JP2011530691A - 雨滴感知センサー - Google Patents

Abstract

本発明は雨滴感知センサーを提供することを目的とするものであって、本発明の構成は、雨天時の雨水を感知する雨滴感知センサーにおいて、自動車の前窓２に光を透過するように光を照射する光源５と、前記光源５から照射された光が前記自動車の前窓２に落ちる雨滴から反射される時の光信号をセンシングして光電変換する受光素子６と、前記受光素子６の光電変換された信号を受信して降雨程度を判断する受信機９とを含んで構成され、前記光源５と前記受光素子６は前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置されて前記自動車の前窓２から直接反射された光源５の光は受光素子６の外側に漏れ、前記自動車の前窓２に当たった雨滴８から反射された光を前記受光素子６が受信して自動車のワイパーを作動させることを特徴とする。

Description

本発明は雨滴感知センサーを自動車の前窓に取り付けて、雨滴がセンサーが取り付けられた窓に落ちる時、雨滴から光源方向に反射される光量を受信して雨滴量を認識する雨滴感知センサーに関する。

また、本発明は雨滴から反射される光信号以外の周辺光の影響を受けないので、降雨程度の感知効率性などを高めた雨滴感知センサーに関する。

従来の雨滴感知センサーは、自動車の前窓に信号光を注入して、窓に雨滴が落ちると窓の内部に沿って導波する光が外部に漏れて、反対側に設けられた受光素子に到逹する光量が減ることにより雨滴の落下程度を判別する方式や、信号光を窓に傾斜して入射させて、窓に雨滴が落ちると反射率に変化が起こって、反対側に設けられた受光素子に到逹する光量が変化することにより雨滴の落下程度を判別する方式や、一列に配列した雨滴感知センサーを自動車の前窓に取り付けて、雨滴がセンサーが取り付けられた窓に落ちる時、雨滴から光源方向に反射される光量を受信して雨滴量を認識する方式を使った。

このような方式のうち、一番目の方式は、センサーとして用いられる信号光を自動車の前窓の内部に導波するように入射させる時、光結合器を自動車の前窓と完全に密着させ、正確な入射角を保持する必要があるため、光学系が複雑になり、設置が難しいという短所があった。二番目の方式は、センサーとして用いられる光源の反対側に受光素子を設けるため、雨滴による反射だけではなく、自動車の前窓の表面から反射される反射光も受光素子に入射されて信号対雑音比が低下するという短所があった。三番目の方式は、センサーとして用いられる光源と受光素子の一対を一列に配置するため、広い面積に落ちる雨滴を感知するためには多数の光源と受光素子の対が必要となって、光源及び受光素子の一対当たりの感知面積が狭いという短所があった。

即ち、従来技術による自動車の前窓の内部導波現象を用いた雨滴感知方式は光学系が複雑になり、設置が難しいという短所があり、光源と受光素子を互いに反対側に位置させて雨滴による反射光を測定する方式は窓表面での反射によって信号対雑音比が低下するという短所があり、光源と受光素子を一列に配置する反射型方式は雨滴感知面積が狭いという短所があった。

一方、自動車の前窓には、雨天時の雨水によって発生する視界障害を克服するためにワイパーが設けられ、このようなワイパーは雨水が落ちる程度に応じてワイパーの間欠速度制御が段階別に行われる。しかし、このようなワイパーの速度制御システムは幾つかの段階のみで調節されるため、雨量に応じて運転手が所望する速度でワイパーを動かすことができないという短所がある。

このような点を克服するために、雨量を感知してワイパーの速度を制御する方式が採用されているが、従来には自動車の前窓に信号光を注入して、窓に雨滴が落ちると、窓の内部に沿って導波する光が外部に漏れて、反対側に設けられた受光素子に到逹する光量が減ることにより雨滴の落下程度を判別する方式や、信号光を窓に傾斜して入射させて、窓に雨滴が落ちると反射率に変化が起こって、反対側に設けられた受光素子に到逹する光量が変化することにより雨滴の落下程度を判別する方式や、一列に配列した雨滴感知センサーを自動車の前窓に取り付けて、雨滴がセンサーが取り付けられた窓に落ちる時、雨滴から光源方向に反射される光量を受信して雨滴量を認識する方式を使っていた。

