JP3501903B2 - 水滴検出装置 - Google Patents
水滴検出装置Info
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水滴検出装置に関
し、特に、光学式の水滴検出装置に関する。
し、特に、光学式の水滴検出装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】自動車のウインドウガラス等に用いられ
る従来の雨滴検知装置は、電気抵抗の変化や静電容量の
変化等を利用して、車室外に設けたセンサで直接雨滴を
検出するものであり、例えば、特開昭６０−７６６８４
号公報や特開昭６１−２９２５４４号公報に開示されて
いる。
る従来の雨滴検知装置は、電気抵抗の変化や静電容量の
変化等を利用して、車室外に設けたセンサで直接雨滴を
検出するものであり、例えば、特開昭６０−７６６８４
号公報や特開昭６１−２９２５４４号公報に開示されて
いる。
【０００３】しかしながら、このような雨滴検知装置に
よれば、一旦センサに雨滴が付着すると、雨滴が排除さ
れるまで検出状態が継続してしまうので、雨滴を除去す
る装置が必要である。あるいは、ワイパ装置によって雨
滴を排除しようとしても、フロントウインドウに取り付
けられるセンサは、ワイパ装置等の動作の障害となる。
よれば、一旦センサに雨滴が付着すると、雨滴が排除さ
れるまで検出状態が継続してしまうので、雨滴を除去す
る装置が必要である。あるいは、ワイパ装置によって雨
滴を排除しようとしても、フロントウインドウに取り付
けられるセンサは、ワイパ装置等の動作の障害となる。
【０００４】また、特開平２−６７９４５号公報や特開
平２−１９５２５０号公報には、光や超音波の反射を利
用して、車室内からガラス越しに雨滴を検知する方法が
開示されている。
平２−１９５２５０号公報には、光や超音波の反射を利
用して、車室内からガラス越しに雨滴を検知する方法が
開示されている。
【０００５】 しかしながら、これらの装置は、反射を
利用するので発信部（投光部）と受信部（受光部）との
位置決めが難しいという問題があった。
利用するので発信部（投光部）と受信部（受光部）との
位置決めが難しいという問題があった。
【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、構成も位置決めも簡単な水滴検出装置を提供するこ
とを目的とする。
で、構成も位置決めも簡単な水滴検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、空気及び水よりも光学的に
密であるとともに空気に対する光の屈折率が水に対する
屈折率より大きい材質で構成され、空間を２つの領域に
区画する光透過板と、区画された前記２つの領域の一方
から前記光透過板に入射した光のうち、前記光透過板へ
の入射時の屈折角が、前記光透過板に水滴が付いていな
い状態で空気から入射したときに最も大きく屈折する入
射角度で入射した光の屈折角よりも大きい角度であっ
て、前記光透過板に水滴が付いた状態で前記水滴から入
射したときに最も大きく屈折する入射角度で入射した光
の屈折角以下の角度である光のみが通過する導光部と、
前記導光部を通過した光のみを検出する受光素子と、を
有することを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、空気及び水よりも光学的に
密であるとともに空気に対する光の屈折率が水に対する
屈折率より大きい材質で構成され、空間を２つの領域に
区画する光透過板と、区画された前記２つの領域の一方
から前記光透過板に入射した光のうち、前記光透過板へ
の入射時の屈折角が、前記光透過板に水滴が付いていな
い状態で空気から入射したときに最も大きく屈折する入
射角度で入射した光の屈折角よりも大きい角度であっ
て、前記光透過板に水滴が付いた状態で前記水滴から入
射したときに最も大きく屈折する入射角度で入射した光
の屈折角以下の角度である光のみが通過する導光部と、
前記導光部を通過した光のみを検出する受光素子と、を
有することを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、光透過板の空気に対する
