JP2009064265A - 自動車用窓のガラス割れ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窓ガラスが割られた際に、窓ガラスにひびが入っただけで飛散されない状態でも窓ガラスの割れを検出することができ、しかも組み付けに要する手間を少なくする。
【解決手段】開閉不能な窓ガラス１３は、強化ガラスで構成されている。ボデー１５には、窓ガラス１３に対してその裏面１３ａから光が入射するように出射する発光部１６ａと、窓ガラス１３に入射した後、表面１３ｂで反射して裏面１３ａから出射する光を受光する受光部１６ｂとが設けられている。窓ガラス１３に入射する光の入射位置とその光の窓ガラス１３からの出射位置との間隔が、少なくとも窓ガラス１３にひび１３ｃが入った際に、そのひび１３ｃが入射位置から出射位置までの光の経路と交差するように設定されている。コントローラ２０は受光部１６ｂの出力信号に基づいて受光部１６ｂにおける受光量が所定範囲から逸脱したらガラス割れと判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用窓のガラス割れ検出装置に係り、詳しくはハッチバックドアのガラス窓やクオータウインドウのように開閉不能なガラス窓のガラス割れ検出装置に関する。

従来、駐車中に自動車の窓ガラスを割られて車両が盗難されたり、車上あらしの被害を受けたりすることを防止するため、窓ガラスが割られたことを検出するガラス割れ検出装置を設け、ガラス割れ検出装置のガラス割れ検出信号に基づいて警報手段を作動させることが提案されている。

このような装置として、窓ガラスに投光器から照射した光を利用してガラス割れを検出する構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の盗難警報装置は、ウインドガラス両端縁部に対向するようにセットした投光器及び受光器と、投光器からウインドガラスを通して受光器に光線が入射している間は警報音発生装置を作動させず、また、ウインドガラスを通して受光器に光線が入射しなくなると警報音発生装置を作動させるように構成した制御回路とからなる。

また、窓ガラスに向けて光を放射する光源と、前記光源からの光の前記窓ガラスによる反射光を検出する受光手段と、受光手段の検出結果に基づいて警報を発生する警報手段とを含む盗難防止装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。詳しくは、図５に示すように、窓ガラス５１の内側面（車室側面）に反射領域５２を設け、半導体レーザ等の光源５３から照射されて反射領域５２で反射された反射光を受光素子５４で受光するように構成されている。そして、受光素子５４によって反射光が検出されないときに警報装置が警報を発生する。
実開昭６２−１１４８５３号公報 特開平３−９０９９５号公報

自動車用窓ガラスには、通常、ウィンドシールドガラスを除いて強化ガラスが用いられている。強化ガラスは、衝撃が加えられて一部が破損した場合、ひび割れがガラス全体に及ぶとともに、小さな破片になって飛散するようになっている。しかし、衝撃の程度によっては、窓ガラス全体にひびが入っても、ひびが入った状態で形態を保つ場合もある。また、犯罪者が飛散防止のため、窓ガラスにテープを貼付した状態でガラスを割った場合には、飛散が防止される。

特許文献１に記載の構成では、窓ガラスにひびが入ると、投光器からウインドガラスを通して受光器に光線が入射できなくなって、ガラス割れを検出することはできる。しかし、ウインドガラス両端縁部と対向するように投光器及び受光器をセットする必要があるため、投光器及び受光器の配置位置が離れた状態となり、投光器及び受光器をコンパクトに一つのモジュールとして形成するのは難しい。また、組み付けに手間が掛かり、配線が長くなるという問題もある。

一方、特許文献２に記載の構成では、窓ガラスにひびが入っても、反射領域５２の窓ガラス５１が飛散したり、反射領域に大きな変化が生じたりしなければ、光源５３から窓ガラス５１に向けて出射された光が反射領域５２で反射して受光素子５４に入射するため、ガラス割れを検出することができない。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は窓ガラスが割られた際に、窓ガラスにひびが入っただけで飛散されない状態でも窓ガラスの割れを検出することができ、しかも組み付けに要する手間を少なくすることができる自動車用窓のガラス割れ検出装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板を開閉不能な窓ガラスに使用した自動車用窓のガラス割れ検出装置である。そして、前記窓ガラスに対してその裏面から光を入射させるように出射する発光部と、前記窓ガラスに入射した後、表面で反射して裏面から出射する光を受光する受光部と、前記受光部における受光量が所定範囲から逸脱したらガラス割れと判断する判断手段とを備える。また、前記窓ガラスに入射する光の入射位置とその光の窓ガラスからの出射位置との間隔が、少なくとも前記窓ガラスにひびが入った際に、そのひびと前記入射位置から前記出射位置までの光の経路とが交差するように設定されている。ここで、「窓ガラスの表面」とは、窓ガラスの車室に面する面と反対側の面を意味する。