このような方式のうち、一番目の方式は、センサーとして用いられる信号光を自動車の前窓の内部に導波するように入射させる時、光結合器を自動車の前窓と完全に密着させ、正確な入射角を保持する必要があるため、光学系が複雑になり、設置が難しいという短所があった。二番目の方式は、センサーとして用いられる光源の反対側に受光素子を設けるため、雨滴による反射だけではなく、自動車の前窓の表面から反射される反射光も受光素子に入射されて信号対雑音比が低下するという短所があった。三番目の方式は、センサーとして用いられる光源と受光素子の一対を一列に配置するため、広い面積に落ちる雨滴を感知するためには多数の光源と受光素子の対が必要となって、光源及び受光素子の一対当たりの感知面積が狭いという短所があった。

また、前記の短所を改良するために開発された製品も、依然として雨滴から反射される光信号だけでなく、車体の窓から反射される量が多いため、信号対雑音比が低下して雨滴の感知効率性において期待とおりの性能が出ない実状である。

そして、従来のものはワイパーの往復による光信号も受信するものであって、相手側の自動車のヘッドライトの影響を受けるため、効率が更に悪くなる。例えば、ワイパーが作動する瞬間、雨滴が反射される信号を受信すること以外に、相手側の自動車のヘッドライトの光を感知して誤作動を起こすなどの余地がある。

本発明は前述のような問題点を解決するために開発されたものであって、その目的は、反射型雨滴感知方式において少ない数の光源及び受光素子を用いてより広い面積にかけて効率的に雨滴を感知すると共に、光学系を簡単にすることで設置が簡便で、且つ自動車の前窓の表面から反射される反射光の影響を受けないながら変調された信号光を使って周辺光の影響を最小化させ、雨滴感知面積の側面で効率的な雨滴感知方式を具現することにある。

また、前述のような問題点を解決するための本発明の他の目的は、光学系が簡素化されて設置が容易であり、窓に光を透過させる光源と雨滴から反射される光を集める受光素子を窓表面に対して傾斜して設けることで、雨滴による反射ではない自動車の前窓の表面から反射される反射光の影響を受けて信号対雑音比が低下することを防止し、尚、ワイパーの往復による光信号は受信しないように設計されて、ワイパーの作動瞬間に相手側の自動車のヘッドライトの影響を受けることを防止して、作動信頼性などを顕著に高めた新構造の雨滴感知センサーを提供することである。

前記のような目的を達成するための本発明の構成は、具体的に、雨天時の雨水を感知する雨滴感知装置において、送信機１１で生成された信号によって信号光を送出する光源５と、単位感知区域で前記光源５から照射された光が水玉に反射されて返ってくる方向に４つの光源５に囲まれて配置されて受信する受光素子６と、雨滴感知センサーケース１の一側に形成された開口部に装着される赤外線フィルターと、自動車の前窓２の表面での反射による雑音要素を排除しながらも、信号光に含まれた変調周波数成分のみを抽出して窓表面の雨滴の存在量を判断することで、雨滴による反射成分ではない外部光による影響を最小化させて雨滴感知確率を高める受信機９とで構成されたことを特徴とし、
前記光源５から照射された光が水玉に反射されて返ってくる方向に４つの光源５に囲まれて配置されて受信する受光素子６からなる単位感知区域の左右または上下に格子状に２つの光源５と１つの受光素子６をそれぞれ更に配置して感知区域を拡張することを特徴とし、
前記光源５は受光素子６と格子状に配置され、赤外線ＬＥＤであることを特徴とし、
前記雨滴感知センサーケース１の内部に、光を吸収する黒色処理と乱反射処理が施されたことを特徴とし、
前記送信機１１は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ帯の矩形波を発振する発振器１３と、発振信号によって赤外線ＬＥＤ光源５を光変調させる変調器１４とで構成されたことを特徴とし、
前記受信機９は受光素子６で光電変換された電気信号を増幅する増幅器１５と、前記発振器１３の発振周波数と同一周波数成分のみをフィルタリングする帯域通過フィルター１６とで構成されたことを特徴とし、
前記受光素子６の前面に装着された赤外線フィルターは、信号光以外の可視光線帯の外部光が受信されることを抑制することを特徴とし、
前記受信機９は信号光の大きさによって情報をマイコン（microcomputer）１０に伝達し、マイコン１０は予め入力された参照表（Look-up Table）によって適合した自動車のワイパーの作動頻度を決定し、雨滴感知信号１２を出力することを特徴とする周辺光影響を減らした格子配列方式の雨滴感知装置で構成されたものである。