光の屈折率は、水に対する屈折率より大きい。また、光
透過板は、空気及び水よりも光学的に密であるため、透
過後の光の進行方向と法線との屈曲率が大きい。
光の屈折率は、水に対する屈折率より大きい。また、光
透過板は、空気及び水よりも光学的に密であるため、透
過後の光の進行方向と法線との屈曲率が大きい。
【０００９】例えば、空気に対する水の屈折率は１．３
３で、空気に対する石英ガラスの屈折率は１．４５であ
り、水に対する石英ガラスの屈折率は、 １．４５／１．３３＝１．０９ である。そして、入射角度が法線に対して９０°に近い
場合を想定すると、空気から石英ガラスに入射した光
が、石英ガラス内で進む角度は、法線に対して約４３．
６°であり、水から石英ガラスに入射した光が、石英ガ
ラス内で進む角度は、法線に対して約６６．６°であ
る。
３で、空気に対する石英ガラスの屈折率は１．４５であ
り、水に対する石英ガラスの屈折率は、 １．４５／１．３３＝１．０９ である。そして、入射角度が法線に対して９０°に近い
場合を想定すると、空気から石英ガラスに入射した光
が、石英ガラス内で進む角度は、法線に対して約４３．
６°であり、水から石英ガラスに入射した光が、石英ガ
ラス内で進む角度は、法線に対して約６６．６°であ
る。
【００１０】このように、光透過板に水滴が付くと、こ
の水滴を介して光透過板に入射した光は、法線に対して
大きな角度で進む。また、光透過板に水滴が付いていな
い状態では、空気から光が入射するので、この光は法線
に対して小さな角度で進む。
の水滴を介して光透過板に入射した光は、法線に対して
大きな角度で進む。また、光透過板に水滴が付いていな
い状態では、空気から光が入射するので、この光は法線
に対して小さな角度で進む。
【００１１】 そして、受光素子が検出するのは、空気
から入射したときの最大屈折角よりも大きく、水から入
射したときの最大屈折角以下の屈折角の光だけである。
から入射したときの最大屈折角よりも大きく、水から入
射したときの最大屈折角以下の屈折角の光だけである。
【００１２】 例えば、光透過板が石英ガラスである場
合には、約４３．６°より大きく約６６．６°以下の角
度で進む光のみを受光素子は検出する。
合には、約４３．６°より大きく約６６．６°以下の角
度で進む光のみを受光素子は検出する。
【００１３】 こうして、水滴のない状態では、空気か
ら光が入射して法線に対して小さい角度で進むので、こ
の光は受光素子によって検出されない。一方、水滴が付
いていると、法線に対してより大きな角度で光が進むの
で、この光は受光素子によって検出される。
ら光が入射して法線に対して小さい角度で進むので、こ
の光は受光素子によって検出されない。一方、水滴が付
いていると、法線に対してより大きな角度で光が進むの
で、この光は受光素子によって検出される。
【００１４】 こうして、受光素子によって光を検出す
ることで、水滴の付着の有無を知ることができる。
ることで、水滴の付着の有無を知ることができる。
【００１５】 請求項１記載の発明は、前記光透過板
は、一定の板厚の平らな平板領域と、この平板領域の外
側の端面において板厚方向に設けられる黒色の無反射部
と、を有し、前記導光部は、前記平板領域に設けられ、
前記導光部の側面には、光の入反射を防止する黒色処理
が施されることを特徴とする。
は、一定の板厚の平らな平板領域と、この平板領域の外
側の端面において板厚方向に設けられる黒色の無反射部
と、を有し、前記導光部は、前記平板領域に設けられ、
前記導光部の側面には、光の入反射を防止する黒色処理
が施されることを特徴とする。
【００１６】本発明によれば、平板領域に入射した光
は、無反射部に当たると反射しないので、再び平板領域
に戻らないようになっている。したがって、０°以上９
０°未満の入射角で入射した光は、対応する屈折角で平
板領域内を進行する。したがって、この角度以外で進行
する光がない。そして、水滴付着の検出において、誤作
動を防止することができる。
は、無反射部に当たると反射しないので、再び平板領域
に戻らないようになっている。したがって、０°以上９
０°未満の入射角で入射した光は、対応する屈折角で平
