JP2014142283A - 水滴検出装置と水滴除去装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ガラス2の内表面に設けた反射部材11にパルス光をほぼ垂直入射する発光部材10と、反射部材10からほぼ垂直反射されるパルス光を受光する基準受光部材20と、ガラス2にほぼ垂直入射する発光部材10により、ガラス2からほぼ垂直方向に反射されるパルス光を受光する検出受光部材30と、基準受光部材20と検出受光部材30の出力信号の位相を比べる位相比較部60と、を備えている。そして、位相比較部60の出力信号より、ガラス2の内表面あるいは外表面の水滴の有無を検出している。
【選択図】 図3
Description
しかしながら、従来の水滴検出装置は、水滴の付着によって光が散乱することによる光量変化(減光量)を検出するものであるため、光量変化を大きくして水滴の検出精度を高めるためにはウインドガラスに45度以上の入射角を持って光を照射する必要があると共に、光路長をある程度長くする必要がある。このため、発光手段と受光手段との距離が長くなり、十分に装置の小型化を図ることができないという問題がある。
ガラスの内表面に設けた反射部材にパルス光をほぼ垂直入射する発光部材と、
前記反射部材からほぼ垂直反射されるパルス光を受光する基準受光部材と、
前記ガラスからほぼ垂直反射されるパルス光を受光する検出受光部材と、
前記基準受光部材と前記検出受光部材の出力信号の位相を比べる位相比較部と、を備えており、
前記位相比較部の結果より、前記ガラスの内表面あるいは外表面の水滴の有無を検出することを特徴とする。
「前記基準受光部材と前記検出受光部材は、前記発光部材から同じ距離に配されると共に、前記ガラスから同じ距離に配されること」、
「前記反射部材から反射されるパルス光を前記検出受光部材に受光させない第1遮蔽部材が設けられていること」、
「前記ガラスから反射されるパルス光を前記基準受光部材に受光させない第2遮蔽部材が設けられていること」、
「前記発光部材は、前記基準受光部材と前記検出受光部材より前記ガラス側に近づいて配されること」、
「前記検出受光部材の受光軸および前記基準受光部材の受光軸は、前記ガラス面に対してほぼ垂直であること」、
を含む。
前記水滴検出装置が前記ガラスの外表面に水滴があることを検出すると、前記ワイパ駆動装置が動作し、
前記水滴検出装置が前記ガラスの内表面に水滴があることを検出すると、前記空調装置が動作することを特徴としているものである。
本発明の実施形態例を図1ないし図4を用いて説明する。
本実施形態例に係る水滴検出装置1は、車両のフロントガラス2の内表面に固定される。この水滴検出装置1の設置場所として、特に限定されないが、運転者の視界の妨げにならない位置が好ましい。例えば、ルームミラーの取り付けベースの周辺等がある。
また水滴検出装置1がガラスの外表面4に水滴があることを検出すると、ガラスの外表面4に設けた水滴除去装置である不図示のワイパ駆動装置が動作し、このワイパ駆動装置がガラスの外表面の水滴を除去する。
本明細書において、ほぼ垂直入射とは、反射膜面あるいはガラス面に対して0度から10度の入射角を言う。
なお、反射膜の厚み(図2の上下方向)は、発光部材10とガラスの内表面3との距離、あるいは、ガラス2の厚みH(図2の上下方向)と比べて小さく形成されており、ほぼ無視できるものである。
本例の基準受光部材の出力信号S2は、図2(b)に示すように、一例として発光部材の駆動信号S1に比べ、パルス光の移動距離に応じて位相がθ1遅れた、振幅V2=0.5Vp−p、周期T1=0.5s、パルス幅T1P=0.25sのパルス波形となる。そして、基準受光部材の出力信号S2の位相は、後述の検出受光部材30の出力信号S3に対する基準の位相として設定される。
まず、ガラスの内表面3に水滴5が付着している場合、図2(b)に示すように、出力信号S2と出力信号S3の位相は同じであるため、位相比較部60の出力信号S4はすべて「ロー」のままである。
また、ガラスの外表面4に水滴5が付着している場合、図3(b)に示すように、出力信号S3は出力信号S2よりも位相がθ2だけ遅れているため、位相比較部60の出力信号S4は、パルス幅T2Pのパルス波形が現れ、このパルス幅T2Pは、出力信号S2と出力信号S3の位相差(θ2)と等しい。
また、ガラスの内表面3とガラスの外表面4に水滴5が付着していない場合、図4(b)に示すように、出力信号S3がないため、位相比較部60の出力信号S4は、パルス幅T3Pのパルス波形が現れ、このパルス幅T3Pは、出力信号S2のパルス幅T1Pと等しい。
そして、この位相比較部60の出力信号S4は、マイクロコンピュータ70に入力される。
まず、マイクロコンピュータ70は、発光部材10に入力させる信号を出力する。発光部材10はパルス光を照射し、基準受光部材20は、反射部材11からほぼ垂直方向に反射されるパルス光を受光する。そして、マイクロコンピュータ70は、位相比較部60の出力信号と発光部材の駆動信号S1を用いて次の判断を行う。
具体的には、図4(b)に示すように、基準受光部材の出力波形S2のパルス幅T1Pと位相比較部の出力波形S4のパルス幅T3Pが同じ場合、マイクロコンピュータ70は、ガラスの内表面及び外表面に水滴がないことを検出する。