本発明の第１特徴によれば、雨滴感知センサーで感知誤差を減らすために、雨滴が落ちる面積をより広く感知して光源と受光素子を格子状に配列する方式を使用し、また自動車の前窓の表面から反射される反射光の影響を受けないように光源と受光素子が格子状に取り付けられた感知板を前窓に傾斜して取り付ける方式を使用した。この時、光源から発射される特定周波数に変調された信号光が、雨滴から反射されて格子内に位置した受光素子に入射され、このように受信された光信号は電気信号に変換されて変調時に用いられた特定周波数成分のみがフィルタリングされて周辺光の影響を最小化し、このように復元された信号はマイコンで予め入力された参照表と比べて、受信された信号に対応する窓のワイパー作動信号を発生させた。

かかる目的を具現するための本発明によれば、雨天時の雨水を感知する雨滴感知センサーにおいて、自動車の前窓２に光が透過するように光を照射する光源５と、前記光源５から照射された光が前記自動車の前窓２に落ちた雨滴から反射される時の光信号をセンシングして光電変換する受光素子６と、前記受光素子６の光電変換された信号を受信して降雨程度を判断する受信機９とを含んで構成され、前記光源５と前記受光素子６は、前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置されて前記自動車の前窓２で直接反射された光源５の光は受光素子６の外側に漏れ、前記自動車の前窓２に当たった雨滴８から反射された光を前記受光素子６が受信して自動車のワイパーを作動させるようにしたことを特徴とする雨滴感知センサーが提供される。

前記光源５と前記受光素子６は基板４に搭載され、前記基板４は前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置されて、前記光源５と前記受光素子６が前記自動車の前窓２の表面に傾斜して配置され、
前記受光素子６は前記基板４の中央部に搭載され、前記光源５は前記受光素子６の外郭部に位置するように前記基板４に搭載され、
前記光源５の光が照射される自動車の前窓２には前面の開口部３と向かい合うようにケース１が設けられ、前記ケース１の内部には前記光源５と前記受光素子６が搭載された基板４が内蔵され、前記光源５と前記受光素子６を搭載した前記基板４は前記自動車の前窓２に対して傾斜して設けられたことを特徴とする。

前記光源５は赤外線ＬＥＤからなり、前記受光素子６は赤外線センサーからなることを特徴とする。

また、前記受光素子６の前後左右方向に複数個の光源５が格子型で配列されて構成され、
前記受光素子６の前後左右方向に格子型で複数個の光源５が配列された単位感知区域の左右または上下に格子状に２つの光源５と１つの受光素子６をそれぞれ更に配置して感知区域を拡張することを特徴とする。

本発明の雨滴感知方式は、自動車の窓を光導波路として用いる感知方式や、信号光を送出する光源と受信する受光素子とが向かい合うように配置する方式や、光源と受信する受光素子とを一列に同一方向に配置する方式とは異なり、信号光を送出する光源が受信する受光素子を囲む構造で配置して自動車の窓表面に落ちる雨滴をより広い面積にかけて感知することができて、雨滴感知確率を高めて雨滴感知センサーが誤動作する確率を減らすことに適合するという効果がある。