板領域内を進行する。したがって、この角度以外で進行
する光がない。そして、水滴付着の検出において、誤作
動を防止することができる。
【００１７】
【００１８】 本発明によれば、検出対象となる方向に
進む光は、導光部を通過して受光素子によって検知され
る。しかし、検出対象としない方向に進む光は、導光部
の内面に当たるが、反射が防止されて先に進まず、受光
素子に検知されない。また、導光部は光の透過も防止さ
れているので、側面から光が侵入しないようになってい
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の水滴検出装
置において、前記導光部は、車両の室内側に設けられ、
前記水滴は、雨滴であることを特徴とする。
進む光は、導光部を通過して受光素子によって検知され
る。しかし、検出対象としない方向に進む光は、導光部
の内面に当たるが、反射が防止されて先に進まず、受光
素子に検知されない。また、導光部は光の透過も防止さ
れているので、側面から光が侵入しないようになってい
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の水滴検出装
置において、前記導光部は、車両の室内側に設けられ、
前記水滴は、雨滴であることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に
係る水滴検出装置を示す図である。この水滴検出装置
は、光透過板１０、受光部２０及び検出部３０を含み、
車両のワイパ装置４０を自動的に作動させるものであ
る。
施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に
係る水滴検出装置を示す図である。この水滴検出装置
は、光透過板１０、受光部２０及び検出部３０を含み、
車両のワイパ装置４０を自動的に作動させるものであ
る。
【００２０】光透過板１０は、車両のフロントウインド
ウであり石英ガラスで構成される。空気に対する石英ガ
ラスの屈折率は１．４５である。また、空気に対する水
の屈折率は１．３３であるから、水に対する石英ガラス
の屈折率は、 １．４５／１．３３＝１．０９ である。なお、上記屈折率は、ナトリウムの焔色光Ｄ線
（黄色）を標準にした値である。
ウであり石英ガラスで構成される。空気に対する石英ガ
ラスの屈折率は１．４５である。また、空気に対する水
の屈折率は１．３３であるから、水に対する石英ガラス
の屈折率は、 １．４５／１．３３＝１．０９ である。なお、上記屈折率は、ナトリウムの焔色光Ｄ線
（黄色）を標準にした値である。
【００２１】光透過板１０は、一定の板厚で平らな平板
領域１２を有し、端面には無反射部１４が形成されてい
る。無反射部１４は、つや消し加工後に黒色コーティン
グを施して、端面における光の入反射を防ぐものであ
る。そして、端面で反射した光が受光部２０に入射しな
いようになっている。
領域１２を有し、端面には無反射部１４が形成されてい
る。無反射部１４は、つや消し加工後に黒色コーティン
グを施して、端面における光の入反射を防ぐものであ
る。そして、端面で反射した光が受光部２０に入射しな
いようになっている。
【００２２】あるいは、光透過板１０が平板領域１２か
ら湾曲する形状のものであれば、平板領域１２と湾曲す
る領域との境目を黒色に処理することで無反射部１４を
形成することが好ましい。
ら湾曲する形状のものであれば、平板領域１２と湾曲す
る領域との境目を黒色に処理することで無反射部１４を
形成することが好ましい。
【００２３】なお、無反射部１４は、端面で反射した光
が受光部２０へ入射することを防止するものなので、反
射した光が元々受光部２０へは入射しない場合は、形成
する必要がない。例えば、図１において、下側の端面
（図示せず）には無反射部を形成する必要がない。
が受光部２０へ入射することを防止するものなので、反
射した光が元々受光部２０へは入射しない場合は、形成
する必要がない。例えば、図１において、下側の端面
（図示せず）には無反射部を形成する必要がない。
【００２４】受光部２０は、導光部２２及び受光素子２
４を含む。導光部２２は、光透過板１０の平板領域１２
