JP2010210235A - 雨滴検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の課題を解決し、部品点数が少なく、製造容易な雨滴検出システムを提供する。
【解決手段】透明基板（１０）と、この透明基板に検出用光線を照射するための発光素子（２２）と、透明基板によって反射された検出用光線（３０）を検出するための検出器（２３）とを備える。透明基板（１０）は、透明基板の裏面（１１−１）から入射した検出用光線が透明基板の主表面（１３−１）で全反射するようにその進行方向を調整するための第１の回折格子（１１ａ）と、全反射された検出用光線を透明基板の裏面から外に出射させるための第２の回折格子（１１ｂ）とを、透明基板の主表面と裏面との間の位置に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、雨滴検出システムに関し、特に発光素子とこの発光素子により発光された検出用光線を受光するための検出器とを用いることにより、自動車のフロントガラスの表面に雨滴が付着したことを検出するための雨滴検出システムに関する。

従来、自動車のフロントガラスに雨滴が付着したことを検知してワイパーを自動的に動作させることが行われている。このような雨滴検出システムとしては、図８（ａ）および（ｂ）に示す構成が知られている。

すなわち、ポリビニルブチラール（以下、ＰＶＢという）製の中間膜１０２を２枚の透明なガラス板１０１および１０３で挟むことにより構成された合わせガラス１００の車内側面（裏面１０１−１）に、ガラス製のプリズム１２４および１２６をそれぞれ屈折率マッチング層１２３および１２５を介して貼着し、これらのプリズムを介して、雨滴検出用の光源１２１から照射された光線１３０を合わせガラス１００の車外側面（主表面１０３−１）で全反射する角度で合わせガラス１００内に導光する。

このとき、合わせガラス１００の車外側面の所定領域に雨滴１４０が付着していると、合わせガラス１００内における光の全反射条件が崩れ、光の一部が合わせガラス１００の外部に漏れ、全反射する光の光量が変化する。この変化量を検出器１２２により検知することで雨滴１４０の存在を確認することができる。

一方、特許文献１には、プリズムを用いる代わりに、回折格子が形成された基板を自動車等のフロントガラスに光学接着剤を介して貼り付けることで小型化を試みた雨滴検出システムが開示されている。

特開平１１−３７９２７号公報

しかしながら、図８に示す従来のレインセンサー(雨滴検出システム)は、透明基板中に光源からの光を全反射角で導光するために、プリズム、およびこのプリズムと透明基板との屈折率マッチングをとるためのマッチング層が必須要件であるとともに、マッチング層を介してプリズムを透明基板表面に密着させる必要があり、工程や部品点数の増加を招いたり、取り付け作業に多くの手間がかかるという問題がある。特に自動車のフロントガラスなどは湾曲したデザインが多く採用され、屈折率マッチング層への泡や異物の混入が発生し易いといった課題もある。また、プリズムの存在によりレインセンサーの大型化が避けられない。

一方、特許文献１に開示の構成は、プリズムを用いないため小型化は可能であるが、回折格子を備えた基板と透明基板との間に屈折率マッチングを取るための光学接着剤を用いる必要があり、泡および異物の混入が発生し易いという課題は何ら解決されていない。

本発明は、このような従来技術の課題を解決し、部品点数が少なく、製造容易な雨滴検出システムを提供することを目的とする。

本発明は、透明基板と、この透明基板に検出用光線を照射するための発光素子と、前記透明基板によって反射された前記検出用光線を検出するための検出器とを備え、前記透明基板は、前記透明基板の裏面から入射した前記検出用光線が前記透明基板の主要面で全反射するようにその進行方向を調整するための第１の回折格子と、前記全反射された前記検出用光線を前記透明基板の裏面から外に出射させるための第２の回折格子とを、前記透明基板の主表面と裏面との間の位置に備えたことを特徴とする雨滴検出システムを提供する。

