JP3465875B2 - 雨滴・結露検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの窓ガ
ラスに雨滴が付着したことを検出してワイパーなどを自
動的に駆動させるとともに、室内の結露を検出してデフ
ロスタなどを自動的に駆動させるための雨滴・結露検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、雨滴を検出する装置は、室内側に
発光素子と受光素子を配設し、発光素子からの発光ビー
ムと、受光素子の受光視野とが室外においてガラスの前
方所定距離で交差するようにし、センシング領域内に雨
滴が存在すると発光素子からの光が雨滴に当たって散乱
光を発し、該散乱光を受光素子が検出して雨滴を検出す
る装置（特開平１０−９６７９１号公報）、フロントガ
ラスに向けて配された発光素子と、フロントガラスに向
けて配されるとともに発光素子より発せられフロントガ
ラス内を全反射した光を受光する素子とを有し、フロン
トガラス上の雨滴によって生じる受光素子における受光
量の変化に基づき雨滴の存在を検出する装置（特開平１
０−６２３３６号公報）などが出願されている。

【０００３】また、雨滴と結露を検出する装置として、
ハーフミラー、導光板、ミラーなどを組み合わせた特開
平９−２５７９５２号が出願されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−９６７９１号公報に示される装置では、常時前方
向に検出光の赤外線を放出するが、検出領域が広いので
赤外線放射、検出にエネルギーを要し、車両などの移動
体において電力消費が大きくなることから問題があり、
特に車室内に装置を配する場合には、近年の車両のフロ
ントガラスでは車室内への熱の流入を抑制するため遮熱
効果の高いグリーン系の着色ガラスが多く用いられてお
り、これらは、３μｍより長い波長では１０％以下と著
しく透過率が低く、それより短い赤外線域においても透
過率が５０％以下と低いことから特にこの点が懸念さ
れ、装置、さらには制御システム全体としても大がかり
とならざるを得ない。

【０００５】また、特開平１０−６２３３６号公報に示
される装置では、プリズムの形状、設置状況により検出
装置全体の寸法が大きくなって運転者などにとって邪魔
な存在になるばかりか、導入用、導出用プリズムを発光
素子、受光素子との位置関係で正確に取り付ける必要が
ある。

【０００６】また、特開平９−２５７９５２号公報に示
される装置は、雨滴以外に結露も検出することができる
が、導光板、ハーフミラー、ミラーなどを必要とし、装
置全体が大がかりであるだけでなく、ミラーが設けられ
る部分は透視できず、フロントガラスなどに用いる場合
には、安全上好ましくない。

【０００７】また、従来のタイプは合わせガラスの中間
膜を透過、全反射させながら検出する装置であるから、
中間膜が着色されたシェードバンド部分を利用すると検
出光の吸収が大きく、検出が困難であった。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、導光板、ミラーを必要とせず、検出光の進行
中に透視できない部分はなく、しかも、シェードバンド
部分を利用するものであるから、発光素子、受光素子を
その近傍の合わせガラスに設けても運転者等の視界を邪
魔しない小型化、軽量化した雨滴・結露検出装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の雨滴・結露検出
装置は、２枚の板ガラスを一部に着色したシェードバン
ド部を有する中間膜により接着した車両用合わせガラス
に設けた発光素子および受光素子、ならびに車内側板ガ
ラスの合わせ面側シェードバンド部分に設けた第１のホ
ログラムおよび車外側板ガラスの合わせ面側シェードバ
ンド部分に設けた第２のホログラムとからなり、前記発
光素子からの検出光を２光束導入して、一方の光束は第
１のホログラムにより車内側板ガラス中を全反射させ、
他方の光束は第２のホログラムにより車外側板ガラス中
を全反射させ、一方の光束を受光素子により受光して雨
滴を検出するとともに、他方の光束を受光して結露を検
出するようにしたことを特徴とする。

【００１０】２光束に分岐する方法は、一つの発光素子
から合わせガラスに検出光を導入し、該合わせガラス中
に設けたホログラムにより検出光を２光束とする方法
が、プリズムを必要とせず最も好ましいが、一つの発光
素子からハーフミラーにより分岐しても、あるいは二つ
の発光素子を使用してもよい。また検出光を車外側板ガ
ラス中に導入時に着色したシェードバンド部を通過する
場合には、着色シェードバンド部の中間膜部を無着色の
中間膜に置換する方が、検出光の光量の低減を抑制でき
るので望ましい。さらに検出光を車外側板ガラス中から
導出する際に着色したシェードバンド部を通過する場合
には、着色シェードバンド部の中間膜部を無着色の中間
膜に置換する方が、検出光の光量の低減を抑制できるの
で望ましい。