この発明では、窓ガラスが破損せずに正常な状態では、発光部から出射された光の一部が窓ガラスの裏面から窓ガラスに斜めに入射するとともに、窓ガラスを透過して表面で反射し、裏面へ向かって再び窓ガラスを透過した後、裏面から出射して受光部に入射する。そして、受光部には予め設定された所定範囲の強さの光が入射する。一方、窓ガラスの一部が破損すると、たとえ、窓ガラスの一部にテープを張って飛散が防止される状態で破損が行われても、窓ガラス全体にひびが入る。そして、発光部から出射されて窓ガラスに入射した光が表面で反射した後、裏面へ進路を変更して裏面から出射するまでの経路と交差するように窓ガラスにひびが入る。窓ガラスにひびが入ると、窓ガラスに入射した光が表面で反射するまでの間、あるいは表面で反射した後、裏面から出射するまでの間にひび割れ部で進行方向が変更され、受光部に向かって窓ガラスの裏面から出射する光の量が変化し、受光部における受光量が所定範囲から逸脱する状態になる。そして、判断手段によりガラス割れと判断される。したがって、窓ガラスが割られた際に、窓ガラスにひびが入っただけで飛散されない状態でも、窓ガラスの割れを検出することができる。しかも、発光部と受光部は窓ガラスの裏面側に設けられるため、窓ガラスの両端縁部に対向するように設ける場合に比較して、組み付けに要する手間を少なくできる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記発光部は、外光と区別できる状態で光を出射する。窓ガラスには太陽光やトンネルの照明光や街路灯等の外光が表面側から入射するため、窓ガラスにひびが入って発光部から出射された光が受光部に到達できなくなった状態おいて、外光が受光部に入射することにより、受光部の受光量が所定範囲になる虞がある。しかし、この発明では、発光部は、外光と区別できる状態で光を出射するため、反射光と外光とを区別でき、そのような虞が抑制され、判断手段により精度良くガラス割れと判断することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記窓ガラスの裏面には前記発光部から出射された光のうち所定範囲の角度で入射する光以外の光を遮光する遮光部が設けられている。この発明では、発光部から出射された光のうちの必要な光以外の光が、窓ガラスに入射されるのが抑制され、受光部は必要な光を精度良く受光することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記発光部及び受光部は、前記窓ガラスの周縁部に設けられている。この発明では、発光部及び受光部を目立たない状態で配置することが容易になる。

本発明によれば、窓ガラスが割られた際に、窓ガラスにひびが入っただけで飛散されない状態でも窓ガラスの割れを検出することができ、しかも組み付けに要する手間を少なくすることができる。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、車両１１の後部には、左右両側（左側のみ図示）に、開閉不能な窓ガラスとしてのクオータウインドウ１２が設けられている。

図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する右側のクオータウインドウ１２付近の部分断面図である。図１（ｂ）に示すように、窓ガラス１３は周縁部において接着剤（ガラス接着剤）１４を介してボデー１５に固着されている。窓ガラス１３は、一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板としての強化ガラスによって形成されている。窓ガラス１３の厚さは３．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度である。

図１（ｂ）及び図２に示すように、ボデー１５には窓ガラス１３の周縁部と対応する箇所で、窓ガラス１３の周縁部に対して接着剤１４より内側の位置に、発光部１６ａ及び受光部１６ｂが設けられている。この実施形態では発光部１６ａ及び受光部１６ｂは一つのモジュール（ユニット）１７として構成されている。発光部１６ａは、窓ガラス１３に対してその裏面１３ａから光を入射させるように出射する。

発光部１６ａは、窓ガラス１３に入射する光の入射位置とその光の窓ガラス１３からの出射位置との間隔が、少なくとも窓ガラス１３にひび１３ｃが入った際に、そのひび１３ｃが入射位置から出射位置までの光の経路と交差するように設定されている。強化ガラスが破損した場合、ガラスに入るひび１３ｃの間隔は通常５ｍｍ程度のため、入射位置から出射位置までの距離がひび１３ｃの間隔より大きければ、少なくとも１回は前記光の経路とひび１３ｃとが交差する。