また、本発明の一態様において、前記透明基板は、第１の屈折率を有し、前記回折格子は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する複数の帯を、前記透明基板内に所定の間隔で平行に配設することで構成されている。また、本発明の一態様において、前記帯は、その表面が３次元曲面で構成されている。また、本発明の一態様において、前記回折格子は、前記透明基板にレーザ光を照射することで形成される。また、本発明の一態様において、前記回折格子は、感光性基材に形成され、この感光性基材は、前記透明基板の主表面と裏面との間の位置に設けられている。

また、本発明の一態様において、前記検出用光線の前記透明基板への入射角度θ_ｉｎが、０°から６０°である。また、本発明の一態様において、前記回折格子は、前記透明基板の屈折率をｎとした場合、その格子傾き角φが、φ≧〔ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_ｉｎ／ｎ）＋ｓｉｎ^−１（１／ｎ）〕／２である。また、本発明の一態様において、前記回折格子は、その格子間隔ｄが、ｄ＝λ／[２・ｎ・ｃｏｓ{９０−〔φ−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_ｉｎ／ｎ）〕}]である。

また、本発明の一態様において、複数の発光素子と、一つの検出器とを備え、前記発光素子毎に前記第１および第２の回折格子に相当する構成を備えることにより、前記複数の発光素子から照射された検出用光線が前記一つの検出器に導光される。また、本発明の一態様において、前記透明基板は、２枚のガラス板で中間膜を挟むことで構成された合わせガラスである。また、本発明の一態様において、前記合わせガラスは、自動車用フロントガラスとして用いられる。さらに、本発明の一態様において、前記回折格子は、前記合わせガラスの車内側に位置するガラス板に形成されている。

本発明によれば、部品点数の削減やコンパクト化を実現するとともに、泡や異物混入による問題等が生じにくく、製造容易な雨滴検出システムを提供することができる。

次に、本発明の一つの実施の形態について説明する。
図１（ａ）は本発明の一つの実施の形態を示す部分破断側面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ'線矢視の平面図、同図（ｃ）はＢ−Ｂ'線矢視の平面図である。同図（ａ）に示す雨滴検出システム１は、内部に２つの回折格子１１ａおよび１１ｂが埋め込まれた室内側のガラス板１１と回折格子の埋め込まれていない室外側のガラス板１３とでＰＶＢ等からなる中間膜１２を挟むことにより一体化された合わせガラス１０と、この合わせガラス１０に対して入射角度がθとなるように設置された雨滴検出用の光源２２と、受光角度がθとなるように設置された検出器２３とを備えている。

センサモジュール２０は、プリント基板２１と、これに搭載された光源２２および検出器２３と、これらの駆動・制御等を行うドライバ回路２４および２５と、プリント基板２１等を収容するカバー２７とを備えている。プリント基板２１は、カバー２７に設けられているフック２６と係合することにより、カバー２７内に固定保持されている。また、センサモジュール２０は、カバー２７の縁に設けられたフランジが、合わせガラス１０の車内側面に設置された金属製のマウント２８に係合することで合わせガラス１０に固定保持されている。ドライバ回路２４および２５は、これらに給電するため、カバー２７の外部に設置された電源（図示せず）と接続されている。

一方、同図（ｂ）に示すように、車内側に位置するガラス板１１は、平面視で複数の筋の集合からなる回折格子１１ａおよび１１ｂを備えている。これらの回折格子は、レーザ光をガラス板１１に照射することで作製され、周囲と屈折率の異なる複数の帯の集合体で構成されている。詳細は後述する。また、同図（ｃ）に示すように、光源２２から照射された検出用光線３０は、回折格子１１ａを介してガラス板１３の車外側面で全反射し、全反射した光は回折格子１１ｂを介して検出器２３で受光される。