本発明によれば、光学系が簡素化され、設置が容易であり、窓に光を透過させる光源と雨滴から反射される光を集める受光素子を窓表面に対して傾斜して設けることで、雨滴による反射ではない自動車の前窓の表面から反射される反射光の影響を受けて信号対雑音比が低下することを最小化すると共に、尚、ワイパーの往復による光信号は受信しないように設計され、ワイパーの作動瞬間に相手側の自動車のヘッドライトの影響を受けることを防止するので、作動信頼性などを顕著に向上させた、新構造の雨滴感知センサーを提供することができる。

また、本発明は、自動車の窓を光導波路として用いる感知方式や、信号光を送出する光源と受信する受光素子とが向かい合うように配置する方式や、光源と受信する受光素子とを一列に同一方向に配置する方式とは異なり、信号光を送出する光源が受信する受光素子を囲む構造で配置して自動車の窓表面に落ちる雨滴をより広い面積にかけて感知することができて、雨滴感知確率を高めて雨滴感知センサーが誤動作する確率を減らすことに適合するという効果がある。

本発明の雨滴感知センサーが自動車の前窓に取り付けられた状態を概念的に示す図である。 本発明の主要部である光源の光が窓表面から反射される過程を概念的に示す図である。 本発明の主要部である光源の光が雨滴に反射されて受光素子に受光される過程を概念的に示す図である。 本発明の主要部である光源と受光素子の配置状態の第１実施例を概念的に示す図である。 本発明の主要部である光源と受光素子の配置状態の第２実施例を概念的に示す図である。 本発明の主要部である光源のパルス信号状態を示すグラフである。 本発明の雨滴感知センサーの信号感知概念図と周辺光の影響の減少方式の概念図である。

雨天時の雨水を感知する雨滴感知装置において、送信機１１で生成された信号によって信号光を送出する光源５と、単位感知区域で前記光源５から照射された光が水玉に反射されて返ってくる方向に４つの光源５に囲まれて配置されて受信する受光素子６と、雨滴感知センサーケースの一側に形成された開口部に装着される赤外線フィルターと、自動車の前窓２の表面での反射による雑音要素を排除しながらも、信号光に含まれた変調周波数成分のみを抽出して窓表面の雨滴存在量を判断することで、雨滴による反射成分ではない外部光による影響を最小化させて雨滴感知確率を高める受信機９とで構成されたことを特徴とする雨滴感知装置が提供される。

また、本発明によれば、雨天時の雨水を感知する雨滴感知センサーにおいて、自動車の前窓２に光を透過するように光を照射する光源５と、前記光源５から照射された光が前記自動車の前窓２に落ちる雨滴から反射される時の光信号をセンシングして光電変換する受光素子６と、前記受光素子６の光電変換された信号を受信して降雨程度を判断する受信機９とを含んで構成され、前記光源５と前記受光素子６は前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置されて前記自動車の前窓２から直接反射された光源５の光は受光素子６の外側に漏れ、前記自動車の前窓２に当たった雨滴８から反射された光を前記受光素子６が受信して自動車のワイパーを作動させ、前記光源５と前記受光素子６は基板４に搭載され、前記基板４は前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置され、前記光源５と前記受光素子６が前記自動車の前窓２の表面に傾斜して配置されたことを特徴とする雨滴感知センサーが提供される。

添付の図１は、本発明が適用された雨滴感知センサーと、前窓の表面に光源と受光素子が格子状に取り付けられた感知板を前窓に傾斜して取り付ける方式の概念図であり、図２はセンサー内の周辺光の影響の減少方式の概念図である。

図１を参照すれば、符号１は本発明による雨滴感知センサーの外箱を示し、符号２は自動車の前窓を示し、符号４は光源と受光素子を格子模様で配列して取り付ける格子板を示し、符号５は光源として用いられるＬＥＤを示し、符号６は受信された光信号を電気信号に切り替えるための受光素子を示し、符号７は格子板を固定するブラケットを示し、符号８は窓表面に落ちる雨滴を示す。

