、前記透明性基板、前記結像光
学系、前記受光手段の配置角度が調整する。In the above attached matter detection device, the refractive index of the medium on the outer surface side of the transparent substrate is defined as n 1, and the refractive index of the medium from the transparent substrate to the imaging optical system is defined as n 3. , the mounting angle of the imaging optical system and theta 5, if the opening angle with the said imaging optical system and a theta S, so as to satisfy the equation (5), said light emitting means, said transparent substrate, said formation The arrangement angle of the image optical system and the light receiving means is adjusted.
【0024】[0024]
【数5】 (Equation 5)
【0025】次に、本発明の付着物検出装置は、発光手
段から出射され透明性基板内に導入された入射光が反射
する前記透明性基板の外表面を検知面とし、前記検知面
からの反射光が光学結像系を介して受光手段により受光
され、前記受光手段が検知した光検出信号における、前
記付着物による前記検知面上での反射条件の変化による
光検出信号の変化を検出して前記付着物の存在を検出す
る付着物検知手段を備えた付着物検出装置であって、前
記検知面上に前記付着物がない場合に前記発光手段から
出射された光の前記検知面における反射光が受光手段に
より受光されるように前記発光手段、前記透明性基板、
前記結像光学系、前記受光手段が配置され、かつ、前記
検知面上に前記付着物がある場合に前記付着物による前
記検知面上での反射条件の変化により前記発光手段から
出射された光が前記検知面において反射しないように前
記発光手段、前記透明性基板、前記結像光学系、前記受
光手段の配置角度が調整されたことを特徴とする。Next, the attached matter detection device of the present invention uses the outer surface of the transparent substrate, which reflects the incident light emitted from the light emitting means and introduced into the transparent substrate, as a detection surface, The reflected light is received by the light receiving means via the optical imaging system, and in the light detection signal detected by the light receiving means, a change in the light detection signal due to a change in the reflection condition on the detection surface due to the attached matter is detected. An adhering matter detecting device for detecting the presence of the adhering matter, wherein reflection of light emitted from the light emitting means on the detecting surface when the adhering material does not exist on the detecting surface. The light emitting means, the transparent substrate, so that light is received by the light receiving means,
The imaging optical system, the light receiving unit is disposed, and, when the adhering substance is present on the detection surface, light emitted from the light emitting unit due to a change in a reflection condition of the adhering object on the detection surface. The arrangement angle of the light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving means is adjusted so that the light is not reflected on the detection surface.
【0026】上記構成により、付着物の有無による検知
面での全反射条件の満足・不満足が感度良く切り換わる
ように構成されているので、付着物の有無を感度良く判
別することができる。According to the above configuration, the satisfaction / dissatisfaction of the total reflection condition on the detection surface due to the presence or absence of the attached matter is switched with high sensitivity, so that the presence or absence of the attached matter can be determined with high sensitivity.
【0027】なお、上記付着物検出装置では、前記透明
性基板の外表面側の媒質の屈折率をn1とし、前記透明
性基板から前記結像光学系までの媒質の屈折率をn3と
し、前記付着物の屈折率をn1’とし、前記透明性基板
内への屈折角をθ2とした場合、(数6)を満たすよう
に、前記発光手段、前記透明性基板、前記結像光学系、
前記受光手段の配置角度が調整する。In the above attached matter detection device, the refractive index of the medium on the outer surface side of the transparent substrate is defined as n 1, and the refractive index of the medium from the transparent substrate to the imaging optical system is defined as n 3. When the refractive index of the attached matter is n 1 ′ and the angle of refraction into the transparent substrate is θ 2 , the light emitting unit, the transparent substrate, and the image forming device satisfy Equation (6). Optical system,
The arrangement angle of the light receiving means is adjusted.
【0028】[0028]
【数6】 (Equation 6)
【0029】なお、上記(数5)および(数6)を同時
に満たすように前記付着物検出装置を構成することが好
ましい。It is preferable that the attached matter detection device is configured to satisfy the above (Equation 5) and (Equation 6) simultaneously.
【0030】次に、本発明の付着物検出装置において
は、前記発光手段、前記透明性基板、前記結像光学系、
前記受光手段の配置角度の調整において、前記発光手段
から出射された光の前記検知面における反射光が通る前
記透明性基板内の経路がもっとも短くなるように配置角
度が選択することが好ましい。Next, in the attached matter detection device of the present invention, the light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system,
In the adjustment of the arrangement angle of the light receiving unit, it is preferable that the arrangement angle is selected so that the path of the light emitted from the light emitting unit and reflected by the detection surface in the transparent substrate passes the shortest.
【0031】上記構成により、ウィンドシールドなど透
明性基板における光損失を軽減することができ、受光素
子における光検出の有無に基づく光検出信号の相対変化
を大きく保つことができる。With the above configuration, light loss in a transparent substrate such as a windshield can be reduced, and a relative change in a light detection signal based on the presence or absence of light detection in the light receiving element can be kept large.
【0032】また、上記付着物検出装置において、前記
受光手段が受光素子を備えた受光手段であり、前記各受
光素子の受光面と、各受光素子に対応する前記検知面と
が、結像光学系を形成するように配置され、前記結像光
学系が、前記(数5)の条件を満たす開口角θSを持つ
結像レンズによる結像系であることが好ましい。In the above-mentioned attached matter detection device, the light receiving means is a light receiving means having a light receiving element, and a light receiving surface of each light receiving element and the detection surface corresponding to each light receiving element are formed by an imaging optical system. It is preferable that the imaging optical system is an imaging system using an imaging lens having an aperture angle θ S that satisfies the condition of the above (Equation 5).
【0033】上記構成により、検知面に対応する受光素
子を設け、検知面と受光素子とを対応させた結像光学系
を提供でき、かつ、結像光学系において外界光が直接受
光手段に入射することがないように遮断することがで
き、付着物の有無による検知面での全反射条件の満足・
不満足が感度良く切り換わるように構成される。なお、
前記結像レンズとして、ロッドレンズアレイまたは屈折
率分布型レンズアレイを用いることができる。According to the above configuration, it is possible to provide a light receiving element corresponding to the detection surface, provide an imaging optical system in which the detection surface corresponds to the light receiving element, and allow external light to directly enter the light receiving means in the imaging optical system. Can be cut off so that no
It is configured such that the dissatisfaction is switched with high sensitivity. In addition,
As the imaging lens, a rod lens array or a gradient index lens array can be used.
【0034】さらに、上記課題を解決するため、本発明
の付着物検出装置を用いた制御装置は、上記レインセン
サとして用いる本発明の付着物検出装置と、ウィンドウ
ワイパー駆動手段と、ウィンドウワイパー制御手段を備
え、前記ウィンドウワイパー制御手段が前記付着物検出
装置からの付着物の検出信号を受け、前記検出信号に基
づいてウィンドウワイパー駆動手段の制御内容を変更す
るウィンドウワイパーとする。Further, in order to solve the above problems, a control device using the attached matter detection device of the present invention includes an attached matter detection device of the present invention used as the rain sensor, a window wiper driving means, and a window wiper control means. Wherein the window wiper control means receives an attached matter detection signal from the attached matter detection device, and changes the control content of the window wiper driving means based on the detection signal.
【0035】上記構成により、降雨の始まりを即座かつ
確実に検出し、適切なタイミングでウィンドウワイパー
駆動を開始することができるウィンドウワイパー装置を
提供することができる。With the above configuration, it is possible to provide a window wiper device that can immediately and reliably detect the start of rainfall and start window wiper driving at an appropriate timing.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】本発明の付着物検出装置およびそ
れを用いた制御装置の実施形態について図を参照しつつ
説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an attached matter detection device and a control device using the same according to the present invention.
【0037】(実施形態1)実施形態1は、本発明の付
着物検出装置をレインセンサとして用いる場合を例にと
り、各要素およびその取付け角度などを説明したもので
ある。(Embodiment 1) In Embodiment 1, each element and its mounting angle will be described by taking as an example a case where the attached matter detection device of the present invention is used as a rain sensor.
【0038】本発明の付着物検出装置をレインセンサ
は、雨滴などの付着の有無を高感度に判別するため、以
下の条件を満たすように、発光手段の取付け角度、結像
レンズの有する開口角の選択、結像レンズの取付け角度
などを調整する。In order to determine with high sensitivity whether or not raindrops or the like have adhered to the attached matter detecting device of the present invention, the mounting angle of the light emitting means and the opening angle of the imaging lens must satisfy the following conditions. And the angle at which the imaging lens is mounted are adjusted.
【0039】第1の条件は、ノイズとなる外界光の影響
の除去するため、外界光がレインセンサの受光素子に直
接入射しないように、発光手段の取付け角度、結像レン
ズの有する開口角、結像レンズの取付け角度を選択する
ものである。解決しようとする課題の項で第1の検討課
題を解決する条件である。The first condition is that, in order to eliminate the influence of external light which becomes noise, the mounting angle of the light emitting means, the aperture angle of the imaging lens, and the like so that the external light does not directly enter the light receiving element of the rain sensor. This is for selecting the mounting angle of the imaging lens. This is a condition for solving the first study problem in the section of the problem to be solved.
【0040】ここでは、解決しようとする課題の項で第
3の検討課題として挙げたレンズアレイの有する開口角
や取付け角度も考慮して各要素を配置する。Here, the respective elements are arranged in consideration of the aperture angle and the mounting angle of the lens array, which are mentioned as the third study in the section to be solved.
【0041】第2の条件は、付着物の有無による検知面
での全反射条件の満足、不満足が切り換わるように、発
光手段から検知面への光の入射角、透明性基板の屈折率
を選択するものである。解決しようとする課題の項で説
明した第2の検討課題を解決する条件である。The second condition is that the incident angle of light from the light emitting means to the detection surface and the refractive index of the transparent substrate are changed so as to switch between satisfaction and dissatisfaction of the total reflection condition on the detection surface depending on the presence or absence of the adhering matter. To choose. This is a condition for solving the second study problem described in the section of the problem to be solved.
【0042】第3の条件として、ウィンドシールドなど
の透明性基板の光損失を軽減するため、透明性基板内の
光経路がもっとも短くなるように、発光手段の取付け角
度、結像レンズの有する開口角の選択、結像レンズの取
付け角度を選択するというものが挙げられる。解決しよ
うとする課題の欄で説明した第4の検討課題を解決する
条件である。As a third condition, in order to reduce the light loss of a transparent substrate such as a windshield, the mounting angle of the light emitting means and the aperture of the imaging lens are set so that the optical path in the transparent substrate is minimized. Selection of the angle and selection of the mounting angle of the imaging lens can be cited. This is a condition for solving the fourth study problem described in the section of the problem to be solved.