詳述すると、窓ガラス１３に使用されている強化ガラスは、入射角と、透過率及び反射率とは、図３に示すような関係がある。この実施形態では、発光部１６ａから出射されて窓ガラス１３に裏面１３ａから入射角７０度程度で入射した光が、表面１３ｂで反射した後、裏面１３ａから出射して受光部１６ｂに入射するように、発光部１６ａ及び受光部１６ｂの位置関係が設定されている。ガラスの屈折率を１．５２とすると、窓ガラス１３に７０度で入射する光の屈折角は３８度になる。即ち、この実施形態では、入射位置から出射位置までの距離をＬ、窓ガラス１３の厚さをｔとすると、Ｌ＝２（ｔ×ｔａｎ３８°）となり、距離Ｌは厚さｔの約１．５６倍になる。したがって、窓ガラス１３の厚さｔが５ｍｍであっても発光部１６ａ及び受光部１６ｂは、一つのモジュール１７として容易に構成される。

また、窓ガラス１３の裏面１３ａには発光部１６ａから出射された光のうち所定範囲の角度で入射する光以外の光を遮光する遮光部１８が設けられている。遮光部１８は、例えば、黒色セラミックペーストをスクリーン印刷することにより形成されている。なお、窓ガラス１３の表面１３ｂとは、窓ガラス１３の車室に面する面と反対側の面を意味する。車両１１の内装１９は、発光部１６ａ及び受光部１６ｂが設けられている部分や遮光部１８を覆うように設けられている。

また、発光部１６ａは、外光と区別できる状態で光を出射するようになっている。この実施形態では発光部１６ａは、パルス駆動されて点滅されるようになっている。
受光部１６ｂは、発光部１６ａから出射されるとともに窓ガラス１３に入射した後、表面１３ｂで反射して裏面１３ａから出射する光を受光する。受光部１６ｂは、受光量が予め設定された値より少なければＬレベルの信号を出力し、受光量が予め設定された値以上であれば、Ｈレベルの信号を出力する。受光部１６ｂはコントローラ２０に接続され、コントローラ２０は警報装置２１に接続されている。コントローラ２０は、受光部１６ｂの出力信号に基づいて、受光部１６ｂにおける受光量が所定範囲から逸脱したらガラス割れと判断する判断手段を構成する。警報装置２１は、コントローラ２０からの指令により作動されて警報音や警報ランプで窓ガラス１３が割れたことを外部に報知する。

次に、前記のように構成されたガラス割れ検出装置の作用を説明する。
窓ガラス１３が破損していない正常な状態（通常時）においては、発光部１６ａから出射された光の一部が窓ガラス１３の裏面１３ａから窓ガラス１３に斜めに入射するとともに、窓ガラス１３を透過して表面１３ｂで反射して再び裏面１３ａ側へ窓ガラス１３を透過した後、裏面１３ａから出射して受光部１６ｂに入射する。そして、受光部１６ｂには予め設定された所定範囲の強さの光が入射する。この実施形態では発光部１６ａから出射した光のうち裏面１３ａに対する入射角がほぼ７０度付近の光が、遮光部１８のない入射位置から選択的に入射する。

ガラスの屈折率を１．５２とすると、発光部１６ａから出射されて窓ガラス１３に裏面１３ａから入射角７０度程度で入射した光の窓ガラス１３に対する屈折角は約３８°になる。そして、裏面１３ａへの入射角も３８°となる。そうすると、図３のグラフから、表面１３ｂでの反射率が約８％になる。そして、裏面１３ａへの入射角も３８°となり、透過率は７８％程度となる。また、入射角がほぼ７０度付近で窓ガラス１３に入射する光の透過率は約６０％となる。そのため、０．６×０．０８×０．７８＝０．０３７４４となり、窓ガラス１３に入射角７０度程度で入射した光の３．７％程度が裏面１３ａへ戻ってくることになり、裏面１３ａの出射位置から受光部１６ｂへ向かって出射する。

一方、窓ガラス１３の一部が破損すると、たとえ、窓ガラス１３の一部にテープを張って飛散が防止される状態で破損を行っても、窓ガラス１３全体にひび１３ｃが入る。ひび１３ｃの間隔は通常５ｍｍ程度であり、また、入射位置から出射位置までの距離Ｌは約７．８ｍｍである。したがって、発光部１６ａから出射されて窓ガラス１３に入射した光が表面１３ｂで反射した後、裏面１３ａ側に進路を変更して裏面１３ａから出射するまでの経路と必ず交差するように窓ガラス１３にひび１３ｃが入る。窓ガラス１３にひび１３ｃが入ると、発光部１６ａから出射されて窓ガラス１３に入射した光が表面１３ｂで反射するまでの間と、表面１３ｂで反射した後、裏面１３ａから出射するまでの間にひび割れ部で進行方向が変更される。そして、受光部１６ｂに向かって窓ガラス１３の裏面１３ａから出射する光の量が変化し、受光部１６ｂにおける受光量が所定範囲から逸脱する状態になる。通常は、受光量が所定範囲より少なくなる。