ここで、雨滴検出システム１の動作について説明する。
図２（ａ）は検出用光線が全反射した様子を模式的に示す側面図、同図（ｂ）は検出用光線が雨滴によって外部に漏れる様子を模式的に示す側面図である。光源２２から出射した検出用光線３０はガラス板１１の室内側面（裏面１１−１）に入射し、ガラス板１１内部に埋め込まれている回折格子１１ａによって回折を受け、合わせガラス１０の内部で全反射するように、その進行方向が変えられる。すなわち、ガラス板１３の室外側面（主表面１３−１）に到達した光はその面で全反射し、その後、全反射した検出用光線３０は回折格子１１ｂでさらに回折を受け、室内側のガラス板１１の裏面１１−１からθ方向に出射し、検出器２３で検出される。このとき、全反射点３０ａに雨滴４０が付着していた場合、全反射点３０ａでの全反射条件が崩れるため、一部の光がガラス板１３の外へ漏れ出し、検出器２３に届く光量は減少する。この受光量の変化を検知することで、雨滴４０の有無を判断することができる。受光量の変化は、図１のドライバ回路２５等により行われる。

ここでは、雨滴検出システムの用途として自動車用のフロントガラスを想定しているため、回折格子が埋め込まれている透明基板として、合わせガラスを用いた例を挙げた。しかし、透明基板は単板（ガラス製、樹脂製等）であってもよいことは明らかである。また、本発明に係る雨滴検出システムは、他の乗り物や用途、例えば鉄道や航空機、屋外の監視カメラ等に適用されてもよい。また、透明基板は、ガラスが適当だがアクリル板やポリカーボネートでもよい。

雨滴検出用の光源２２としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等が好適であり、その中心波長は４００ｎｍから１５００ｎｍのものが使用可能である。光源２２から発する光としては、ガラス板に吸収されることおよび人間の目に対して刺激を与えること等を考慮すると、８００〜１０００ｎｍの波長のものが好適である。また、検出器２３としては、フォトダイオード（ＰＤ）またはフォトトランジスタ等が使用でき、光源２３が発する光の波長に感度を十分有する特性のものを使用する。

また、回折格子１１ａおよび１１ｂの具体的な構成としては、微細構造からなる光学素子、屈折率や吸収係数、表面形状が周期的に変化したものが知られるが、回折効率および透明性の観点から屈折率が周期的に変化した体積位相型回折格子が好ましい。例えば、回折格子１１ａおよび１１ｂは、周期的に設けられた複数の帯の集合からなり、帯における屈折率Ｎ１と帯以外におけるガラス板１１の屈折率Ｎ２との関係は、Ｎ１≠Ｎ２を満たしている。

図３は、回折格子の製造工程を模式的に示す側面図である。レーザ光５１をレンズ５０を用いて、ガラス板１１内部へ集光照射する。すると、レーザ光５１が集光する部位において、下記文献１、２、３で知られるように、屈折率変化部１２が誘起される。
（文献１）Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ.２１、１７２９、（１９９６）
（文献２）Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ.７１、３３２９、（１９９７）
（文献３）Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ.８１、１１３７、（２００１） 。

レーザ光５１を集光照射しながら、図面のＹ方向へレーザ光５１またはガラス板１１を走査する。この工程をＸ方向にｄ／cosφずつ繰り返すことで屈折率が周期的に変化する回折格子が形成される。ここでｄは格子間隔、φは格子傾き角である。格子傾き角φの回折格子を作製するためには、レーザ光５１の入射角度θを、ｓｉｎθ＝ｎ・ｓｉｎφを満たす角度にすればよい。

但し、回折格子の作製法は本方式のみに限らず、レーザ光をビームスプリッター等で２つに分け、ある角度を持たせて透明基板内部で再び重ね合わせることによる干渉記録法も使用可能である。回折格子作製に使用されるレーザ光としては、パルス幅が短く高出力のものが好適であるが、パルス幅が１μｓ以下で照射フルエンスが１μＪ/ｃｍ^２以上のものがより好ましい。

また、レーザの発振波長としては、２６６ｎｍから１０．６μｍまでの範囲内に発振波長を有するレーザが使用可能であるが、透明基板内部に回折格子を形成したい場合、透明基板による吸収が少ない波長域に発振波長を有するレーザが好適である。例えば、透明基板がガラス製である場合、３５５ｎｍから１０６４ｎｍの波長域に発振波長を有するレーザが最適である。波長３５５ｎｍのＹＡＧ３倍波レーザや、波長５３２ｎｍのＹＡＧ２倍波レーザ、波長８００ｎｍのＴｉＳａフェムト秒レーザ、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ等がパルス幅や出力の点で好適である。