【0043】まず、第1の条件である、外界光がレイン
センサの受光素子に直接入射しない発光手段の取付け角
度、結像レンズの有する開口角、結像レンズの取付け角
度の選択について説明する。First, the first condition, that is, selection of the mounting angle of the light-emitting means, the aperture angle of the imaging lens, and the mounting angle of the imaging lens, in which external light does not directly enter the light receiving element of the rain sensor, will be described.
【0044】図1は、本発明の付着物検出装置におけ
る、外界から外界光が入射して受光素子において受光さ
れる場合の外界光の経路を模式的に示した図であり、本
発明の付着物検出装置の断面から概念的に簡単に示した
ものである。入射後の検知面などで屈折した光が受光素
子に受光されるまでの光経路および装置要素の取付け角
度や材質が示されている。なお、図1は外界光が受光さ
れてしまう臨界条件を検討することで外界光が受光され
ない条件を見い出すことを目的とした図であり、構成例
を示すものではない。本発明の付着物検出装置の構成例
を模式的に示した図は図2に示している。FIG. 1 is a diagram schematically showing the path of external light when external light enters from the external world and is received by a light receiving element in the attached matter detection device of the present invention. This is conceptually simply shown from a cross section of the kimono detecting device. The light path until the light refracted on the detection surface or the like after the incidence is received by the light receiving element, and the mounting angles and materials of the device elements are shown. FIG. 1 is a diagram intended to find a condition under which external light is not received by examining a critical condition under which external light is received, and does not show a configuration example. FIG. 2 schematically shows a configuration example of the attached matter detection device of the present invention.
【0045】図1において、3つの層が記載されてい
る。下層が外界、中層が透明性基板としての自動車のウ
ィンドシールド100、上層がウィンドシールド100
と結像レンズ40の間を埋めて両者をコンタクトさせる
プリズムであるコンタクト媒体層30である。ウィンド
シールド100の上側空間を自動車内部側、つまり運転
者側の空間、下側空間が自動車正面の外界である。検知
面110はウィンドシールド100と外界との境界面の
一定領域にあることとなる。なお、40は結像レンズ、
50は受光手段の受光素子である。In FIG. 1, three layers are described. The lower layer is the outside world, the middle layer is the vehicle windshield 100 as a transparent substrate, and the upper layer is the windshield 100.
The contact medium layer 30 is a prism that fills the space between the image forming lens 40 and the image forming lens 40 to contact the two. The space above the windshield 100 is the inside of the vehicle, that is, the space on the driver's side, and the space below is the outside world in front of the vehicle. The detection surface 110 is located in a certain area on the boundary surface between the windshield 100 and the outside world. In addition, 40 is an imaging lens,
50 is a light receiving element of the light receiving means.
【0046】いま、外界の屈折率をn1、ウィンドシー
ルド100の屈折率をn2、コンタクト媒体層30の屈
折率をn3とする。Now, it is assumed that the refractive index of the outside world is n 1 , the refractive index of the windshield 100 is n 2 , and the refractive index of the contact medium layer 30 is n 3 .
【0047】外界光が受光素子50に直接入射する場合
の光の経路を今一度追うと、外界から入射角度θ1で検
知面110に入射し(この光を201とする)、ウィン
ドシールド100との境界面で屈折し、屈折角θ2でウ
ィンドシールド100内を通過する(この光を202と
する)。次に、光202はウィンドシールド100とコ
ンタクト媒体層30との境界面でさらに屈折し、屈折角
θ3でコンタクト媒体層の中を進む(この光を203と
する)。光203は結像レンズ40に入射角θ 4で入射
する。結像レンズの取付け角度をθ5とする。ここで、
結像レンズは開口角θSを有しており、後述するように
コンタクト媒体層30の屈折率をn3と入射角θ4が一定
関係を満たせば、入射角θ4で入射した光203は、集
束され、角度θ5で結像レンズ40内を通過し(この光
を204とする)、受光素子50に受光される。When external light is directly incident on the light receiving element 50
Following the path of the light once again, the incident angle θ from the outside world1Inspection
The light enters the sensing surface 110 (this light is referred to as 201), and
Refracted at the boundary surface with the shield 100, and the refraction angle θTwoIn
Pass through the inner shield 100 (this light is
Do). Next, the light 202 is
Further refracted at the interface with the contact medium layer 30 and the refraction angle
θThreeTravels through the contact medium layer at
Do). The light 203 enters the imaging lens 40 at an incident angle θ. FourIncident on
I do. The mounting angle of the imaging lens is θFiveAnd here,
The imaging lens has an aperture angle θSAnd as described below.
The refractive index of the contact medium layer 30 is nThreeAnd the incident angle θFourIs constant
If the relationship is satisfied, the incident angle θFourLight 203 incident at
Bundled, angle θFivePasses through the imaging lens 40 (this light
Is 204), and the light is received by the light receiving element 50.
【0048】外界光がレインセンサの受光素子に直接入
射しない条件の検討は、上記示した経路で光が進むため
の条件が満たされない場合を検討すれば良いこととな
る。The examination of the condition that the external light does not directly enter the light receiving element of the rain sensor can be made by examining the case where the condition for the light to travel along the above-mentioned path is not satisfied.
【0049】まず、検知面110に対する入射角度θ1
として、採りうる最大角度は90°である。First, the incident angle θ 1 with respect to the detection surface 110
The maximum possible angle is 90 °.
【0050】[0050]
【数7】 (Equation 7)
【0051】次に、各角度の関係を整理する。Next, the relationship between the angles will be summarized.
【0052】検知面110、つまり、外界とウィンドシ
ールド100との境界面における光201と光202と
の関係は(数8)のように記述できる。The relationship between the light 201 and the light 202 on the detection surface 110, that is, the boundary surface between the outside world and the windshield 100 can be described as (Equation 8).
【0053】[0053]
【数8】 (Equation 8)
【0054】さらに、ウィンドシールド100とコンタ
クト媒体層30との境界面における光202と光203
との関係は(数9)のように記述できる。Further, light 202 and light 203 at the interface between the windshield 100 and the contact medium layer 30
Can be described as (Equation 9).
【0055】[0055]
【数9】 (Equation 9)
【0056】また、コンタクト媒体層30と結像レンズ
40との間での光集束の関係から、光203と光204
との関係は(数10)のように記述できる。Also, from the light focusing relationship between the contact medium layer 30 and the imaging lens 40, the light 203 and the light 204
Can be described as (Equation 10).
【0057】[0057]
【数10】 (Equation 10)
【0058】外界光がレインセンサの受光素子に直接入
射しない場合とは、上記(数10)において左辺の値が
θ5より小さくなる場合であるので、(数8)〜(数1
0)の関係から(数11)のように表すことができる。[0058] and if the external light is not directly incident on the light receiving element of the rain sensor are the case where the value of the left side in the equation (10) is less than theta 5, (8) through (1
0) can be expressed as (Equation 11).
【0059】[0059]
【数11】 [Equation 11]
【0060】ここで、結像レンズ40への入射角θ4と
結像レンズ40の開口角θSとの関係は(数12)のよ
うになる。Here, the relationship between the incident angle θ 4 to the imaging lens 40 and the aperture angle θ S of the imaging lens 40 is as shown in (Equation 12).
【0061】[0061]
【数12】 (Equation 12)
【0062】(数11)と(数12)から、外界光がレ
インセンサの受光素子に直接入射しない条件は(数1
3)のように表すことができる。なお、ウィンドシール
ド100の外界は空気であるのでその屈折率n1は1で
ある。From (Equation 11) and (Equation 12), the condition that the external light does not directly enter the light receiving element of the rain sensor is (Equation 1).
It can be expressed as 3). Since the outside of the windshield 100 is air, its refractive index n 1 is 1.
【0063】[0063]
【数13】 (Equation 13)
【0064】(数13)に示す境界条件を具体的な数値
を挙げて示す。コンタクト媒体層30の材質例は、シリ
コーン、ガラス、ポリカーボネートなどであり、それぞ
れの屈折率n3は順に、1.41、1.51、1.59
である。n3をパラメータとして、結像レンズ40の開
口角θSと結像レンズ40の取付け角度θ5の関係を表に
示したものが(表1)である。The boundary conditions shown in (Equation 13) are shown with specific numerical values. Examples of the material of the contact medium layer 30 include silicone, glass, and polycarbonate, and the respective refractive indexes n 3 are 1.41, 1.51, and 1.59, respectively.
It is. Table 1 shows the relationship between the opening angle θ S of the imaging lens 40 and the mounting angle θ 5 of the imaging lens 40 using n 3 as a parameter.
【0065】[0065]
【表1】 [Table 1]
【0066】外界光がレインセンサの受光素子に直接入
射しない条件は、(表1)において、左欄に示す角度の
開口角θSを有する結像レンズ40を選んだ場合におけ
る、許容されうる最小の結像レンズ40取付け角度θ5
が、コンタクト媒体層30の材質別に右の3つの欄に示
されている。The condition that the external light does not directly enter the light receiving element of the rain sensor is the minimum allowable value when the imaging lens 40 having the opening angle θS of the angle shown in the left column in Table 1 is selected. Image forming lens 40 mounting angle θ 5
Are shown in the three right columns for each material of the contact medium layer 30.
【0067】結像レンズ40は光軸がウィンドシールド
に垂直に近いほど外界光を取り込みやすく、例として
(表1)に示した数値以下の取付け角度となると直接外
界光を受光することはなくなる。As the optical axis of the imaging lens 40 is closer to the direction perpendicular to the windshield, external light is more likely to be taken in. If the mounting angle is smaller than the numerical value shown in Table 1 as an example, the external light will not be directly received.
【0068】以上、第1の条件の結論として、(表1)
に示した数値より大きい取付け角度θ5であれば、外界
光がレインセンサの受光素子に直接入射しない。As described above, as a conclusion of the first condition, (Table 1)
If the mounting angle theta 5 greater than the value shown in, the external light is not directly incident on the light receiving element of the rain sensor.
【0069】次に、第2の条件である、付着物の有無に
よる検知面での全反射条件の満足、不満足が切り換わる
ように、発光手段から検知面への光の入射角、透明性基
板の屈折率の選択について説明する。Next, the angle of incidence of light from the light emitting means to the detection surface, the transparent substrate, and the second condition, that is, whether the total reflection condition on the detection surface is satisfied or not satisfied depending on the presence or absence of an adhered substance are switched. The selection of the refractive index will be described.
【0070】図2は、本発明の付着物検出装置におけ
る、発光手段から検知面に入射し、反射した光の経路に
ついて示したもので、受光素子に入射するまでの光の経
路および装置要素の取付け角度や材質が示されている。FIG. 2 shows a path of light reflected from the light emitting means and incident on the detection surface in the attached matter detection device of the present invention. The mounting angle and material are indicated.