コントローラ２０は、受光部１６ｂから出力される出力信号が、発光部１６ａの点滅間隔より長い時間、受光部１６ｂにおける受光量が所定範囲から逸脱する状態に対応する場合に、ガラス割れと判断する。したがって、窓ガラス１３が割られた際に、窓ガラス１３にひび１３ｃが入っただけで飛散されない状態でも窓ガラス１３の割れを検出することができる。コントローラ２０はガラス割れと判断すると、警報装置２１に駆動指令信号を出力する。そして、警報装置２１が作動して警報音や警報ランプによりガラス割れ（異常発生）が外部に報知される。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ガラス割れ検出装置は、開閉不能な自動車用窓のガラス割れを検出し、窓ガラス１３のガラス板として一部が破損した場合に全体にひび割れが生じる強化ガラスが使用されている。そして、窓ガラス１３に対してその裏面１３ａから光を入射させるように出射する発光部１６ａと、窓ガラス１３に入射した後、表面１３ｂで反射して裏面１３ａから出射する光を受光する受光部１６ｂと、受光部１６ｂにおける受光量が所定範囲から逸脱したらガラス割れと判断する判断手段（コントローラ２０）とを備える。また、窓ガラス１３に入射する光の入射位置とその光の窓ガラス１３からの出射位置との間隔が、少なくとも窓ガラス１３にひび１３ｃが入った際に、そのひび１３ｃが入射位置から出射位置までの光の経路と交差するように設定されている。したがって、窓ガラス１３が割られた際に、窓ガラス１３にひび１３ｃが入っただけで飛散されない状態であっても窓ガラス１３の割れを検出することができる。

（２）発光部１６ａ及び受光部１６ｂは窓ガラス１３の裏面１３ａ側に設けられるため、窓ガラス１３の両端縁部に対向するように設ける場合に比較して、組み付けに要する手間を少なくできる。また、発光部１６ａ及び受光部１６ｂを、一つのモジュール１７として容易に構成することができる。

（３）発光部１６ａは、外光と区別できる状態で光を出射する。窓ガラス１３には太陽光やトンネルの照明光や街路灯等の外光が表面１３ｂ側から入射するため、窓ガラス１３にひび１３ｃが入って発光部１６ａから出射された光が受光部１６ｂに到達できなくなった状態おいて、外光が受光部１６ｂに入射することにより、受光部１６ｂの受光量が所定範囲になる虞がある。しかし、発光部１６ａは、外光と区別できる状態で光を出射するため、そのような事態が抑制され、コントローラ２０により精度良くガラス割れと判断される。

（４）窓ガラス１３に裏面１３ａから入射した光は、表面１３ｂで１回反射しただけで裏面１３ａの出射位置から受光部１６ｂに向かって出射する。したがって、複数回反射を行う構成に比較して、光の減衰が抑制されて、受光部１６ｂが出射光を強度の強い状態で受光することができるとともに、外光に影響され難くなる。

（５）外光と区別できる状態で光を出射する方法として、発光部１６ａをパルス駆動する方法、即ち発光部１６ａが所定間隔で点滅する方法を採用している。したがって、発光部１６ａから簡単に外光と区別できる状態で光を出射することができる。

（６）窓ガラス１３の裏面１３ａには発光部１６ａから出射された光のうち所定範囲の角度で入射する光以外の光を遮光する遮光部１８が設けられている。したがって、発光部１６ａから出射された光のうちの必要な光以外の光が、窓ガラス１３に入射されるのが抑制され、受光部１６ｂは必要な光を精度良く受光することができる。

（７）発光部１６ａ及び受光部１６ｂは、窓ガラス１３の周縁部に設けられている。したがって、発光部１６ａ及び受光部１６ｂを目立たない状態で配置することが容易になる。

（８）遮光部１８は、黒色セラミックペースト（黒セラ）をスクリーン印刷することにより形成されている。一般に、車両１１の開閉不能な窓ガラス１３の周縁部には、黒セラの枠部が設けられるため、その枠部を形成する際に、所定の箇所（入射位置及び出射位置）に黒セラ膜を形成しないようにすることで、遮光部１８を容易に形成することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 窓ガラス１３はクオータウインドウ１２に限らず、一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板を使用した開閉不能な他の窓ガラスに適用してもよい。例えば、リヤウインドウ、リヤサイドウインドウ、ハッチバックドアの窓ガラス、サンルーフガラスあるいはフロントウインドウ等に適用してもよい。