作製する回折格子の構造、すなわち回折格子の傾き角（φ）と格子間隔（ｄ）は、雨滴検出用光源の波長（λ）および光源光線の透明基板１１への入射角度（θ_ｉｎ）、透明基板１１の屈折率（ｎ）を用いてそれぞれ次式より決定される。入射角度θ_ｉｎは、０°から６０°であることが好ましい。

φ≧〔ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_ｉｎ／ｎ）＋ｓｉｎ^−１（１／ｎ）〕／２・・・（１）
ｄ＝λ／[２・ｎ・ｃｏｓ{９０−〔φ−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_ｉｎ／ｎ）〕}]・・（２）

図４（ａ）は本発明のその他の実施の形態を模式的に示す側面図、同図（ｂ）はＣ−Ｃ'線矢視の平面図である。２枚のガラス板１１および１３を中間膜１２で貼り合せた合わせガラス１０内に、回折格子６１および６２が記録されている感光材料６３を封入している。光源（図示せず）から照射された光は室内側の透明基板であるガラス板１１に垂直入射してから、感光材料に記録された回折格子６１により回折を受け、室外側の透明基板であるガラス板１３中を全反射するようにその進行方向が変えられる。

ガラス板１３の主表面１３−１で全反射した光は、回折格子６２で回折を受け、室内側のガラス板１１の裏面１１−１から垂直方向に出射され、検出器（図示せず）で検出される。図２の場合と同様に、全反射点に雨滴が付着すると、全反射点での全反射条件が崩れ一部の光がガラス板１３の外へ漏れ出し、光源から検出器へ届く光量が減少する。この受光量の変化を検知することで、雨滴の有無を判断できる。ここで、中間膜１２にはＰＶＢ等が用いられる。また、回折格子を記録する感光材料としては、フォトポリマーが好適であるが、銀塩や重クロム酸ゼラチン等の感光材料も使用可能である。

図５は、回折格子を感光基材に作る工程を模式的に説明する側面図である。感光材料６３への回折格子の作製は、レーザ発振器７１から照射された可干渉性の高いレーザ光７３をビームスプリッター７２で２つに分け、感光材料６３中で再び所定の角度をもって合わせることによる干渉記録法で記録できる。なお、２つに分けたレーザ光７４および７５の各光路にレンズ等（図示せず）を挿入し球面波として感光材料へ照射することで、３次元曲面を持つ回折格子が形成され集光機能を付与することが可能である。図６に示すように、平面視において、湾曲した帯の集合からなる回折格子６３ａ、６３ｂを作ることができる。これらの回折格子を用いた場合においても図１同様に、回折格子６３ａに対向して光源を設置し、回折格子６３ｂに対向して検出器を設置することになる。

このような３次元曲面を持った回折格子はレンズや凹面鏡の様な集光機能を有しており、雨滴検出用光源からの光を効率良く検出器に集めることができ検出精度の向上に役立ち好ましい。このように記録された感光材料は、オートクレーブ等の方法を用いて熱と圧力をかけ中間膜と一緒に透明基板内に封入するのが好ましい。なお、図１に示した回折格子においても、３次元曲面を持った回折格子を実現できることは明らかである。

図７（ａ）は本発明のその他の実施の形態に係る回折格子を示す平面図、同図（ｂ）はＤ−Ｄ'線断面図、同図（ｃ）は発光素子と検出器のレイアウトを示す平面図である。複数の光源と各光源からの光を回折し、１箇所の検出器に光が集まるようにする複数の回折格子を備えることにより、雨滴の検出感度や精度を向上させることができる。ガラス板１１に、平面視で計８個の回折格子１１ａ−１、１１ｂ−１、１１ａ−２、１１ｂ−２、１１ａ−３、１１ｂ−３、１１ａ−４および１１ｂ−４を設ける。そして、同図（ｃ）に示すように、ガラス板１１の裏面側には、回折格子１１ａ−１に対向して光源２２−１を設置し、回折格子１１ａ−２に対向して光源２２−２を設置し、回折格子１１ａ−３に対向して光源２２−３を設置し、回折格子１１ａ−４に対向して光源２２−４を設置し、これら計４個の光源を頂点とする対角線が交差する位置に検出器２３−１を設置する。