【0071】図2の3つの層、外界層、ウィンドシール
ド100、コンタクト媒体層30は、それぞれ図1と同
様である。また、各要素の要素番号や各要素の材質(屈
折率)も図1のものを流用できるものについては同じも
のを用いた。The three layers in FIG. 2, the outer layer, the windshield 100, and the contact medium layer 30 are the same as those in FIG. The same element numbers and materials (refractive indexes) of the respective elements can be used for the elements shown in FIG.
【0072】10は発光手段である。発光手段10から
出射された光の経路を今一度追うと、発光手段10から
出射された光が入射角θ0で検知面110に入射し(こ
の光を211とする)、検知面110に付着物がない場
合は検知面110で全反射し、ウィンドシールド100
内に反射する(この光を212とする)。この反射角
は、第1の条件での検討結果を一部流用するため、便宜
上ウィンドシールド100内を進む光の角度としてθ2
を流用する。光212はウィンドシールド100とコン
タクト媒体層30との境界面でさらに屈折し、屈折角θ
3でコンタクト媒体層の中を進む(この光を213とす
る)。光213は結像レンズ40に入射角θ4で入射す
る。結像レンズ40の取付け角度をθ5とする。ここ
で、結像レンズ40は開口角θSを有しており、コンタ
クト媒体層30の屈折率をn3と入射角θ 4が一定関係を
満たせば、入射角θ4で入射した光213は、集束さ
れ、角度θ5で結像レンズ40内を通過し(この光を2
14とする)、受光素子50に受光される。Reference numeral 10 denotes a light emitting means. From the light emitting means 10
Once again following the path of the emitted light,
The emitted light is incident angle θ0To enter the detection surface 110 (this
Light is assumed to be 211) when there is no adhering matter on the detection surface 110.
If the windshield 100
(This light is referred to as 212). This angle of reflection
Is a convenient way to divert some of the results of the study under the first condition.
The angle of light traveling inside the upper windshield 100 is θTwo
Divert. The light 212 is connected to the windshield 100
Further refracted at the interface with the tact medium layer 30, the refraction angle θ
ThreeTo travel through the contact medium layer (this light is denoted by 213).
). The light 213 is incident on the imaging lens 40 at an incident angle θ.FourIncident on
You. The mounting angle of the imaging lens 40 is θFiveAnd here
And the imaging lens 40 has an aperture angle θSWith contours
The index of refraction of theThreeAnd the incident angle θ FourHave a certain relationship
If satisfied, the incident angle θFourThe light 213 incident at is focused.
Angle θFivePasses through the imaging lens 40 (this light is
14), and is received by the light receiving element 50.
【0073】まず、付着物が無い場合に、検知面110
で全反射条件が満足される場合は、(数14)が成立し
なければならない。First, when there is no attached matter, the detection surface 110
If the total reflection condition is satisfied in (1), (Equation 14) must be satisfied.
【0074】[0074]
【数14】 [Equation 14]
【0075】いま、ウィンドシールド100には付着物
がない、つまり外界の空気と接しているのでその屈折率
n1は1であり、ガラスのウィンドシールド100の屈
折率n2を1.51とすると、41.47°<θ2とな
る。Now, since the windshield 100 has no deposits, that is, it is in contact with the outside air, its refractive index n 1 is 1, and the refractive index n 2 of the glass windshield 100 is 1.51. , 41.47 ° <θ 2 .
【0076】次に、付着物が有る場合に、検知面110
で全反射条件が不満足となるためには、(数15)が成
立しなければならない。付着物の屈折率をn1’とす
る。Next, when there is an attached matter, the detection surface 110
In order for the total reflection condition to be unsatisfactory, (Equation 15) must be satisfied. The refractive index of the deposit is n 1 ′.
【0077】[0077]
【数15】 (Equation 15)
【0078】いま、ウィンドシールド100には付着物
として雨滴がある、つまり雨滴と接しているとすれば、
その屈折率n1’は1.33であり、ウィンドシールド
の屈折率n2を1.51とすれば、θ2<61.74°と
なる。Now, assuming that the windshield 100 has raindrops as deposits, that is, is in contact with the raindrops,
The refractive index n 1 ′ is 1.33, and if the refractive index n 2 of the windshield is 1.51, θ 2 <61.74 °.
【0079】以上から、付着物の有無による検知面での
全反射条件の満足、不満足が切り換わる条件は(数1
6)のようにまとめることができる。From the above, the condition for satisfying or not satisfying the total reflection condition on the detection surface depending on the presence or absence of the adhered substance is (Equation 1).
It can be summarized as in 6).
【0080】[0080]
【数16】 (Equation 16)
【0081】そして、(数16)より与えられる具体的
数値は(数17)のようになる。A specific numerical value given by (Equation 16) is as shown in (Equation 17).
【0082】[0082]
【数17】 [Equation 17]
【0083】次に、ウィンドシールド100とコンタク
ト媒体層30との境界面における光212と光213と
の関係は第1の条件で前述した(数9)を変形して(数
18)のように記述できる。Next, the relationship between the light 212 and the light 213 at the boundary surface between the windshield 100 and the contact medium layer 30 is obtained by modifying the above-mentioned (Equation 9) under the first condition as (Equation 18). Can be described.
【0084】[0084]
【数18】 (Equation 18)
【0085】(数18)に示す境界条件を具体的な数値
を挙げて示す。コンタクト媒体層30の材質例は、シリ
コーン、ガラス、ポリカーボネートなどであり、それぞ
れの屈折率n3は順に、1.41、1.51、1.59
であるので、n3をパラメータとして、検知面110に
おける反射角θ2と、コンタクト媒体層30への入射角
θ3の関係を表に示したものが(表2)である。The boundary conditions shown in (Equation 18) are shown with specific numerical values. Examples of the material of the contact medium layer 30 include silicone, glass, and polycarbonate, and the respective refractive indexes n 3 are 1.41, 1.51, and 1.59, respectively.
Therefore, Table 2 shows the relationship between the reflection angle θ 2 on the detection surface 110 and the incident angle θ 3 on the contact medium layer 30 using n 3 as a parameter.
【0086】[0086]
【表2】 [Table 2]
【0087】また、n3をパラメータとして、結像レン
ズ40の開口角θSと光213の入射角θ4との関係を示
す(数12)の数値例を示した表が(表3)である。Table 3 shows a numerical example of (Equation 12) showing the relationship between the opening angle θ S of the imaging lens 40 and the incident angle θ 4 of the light 213 using n 3 as a parameter. is there.
【0088】[0088]
【表3】 [Table 3]
【0089】いま、θ2の範囲は(数16)、(数1
7)で与えられているので、θ2とθ3の関係を示す(表
2)、θ3とθ4とθ5の関係を示す(数10)、開口角
θSとθ 4の関係を示す(表3)より、開口角θSとθ5の
関係を、n3をパラメータとしてまとめた表が(表4)
である。Now, θTwoThe range of (Equation 16), (Equation 1)
7), θTwoAnd θThreeShows the relationship (Table
2), θThreeAnd θFourAnd θFive(Equation 10), the opening angle
θSAnd θ Four(Table 3), the opening angle θSAnd θFiveof
The relationship, nThree(Table 4)
It is.
【0090】[0090]
【表4】 [Table 4]
【0091】以上、第2の条件の結論として、結像レン
ズ40の取付け角度θ5が(表4)に示した範囲内(境
界値は除く)であれば、検知面110に雨滴付着物がな
い場合は、発光手段10からの照射光が受光素子50に
受光され、雨滴付着物がある場合には受光されない。As described above, the conclusion of the second condition is that if the mounting angle θ 5 of the imaging lens 40 is within the range shown in (Table 4) (excluding the boundary value), the raindrop adhering matter is detected on the detection surface 110. When there is no light, the light emitted from the light emitting means 10 is received by the light receiving element 50, and when there is a raindrop deposit, it is not received.
【0092】次に、上記に検討した第1の条件と第2の
条件の双方を同時に満たす範囲について検討する。Next, a range that simultaneously satisfies both the first condition and the second condition discussed above will be discussed.
【0093】(表1)に示した第1の条件の数値例と、
(表4)に示した第2の条件の数値例を同じグラフ上に
プロットした結果が図3である。A numerical example of the first condition shown in (Table 1)
FIG. 3 shows a result of plotting numerical examples of the second condition shown in (Table 4) on the same graph.
【0094】図3(a)がコンタクト媒体層30をシリ
コーンとした場合(屈折率n3=1.41)のグラフで
ある。301が第1の条件による境界であり、302が
第2の条件による境界であり、301よりθ5が大きい
範囲で第1の条件が満たされ、302よりθ5が小さい
範囲で第2の条件が満たされる。つまり、第1の条件と
第2の条件を同時に満たす範囲は、斜線でハッチングし
た範囲となる。概ね開口角θSは18°以下である必要
がある。つまり、コンタクト媒体層30をシリコーンと
した場合は、開口角θSが18°以下の結像レンズ40
を用いれば良く、その選択した開口角θSに応じて結像
レンズの取付け角度θ5を調整すれば良いこととなる。FIG. 3A is a graph when the contact medium layer 30 is made of silicone (refractive index n 3 = 1.41). 301 is a boundary under the first condition, 302 is a boundary under the second condition, the first condition is satisfied in a range where θ 5 is larger than 301, and the second condition is a range in which θ 5 is smaller than 302. Is satisfied. In other words, a range that satisfies the first condition and the second condition at the same time is a range hatched by oblique lines. Generally, the opening angle θ S needs to be 18 ° or less. That is, when the contact medium layer 30 is made of silicone, the imaging lens 40 having an opening angle θ S of 18 ° or less is used.
Using the well, and it suffices to adjust the mounting angle theta 5 of the imaging lens according to the selected aperture angle theta S.
【0095】次に、図3(b)がコンタクト媒体層30
をガラスとした場合(屈折率n3=1.51)のグラフ
である。同様に、303が第1の条件による境界であ
り、304が第2の条件による境界であり、第1の条件
と第2の条件を同時に満たす範囲は、斜線でハッチング
した範囲となる。概ね開口角θSは15°以下である必
要がある。つまり、コンタクト媒体層30をシリコーン
とした場合は、開口角θ Sが15°以下の結像レンズ4
0を用いれば良く、その選択した開口角θSに応じて結
像レンズの取付け角度θ5を調整すれば良いこととな
る。Next, FIG. 3B shows the contact medium layer 30.
Is glass (refractive index nThree= 1.51) graph
It is. Similarly, 303 is a boundary based on the first condition.