前記の構成で光源として用いられるＬＥＤ５から出力される赤外線信号光は、赤外線フィルターと自動車の前窓２を通過して窓表面に取り付けられた雨滴８から一部が反射されて、また自動車の前窓２と赤外線通過フィルター３を通過した後、ＬＥＤ５と同一方向に位置した受光素子６で光電変換される。このように光電変換された電気信号は受信機で信号に復元された後、マイコンに予め入力された参照表と比べて、受信された信号に対応する窓のワイパー作動信号を発生させることになる。この時、１単位感知区域では光源として用いられる４つのＬＥＤ５が１つの受光素子６を囲む構造であって、１つの受光素子６で４つの経路を含めることができるので、受光素子の個数側面で経済的である。

さらに、隣接感知区域では２つのＬＥＤ５と１つの受光素子６を追加しても、最初の感知区域でのように４つのＬＥＤ５を使用する効果が得られ、感知面積は広げながら部品数を減らすことができる長所がある。

一方、図２を参照すれば、符号９は受信機を示し、符号１０はマイコンを示し、符号１１は送信機を示し、符号１２は窓のワイパーを作動させる雨滴感知信号を示し、符号１３は光源を変調させる発振周波数を生成する発振器を示し、符号１４は変調器を示し、符号１５は受光素子で光電変換された信号を増幅する増幅器を示し、符号１６は増幅器の出力に含まれた信号のうち、最初に送信機で使われた変調周波数と同一周波数成分のみを抽出する帯域通過フィルターを示す。

前記の構成で発振器１３は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ帯の正弦波を発振し、この発振信号によって変調器１４はＬＥＤ５を光変調させる。このように生成された信号光は自動車の前窓２に落ちた雨滴８から反射されて自動車の前窓に取り付けられた赤外線通過フィルター３を通過した後、受光素子６に受信される。この時、赤外線通過フィルター３は信号光以外の可視光線帯の外部光が受信されることを抑制する効果をもたらす。受光素子で光電変換された電気信号は増幅器１５で増幅された後、帯域通過フィルター１６で最初の発振器１３の発振周波数と同一周波数成分のみをフィルタリングすることになる。このような方法で信号光以外の外部光の影響を大抵遮断することができるようになる。このように生成された信号光の大きさはマイコンで予め入力された参照表（Look-up Table）によって適合した自動車のワイパーの作動頻度を決定し、これを出力１２するようにした。

図３は本発明の雨滴感知センサーが自動車の前窓に取り付けられた状態を概念的に示す図であり、図４は本発明の主要部である光源の光が窓表面から反射される過程を概念的に示す図であり、図５は本発明の主要部である光源の光が雨滴に反射されて受光素子に集められる過程を概念的に示す図であり、図６は本発明の主要部である光源と受光素子の配置状態の第１実施例を概念的に示す図であり、図７は本発明の主要部である光源と受光素子の配置状態の第２実施例を概念的に示す図であり、図８は本発明の主要部である光源のパルス信号状態を示すグラフであり、図９は本発明の雨滴感知センサーの信号感知の概念図と周辺光の影響の減少方式の概念図である。

このような図３乃至図９による本発明は、窓に取り付けるケース１の内部に光源５と受光素子６を搭載した基板４が内蔵され、光源５と受光素子６を搭載した基板４は自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置された構造からなる。

前記ケース１は自動車の前窓２と向かい合う面に開口部３が形成されたほぼ四角の函体形状からなるものであり、開口部３の外側面には両面テープ２０が備えられ、両面テープ２０によって自動車の前窓２の表面に取り付けられる。

前記ケース１の内部には光源５と受光素子６を搭載した基板４が備えられる。この時、基板４はブラケットのような保持具７（図５に図示）によってケース１の開口部３に対して傾斜した形態に配列されて、光源５と受光素子６が自動車の前窓２の表面に対して傾斜して設置される。基板４が自動車の前窓２の表面に対して傾斜した角度は９０゜を超えない鋭角の範囲である。