各光源から照射された検出用光線３０'は、それぞれに対向する回折格子によって回折された後、ガラス板１３の主表面１３−１で全反射し、全反射した光線３０'は検出器２３−１寄り設置されている回折格子１１ｂ−１〜１１ｂ−４の何れかで回折された後、検出器２３-１によって受光される。このように、４個の光源を備えることにより、雨滴の検出ポイントも４箇所となるため、雨滴の検出精度を向上させることができる。なお、回折格子や光源の配置を工夫することにより、さらに多くの光源を設置したり、２または３個の光源を備えた構成にしたりできることは明らかである。なお、ガラス板１１に回折格子を作製する代わりに、図４で示したように、感光材料に作製した回折格子をガラス板１１および１３で挟む構成としてもよいことは明らかである。

以下に発明をより詳細に説明するために実施例を示す。但し、本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。

（例１）
厚さ３ｍｍのソーダライムガラス板にフェムト秒ＴｉＳａレーザ（波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓ）をＮＡ０．２８の対物レンズで集光照射する。焦点位置はガラス表面から１００μｍ内部に設定し、照射角度はガラス面垂直に対して５６．１°傾けて照射する。この際、レーザの偏光面を、レーザ光入射面に平行（Ｐ偏光）にする。ガラスサンプルをレーザ光の入射面に垂直な方向に５ｍｍ／ｓで長さ４ｍｍ走査し、走査後、走査方向と垂直方向に２．４３μｍ移動させ、再び前記走査方向と平行に反対方向に走査するといった作業を１６００回繰り返し、約４×４ｍｍの領域にレーザ照射する。

次に、レーザ照射した４×４ｍｍの領域の中心点から５．４ｍｍ離れた位置に先程とは反対向きに傾けたレーザ光を照射する。走査に関しては先に照射した場合と同様で、４×４ｍｍの領域にレーザ照射する。

レーザ照射部のガラス内部断面を観察することにより、傾きが３４．４°で、間隔が２．０１μｍの周期的な屈折率変化領域と５.４ｍｍ離れた位置に傾きが−３４．４°で、間隔が２．０１μｍの対向する周期的な屈折率変化領域が確認される。すなわち、二つの対向する体積位相型回折格子が形成されることになる。

（例２）
発振波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ光をコリメートレンズを用いてφ５ｍｍの平行光とし、ビームスプリッターで２つに分けた後、それぞれのビームを入射角度１６．２４°と５０．８３°で、ＤｕＰＯＮＴ製フォトポリマーフィルム（商品名：Ｏｍｎｉｄｅｘ３５２）内で重なるように照射する。照射パワーを２００ｍＷ／ｃｍ^２とし、１００ｓ間照射する。レーザ光の入射方向を１８０度回転し、前述の照射部より４．６４ｍｍ離れた位置に同様にレーザ光を照射する。

レーザ照射後、フォトポリマーフィルムに回折格子固定化の為ＵＶ光を２００ｍＪ／ｃｍ^２照射する。このようにして回折格子を記録したフォトポリマーフィルムを厚さ１ｍｍの室内側ガラス上に移し変え、ローラー等で泡や異物が入らないように貼り付ける。その上にバリアフィルムとしてのＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、更にその上に中間膜としてのＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、最後に厚さ１ｍｍの室外側ガラスを積層し、オートクレーブ装置にて加圧、１３０℃程度に加熱し圧着する。