304 is a boundary based on the second condition, and the first condition
The range that satisfies the second condition and the second condition at the same time is indicated by hatching
It becomes the range which did. Approximate opening angle θSMust be less than 15 °
It is necessary. That is, the contact medium layer 30 is made of silicone.
, The opening angle θ SImaging lens 4 having an angle of 15 ° or less
0, and the selected aperture angle θSDepending on
Image lens mounting angle θFiveShould be adjusted
You.
【0096】図3(c)がコンタクト媒体層をポリカー
ボネートとした場合(屈折率n3=1.59)のグラフ
である。同様に、305が第1の条件による境界であ
り、306が第2の条件による境界であり、第1の条件
と第2の条件を同時に満たす範囲は、斜線でハッチング
した範囲となる。概ね開口角θSは14°以下である必
要がある。つまり、コンタクト媒体層30をシリコーン
とした場合は、開口角θ Sが14°以下の結像レンズ4
0を用いれば良く、その選択した開口角θSに応じて結
像レンズの取付け角度θ5を調整すれば良いこととな
る。FIG. 3C shows a case where the contact medium layer is a polycarbonate.
In the case of bonate (refractive index nThree= 1.59) graph
It is. Similarly, 305 is a boundary based on the first condition.
306 is a boundary based on the second condition, and the first condition
The range that satisfies the second condition and the second condition at the same time is indicated by hatching
It becomes the range which did. Approximate opening angle θSMust be less than 14 °
It is necessary. That is, the contact medium layer 30 is made of silicone.
, The opening angle θ SIs less than 14 °
0, and the selected aperture angle θSDepending on
Image lens mounting angle θFiveShould be adjusted
You.
【0097】以上、本発明の付着物検出装置の装置構成
は、上記検討に基づいて、検知面上に付着物がない場合
に発光手段から出射された光の検知面における反射光を
受光手段により受光できるように発光手段、透明性基
板、結像光学系、受光手段を配置し、かつ、透明性基板
の外表面からの外界光が透明性基板から入射して受光手
段に直接受光されないように、外界から受光手段に至る
までに存在する物質の屈折率に応じて、発光手段、透明
性基板、結像光学系、受光手段の配置角度を調整する。As described above, the structure of the attached matter detection device of the present invention is based on the above examination, and the light emitted from the light emitting means when the attached matter is not present on the sensing surface is reflected by the light receiving means by the light receiving means. The light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving means are arranged so that light can be received, and the external light from the outer surface of the transparent substrate does not enter the transparent substrate and is directly received by the light receiving means. The arrangement angles of the light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving means are adjusted according to the refractive index of the substance existing from the outside to the light receiving means.
【0098】次に、第3の条件として、ウィンドシール
ドなどの透明性基板の光損失を軽減するため、透明性基
板内の光経路がもっとも短くなるように、発光手段10
の取付け角度、結像レンズ40の有する開口角θSの選
択、結像レンズ40の取付け角度θ5を選択することを
説明する。Next, as a third condition, in order to reduce the light loss of a transparent substrate such as a windshield, the light emitting means 10 is set so that the optical path in the transparent substrate becomes the shortest.
The selection of the mounting angle of the imaging lens 40, the selection of the opening angle θ S of the imaging lens 40, and the selection of the mounting angle θ 5 of the imaging lens 40 will be described.
【0099】図3から明らかなように、ウィンドシール
ド100内を通る光211と光212の経路がもっとも
短くなるようにするには、入射角θ0および反射角θ2が
できるだけ小さくなるように調整すれば良いこととな
る。θ2が小さくすると言う事はコンタクト媒体層30
への屈折角θ3ができるだけ小さくすることを意味し、
結像レンズ40への入射角θ4ができるだけ大きくする
ことを意味し、結局、結像レンズ40の取付け角度θ5
ができるだけ小さくなるように調整することを意味す
る。As is apparent from FIG. 3, in order to make the path of the light 211 and the light 212 passing through the windshield 100 the shortest, the incident angle θ 0 and the reflection angle θ 2 are adjusted to be as small as possible. That would be good. The fact that θ 2 is small means that the contact medium layer 30
Means that the refraction angle θ 3 is as small as possible,
This means that the incident angle θ 4 to the imaging lens 40 is made as large as possible, and eventually the mounting angle θ 5 of the imaging lens 40
Is adjusted to be as small as possible.
【0100】つまり、図3(a)〜(c)にそれぞれ示
した図において、選択した開口角θ Sを持つ結像レンズ
40に対してその取付け角度θ5が小さくなるように調
整、つまり、ハッチングで示した範囲のうち、第1の条
件の境界を示す301、303、305に近い取付け角
度θ5を選択すれば良い事となる。もっとも実際の実装
にあたっては、材料の屈折率のバラツキ、実装における
取付け誤差などを考慮したマージンも考慮することが好
ましい。That is, FIGS. 3 (a) to 3 (c)
In the figure, the selected aperture angle θ SImaging lens with
40 and its mounting angle θFiveSo that
In other words, in the range indicated by hatching,
Mounting angle near 301, 303, 305 indicating the boundary of the case
What is necessary is just to select the degree θ5. Most actual implementation
In doing so, the variation in the refractive index of the material,
It is preferable to consider margins that take into account mounting errors, etc.
Good.
【0101】このように結像レンズ40の取付け角度θ
5を調整することにより、ウィンドシールド100内を
通過する経路が短くなり、ウィンドシールド100内で
生じる光損失をできるだけ低減することが可能となる。As described above, the mounting angle θ of the imaging lens 40 is
By adjusting 5 , the path passing through the windshield 100 is shortened, and light loss occurring in the windshield 100 can be reduced as much as possible.
【0102】(実施形態2)実施形態2は、本発明の付
着物検出装置をレインセンサとして用いた場合の装置構
成例を示すものである。なお、各要素の取付け角度の調
整に関しては、実施形態1において説明したものと同様
の範囲で調整するものとし、ここでの詳しい説明は省略
する。(Embodiment 2) Embodiment 2 shows an example of the structure of an apparatus in which the attached matter detection apparatus of the present invention is used as a rain sensor. It should be noted that the adjustment of the mounting angle of each element is adjusted within the same range as that described in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
【0103】本実施形態2では各要素がアレイ状に構成
されており、図4(a)はそのうちの一セットのみを断
面状に示したものである。紙面垂直方向に図4(a)の
各要素のセットが複数設けられている。In the second embodiment, each element is formed in an array, and FIG. 4A shows only one of the sets in a cross-sectional shape. A plurality of sets of each element of FIG. 4A are provided in a direction perpendicular to the paper surface.
【0104】図4(a)において、100は透明性基板
としての自動車のウィンドシールドである。実施形態1
と同様、ウィンドシールド100の上側空間を自動車内
部側、つまり運転者側の空間、下側空間を外界とした。
110は付着物の検知面であり、ウィンドシールド10
0の表面にある。In FIG. 4A, reference numeral 100 denotes a vehicle windshield as a transparent substrate. Embodiment 1
Similarly to the above, the upper space of the windshield 100 was set to the inside of the vehicle, that is, the space on the driver side, and the lower space was set to the outside world.
Reference numeral 110 denotes a surface for detecting an adhering substance.
0 on the surface.
【0105】10aは発光手段としての光源部、20は
光源からの光をウィンドシールド内に導入するためのプ
リズム、30は反射光をウィンドシールド内から導き出
すためのプリズム、40aは結像レンズ、50aは受光
手段としての受光素子部(電荷結合素子)である。10a is a light source section as a light emitting means, 20 is a prism for introducing light from the light source into the windshield, 30 is a prism for guiding reflected light from inside the windshield, 40a is an imaging lens, 50a Denotes a light receiving element portion (charge coupled element) as light receiving means.
【0106】なお、光源部10からの照射光の入射角θ
0、検知面110における反射角θ2、結像レンズ40の
開口角θSとその取付け角度θ5という各要素の取り付け
角度は、実施形態1で説明したように、コンタクト媒体
層となるプリズム30の屈折率などのパラメータに応じ
て調整されている。なお、一例としてθ2=47°とし
ている。Incidentally, the incident angle θ of the irradiation light from the light source section 10
0 , the reflection angle θ 2 on the detection surface 110, the opening angle θ S of the imaging lens 40, and the mounting angle θ 5 thereof, as described in the first embodiment. It is adjusted according to the parameters such as the refractive index of. Note that θ 2 = 47 ° is set as an example.
【0107】本実施形態2では、光源部10aは、複数
のLEDなどの微小光源を一端または両端など端部に持
ち、均一光を出射するものとする。光源部10aは、例
えば複数の微小光源を端部に設け、線状に設けられてい
る開口部から取り出すものであり、線状の開口部から微
小光線として各々出射され、並列平行の直進光として複
数取り出される。また、受光素子部50aは受光素子を
持ち、それらは光源部10aの並列平行の直線光に対応
するように複数配置されている。つまり、光源部10a
から照射された複数の直進光を個別に検知する受光手段
を備えていることとなる。結像レンズ40aは複数の結
像系を構成する結像レンズアレイであり、光源部10a
の照射光を対応する受光素子部50aの受光素子上に結
像させるように構成されている。In the second embodiment, the light source section 10a has a small light source such as a plurality of LEDs at one end or both ends, such as one end, and emits uniform light. The light source unit 10a is, for example, provided with a plurality of minute light sources at an end and taken out from a linearly provided opening. Several are taken out. The light receiving element unit 50a has a light receiving element, and a plurality of light receiving elements are arranged so as to correspond to parallel and parallel linear lights of the light source unit 10a. That is, the light source unit 10a
Light receiving means for individually detecting a plurality of straight light beams emitted from the light source. The imaging lens 40a is an imaging lens array constituting a plurality of imaging systems, and includes a light source unit 10a
Is formed on the light receiving element of the corresponding light receiving element unit 50a.
【0108】つまり、実施形態1で説明したような条件
を満たすように取り付けられている光源部と結像レンズ
と受光手段を備えた付着物検出装置のセットが、複数セ
ット並列化されて構成され、検知面110上の対応する
検知面の付着物の有無を検出するものである。That is, a plurality of sets of the attached matter detection device including the light source unit, the imaging lens, and the light receiving means, which are attached so as to satisfy the conditions described in the first embodiment, are configured in parallel. , Detecting the presence or absence of a deposit on the corresponding detection surface on the detection surface 110.