そして、この時、前記光源５としては赤外線ＬＥＤを採用し、前記受光素子６は赤外線センサーとして採用したことに特徴があるが、このような特徴については後述する。

このような構成の本発明によれば、雨天時の光源５として用いられる赤外線ＬＥＤから出力される赤外線信号光がケース１の開口部３を通じて自動車の前窓２を透過して自動車の前窓２の表面に当たった雨滴８から一部が反射されて、また自動車の前窓２を通過した後、光源５である赤外線ＬＥＤと隣接した受光素子６で光電変換され、このように光電変換された電気信号は受信機９で信号に復元された後、マイコン１０に予め入力された参照表と比べて受信された信号に対応する自動車の前窓２のワイパー作動信号を発生させることになる。そして、前記のように生成された信号光の大きさはマイコン１０で予め入力された参照表（Look-up Table）によって適合した自動車の前窓２のワイパーの作動頻度を決定する。

この時、受光素子６と光源５を搭載した基板４が自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置されて、光源５から発散される光が自動車の前窓２に入射されながら自動車の前窓２の表面から反射された光は受光素子６で受光されずに外部に漏れ、自動車の前窓２に入射された光は密度の差によって一定の角度で屈折され、屈折された光は自動車の前窓２の表面で消滅する一方、自動車の前窓２の内部を透過した光は雨滴８を通過して一定の角度で屈折されて雨滴８の外部表面から光が乱反射され、受光素子６では雨滴８で乱反射される光のみを受信しながら自動車の前窓２の表面で反射される光の影響を最小化するので、雨滴８による反射ではない車の前窓２の表面で反射される反射光の影響を受けて信号対雑音比が低下することを防止する効果があり、これは雨滴８の感知効率性において期待とおりの性能を充分に達成することができ、自動車の場合、ワイパーの回動速度を精密に調節して十分な効率性が得られることを意味する。例えば、本発明は、自動車の前窓２の表面から直接反射される光量を最小化する一方、雨滴８から乱反射される光のみを受光するので、雨滴８のセンシング性能向上などに非常に効率的なものである。

即ち、本発明は光源５と受光素子６とからなるセンサーを搭載した基板４を、自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置することにより、自動車の前窓２の表面から反射される光の影響を最小化する一方、雨滴８自体から反射される光信号のみを受信してレインセンシング効率を高めることができるという点に最大の特徴がある発明と言える。

また、図２及び図３に示すように、光源５から照射される光は次第に拡散する形態で照射されるが、光源５の照射される光のうち、前記受光素子６側を向く面の照射光の角度ａは自動車の前窓２に対して鋭角範囲（即ち、９０°以下の角度範囲）で光の照射角度を合わせる。

したがって、自動車の前窓２から直接反射される光は受光素子６の受光範囲の外に漏れて、自動車の前窓２に反射される受光素子６によって受信される光量を最小化する一方、雨滴８から反射されて光量のみを受光素子６に受信するので、雨滴８からの乱反射信号のみを感知することができるようになる。

この時、前記ケース１は開口部３が形成された面に両面テープ２０が備えられ、両面テープ２０によって受光素子６と光源５が搭載された基板４を内蔵したケース１が自動車の前窓２の表面に迅速且つ容易に脱着することができる。

一方、本発明は図５に示すように受光素子６の前後左右方向に複数個の光源５が格子型で配列された構成からなる。具体的に、受光素子６の前後左右方向に格子型で複数個の光源５が配列されて構成される。

したがって、１単位感知区域では光源５として用いられる４つのＬＥＤが１つの受光素子６を囲む構造であるので、１つの受光素子６で４つの経路を含めることができて受光素子６の個数側面で経済性を期することができながらも、雨滴８の感知領域はより広げることができる効果を奏する。

また、前記１単位感知区域（即ち、１つの受光素子６と４つの光源５が配列された感知区域）に、更に２つの光源５と１つの受光素子６をそれぞれ配置して感知区域を拡張することができるので、隣接感知区域では２つのＬＥＤ５と１つの受光素子６を追加しても最初の感知区域でのように４つのＬＥＤ５を用いる効果を奏するため、雨滴８の感知面積は更に広げながらも部品数を減らすことができる長所がある。