以上説明したとおり、本発明は、自動車のフロントガラスに好適な雨滴検出システムを提供することができ、ルームミラー近傍のフロントガラスに本発明に係る雨滴検出システムを設置すると運転者の視界を妨げにくく好ましい。また、本発明は、自動車用フロントガラスに用いられるだけでなく、自動車用のその他のガラス（ドアガラス、リアガラス、サンルーフ等）、船舶、航空機、鉄道車両、建築物等の窓ガラス等の透明基板に適用できることは明らかである。

また、透明基板の透過率は、自動車用フロントガラスとして用いられる場合は可視光透過率７０％（標準光源Ａで測定）が要件として求められるが、用途に応じて、適宜選択されることは明らかである。例えば、着色ガラスを用いることで可視光の一部をカットしたり、紫外線や赤外線をカットしたりする透明基板を用いてもよい。ガラスの種類としてはソーダライムシリカガラス等が用いられる。

また、中間膜には、赤外線を粒径が０．２μｍ以下（好ましくは０．１５〜０．００１μｍ）の赤外線遮蔽性微粒子を分散配合してもよい。赤外線遮蔽性微粒子の材質としては、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏの金属、酸化物、窒化物、硫化物、またはこれらにＳｂもしくはＦをドープしたドープ物からなる微粒子が例示される。これらの微粒子を単独または複合物として使用できる。これらの単独物または複合物を有機樹脂に混合した混合物、またはこれらの単独物または複合物を有機樹脂物で被覆した被覆物を用いることができる。さらに、赤外線遮蔽性微粒子として、アンチモンがドープされた酸化錫（ＡＴＯ）微粒子、および錫がドープされた酸化インジウム（ＩＴＯ）微粒子のうちの少なくとも一方／両方を用いてもよい。ＡＴＯ微粒子およびＩＴＯ微粒子は、赤外線遮蔽性能に優れているため、中間膜へのわずかな配合量で、所望の赤外線遮蔽性能を実現できる。

さらに、中間膜には、透明有機樹脂を主原料として作られ、赤外線遮蔽性微粒子の分散配合された赤外線遮蔽層と、周波数５，０００Ｈｚの音を遮音するための遮音層と、赤外線遮蔽性微粒子の分散配合された赤外線遮蔽層とが順次積層されて構成されたものを用いてもよい。赤外線遮蔽性微粒子は遮音層に含まれていてもよい。合わせガラスの１ｍ²あたりの質量（面密度）を１２ｋｇ以下とすると好ましく、合わせガラスを構成する各ガラス板の厚さを１．０〜２．５ｍｍし、特に１．０〜２．０ｍｍにすることが好ましい。また、合わせガラスを２枚のガラス板で構成する場合、１枚のガラス板の厚さを１．０〜１．６ｍｍとし、もう１枚のガラス板の厚さを１．５〜２．０ｍｍとすることで窓ガラスを軽量化でき、自動車用の窓として十分な強度を確保できる。

なお、遮音層は、周波数５，０００Ｈｚの音響透過損失が３５ｄＢ以下の公知の有機樹脂膜であることが好ましく、中間膜の製造し易さの観点から、単独でフィルム状の形状を維持できる材料を用いて、遮音層を作製することが好ましい。例えばＰＶＢ改質材料、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）系材料、ウレタン樹脂材料、塩化ビニル樹脂材料、シリコーン樹脂材料等を用いるとよい。

ただし、周波数５，０００Ｈｚにおける音響透過損失を大きくさせるためには、コインシデンス効果の観点からすると、中間膜の剛性を可能な限り低下させた方が効果的である。そこで、フィルム状態を維持し得る限界まで脆弱化（例えば冷却凝固した寒天またはゼラチンのような状態）されたものを用いるとよい。具体的には、通常の自動車窓用合わせガラスの中間膜に用いられるポリビニルブチラール（ＰＶＢ）フィルムよりも、ロックウエル硬さの値が小さく、かつ、弾性率および／または伸び率が大きいフィルムを遮音層として用いることが好ましい。