【0109】各要素は、実施形態1で説明した条件を満
たすように取り付けられ、材質が選択されているので、
付着物がウィンドシールド100の検知面110上に付
着していない場合は、照射光が検知面110上で全反射
し、その反射光がウィンドシールド100表面に取り付
けられたプリズム30を介してウィンドシールド100
外に出射し、結像レンズ40aにより受光素子部50a
の対応する受光素子の受光面上に結像し、光検知信号を
得る。一方、付着物である雨滴が検知面上に付着してい
る場合は検知面110上での全反射条件が満足されず照
射光が外界へ逃げ、受光素子部50aの対応する受光素
子の受光面上に結像することはなく、光検知信号が検出
されない。Each component is mounted so as to satisfy the conditions described in the first embodiment, and the material is selected.
When the deposit is not attached on the detection surface 110 of the windshield 100, the irradiation light is totally reflected on the detection surface 110, and the reflected light is transmitted through the prism 30 attached to the surface of the windshield 100. 100
The light exits to the outside and is formed by the imaging lens 40a.
An image is formed on the light receiving surface of the corresponding light receiving element to obtain a light detection signal. On the other hand, when raindrops as attachments adhere to the detection surface, the condition for total reflection on the detection surface 110 is not satisfied, and irradiation light escapes to the outside world, and the light receiving surface of the corresponding light receiving element of the light receiving element unit 50a No image is formed thereon, and no light detection signal is detected.
【0110】さらに、図4に示した各要素を詳しく説明
する。図5(a)が光源部10aの端面を表し、図5
(b)が開口部14が見える面を正面から様子を示して
いる。光源部10aは例えば複数の微小光源を端部に設
け、線状に設けられている開口部14から取り出すもの
であり、線状の開口部14から微小光線として各々出射
され、並列平行の直進光15として複数取り出される。
図5(a)において、11が微小光源としてのLED、
12が導光体、13が光を遮蔽するカバー、14がLE
D光を取り出す開口部、15がLED11から出射され
た微小光線である。なお、LED11は図5(b)の左
右の一端または両端部設け、カバー13の内面における
反射を繰り返して開口部14の各部分に導く構成であ
る。また、LEDはガラス導光体の開口部14に対向す
る面に等間隔で配置しても良い。Further, each element shown in FIG. 4 will be described in detail. FIG. 5A shows an end face of the light source unit 10a.
(B) shows a state where the opening 14 can be seen from the front. The light source unit 10a is provided with, for example, a plurality of minute light sources at an end and takes out the light from an opening 14 provided in a linear shape. Plural 15 are taken out.
In FIG. 5A, 11 is an LED as a minute light source,
12 is a light guide, 13 is a light shielding cover, 14 is LE
An opening 15 for extracting D light is a minute light beam emitted from the LED 11. The LED 11 is provided at one end or both ends at the left and right in FIG. 5B, and is configured to repeat reflection on the inner surface of the cover 13 and to lead to each part of the opening 14. Further, the LEDs may be arranged at regular intervals on the surface of the glass light guide facing the opening 14.
【0111】図5(b)の開口部14から取り出された
光は指向性を持ち、散乱しない直進光としてプリズム2
0に入射される。The light extracted from the opening 14 shown in FIG. 5B has directivity and is not scattered, but travels as straight light.
It is incident on zero.
【0112】以下に、ウィンドシールド100上に付着
する雨滴の大きさを検討した。もっとも、降雨した雨滴
の大きさやウィンドシールド100上での付着の状態に
より付着した雨滴の大きさは多様に変化するが、目安と
して具体的数値を挙げて検討した。一般的に、霧雨と言
われる雨滴の空気中での直径は0.1〜0.2mm程
度、小粒の雨と言われる雨滴の空気中での直径は0.2
〜1mm程度、大粒の雨と言われる雨滴の空気中での直
径は2〜4mm程度、夕立など特に激しい雨の雨滴の空
気中での直径は4〜6mm程度である。これら雨滴がウ
ィンドシールド100に付着したときの大きさは、ガラ
ス表面が親水性か撥水性かにより変化するが、撥水性で
あると想定すると、雨滴はほぼ空気中の大きさと同じ大
きさで表面に付着する。ここで、検出すべき最小の雨滴
として、小粒の雨の平均的サイズ、例えば、0.5mm
直径の雨滴を選択すれば、当該雨滴一粒に相当する微小
領域の面積は、約0.2mm2である。さらに感度を上
げるため、検出すべき最小の雨滴として小粒の雨の最小
サイズ、0.2mm直径の雨滴を選択すれば、当該雨滴
一粒に相当する微小領域の面積は、約0.03mm2で
ある。The size of raindrops adhering to the windshield 100 was examined below. However, the size of the raindrops that adhere to the windshield 100 varies depending on the size of the raindrops that have rained and the state of the raindrops on the windshield 100. However, specific numerical values were used as a guide. Generally, the diameter of raindrops called drizzle in the air is about 0.1 to 0.2 mm, and the diameter of raindrops called small rain in the air is 0.2 mm.
The diameter of raindrops, which are called large rain, is about 2 to 4 mm, and the diameter of raindrops of particularly heavy rain such as showers is about 4 to 6 mm in air. The size of these raindrops when they adhere to the windshield 100 varies depending on whether the glass surface is hydrophilic or water-repellent. Assuming that the glass surface is water-repellent, the raindrops have a surface size substantially the same as the size in air. Adheres to Here, as the smallest raindrop to be detected, the average size of small rain, for example, 0.5 mm
If a raindrop having a diameter is selected, the area of the minute region corresponding to one raindrop is about 0.2 mm 2 . To further increase the sensitivity, the minimum size of the small rain as the smallest rain drop to be detected, by selecting the raindrops 0.2mm diameter, the area of the small region corresponding to the raindrop grain is about 0.03 mm 2 is there.
【0113】以上、光源部10aの微小光源としてのL
ED11一つあたりからセルガイド12を通して導かれ
る光の断面積は、好ましくは約0.2mm2以下、さら
に好ましくは約0.03mm2以下とする。また、検知
面110上の微小領域の面積もこの面積となる。As described above, L as the minute light source of the light source section 10a is
Sectional area of the light guided through the cell guide 12 from per single ED11 is preferably about 0.2 mm 2 or less, more preferably about 0.03 mm 2 or less. Further, the area of the minute area on the detection surface 110 is also this area.
【0114】次に、結像レンズ40aを詳しく説明す
る。図6は、結像レンズ40aの一例を模式的に示した
図である。結像レンズ40aとして、屈折率分布型レン
ズアレイを用いることができる。図6の例は、等倍結像
系の屈折率分布型レンズアレイの一種である、SLA
(R)(Selfoc Lense Array)の簡単な構成図である。4
1が微小レンズとしてのロッドレンズ、42黒色樹脂、
43がFRP板である。ロッドレンズ41は棒状のもの
であり、図6ではそのレンズ面が見えている。また、図
4はこのロッドレンズ41一つのみの側断面を示してい
る。このSLAを用いれば、入射された光線を屈曲させ
て、所定位置に正立・等倍の像を結像させることができ
る。つまり、検知面110上の一つの微小領域から得ら
れた反射光をそのまま一つの受光素子上に結像させるこ
とができる。Next, the imaging lens 40a will be described in detail. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of the imaging lens 40a. As the imaging lens 40a, a gradient index lens array can be used. The example shown in FIG. 6 is an SLA which is a kind of a gradient index lens array of the same magnification imaging system.
FIG. 2 is a simple configuration diagram of (R) (Selfoc Lense Array). 4
1 is a rod lens as a micro lens, 42 black resin,
43 is an FRP plate. The rod lens 41 has a rod shape, and its lens surface is visible in FIG. FIG. 4 shows a side cross section of only one rod lens 41. If this SLA is used, it is possible to bend an incident light beam and form an image of an erect and equal magnification at a predetermined position. That is, the reflected light obtained from one minute area on the detection surface 110 can be imaged on one light receiving element as it is.
【0115】上記例は、ロッドレンズ41が直線状に配
置されたものであるが、光源部10aから取り出す微小
光線の並び、後述する受光素子部50aの各受光素子の
配置に応じたレンズ配置とする。図6の例は、図5のL
EDを直線状に開口部14を配置した光源部10aの例
に対応したSLAである。In the above example, the rod lenses 41 are arranged in a straight line. However, the arrangement of the minute rays to be extracted from the light source unit 10a and the lens arrangement according to the arrangement of each light receiving element of the light receiving element unit 50a described later. I do. The example in FIG. 6 corresponds to L in FIG.
This is an SLA corresponding to the example of the light source unit 10a in which the openings ED are arranged linearly in the ED.
【0116】なお、上記説明は、等倍結像系の例である
が、受光素子部50aの受光素子であるそれぞれの受光
素子受光面と、検知面110とが、結像光学系を形成し
ていることが重要である。Although the above description is an example of the same-magnification imaging system, each light-receiving element light-receiving surface, which is a light-receiving element of the light-receiving element portion 50a, and the detection surface 110 form an image-forming optical system. It is important that
【0117】次に、受光素子部50aを詳しく説明す
る。図7は、受光素子部50aの一例を模式的に示した
図である。図7の例は各受光素子部50の各受光素子を
直線状に配置した例となっている。51は各受光素子で
あり受光面を概念的に示したものである。なお、受光素
子51内部のキャパシタやトランジスタ回路、センスア
ンプ回路などは図示を省略し、受光素子51の受光面が
直線状に配置されていることが分かる図とした。各受光
素子51の受光面は、光源部10aの開口部14の配置
および結像レンズ40aの各レンズの配置と対応するよ
うに配置され、結像レンズ40aを介して検知面110
からの反射光が結像するように、その距離、角度が調整
されて取り付けられる。Next, the light receiving element 50a will be described in detail. FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of the light receiving element unit 50a. The example of FIG. 7 is an example in which each light receiving element of each light receiving element section 50 is linearly arranged. Reference numeral 51 denotes each light receiving element, which conceptually shows a light receiving surface. In addition, a capacitor, a transistor circuit, a sense amplifier circuit, and the like inside the light receiving element 51 are not shown, and the figure shows that the light receiving surface of the light receiving element 51 is linearly arranged. The light receiving surface of each light receiving element 51 is arranged so as to correspond to the arrangement of the opening 14 of the light source unit 10a and the arrangement of each lens of the imaging lens 40a, and the detection surface 110 is formed via the imaging lens 40a.
And the distance and angle are adjusted so that the reflected light from the lens forms an image.
【0118】なお、受光素子51の受光面の有効面積
は、検出すべき付着物の面積に対応して調整することが
でき、上記のLEDから導く光の断面積や検知面110
の微小領域の面積の検討に従って、結像レンズ40aが
等倍結像系であれば、好ましくは約0.2mm2以下、
さらに好ましくは約0.03mm2以下とする。もっと
も上記範囲と異なる受光面有効面積を持つ受光素子を用
いることができる。Note that the effective area of the light receiving surface of the light receiving element 51 can be adjusted according to the area of the adhered substance to be detected.