○ 窓ガラス１３に裏面１３ａから入射した光は、表面１３ｂで１回反射しただけで裏面１３ａの出射位置から受光部１６ｂに向かって出射する構成に限らず、複数回反射した後、裏面１３ａの出射位置から受光部１６ｂに向かって出射する構成にしてもよい。しかし、反射回数が増えると、光が窓ガラス１３内で反射を繰り返して出射位置まで透過する間に光の減衰が進み、出射位置から受光部１６ｂ向かって出射する光の強度が弱くなるため、反射回数は少ない方が好ましい。

○ 発光部１６ａから外光と区別できる状態で光を出射する方法は、発光部１６ａをパルス駆動する方法に限らない。例えば、スペクトラム拡散法を採用してもよい。
○ 発光部１６ａ及び受光部１６ｂは窓ガラス１３の周縁部と対応する箇所に限らず、中央寄りに設けられてもよい。しかし、発光部１６ａ及び受光部１６ｂを目立たないようにするために、窓ガラス１３の周縁部に配置するのが好ましい。

○ 発光部１６ａ及び受光部１６ｂを一つのモジュール１７とせず、それぞれ独立した構成としてもよい。
○ 図４に示すように、窓ガラス１３の裏面１３ａに遮光部１８を設けずに、発光部１６ａとして指向性の良い光源を使用して、発光部１６ａの出射光が窓ガラス１３の入射位置から効率よく窓ガラス１３内に入射する構成としてもよい。指向性の良い光源としては、レーザダイオードのようなレーザ光源や、出射部にレンズを備えた光源、例えは発光ダイオード等が挙げられる。

○ 遮光部１８を設けるとともに、発光部１６ａとして指向性の良い光源を使用してもよい。
○ コントローラ２０を設けずに、受光部１６ｂの出力信号を警報装置２１に直接入力して、受光部１６ｂからガラス割れを示す出力信号が出力される状態になると警報装置２１が作動するように構成してもよい。即ち、受光部１６ｂが、受光部１６ｂにおける受光量が所定範囲から逸脱したらガラス割れと判断する判断手段を兼ねてもよい。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記受光部は、前記判断手段を兼ねている。

（２）請求項１〜請求項４及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明において、前記発光部は、前記窓ガラスに裏面１３ａから入射した光が表面で所定割合以上裏面側へ向かって反射するように、出射光が前記窓ガラスの裏面に対して所定範囲の角度で入射するように指向性を有する状態で設けられている。

一実施形態を示し、（ａ）は、乗用車の後部を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に対応する右側のクオータウインドウ付近の部分断面図。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線に対応する模式断面図。 強化ガラスの入射角と透過率及び反射率との関係を示すグラフ。 別の実施形態の部分断面図。 従来技術の模式図。

符号の説明

１３…窓ガラス、１３ａ…裏面、１３ｂ…表面、ひび…１３ｃ、１６ａ…発光部、１６ｂ…受光部、１８…遮光部、２０…判断手段としてのコントローラ。

Claims (4)

1. 一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板を開閉不能な窓ガラスに使用した自動車用窓のガラス割れ検出装置であって、
   前記窓ガラスに対してその裏面から光を入射させるように出射する発光部と、
   前記窓ガラスに入射した後、表面で反射して裏面から出射する光を受光する受光部と、
   前記受光部における受光量が所定範囲から逸脱したらガラス割れと判断する判断手段とを備え、
   前記窓ガラスに入射する光の入射位置とその光の窓ガラスからの出射位置との間隔が、少なくとも前記窓ガラスにひびが入った際に、そのひびと前記入射位置から前記出射位置までの光の経路とが交差するように設定されていることを特徴とする自動車用窓のガラス割れ検出装置。
2. 前記発光部は、外光と区別できる状態で光を出射する請求項１に記載の自動車用窓のガラス割れ検出装置。
3. 前記窓ガラスの裏面には前記発光部から出射された光のうち所定範囲の角度で入射する光以外の光を遮光する遮光部が設けられている請求項１又は請求項２に記載の自動車用窓のガラス割れ検出装置。
4. 前記発光部及び受光部は、前記窓ガラスの周縁部に設けられている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の自動車用窓のガラス割れ検出装置。

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