（ａ）本発明の一つの実施の形態を示す部分破断側面図、（ｂ）Ａ−Ａ'線矢視の平面図、Ｂ−Ｂ'線矢視の平面図である。 （ａ）検出用光線が全反射した様子を模式的に示す側面図、（ｂ）検出用光線が雨滴によって外部に漏れる様子を模式的に示す側面図である。 回折格子の製造工程を模式的に示す側面図である。 （ａ）本発明のその他の実施の形態を模式的に示す側面図、（ｂ）Ｃ−Ｃ'線矢視の平面図である。 回折格子を感光基材に作る工程を模式的に説明する側面図である。 本発明のその他の実施の形態に係る回折格子を示す平面図である。 （ａ）本発明のその他の実施の形態に係る回折格子を示す平面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ'線断面図、（ｃ）発光素子と検出器のレイアウトを示す平面図である。 （ａ）、（ｂ）従来例を示す模式図である。

符号の説明

１：雨滴検出システム
１０：合わせガラス
１１、１３：ガラス板
１２：中間膜
１１ａ、１１ｂ：回折格子
１１−１：裏面
１３−１：主表面
２０：センセモジュール
２１：プリント基板
２２：光源
２３：検出器
２４、２５：ドライバ回路
２６：フック
２７：カバー
２８：マウント
３０：検出用光線
４０：雨滴
５０：レンズ
６０：フィルム
６１、６２：回折格子
６３：感光基材
７１：光源
７２：ビームスプリッタ
７３、７４、７５：レーザ光

Claims (12)

1. 透明基板と、この透明基板に検出用光線を照射するための発光素子と、前記透明基板によって反射された前記検出用光線を検出するための検出器とを備え、
   前記透明基板は、前記透明基板の裏面から入射した前記検出用光線が前記透明基板の主要面で全反射するようにその進行方向を調整するための第１の回折格子と、前記全反射された前記検出用光線を前記透明基板の裏面から外に出射させるための第２の回折格子とを、前記透明基板の主表面と裏面との間の位置に備えたことを特徴とする雨滴検出システム。
2. 前記透明基板は、第１の屈折率を有し、
   前記回折格子は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する複数の帯を、前記透明基板内に所定の間隔で平行に配設することで構成されている請求項１に記載の雨滴検出システム。
3. 前記帯は、その表面が３次元曲面で構成されている請求項２に記載の雨滴検出システム。
4. 前記回折格子は、前記透明基板にレーザ光を照射することで形成される請求項１〜３の何れか一項に記載の雨滴検出システム。
5. 前記回折格子は、感光性基材に形成され、
   この感光性基材は、前記透明基板の主表面と裏面との間の位置に設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載の雨滴検出システム。
6. 前記検出用光線の前記透明基板への入射角度θ_ｉｎが、０°から６０°である請求項１〜５の何れか一項に記載の雨滴検出システム。
7. 前記回折格子は、前記透明基板の屈折率をｎとした場合、その格子傾き角φが、φ≧〔ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_ｉｎ／ｎ）＋ｓｉｎ^−１（１／ｎ）〕／２である請求項６に記載の雨滴検出システム。
8. 前記回折格子は、その格子間隔ｄが、ｄ＝λ／[２・ｎ・ｃｏｓ{９０−〔φ−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθ_ｉｎ／ｎ）〕}]である請求項７に記載の雨滴検出システム。
9. 複数の発光素子と、一つの検出器とを備え、
   前記発光素子毎に前記第１および第２の回折格子に相当する構成を備えることにより、前記複数の発光素子から照射された検出用光線が前記一つの検出器に導光される請求項１〜８の何れか一項に記載の雨滴検出システム。
10. 前記透明基板は、２枚のガラス板で中間膜を挟むことで構成された合わせガラスである請求項１〜９の何れか一項に記載の雨滴検出システム。
11. 前記合わせガラスは、自動車用フロントガラスとして用いられる請求項１０に記載の雨滴検出システム。
12. 前記回折格子は、前記合わせガラスの車内側に位置するガラス板に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の雨滴検出システム。

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