According to the examination of the area of the minute region, if the imaging lens 40a is a unit-magnification imaging system, it is preferably about 0.2 mm 2 or less,
More preferably, it is about 0.03 mm 2 or less. However, a light receiving element having a light receiving surface effective area different from the above range can be used.
【0119】次に、図4(a)に示した付着物検出装置
の動作および付着物検出の原理を詳しく説明する。Next, the operation of the attached matter detection device shown in FIG. 4A and the principle of the attached matter detection will be described in detail.
【0120】図4(b)および図4(c)には、検知面
110の一部に付着物としての雨滴が付着している場合
と付着していない場合の2つの光軌跡が示されている。
120が検知面110上に付着した雨滴、130が雨滴
が付着した微小領域に対して入射した光の軌跡、140
が雨滴が付着していない微小領域に対して入射した光の
軌跡である。FIGS. 4 (b) and 4 (c) show two light trajectories when a raindrop as a deposit is attached to a part of the detection surface 110 and when it does not. I have.
120 is a raindrop adhering to the detection surface 110, 130 is a trajectory of light incident on a minute area to which the raindrop is admitted, 140
Is a trajectory of light incident on a minute area to which no raindrop is attached.
【0121】光源部10aからウィンドシールド100
内に導かれた複数の光が検知面110に入射している。
図4(c)のように雨滴120が存在しない検知面11
0上の微小領域に入射した光は、上記に説明したとお
り、検知面110表面において全反射条件が満たされて
おり、140の軌跡に示すようにウィンドシールド10
0内に反射する。反射光はプリズム30、結像レンズ4
0aを通って受光素子部50aにより受光される。この
際、受光素子51の受光面全面において受光されるた
め、対応する受光素子51一つが検知する信号値は十分
大きくなる。From the light source unit 10a to the windshield 100
A plurality of lights guided inside are incident on the detection surface 110.
As shown in FIG. 4C, the detection surface 11 where no raindrop 120 exists.
As described above, the light that has entered the minute area on the surface 0 satisfies the condition of total reflection on the surface of the detection surface 110, and the windshield 10
Reflects within 0. The reflected light is prism 30, imaging lens 4
Oa is received by the light receiving element unit 50a. At this time, since the light is received on the entire light receiving surface of the light receiving element 51, the signal value detected by one corresponding light receiving element 51 is sufficiently large.
【0122】一方、図4(c)のように雨滴120が存
在する検知面110上の微小領域に入射した光は、検知
面110表面において全反射条件が満たされておらず、
140の軌跡に示すようにウィンドシールド100を透
過し、外界に出射する。つまり雨滴120が付着した検
知面110の微小領域に対応する受光素子部50aの受
光素子51はほとんど受光せず、検知する信号値は十分
小さくなる。On the other hand, as shown in FIG. 4C, the light incident on the minute area on the detection surface 110 where the raindrops 120 exist does not satisfy the condition of total reflection on the surface of the detection surface 110.
As shown by the locus of 140, the light passes through the windshield 100 and is emitted to the outside world. That is, the light receiving element 51 of the light receiving element section 50a corresponding to the minute area of the detection surface 110 to which the raindrop 120 has adhered hardly receives light, and the signal value to be detected is sufficiently small.
【0123】図8は、各受光素子部50aを構成する、
ある一つの受光素子51からの光検出信号例を示す図で
ある。図8の例では、8つの受光素子51a〜hから得
られた光検出信号が示されている。51a〜d,51g
〜hの6つの受光素子から得られた光検出信号の値は相
対的に十分大きいものとなっているが、受光素子51
e,fから得られた光検出信号の値は相対的に十分小さ
いものとなっている。つまり、受光素子51fが受光す
る検知面110上の微小領域において雨滴が存在し、図
4の光軌跡140のように入射光が外界へ逃げてしまっ
たため受光されず、光検出信号レベルが下がったと推定
できる。図8のように、各受光素子51からの光検出信
号が、デジタル的に“ハイ”か“ロー”か明瞭に表れる
ため、検知面110上の付着物の有無を確実に検知でき
る。つまり、検知面110における想定した付着物の有
無を高感度に検出することができる。FIG. 8 shows the structure of each light receiving element section 50a.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a light detection signal from a certain light receiving element 51. In the example of FIG. 8, light detection signals obtained from the eight light receiving elements 51a to 51h are shown. 51a-d, 51g
To h, the values of the light detection signals obtained from the six light receiving elements are relatively sufficiently large.
The values of the light detection signals obtained from e and f are relatively sufficiently small. That is, when raindrops exist in a minute area on the detection surface 110 where the light receiving element 51f receives light, and the incident light has escaped to the outside as shown by the light trajectory 140 in FIG. 4, no light is received, and the light detection signal level decreases. Can be estimated. As shown in FIG. 8, since the light detection signal from each light receiving element 51 clearly appears digitally as "high" or "low", the presence or absence of the adhering matter on the detection surface 110 can be reliably detected. That is, the presence / absence of the assumed deposit on the detection surface 110 can be detected with high sensitivity.
【0124】なお、この各受光素子51からの光検出信
号がデジタル的に“ハイ”か“ロー”か明瞭に表れるこ
とを利用して、光検出信号に対する適度なしきい値を設
けて判断する。また、基準となる光検出信号レベルから
低下した差分値の大きさを基準とし、各受光素子51か
らの光検出信号をデジタル信号化することも可能であ
る。It is to be noted that an appropriate threshold value is provided for the light detection signal by making use of the fact that the light detection signal from each light receiving element 51 clearly appears digitally as "high" or "low". Further, it is also possible to convert the light detection signal from each light receiving element 51 into a digital signal based on the magnitude of the difference value lowered from the reference light detection signal level.
【0125】以上、本実施形態2に示した付着物検出装
置は、一例であり、本発明の付着物検出装置は、上記の
具体的装置構成例に限定されることなく、本発明の技術
的思想に基づいて他の装置構成も可能であり、雨滴検出
以外の用途にも用いることができることは言うまでもな
い。As described above, the attached matter detection device shown in the second embodiment is an example, and the attached matter detection device of the present invention is not limited to the above specific example of the device configuration, and the technical features of the present invention can be applied. It goes without saying that other device configurations are possible based on the idea and can be used for applications other than raindrop detection.
【0126】(実施形態3)本実施形態3は、本発明の
付着物検出装置を用いた制御装置の一実施形態として、
付着物検出装置をレインセンサとして用いるウィンドウ
ワイパー制御装置の装置構成例を示すものである。(Embodiment 3) Embodiment 3 is an embodiment of a control device using the attached matter detection device of the present invention.
1 shows an example of a device configuration of a window wiper control device using an attached matter detection device as a rain sensor.
【0127】図9は、付着物検出装置をレインセンサと
して用いるウィンドウワイパー制御装置のブロック図の
例である。700が実施形態1において示した本発明の
付着物検出装置であるレインセンサの機能ブロック、7
10がウィンドウワイパー制御手段、720がウィンド
ウワイパー駆動手段、730がウィンドウワイパーであ
り、図示のように接続されている。また、図10は、本
実施形態3のウィンドウワイパー制御装置の処理動作の
流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is an example of a block diagram of a window wiper control device using the attached matter detection device as a rain sensor. 700 is a functional block of a rain sensor which is the attached matter detection device of the present invention shown in the first embodiment;
Reference numeral 10 denotes a window wiper control unit, 720 denotes a window wiper driving unit, and 730 denotes a window wiper, which are connected as shown. FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a processing operation flow of the window wiper control device according to the third embodiment.
【0128】レインセンサ700は実施形態1において
説明したように各要素の取付け角度や材質が選択された
ものであり、降雨による雨滴を検知対象とし、各受光素
子からの光検出信号を出力するものである。実施形態2
のように光源、結像レンズ、受光素子を備えた付着物検
出装置を複数セット備えた構成のものを用いることもで
きる。As described in the first embodiment, the rain sensor 700 is one in which the mounting angle and material of each element are selected, detects raindrops due to rainfall, and outputs a light detection signal from each light receiving element. It is. Embodiment 2
It is also possible to use a configuration having a plurality of sets of the attached matter detection device including a light source, an imaging lens, and a light receiving element.
【0129】ウィンドウワイパー制御手段710は、レ
インセンサ700の各受光素子からの光検出信号を入力
とし、光検出信号に“ロー”である光検出信号が含まれ
ていれば、ウィンドシールド上に雨滴がある、つまり、
降雨が開始したと推定し、ウィンドウワイパー駆動手段
720に対してワイパー制御信号を出力するものであ
る。The window wiper control means 710 receives a light detection signal from each light receiving element of the rain sensor 700 as an input, and if the light detection signal includes a light detection signal of “low”, raindrops are placed on the windshield. There is, that is,
This is to estimate that rain has started and output a wiper control signal to the window wiper driving means 720.
【0130】ウィンドウワイパー駆動手段720はウィ
ンドウワイパー制御手段710からの制御信号を入力と
し、ウィンドウワイパー730の駆動を制御するもので
ある。The window wiper driving means 720 receives the control signal from the window wiper control means 710 and controls the driving of the window wiper 730.
【0131】ウィンドウワイパー730は、ウィンドウ
ワイパー駆動手段720により駆動力が与えられて駆動
され、停止状態、駆動状態を持つ。駆動状態には間欠駆
動のピッチが短いものや長いものなど複数の状態があり
うる。駆動状態においてウィンドシールドの所定表面を
掃除する。The window wiper 730 is driven by a driving force given by the window wiper driving means 720, and has a stopped state and a driven state. The driving state may have a plurality of states such as a short or long intermittent driving pitch. In the driving state, a predetermined surface of the windshield is cleaned.
【0132】図10のフローチャートを参照しつつ、ウ
ィンドウワイパー制御装置の処理動作の流れを説明す
る。The flow of the processing operation of the window wiper control device will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0133】ウィンドウワイパー制御装置が稼動中の場
合(ステップS801:Y)、ウィンドウワイパー制御
手段710は、レインセンサ700の各受光素子からの
光検出信号を入力し、光検出信号レベルをモニタする
(ステップS802)。ウィンドウワイパー制御手段7
10は、光検出信号のうち、所定レベルより小さいレベ
ルまたはデジタル値としての“ロー”信号が含まれてい
るかをチェックする(ステップS803)。When the window wiper control device is operating (step S801: Y), the window wiper control means 710 inputs a light detection signal from each light receiving element of the rain sensor 700 and monitors the light detection signal level (step S801). Step S802). Window wiper control means 7
10 checks whether the light detection signal includes a level lower than a predetermined level or a "low" signal as a digital value (step S803).