前記判断以外の場合、マイクロコンピュータ70は、ガラスの内表面あるいは外表面に水滴があることを検出する(S101〜S103)。
図2(b)に示すように、位相比較部60の出力信号が現れない場合、マイクロコンピュータ70は、ガラスの内表面3に水滴5が有ることを検出して、空調装置動作信号を出力し、空調装置は水滴の除去を行う。
また、図3(b)に示すように、位相比較部60の出力信号が現れると、マイクロコンピュータ70は、ガラスの外表面4に水滴5が有ることを検出して、ワイパ駆動装置動作信号を出力し、ワイパ駆動装置は水滴の除去を行う(S104〜S106)。
すなわち、従来例のような構成では、水滴の検出精度を高めるためにウインドガラスに45度以上の入射角を持って光を照射する必要があり、受光手段と発光手段との距離を縮められず水滴検出装置の小型化が出来なかった。
一方、本例は、基準受光部材と検出受光部材の出力信号の位相を比べる位相比較部を有することにより、光量によって変化しない位相を比べるため検出精度を高められると共に、発光部材は、ガラスや反射部材にほぼ垂直入射させることが可能となり、その結果、基準受光部材と検出受光部材を発光部材に近接して配置でき、水滴検出装置全体を大幅に小型化できる。
一方、本例では、基準受光部材と検出受光部材の出力信号の位相を比べる位相比較部を有するため、水滴検出装置をガラス面に近づけて配置しても、ガラスの内表面あるいは外表面の水滴の有無を位相差によって検出できることにより、水滴検出装置はガラス面に対して設置距離を短くできる。そのため、本例は、水滴検出装置全体の小型化と相俟って、水滴検出装置をガラス面に非常にコンパクトに装着できる。
すなわち、反射部材11をガラスの外表面4に設けると、ガラスの内表面あるいは外表面に水滴が付着した際、基準受光部材の出力信号S2と検出受光部材の出力信号S3は、同じ信号となり、ガラスの内表面あるいは外表面の水滴の有無を検出できない。
具体的には、ガラスの外表面に水滴が付着した場合、検出受光部材の出力信号S3は、基準受光部材の出力信号S2と同相となる。また、ガラスの内表面に水滴が付着した場合も、反射部材11に対応するガラスの内表面に付着した水滴に反射して、検出受光部材の出力信号S3は、基準受光部材の出力信号S2と同相となる。よって、この場合では、位相比較部60の出力を検出しても、ガラスの内表面あるいは外表面の水滴の有無を検出できない。
一方、本例は、ガラスの内表面3に反射部材11を設けたことにより、ガラスの内表面3に水滴5が付着している場合、検出受光部材の出力信号S3は、基準受光部材の出力信号S2と同相となり、ガラスの外表面4に水滴5が付着している場合、検出受光部材の出力信号S3は、基準受光部材20の出力信号S2と比べて、ガラスの厚みの2倍分、位相が遅れて現れる。よって、本例は、位相比較部の出力結果より、ガラスの内表面及び外表面の水滴の有無を確実に検出できる。
よって、基準受光部材の出力信号S2の位相を基準として、この位相と、検出受光部材の出力信号S3の位相とを単に比べることにより、マイクロコンピュータ70は、ガラスの外表面あるいは内表面の水滴の有無を容易に検出でき、装置が簡素化され製造コストが低減する。
具体的には、ガラスの内表面に水滴があると、検出受光部材の出力信号S3の位相が基準受光部材の出力信号S2の位相と同相となることを利用して、マイクロコンピュータは、ガラスの内表面に水滴が有ることを出力する。また、ガラスの外表面に水滴があると、検出受光部材の出力信号S3の位相が基準受光部材の出力信号S2の位相より遅れる(ガラスの厚みHの2倍分、位相が遅れる)ことを利用して、マイクロコンピュータは、ガラスの外表面に水滴が有ることを出力する。そのため、基準受光部材と検出受光部材の出力信号の位相を単に比べることで、ガラスの外表面あるいは内表面の水滴の有無を容易に検出でき、装置が簡素化され製造コストが低減できるものである。
よって、検出受光部材は、反射部材から反射されるパルス光の影響を受けにくくなるため、誤検出を低減できる。
特に、本例の場合、基準受光部材に入射されるパルス光は、検出受光部材に入射されるパルス光に比べて強いため(振幅値が大きいため)、検出受光部材は、反射部材からのパルス光の影響を確実に少なくでき、誤検出を低減できる。
よって、基準受光部材は、ガラスから反射されるパルス光の影響を受けにくくなるため、誤検出を低減できる。
よって、基準受光部材と検出受光部材は、反射部材とガラスからの反射光を最も効率よく受光でき検出精度が向上する。
よって、水滴除去装置は、車両の運転者による手動操作を行わずに、水滴除去装置の始動、停止の判断を自動的に行うことができる。したがって、本例は、ワイパ駆動装置や空調装置の駆動を自動的に行うことができる小型の水滴検出装置を備えた水滴除去装置を提供できる。
図6は、本発明の第2の実施形態例に係る水滴検出装置の検出原理を示し、(a)はガラスの内表面に水滴がある場合のパルス光の経路であり、(b)は(a)の信号説明図である。図6において、図1ないし図5中の符号と同一の符号は同等の部材を指しており、詳細な説明は省略する。