【００１１】また、２光束の検出光を合わせガラスに設
けた二つの受光素子へ導出するには２枚の導出用ホログ
ラムを介して行うとプリズムを必要とせず好ましいが、
プリズムを利用してもよい。

【００１２】本発明は、２枚の板ガラスの間に設けた第
１のホログラムと第２のホログラムにより、２光束の検
出光を一方は車内側板ガラス中を、他方は車外側板ガラ
ス中を全反射するように分離して中間膜の着色したシェ
ードバンド部分と関係なく進行させるので、運転者等の
視界の邪魔にならないシェードバンド部分に発光素子、
受光素子などを設けることができる。

【００１３】また、ミラーなどの不透明板を必要とせ
ず、発光素子と受光素子の間では、透視を妨げることは
なく、しかも、導入用ホログラム、導出用ホログラムを
使用すればプリズムなどの突起物を合わせガラスに設け
なくても済む。

【００１４】

【発明の実施の形態】第１のホログラムと第２のホログ
ラムは、反射型ホログラムであり、その作製は２光束の
検出光の全反射面になるように、フォトポリマーなどの
感材に、入射角を ４１．８°〜６０．１°の方向の２
方向からのレーザー光を、発散光と発散光、発散光と収
束光、あるいは発散光と平行光として異なる面からガラ
スブロック、ホログラムなどを介在させて照射し、干渉
縞を形成する。

【００１５】発光素子については、波長範囲の狭い単波
長の光を発光する発光ダイオード、ＥＬ（エレクトロル
ミネッセンス）素子などを好適に採用することができる
が、波長範囲の狭いものであって小型であれば同様に使
用することができる。

【００１６】受光素子については、フォトダイオードな
ど各種の小型で軽量な受光素子を採用することができ、
一つあるいは二つの発光素子を合わせガラスに設ける。

【００１７】発光素子から合わせガラスへの検出光の導
入は実施例２，図５、図７に示すように、発光素子５と
プリズム７を合わせガラス１に設けプリズム７を介して
行うか、あるいは実施例１、図４、図６に示すように導
入用ホログラム３、３１、３２などを介して行う。

【００１８】この場合のホログラム３と３２は、透過型
ホログラムであり、その作製は、まずフォトポリマーな
どの感材の一方の面に例えば垂直方向（入射角０°）と
入射角を ４１．８°〜６０．１°の方向の２方向から
のレーザー光を、発散光と発散光、発散光と収束光ある
いは発散光と平行光として同じ面からガラスブロック、
あるいはホログラムなどを介在させて照射して干渉縞を
形成する。

【００１９】発光素子が一つの場合には、検出光を２光
束に分岐する必要があり、その手段として図６、図７に
示す公知のハーフミラー８以外にも、図４、図５あるい
は後述する実施例１に示すように、導入用ホログラム３
１と導入用ホログラム３２を使用して、導入用ホログラ
ム３１の回折効率をほぼ５０％として、残りの光が導入
用ホログラム３２に入射されるようにすればこの２枚の
導入用ホログラムが分岐用ホログラムとして好適に作用
し、さらにこれらのホログラムによって検出光をガラス
中を全反射する角度で進入する機能も併せ持たせること
ができるので好ましい。

【００２０】この場合の導入用ホログラム３１は、反射
型ホログラムであり、フォトポリマーなどの感材に、入
射角を例えば垂直方向（入射角０°）と４１．８°〜６
０．１°の方向の２方向からのレーザー光を、発散光と
発散光、発散光と収束光、あるいは発散光と平行光とし
て異なる面から露光量を減らして回折効率がほぼ５０％
になるようにガラスブロック、ホログラムなどを介在さ
せて照射して干渉縞を形成し、導入用ホログラム３２
は、透過型ホログラムであり、透過型ホログラムの作製
は、フォトポリマーなどの感材の一方の面に例えば垂直
方向（入射角０°）と入射角を ４１．８°〜６０．１
°の方向の２方向からのレーザー光を、発散光と発散
光、発散光と収束光、あるいは発散光と平行光として同
じ面からガラスブロック、ホログラムなどを介在させて
照射して干渉縞を形成する。

【００２１】発光素子が二つの場合には、導入用のプリ
ズムあるいは垂直光をガラス中を全反射する角度に回折
させるような導入用ホログラムがあればよく、２光束に
分岐する分岐用の光学素子は不要である。