【0134】ウィンドウワイパー制御手段710は、光
検出信号に所定レベルより小さいレベルまたはデジタル
値としての“ロー”信号が含まれていない場合(ステッ
プS803:N)は、降雨が開始していないまたは降雨
が終了したと判断し、ウィンドウワイパー730を停止
状態とするウィンドウワイパー制御信号を出力する(ス
テップS804)。ウィンドウワイパー駆動手段720
はウィンドウワイパー制御手段710からの制御信号を
受け、ウィンドウワイパー730を停止状態に維持する
(ステップS805)。ステップS805の後、再度ス
テップS801にループして制御を継続する(ステップ
S801へ戻る)。If the light detection signal does not include a level lower than the predetermined level or a "low" signal as a digital value (step S803: N), the window wiper control means 710 determines that rain has not started or rain has not occurred. Is completed, and outputs a window wiper control signal for stopping the window wiper 730 (step S804). Window wiper driving means 720
Receives the control signal from the window wiper control unit 710, and maintains the window wiper 730 in a stopped state (step S805). After step S805, control is continued by looping back to step S801 (return to step S801).
【0135】降雨が始まり、ウィンドシールドの検知面
に雨滴が付着したとする。ウィンドウワイパー制御手段
710は、光検出信号に所定レベルより小さいレベルま
たはデジタル値としての“ロー”信号が含まれている場
合(ステップS803:Y)、降雨が開始したまたは降
雨中であると判断し(ステップS806)、ウィンドシ
ールドに付着した雨滴を掃除すべく、ウィンドウワイパ
ー730を駆動状態とするウィンドウワイパー制御信号
を出力する(ステップS807)。ウィンドウワイパー
駆動手段720はウィンドウワイパー制御手段710か
らの制御信号を受け、ウィンドウワイパー730を駆動
状態にする(ステップS808)。ステップS808の
後、再度ステップS801にループして制御を継続する
(ステップS801へ戻る)。It is assumed that rainfall has started and raindrops have adhered to the detection surface of the windshield. If the light detection signal includes a level lower than a predetermined level or a “low” signal as a digital value (step S803: Y), the window wiper control unit 710 determines that rain has started or is raining. (Step S806) A window wiper control signal for driving the window wiper 730 is output in order to clean raindrops attached to the windshield (Step S807). The window wiper driving unit 720 receives the control signal from the window wiper control unit 710, and sets the window wiper 730 to the driving state (step S808). After step S808, control is continued by looping back to step S801 (return to step S801).
【0136】上記処理の流れが遅滞なく連携、推移する
ことにより、降雨が始まれば、確実かつ即座にウィンド
ウワイパー730の駆動が開始され、降雨が終われば、
適切にウィンドウワイパー730の駆動が終了する。When the flow of the above-mentioned processing cooperates and transits without delay, when the rain starts, the drive of the window wiper 730 is started immediately and surely.
The drive of the window wiper 730 is appropriately terminated.
【0137】図11は、本発明の付着物検出装置をレイ
ンセンサとして用いたウィンドウワイパー制御装置の取
り付け構成例を簡単に示した図である。図11に示すよ
うに、付着物検出装置であるレインセンサ700を、車
のバックミラー900の裏面にあるウィンドシールド部
分910に取り付けている。このようにバックミラー9
00の裏面のウィンドシールド部分910に取り付ける
ことにより運転者の運転視界を不必要に遮ることなく、
かつ、検知面をウィンドシールド上に確保できる。ウィ
ンドウワイパー制御手段710とウィンドウワイパー駆
動手段720は図示していないが、ウィンドウワイパー
730付近の車装品としてキャビン内に格納されている
ものとする。FIG. 11 is a diagram simply showing an example of a mounting configuration of a window wiper control device using the attached matter detection device of the present invention as a rain sensor. As shown in FIG. 11, a rain sensor 700, which is an attached matter detection device, is attached to a windshield portion 910 on the rear surface of a rearview mirror 900 of a car. Thus, the rearview mirror 9
By attaching to the windshield part 910 on the back of 00, the driving view of the driver is not unnecessarily obstructed,
In addition, the detection surface can be secured on the windshield. Although not shown, the window wiper control means 710 and the window wiper drive means 720 are assumed to be stored in the cabin as vehicle components near the window wiper 730.
【0138】以上、本実施形態3に示した付着物検出装
置を用いた制御装置は、一例であり、本発明の付着物検
出装置は、上記の具体的装置構成例に限定されることな
く、本発明の技術的思想に基づいて他の装置構成も可能
であり、ウィンドウワイパー制御装置以外の用途にも用
いることができることは言うまでもない。As described above, the control device using the attached matter detection device shown in the third embodiment is an example, and the attached matter detection device of the present invention is not limited to the above specific example of the device configuration. It is needless to say that other device configurations are possible based on the technical idea of the present invention and can be used for applications other than the window wiper control device.
【0139】[0139]
【発明の効果】本発明の付着物検出装置によれば、外界
光が直接受光手段に入射することがないように遮断する
ことができ、外界光に起因する光ノイズを低減すること
が可能となり、付着物の有無検出精度を高めることがで
きる。According to the attached matter detecting device of the present invention, it is possible to block the external light so as not to directly enter the light receiving means, and it is possible to reduce the optical noise caused by the external light. In addition, the detection accuracy of the presence or absence of the attached matter can be improved.
【0140】また、本発明の付着物検出装置によれば、
付着物の有無による検知面での全反射条件の満足・不満
足が感度良く切り換わるように構成されているので、付
着物の有無を感度良く判別することができる。Further, according to the attached matter detection device of the present invention,
Since the configuration is such that the satisfaction / dissatisfaction of the total reflection condition on the detection surface depending on the presence / absence of the attached matter is switched with high sensitivity, the presence / absence of the attached matter can be determined with high sensitivity.
【0141】また、本発明の付着物検出装置によれば、
光源から照射された光が受光手段で受光されるまでの光
の経路うち、光損失があるウィンドシールドなどの中を
通過する経路を短くなるように選択することができるの
で、検出すべき光の損失が小さく、光検出信号を大きく
することができ、付着物の有無を感度良く判別すること
ができる。Further, according to the attached matter detection device of the present invention,
Of the paths of the light emitted from the light source until the light is received by the light receiving means, the path that passes through a windshield or the like where there is light loss can be selected so as to be shorter. The loss is small, the light detection signal can be increased, and the presence / absence of a deposit can be determined with high sensitivity.
【図1】 本発明の付着物検出装置における、外界から
入射する外界光の経路の概略について示した図FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the path of external light incident from the external world in an attached matter detection device of the present invention.
【図2】 本発明の付着物検出装置における、発光手段
から検知面に入射し、反射した光が受光素子に入射する
までの光の経路および装置要素の取付け角度や材質を示
した図FIG. 2 is a view showing a light path from the light emitting means to the detection surface to the reflected light incident on the light receiving element, and the mounting angles and materials of the device elements in the attached matter detection device of the present invention.
【図3】 (表1)に示した第1の条件の数値例と、
(表4)に示した第2の条件の数値例を同じグラフ上に
プロットした結果を示す図FIG. 3 shows a numerical example of the first condition shown in (Table 1),
The figure which shows the result which plotted the numerical example of the 2nd condition shown in (Table 4) on the same graph.
【図4】 本発明の付着物検出装置をレインセンサとし
て用いる場合の装置構成例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a device configuration when the attached matter detection device of the present invention is used as a rain sensor.
【図5】 光源部10aが持つ光源の配置例を概略的に
示した図FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a light source arrangement of the light source unit 10a.
【図6】 結像レンズ40aの一例を概略的に示した図FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of an imaging lens 40a.
【図7】 各受光素子部50aの一例を模式的に表した
図FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of each light receiving element unit 50a.
【図8】 各受光素子部50aを構成する各受光素子5
1からの光検出信号例を示す図FIG. 8 shows each light receiving element 5 constituting each light receiving element section 50a.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a light detection signal from the first light source
【図9】 付着物検出装置をレインセンサとして用いる
ウィンドウワイパー制御装置のブロック図FIG. 9 is a block diagram of a window wiper control device using the attached matter detection device as a rain sensor.
【図10】 本実施形態2のウィンドウワイパー制御装
置の処理動作の流れの一例を示すフローチャートFIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a processing operation flow of the window wiper control device according to the second embodiment.
【図11】 本発明の付着物検出装置をレインセンサと
して用いたウィンドウワイパー制御装置の取り付け構成
例を簡単に示した図FIG. 11 is a diagram simply showing an example of a mounting configuration of a window wiper control device using the attached matter detection device of the present invention as a rain sensor.
【図12】 従来の反射光検知型レインセンサによる雨
滴検出原理を簡単に説明した図FIG. 12 is a diagram simply illustrating the principle of raindrop detection by a conventional reflected light detection type rain sensor.
10,10a 光源部 11 LED 12 セルガイド 20,30 プリズム 40 結像レンズ 40a 結像レンズ 50,50a 受光素子部 51 受光素子 100 ウィンドシールド 110 検知面 120 雨滴 130 雨滴が付着した微小領域に対して入射した光の
軌跡 140 雨滴が付着していない微小領域に対して入射し
た光の軌跡 700 レインセンサ 710 ウィンドウワイパー制御手段 720 ウィンドウワイパー駆動手段 730 ウィンドウワイパー 900 バックミラー 910 バックミラー裏面のウィンドシールド部分10, 10a Light source section 11 LED 12 Cell guide 20, 30 Prism 40 Imaging lens 40a Imaging lens 50, 50a Light receiving element section 51 Light receiving element 100 Wind shield 110 Detecting surface 120 Raindrop 130 Incident on minute area where raindrop is attached Trajectory of light 140 Trajectory of light incident on a minute area to which no raindrop is attached 700 Rain sensor 710 Window wiper control means 720 Window wiper driving means 730 Window wiper 900 Rearview mirror 910 Windshield part on the rear surface of rearview mirror
フロントページの続き (72)発明者 今西 秀樹 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼田 治信 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 脇坂 政英 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 徳田 健己 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 Fターム(参考) 2G059 AA05 BB02 CC11 EE02 GG02 JJ11 JJ12 KK01 3D025 AA01 AB01 AD01 AD09 AG42Continued on the front page (72) Inventor Hideki Imanishi 3-5-1, Doshumachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inventor ▲ Yoshinobu Harunobu 3 Doshomachi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 5-11-11 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inventor Masahide Wakisaka 3-5-1-11 Doshomachi, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (72) Inventor Kenmi Tokuda Chuo-ku, Osaka City, Osaka 3-5-11, Doshomachi Nippon Sheet Glass Co., Ltd. F-term (reference) 2G059 AA05 BB02 CC11 EE02 GG02 JJ11 JJ12 KK01 3D025 AA01 AB01 AD01 AD09 AG42
Claims (10)
入された入射光が反射される前記透明性基板の外表面を
検知面とし、前記検知面からの反射光が光学結像系を介
して受光手段により受光され、前記受光手段が検知した
光検出信号における、前記付着物による前記検知面上で
の反射条件の変化による光検出信号の変化を検出して前
記付着物の存在を検出する付着物検知手段を備えた付着
物検出装置であって、 外界からの外界光が前記透明性基板から入射して前記受
光手段に直接受光されないように、前記外界から受光手
段に至るまでに存在する物質の屈折率に応じて、前記発
光手段、前記透明性基板、前記結像光学系、前記受光手
段の配置角度が調整されたことを特徴とする付着物検出
装置。An external surface of the transparent substrate on which incident light emitted from light emitting means and introduced into the transparent substrate is reflected is used as a detection surface, and reflected light from the detection surface passes through an optical imaging system. Detecting the presence of the adhering object by detecting a change in a light detection signal due to a change in a reflection condition of the adhering object on the detection surface in the light detection signal received by the light receiving unit and detected by the light receiving unit. An adhering substance detection device provided with adhering substance detecting means, wherein the external light is present from the outside to the light receiving means so that external light from the outside enters from the transparent substrate and is not directly received by the light receiving means. An attachment detection device, wherein an arrangement angle of the light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving means is adjusted according to a refractive index of a substance.