一方、本発明は光源５が赤外線ＬＥＤからなり、受光素子６も赤外線センサーからなることにまた特徴がある。即ち、赤外線は可視光線に比べて波長が長い非可視光線であって、光源５である赤外線ＬＥＤは外部光より強い数十倍の赤外線を発散し、受光素子６である赤外線センサーは非可視光線のみを受光して、夜の雨天時の運転中にワイパーの作動による相手側の自動車のヘッドライトの光は受光せず、赤外線ＬＥＤから発散されて雨滴から反射される非可視光線のみを受光するので、外部光の影響を受けずに効率的に作動するようになる。つまり、赤外線ＬＥＤが可視光線を使わず、受光素子６である赤外線センサーも可視光線を受光しないので、ワイパーの往復による相手側の自動車の光信号が除かれて誤動作を予め防止するなどの効果を奏する。

また、ケース１の内部は光を吸収するために、黒色処理と乱反射処理が施された構造を取って、受光素子６を内蔵した部分の内部に光を吸収する黒色処理と乱反射処理によって自動車の前窓２の表面から反射された光は大部分消滅するので、雨滴８の以外の部分から反射された光による影響を更に確実に減らすことができるようになる。

この時、図６に示すように、光源５である赤外線ＬＥＤはパルス信号で光信号を出すように設計され、瞬間的に数百ｍＡのパワーを有したパルス光信号を出すように設計され、前記受光素子６が短い光信号には反応しないようにタイムディレーを与えて設計されているため、感知効率性をより高める効果を期待することができる。即ち、ワイパーが作動する時に瞬間的に発生する短い光信号には反応しないようにタイムディレーを与えたため、感知効率性をより確実に高めることができるのである。

図７は本発明の雨滴感知センサーによる周辺光の影響の減少方式の概念図を示しており、本発明の場合、送信機１１で生成された信号によって光源５が信号光を送出するが、本発明で送信機１１は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ帯の矩形波を発振する発振器１３と発振信号によって赤外線ＬＥＤ光源５を光変調させる変調器１４とで構成され、受信機９は受光素子６で光電変換された電気信号を増幅する増幅器１５と発振器１３の発振周波数と同一周波数成分のみをフィルタリングする帯域通過フィルター１６とで構成される。

前記発振器１３は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ帯の正弦波を発振し、この発振信号によって変調器１４はＬＥＤ５を光変調させる。このように生成された信号光は自動車の前窓２に落ちた雨滴８から反射されて受光素子６に受信される。受光素子で光電変換された電気信号は増幅器１５で増幅された後、帯域通過フィルター１６で最初の発振器１３の発振周波数と同一周波数成分のみをフィルタリングする。このように生成された信号光の大きさはマイコン１０で予め入力された参照表（Look-up Table）によって適合した自動車のワイパーの作動頻度を決定し、これを出力１２することでワイパーを降雨量に応じて作動させることになる。

本発明は光学系が簡素化され、設置が容易であり、窓に光を透過させる光源と雨滴から反射される光を集める受光素子を窓表面に対して傾斜して設置することで、雨滴による反射ではない自動車の前窓の表面から反射される反射光の影響を受けて信号対雑音比が低下することを最小化させ、また、ワイパーの往復による光信号は受信しないように設計されてワイパーの作動瞬間に相手側の自動車のヘッドライトの影響を受けることを防止するので、作動信頼性などを顕著に向上することができる雨滴感知センサーとして用いられる。

Claims (16)