【００２２】また、合わせガラスの端面を利用して検出
光の導入、導出を行ってもよく、実施例３に示すよう
に、端面近傍に受光素子を設けて端面から検出光を導出
させてもよく、さらに発光素子と受光素子をともに合わ
せガラス端面近傍に設けて検出光の導入と導出を端面を
利用して行ってもよい。この場合には２光束の検出光を
光路を変えて折り返すための折り返し用のホログラムを
それぞれ設ける必要がある。

【００２３】受光素子については、フォトダイオードな
ど各種の小型で軽量な受光素子を採用することができ、
合わせガラスに普通二つ設けるものであるが、発光素子
を二つ設ける場合に一つとすることができる。すなわち
発光素子を二つとし、タイマーなどにより雨滴検出用と
結露検出用の検出光を交互に切り替えて合わせガラス中
に導入し、検出回路により、発光素子と連動させて検出
すれば雨滴と結露の識別が可能であり、後述する実施例
１と実施例３に示す構成において発光素子と受光素子を
入れ替えた構成にすればよい。

【００２４】受光素子への検出光の導出は、導出用ホロ
グラムか、あるいはプリズムを使用して行えばよく、導
出用のホログラムは導入用のホログラムと同様に作製す
ればよい。

【００２５】ホログラムの感材については、樹脂フィル
ムに厚さ２５μｍのフォトポリマー、例えばＯｍｎｉＤ
ｅｘ−３５２（ＤｕＰｏｎｔ製）を塗布したものなどが
好適であるが、フィルムに感材が塗布されたものであれ
ばよい。

【００２６】検出回路は、雨滴が板ガラスに付着する
と、その雨滴部分で光が散乱され受光素子への検出光の
入光量が低減するので、その変化を検出できるような増
幅回路、設定値との比較を行う比較回路など、場合によ
っては検出光の変化をとらえられるような微分回路など
を必要に応じて付加した通常の検出回路を使用すること
ができる。

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説
明する。

【００２８】図１〜図３はそれぞれ実施例１〜実施例３
におけるフロントガラスの要部断面図である。

【００２９】実施例１ 図１に示すように、合わせガラス１を車両用フロントガ
ラスとして、発光素子を一つとして、検出光の導入と導
出を導入用ホログラムと導出用ホログラムにより行う例
である。

【００３０】ここでは発光素子にＡｌＧａＡｓ系の近赤
外線発光ダイオード、検出器はゲルマニウム系検出器を
用いることとし、導入用ホログラム、全反射用ホログラ
ム、導出用ホログラムは以下のようにして作製した。

【００３１】まず、樹脂フィルムに厚さ２５μｍのフォ
トポリマーポリマーを塗布した、例えばＯｍｎｉＤｅｘ
−３５２（ＤｕＰｏｎｔ製）５ｍｍ×１４ｍｍの感材の
片側（左側）５ｍｍ×４ｍｍの領域以外はマスキングし
て、図示しない６４７ｎｍの光を発振するレーザー発振
器、ビームスプリッター、凸レンズ、ミラーなどを組み
合わせた光学装置によりレーザー光を２分割させて、一
方の光の再生角が０°、他方の光の再生角が４１．８°
〜６０．１°の間の角度になるように、ガラスブロック
を用いて例えば入射角２１．４°の発散光と、同じく７
１．４°の平行光をそれぞれ感材の異なる面に露光量を
落として照射して、感材の左側５ｍｍ×４ｍｍの領域に
回折効率がほぼ５０％の干渉縞を形成し、導入用ホログ
ラム３１とする。

【００３２】次いで前記左側と右側の５ｍｍ×４ｍｍの
領域をマスキングして、図示しない６４７ｎｍの光を発
振するレーザー発振器、ビームスプリッター、凸レン
ズ、ミラーなどを組み合わせた光学装置によりレーザー
光を２分割させて、一方の光の再生角が５０．０°、他
方の光の再生角が５０．０°の角度になるように、ガラ
スブロックを用いて例えば６０．７°の平行光、と６
０．７°の平行光をそれぞれ感材の互いに異なる面に照
射して中央の５ｍｍ×６ｍｍの領域に干渉縞を形成し、
全反射用の第１のホログラム２１とする。

【００３３】次いでその右側の５ｍｍ×４ｍｍの領域
に、その他の部分はマスキングして、図示しない６４７
ｎｍの光を発振するレーザー発振器、ビームスプリッタ
ー、凸レンズ、ミラーなどを組み合わせた光学装置によ
りレーザー光を２分割させて、一方の光の再生角が０
°、他方の光の再生角が４１．８°〜６０．１°の間の
角度になるように、ガラスブロックを用いて例えば入射
角２１．４°の収束光と、同じく７１．４°の平行光を
それぞれ感材の異なる面に照射して、５ｍｍ×４ｍｍの
領域に干渉縞を形成し導出用のホログラム４１とする。