率をn1とし、前記透明性基板から前記結像光学系まで
の媒質の屈折率をn3とし、前記結像光学系の取付け角
度をθ5とし、前記結像光学系の持つ開口角をθSとした
場合、 (数1)を満たすように、前記発光手段、前記透明性基
板、前記結像光学系、前記受光手段の配置角度が調整さ
れた請求項1に記載の付着物検出装置。 【数1】 2. The method according to claim 1, wherein the refractive index of the medium on the outer surface side of the transparent substrate is n 1 , the refractive index of the medium from the transparent substrate to the imaging optical system is n 3 , Assuming that the mounting angle is θ 5 and the aperture angle of the imaging optical system is θ S , the light emitting unit, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving unit satisfy Equation (1). The attached matter detection device according to claim 1, wherein an arrangement angle of the object is adjusted. (Equation 1)
入された入射光が反射する前記透明性基板の外表面を検
知面とし、前記検知面からの反射光が光学結像系を介し
て受光手段により受光され、前記受光手段が検知した光
検出信号における、前記付着物による前記検知面上での
反射条件の変化による光検出信号の変化を検出して前記
付着物の存在を検出する付着物検知手段を備えた付着物
検出装置であって、 前記検知面上に前記付着物がない場合に前記発光手段か
ら出射された光の前記検知面における反射光が受光手段
により受光されるように前記発光手段、前記透明性基
板、前記結像光学系、前記受光手段が配置され、かつ、
前記検知面上に前記付着物がある場合に前記付着物によ
る前記検知面上での反射条件の変化により前記発光手段
から出射された光が前記検知面において反射しないよう
に前記発光手段、前記透明性基板、前記結像光学系、前
記受光手段の配置角度が調整されたことを特徴とする付
着物検出装置。3. An outer surface of the transparent substrate, on which the incident light emitted from the light emitting means and introduced into the transparent substrate is reflected, is used as a detection surface, and the reflected light from the detection surface is transmitted through an optical imaging system. A detecting means for detecting the presence of the deposit by detecting a change in a light detection signal due to a change in a reflection condition on the detection surface due to the deposit in the light detection signal received by the light receiving means and detected by the light receiving means; An adhering matter detection device provided with a kimono detecting means, wherein when there is no adhering matter on the detecting surface, reflected light of the light emitted from the light emitting means on the detecting surface is received by a light receiving means. The light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, the light receiving means is arranged, and,
The light emitting unit and the transparent unit are arranged such that, when the attachment is present on the detection surface, light emitted from the light emitting unit is not reflected on the detection surface due to a change in a reflection condition on the detection surface due to the attachment. An attachment detection device, wherein the arrangement angles of the conductive substrate, the imaging optical system, and the light receiving unit are adjusted.
率をn1とし、前記透明性基板から前記結像光学系まで
の媒質の屈折率をn3とし、前記付着物の屈折率をn1’
とし、前記透明性基板内への屈折角をθ2とした場合、 (数2)を満たすように、前記発光手段、前記透明性基
板、前記結像光学系、前記受光手段の配置角度が調整さ
れた請求項3に記載の付着物検出装置。 【数2】 4. The refractive index of the medium on the outer surface side of the transparent substrate is defined as n 1 , the refractive index of the medium from the transparent substrate to the imaging optical system is defined as n 3, and the refractive index of the attached matter is defined as n 3. To n 1 '
When the angle of refraction into the transparent substrate is θ 2 , the arrangement angles of the light emitting unit, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving unit are adjusted so as to satisfy (Equation 2). The attached matter detection device according to claim 3, wherein: (Equation 2)
入された光が入射して反射する前記透明性基板の外表面
を検知面とし、前記検知面からの反射光が光学結像系を
介して受光手段により受光され、前記受光手段が検知し
た光検出信号における、前記付着物による前記検知面上
での反射条件の変化による光検出信号の変化を検出して
前記付着物の存在を検出する付着物検知手段を備えた付
着物検出装置であって、 前記検知面上に前記付着物がない場合に前記発光手段か
ら出射された光の前記検知面における反射光が受光手段
により受光されるように前記発光手段、前記透明性基
板、前記結像光学系、前記受光手段が配置され、かつ、
前記検知面上に前記付着物がある場合に前記付着物によ
る前記検知面上での反射条件の変化により前記発光手段
から出射された光が前記検知面において反射しないよう
に前記発光手段、前記透明性基板、前記結像光学系、前
記受光手段の配置角度が調整され、さらに、前記透明性
基板の外表面からの外界光が前記透明性基板から入射し
て前記受光手段に直接受光されないように、前記外界か
ら受光手段に至るまでに存在する物質の屈折率に応じ
て、前記発光手段、前記透明性基板、前記結像光学系、
前記受光手段の配置角度が調整されたことを特徴とする
付着物検出装置。5. An outer surface of the transparent substrate, on which light emitted from the light emitting means and introduced into the transparent substrate is incident and reflected, is used as a detection surface, and the reflected light from the detection surface forms an optical imaging system. Detecting a change in a light detection signal due to a change in a reflection condition on the detection surface due to the adhering matter in a light detection signal received by the light receiving means and detected by the light receiving means to detect the presence of the attached matter An adhering matter detection device provided with an adhering material detecting means, wherein, when there is no adhering matter on the detecting surface, reflected light of the light emitted from the light emitting means on the detecting surface is received by a light receiving means. The light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, the light receiving means is arranged, and,
The light emitting unit and the transparent unit are arranged such that, when the attachment is present on the detection surface, light emitted from the light emitting unit is not reflected on the detection surface due to a change in a reflection condition on the detection surface due to the attachment. The arrangement angle of the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving unit is adjusted, and further, external light from the outer surface of the transparent substrate is incident from the transparent substrate and is not directly received by the light receiving unit. According to the refractive index of a substance existing from the outside to the light receiving means, the light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system,
An attached matter detection device, wherein an arrangement angle of the light receiving means is adjusted.
とし、前記透明性基板から前記結像光学系までの媒質を
n3とし、前記付着物の屈折率をn1’とし、前記透明性
基板内への屈折角をθ2とし、前記結像光学系の取付け
角度をθ5とし、また、前記結像光学系の持つ開口角を
θSとした場合、 (数3)および(数4)を満たすように、前記発光手
段、前記透明性基板、前記結像光学系、前記受光手段の
配置角度が調整されたことを特徴とする請求項5に記載
の付着物検出装置。 【数3】 【数4】 6. The medium on the outer surface side of the transparent substrate is n 1
The medium from the transparent substrate to the imaging optical system is n 3 , the refractive index of the attached matter is n 1 ′, the refraction angle into the transparent substrate is θ 2 , Assuming that the mounting angle of the system is θ 5 and the aperture angle of the imaging optical system is θ S , the light emitting means, the transparent substrate, 6. The attached matter detection device according to claim 5, wherein an arrangement angle of the imaging optical system and the light receiving unit is adjusted. (Equation 3) (Equation 4)
像光学系、前記受光手段の配置角度の調整において、前
記発光手段から出射された光の前記検知面における反射
光が通る前記透明性基板内の経路がもっとも短くなるよ
うに配置角度が選択された請求項1〜6のいずれかに記
載の付着物検出装置。7. In the adjustment of the arrangement angle of the light emitting means, the transparent substrate, the imaging optical system, and the light receiving means, the transparency through which reflected light of the light emitted from the light emitting means on the detection surface passes. The attached matter detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the arrangement angle is selected such that a path in the substrate is minimized.
段であり、 前記各受光素子の受光面と、各受光素子に対応する前記
検知面とが、結像光学系を形成するように配置され、 前記結像光学系が、前記(数1)の条件を満たす開口角
θSを持つ結像レンズによる結像系である請求項1〜7
のいずれかに記載の付着物検出装置。8. The light receiving means is a light receiving means having a light receiving element, wherein the light receiving surface of each light receiving element and the detection surface corresponding to each light receiving element are arranged so as to form an imaging optical system. The imaging optical system is an imaging system using an imaging lens having an aperture angle θ S that satisfies the condition of the above (Equation 1).
An adhering matter detection device according to any one of the above.
または屈折率分布型レンズアレイである請求項8に記載
の付着物検出装置。9. The attached matter detection device according to claim 8, wherein the imaging lens is a rod lens array or a gradient index lens array.
知面を自動車のウィンドシールド上に設け、前記ウィン
ドシールドに付着した雨滴の存在を検知するレインセン
サとして構成した請求項1〜9のいずれかに記載の付着
物検出装置と、ウィンドウワイパー駆動手段と、 ウィンドウワイパー制御手段を備え、 前記ウィンドウワイパー制御手段が前記付着物検出装置
からの付着物の検出信号を受け、前記検出信号に基づい
てウィンドウワイパー駆動手段の制御内容を変更するウ
ィンドウワイパー装置。10. The rain sensor according to claim 1, wherein the object to be detected is raindrops, said detection surface is provided on a windshield of an automobile, and said rain sensor is configured to detect the presence of raindrops adhering to said windshield. A window wiper driving unit; and a window wiper control unit, wherein the window wiper control unit receives a detection signal of an adhesion object from the adhesion object detection device, and based on the detection signal. A window wiper device that changes the control content of a window wiper driving unit.
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- 2000-09-08 JP JP2000273964A patent/JP2002082044A/en active Pending
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