1. 雨天時の雨水を感知する雨滴感知装置において、送信機１１で生成された信号によって信号光を送出する光源５と、単位感知区域で前記光源５から照射された光が水玉に反射されて返ってくる方向に４つの光源５に囲まれて配置されて受信する受光素子６と、雨滴感知センサーケースの一側に形成された開口部に装着される赤外線フィルターと、自動車の前窓２の表面での反射による雑音要素を排除しながらも信号光に含まれた変調周波数成分のみを抽出して窓表面の雨滴の存在量を判断することで、雨滴による反射成分ではない外部光による影響を最小化させて雨滴感知確率を高める受信機９とで構成されたことを特徴とする雨滴感知装置。
2. 前記光源５から照射された光が水玉に反射されて返ってくる方向に４つの光源５に囲まれて配置されて受信する受光素子６からなる単位感知区域の左右または上下に、格子状に２つの光源５と１つの受光素子６をそれぞれ更に配置して感知区域を拡張することを特徴とする請求項１に記載の雨滴感知装置。
3. 前記光源５は受光素子６と格子状に配置され、赤外線ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の雨滴感知装置。
4. 前記雨滴感知センサーケース１の内部に、光を吸収する黒色処理と乱反射処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の雨滴感知装置。
5. 前記送信機１１は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ帯の矩形波を発振する発振器１３と、発振信号によって赤外線ＬＥＤ光源５を光変調させる変調器１４とで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の雨滴感知装置。
6. 前記受信機９は受光素子６で光電変換された電気信号を増幅する増幅器１５と、前記発振器１３の発振周波数と同一周波数成分のみをフィルタリングする帯域通過フィルター１６とで構成されたことを特徴とする請求項５に記載の雨滴感知装置。
7. 前記受光素子６の前面に装着された赤外線フィルターは、信号光以外の可視光線帯の外部光が受信されることを抑制することを特徴とする請求項６に記載の雨滴感知装置。
8. 前記受信機９は、信号光の大きさによって情報をマイコン１０に伝達し、マイコン１０は予め入力された参照表（Look-up Table）によって適合した自動車のワイパーの作動頻度を決定し、雨滴感知信号１２を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の雨滴感知装置。
9. 雨天時の雨水を感知する雨滴感知センサーにおいて、自動車の前窓２に光を透過するように光を照射する光源５と、前記光源５から照射された光が前記自動車の前窓２に落ちる雨滴から反射される時の光信号をセンシングして光電変換する受光素子６と、前記受光素子６の光電変換された信号を受信して降雨程度を判断する受信機９とを含んで構成され、前記光源５と前記受光素子６は前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置されて前記自動車の前窓２から直接反射された光源５の光は受光素子６の外側に漏れ、前記自動車の前窓２に当たった雨滴８から反射された光を前記受光素子６が受信して自動車のワイパーを作動させ、前記光源５と前記受光素子６は基板４に搭載され、前記基板４は前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置され、前記光源５と前記受光素子６が前記自動車の前窓２の表面に対して傾斜して配置されたことを特徴とする雨滴感知センサー。
10. 前記受光素子６の前後左右方向に複数個の光源５が格子型で配列されて構成されたことを特徴とする請求項９に記載の雨滴感知センサー。
11. 前記受光素子６の前後左右方向に格子型で複数個の光源５が配列された単位感知区域の左右または上下に格子型で２つの光源５と１つの受光素子６をそれぞれ更に配置して感知区域を拡張することを特徴とする請求項１０に記載の雨滴感知センサー。
12. 前記光源５は赤外線ＬＥＤからなり、前記受光素子６は赤外線センサーからなることを特徴とする請求項９に記載の雨滴感知センサー。
13. 前記光源５の光が照射される自動車の前窓２には前面の開口部３と向かい合うようにケース１が設けられ、前記ケース１の内部には前記光源５と前記受光素子６が搭載された基板４が内蔵され、前記光源５と受光素子６を搭載した前記基板４は前記自動車の前窓２に対して傾斜して設けられ、前記ケース１の内部は光を吸収するために乱反射処理が施されていることを特徴とする請求項９に記載の雨滴感知センサー。
14. 前記光源５である赤外線ＬＥＤはパルス信号で光信号を出すように設計され、前記受光素子６が前記光源５のパルス信号ではない短い周辺光には反応しないようにタイムディレーを与えて設計されたことを特徴とする請求項１３に記載の雨滴感知センサー。
15. 前記光源５は送信機１１で生成された信号によって信号光を送出するように構成され、前記送信機１１は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ帯の矩形波を発振する発振器１３と発振信号によって赤外線ＬＥＤの光源５を光変調させる変調器１４とで構成されたことを特徴とする請求項９に記載の雨滴感知センサー。
16. 前記受信機９は受光素子６で光電変換された電気信号を増幅する増幅器１５と、前記発振器１３の発振周波数と同一周波数成分のみをフィルタリングする帯域通過フィルター１６とで構成されたことを特徴とする請求項１５に記載の雨滴感知センサー。

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