【００３４】このようにして得られた感材には導入用ホ
ログラム３１、全反射ホログラム２１、導出用ホログラ
ム４１が記録されており、その後通常の現像処理を行
う。

【００３５】さらに、樹脂フィルムに厚さ２５μｍのフ
ォトポリマーポリマーを塗布した、例えばＯｍｎｉＤｅ
ｘ−３５２（ＤｕＰｏｎｔ製）５ｍｍ×１９ｍｍの感材
の片側（左側）５ｍｍ×４ｍｍの領域以外はマスキング
して、図示しない６４７ｎｍの光を発振するレーザー発
振器、ビームスプリッター、凸レンズ、ミラーなどを組
み合わせた光学装置によりレーザー光を２分割させて、
一方の光の再生角が０°、他方の光の再生角が４１．８
°〜６０．１°の間の角度になるように、ガラスブロッ
クを用いて例えば入射角６．２°の発散光と、同じく４
３．８°の平行発散光をそれぞれ感材の一方の同一面に
照射して、干渉縞を形成し、透過型の導入用ホログラム
３２とする。

【００３６】次いで、前記左側と右側の５ｍｍ×４ｍｍ
の領域をマスキングして、図示しない６４７ｎｍの光を
発振するレーザー発振器、ビームスプリッター、凸レン
ズ、ミラーなどを組み合わせた光学装置によりレーザー
光を２分割させて、一方の光の再生角が５０．０°、他
方の光の再生角が５０．０°の角度になるように、ガラ
スブロックを用いて例えば６０．７°の平行光、と６
０．７°の平行光をそれぞれ感材の互いに異なる面に照
射して中央の５ｍｍ×１１ｍｍの領域に干渉縞を形成
し、全反射用の第２のホログラム２２とする。

【００３７】次いでその右側の５ｍｍ×４ｍｍの領域
に、その他の部分はマスキングして、図示しない６４７
ｎｍの光を発振するレーザー発振器、ビームスプリッタ
ー、凸レンズ、ミラーなどを組み合わせた光学装置によ
りレーザー光を２分割させて、一方の光の再生角が０
°、他方の光の再生角が４１．８°〜６０．１°の間の
角度になるように、ガラスブロックを用いて例えば入射
角６．２°の収束光と、同じく４３．８°の平行光をそ
れぞれ感材の一方の同一面に照射して、５ｍｍ×４ｍｍ
の領域に干渉縞を形成し導出用のホログラム４２とす
る。

【００３８】このようにして得られた感材には、導入用
ホログラム３２、全反射ホログラム２２、導出用ホログ
ラム４２が記録されており、その後通常の現像処理を行
う。

【００３９】次いで車内側板ガラス１１の合わせ面側に
前記の第１のホログラムシートを、車外側板ガラス１２
の合わせ面側に前記の第２のホログラムシートを貼り付
け、シェードバンド部分（図の斜線部分）が着色された
ポリビニールブチラールなどの中間膜１３により通常の
合わせ処理を行って接着して合わせガラスを得る。な
お、発光素子からの検出光の導入部分と受光素子への検
出光の導出部分の中間膜は着色していない中間膜で置換
しておく。

【００４０】この合わせガラスに発光素子５と、受光素
子６１、受光素子６２を取り付け、自動車の前部開口部
にフロントガラスとして装着する。

【００４１】なお、図示しないが、発光素子５には電源
からのリード線を接続し、受光素子６１、６２の出力側
には検出回路を接続する。

【００４２】このようにして得られた雨滴・結露検出装
置において、合わせガラスに発光素子５からの検出光が
導入されると、導入用ホログラム３１によって一部が回
折され一方の検出光として車内側板ガラス中を全反射し
ながら進行し、回折しない一部が透過して導入用ホログ
ラム３２に入射し、このホログラムで回折されて他方の
検出光となり、車外側板ガラス中を全反射しながら進行
する。

【００４３】車外側板ガラス中を進行する検出光は、雨
が降っていないときには、車外側板ガラスの車外側面と
全反射用ホログラム２２の間で全反射されて、受光素子
６２によって受光され、車内側板ガラス中を進行する検
出光は、車内に結露がないときには車内側板ガラスと全
反射用ホログラム２１の間で全反射され、受光素子６１
に受光される。

【００４４】この場合には中間膜の着色部を透過しない
ため合わせガラス中の光の減衰が若干あるだけでほぼ全
量が受光される。雨滴が車外側板ガラスの車外側面に付
着すると、雨滴に車外側板ガラス中を進行する検出光の
一部、あるいは全量が入射してこの雨滴によって散乱す
るので、受光素子６２に受光される検出光はほとんど０
になるか激減する。