この一方の発光部材13と他方の発光部材14は、ガラスの内表面3から同じ距離に近接して配されていると共に、基準受光部材20と検出受光部材30は、ガラスの内表面3から同じ距離に配される。また、この基準受光部材20と検出受光部材30は、一方の発光部材13と他方の発光部材14からそれぞれ同じ距離に配される。
よって、本例も、基準受光部材20と検出受光部材30を発光部材13、14に近接させることができ、水滴検出装置全体を大幅に小型化できると共に、基準受光部材の出力信号S2の位相を基準として、この位相と、検出受光部材の出力信号S3の位相とを単に比べることにより、マイクロコンピュータ70は、ガラスの外表面あるいは内表面の水滴の有無を容易に検出でき、装置が簡素化され製造コストを低減できる。
また、本例の発光部材13、14は、基準受光部材20と検出受光部材30よりガラス2側に近づいて配されているため、発光部材13、14のパルス光は、基準受光部材20と検出受光部材30に直接入射しにくくなり、誤検出を低減できる。
この第3遮蔽部材80は、反射部材11から反射されるパルス光を検出受光素子30に受光させないように配されていると共に、ガラス2から反射されるパルス光を基準受光部材20に受光させないように配されている。すなわち、第3遮蔽部材80は、第1実施形態例における第1遮蔽部材40と第2遮蔽部材50の両方の役割を1つの部材で構成している。
よって、検出受光部材は、反射部材から反射されるパルス光の影響を受けにくくなるため、誤検出を低減できると共に、基準受光部材は、ガラスから反射されるパルス光の影響を受けにくくなり、誤検出を低減できる。
よって、本例では、基準受光部材20は、照射軸の垂直方向に対して、一方の発光部材13と一部重畳して配置できると共に、検出受光部材30は、照射軸の垂直方向に対して、他方の発光部材14と一部重畳して配置できるため、水滴検出装置全体をより小型化できる。
また、本例のガラスの外表面に水滴がある場合のパルス光の経路は、図3(a)において2つの発光部材13、14から照射される場合のパルス光の経路となり、この場合の信号説明図は、図3(b)と同様となる。
また、本例のガラスの内表面と外表面に水滴がない場合のパルス光の経路は、図4(a)において2つの発光部材13、14から照射される場合のパルス光の経路となり、この場合の信号説明図は、図4(b)と同様となる。
そして、本例の水滴検出ルーチンは、第1の実施形態例と同様のルーチンとなる。
2 ガラス
3 ガラスの内表面
4 ガラスの外表面
5 水滴
10 発光部材
11 反射部材
12 駆動回路
13 一方の発光部材
14 他方の発光部材
20 基準受光部材
30 検出受光部材
40 第1遮蔽部材
50 第2遮蔽部材
60 位相比較部
70 マイクロコンピュータ
80 第3遮蔽部材
H ガラスの厚み
S1 発光部材の駆動信号
S2 基準受光部材の出力信号
S3 検出受光部材の出力信号
S4 位相比較部の出力信号
Claims (7)
- ガラスの内表面に設けた反射部材にパルス光をほぼ垂直入射する発光部材と、
前記反射部材からほぼ垂直反射されるパルス光を受光する基準受光部材と、
前記ガラスからほぼ垂直反射されるパルス光を受光する検出受光部材と、
前記基準受光部材と前記検出受光部材の出力信号の位相を比べる位相比較部と、を備えており、
前記位相比較部の結果より、前記ガラスの内表面あるいは外表面の水滴の有無を検出することを特徴とする水滴検出装置。 - 前記基準受光部材と前記検出受光部材は、前記発光部材から同じ距離に配されると共に、前記ガラスから同じ距離に配されることを特徴とする請求項1に記載の水滴検出装置。
- 前記反射部材から反射されるパルス光を前記検出受光部材に受光させない第1遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の水滴検出装置。
- 前記ガラスから反射されるパルス光を前記基準受光部材に受光させない第2遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の水滴検出装置。
- 前記発光部材は、前記基準受光部材と前記検出受光部材より前記ガラス側に近づいて配されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の水滴検出装置。
- 前記検出受光部材の受光軸および前記基準受光部材の受光軸は、前記ガラス面に対してほぼ垂直であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の水滴検出装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の水滴検出装置と、ワイパ駆動装置と、空調装置とを備えた水滴除去装置であって、
前記水滴検出装置が前記ガラスの外表面に水滴があることを検出すると、前記ワイパ駆動装置が動作し、
前記水滴検出装置が前記ガラスの内表面に水滴があることを検出すると、前記空調装置が動作することを特徴とする水滴除去装置。
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