【００４５】車内側板ガラスに結露が発生すると、水滴
に車内側板ガラス中を進行する検出光の一部、あるいは
全量が入射してこの水滴によって散乱するので、受光素
子６１に受光される検出光は激減する。

【００４６】図示しない検出回路において、この受光素
子６２の受光量の絶対量を、雨が降ってない通常の量に
相当する量を基準値として比較すれば雨滴を的確に検出
することができ、同様に受光素子６１の受光量を、結露
していない通常の状態を基準値と比較することにより結
露を的確に検出することができる。

【００４７】実施例２ 図２に示すように、合わせガラス１を車両用フロントガ
ラスとして、発光素子を二つ５１、５２として設け、検
出光の導入と導出をプリズム７、７を介して行うもので
あり、この場合の第１のホログラム２１と第２のホログ
ラム２２の作製は、実施例１における第１の全反射用ホ
ログラムと第２の全反射用ホログラムと同じ光学特性を
有するものであればよい。

【００４８】実施例３ 図３に示すように、合わせガラス１を車両用フロントガ
ラスとして、発光素子５を一つとするが、合わせガラス
の端面近傍に発光素子５を設けて、ハーフミラー８によ
って検出光を２光束に分岐し、受光素子６１、６２への
検出光の導出を導出用ホログラム４１、４２によって行
うものであり、第１のホログラム２１と第２のホログラ
ム２２の作製は実施例１における第１の全反射用ホログ
ラムと第２の全反射用ホログラムと同様に、導出用ホロ
グラム４１と４２の作製は実施例１における導出用ホロ
グラム４２と同様に作製すればよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、シェードバンド部分を
利用して２光束で車外側板ガラスのみを利用して検出光
を進行させ雨滴を検出し、車内側板ガラスのみを利用し
て検出光を進行させ結露を検出するものであるから、運
転者などの視界の邪魔にならなず、しかもホログラムを
利用して２光束の光が交わらないうように進行させるの
で合わせガラスの透視を維持した状態で雨滴と結露を的
確に検出することができ、しかも装置を小型化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるフロントガラスの要部断面図
である。

【図２】実施例２におけるフロントガラスの要部断面図
である。

【図３】実施例３におけるフロントガラスの要部断面図
である。

【図４】検出光の導入の１実施態様を示す要部断面図で
ある。

【図５】検出光の導入の１実施態様を示す要部断面図で
ある。

【図６】検出光の導入の１実施態様を示す要部断面図で
ある。

【図７】検出光の導入の１実施態様を示す要部断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 合わせガラス ２ 全反射用ホログラム ３、３１、３２ 導入用ホログラム ４１、４２、４３、４４ 導出用ホログラム ５、５１、５２ 発光素子 ６１、６２ 受光素子 ７ プリズム ８ ハーフミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−281989（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−172997（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−257952（ＪＰ，Ａ) 特開 平12−193589（ＪＰ，Ａ) 特表2002−524756（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の板ガラスを一部に着色したシェード
   バンド部を有する中間膜により接着した車両用合わせガ
   ラスに設けた発光素子および受光素子、ならびに車内側
   板ガラスの合わせ面側シェードバンド部分に設けた第１
   のホログラムおよび車外側板ガラスの合わせ面側シェー
   ドバンド部分に設けた第２のホログラムとからなり、前
   記発光素子からの検出光を２光束導入して、一方の光束
   は第１のホログラムにより車内側板ガラス中を全反射さ
   せ、他方の光束は第２のホログラムにより車外側板ガラ
   ス中を全反射させ、一方の光束を受光素子により受光し
   て雨滴を検出するとともに、他方の光束を受光して結露
   を検出するようにしたことを特徴とする雨滴・結露検出
   装置。
2. 【請求項２】一つの発光素子から合わせガラスに検出光
   を導入し、ホログラムと同じ面に設けた分岐シートによ
   り検出光を２光束としたことを特徴とする請求項１記載
   の雨滴・結露検出装置。
3. 【請求項３】分岐シートをホログラムとしたことを特徴
   とする請求項２記載の雨滴・結露検出装置。
4. 【請求項４】２つの発光素子から合わせガラスに２光束
   の検出光を導入したことを特徴とする請求項１記載の雨
   滴・結露検出装置。
5. 【請求項５】検出光の導入部、および／あるいは導出部
   の着色した中間膜部を無着色の中間膜に置換したことを
   特徴とする、請求項１〜４記載のいずれかに記載の雨滴
   ・結露検出装置。