の法線に対して、約５５°の角度で、車両の室内側に設
けられている。この導光部２２は、棒状の光透過部材の
周囲に、上記無反射部１４と同様の無反射部２２ａを有
して、光の入反射を防止するようになっている。なお、
導光部２２は、光透過板１０と一体的に石英ガラスにて
形成してもよく、あるいは、別部材として構成して光透
過板１０に密着させてもよい。また、導光部２２は、所
定の太さで構成されており、図１に示すように、法線に
対して、４５°以上６２°以下の角度で光透過板１０内
を進行する光が入射できるようになっている。
４を含む。導光部２２は、光透過板１０の平板領域１２
の法線に対して、約５５°の角度で、車両の室内側に設
けられている。この導光部２２は、棒状の光透過部材の
周囲に、上記無反射部１４と同様の無反射部２２ａを有
して、光の入反射を防止するようになっている。なお、
導光部２２は、光透過板１０と一体的に石英ガラスにて
形成してもよく、あるいは、別部材として構成して光透
過板１０に密着させてもよい。また、導光部２２は、所
定の太さで構成されており、図１に示すように、法線に
対して、４５°以上６２°以下の角度で光透過板１０内
を進行する光が入射できるようになっている。
【００２５】導光部２２の先端には、受光素子２４が設
けられており、導光部２２に入射した光を検知するよう
になっている。そして、受光素子２４からの信号は、検
出部３０にて検出され、必要に応じてワイパ装置４０を
自動的に駆動するようになっている。
けられており、導光部２２に入射した光を検知するよう
になっている。そして、受光素子２４からの信号は、検
出部３０にて検出され、必要に応じてワイパ装置４０を
自動的に駆動するようになっている。
【００２６】受光素子２４は、光透過板１０に雨滴が付
くと光を検知し、雨滴が付いていないときには光を検知
しないようになっている。その作用を以下説明する。図
２は、光透過板１０に雨滴が付いていないときの作用を
示し、図３は、光透過板１０に雨滴が付着したときの作
用を示す図である。
くと光を検知し、雨滴が付いていないときには光を検知
しないようになっている。その作用を以下説明する。図
２は、光透過板１０に雨滴が付いていないときの作用を
示し、図３は、光透過板１０に雨滴が付着したときの作
用を示す図である。
【００２７】図２において、法線に対して入射角０°す
なわち平板領域１２に垂直に入射する光は、屈折せずに
真っ直ぐ透過する。この場合、光の進行方向と受光部２
０の方向とが交差し、光は導光部２２の無反射部２２ａ
にて吸収され、受光素子２４には達しない。
なわち平板領域１２に垂直に入射する光は、屈折せずに
真っ直ぐ透過する。この場合、光の進行方向と受光部２
０の方向とが交差し、光は導光部２２の無反射部２２ａ
にて吸収され、受光素子２４には達しない。
【００２８】また、平板領域１２に入射可能な光の入射
角は、法線に対して９０°未満である。入射角９０°の
ときの光の屈折角ｒを求めると、 sin ９０°／sin ｒ＝１．４５ からｒを求めて、屈折角ｒは４３．６°である。
角は、法線に対して９０°未満である。入射角９０°の
ときの光の屈折角ｒを求めると、 sin ９０°／sin ｒ＝１．４５ からｒを求めて、屈折角ｒは４３．６°である。
【００２９】したがって、光透過板１０に雨滴が付いて
いないときに、平板領域１２に入射する光の入射角は、
０°以上９０°未満であるから、その光の屈折角は、０
°以上４３．６°未満である。例えば、８９°で入射す
る光の屈折角は４３．５９°である。
いないときに、平板領域１２に入射する光の入射角は、
０°以上９０°未満であるから、その光の屈折角は、０
°以上４３．６°未満である。例えば、８９°で入射す
る光の屈折角は４３．５９°である。
【００３０】上述したように、受光部２０は、屈折角が
４５°以上６２°以下の光のみが受光素子２４に達する
ので、図２に示す場合には、光は検知されない。
４５°以上６２°以下の光のみが受光素子２４に達する
ので、図２に示す場合には、光は検知されない。
【００３１】次に、図３に示すように、光透過板１０に
雨滴が付いている場合について説明する。この場合、雨
滴５０は、表面張力によって球の一部をなす形状になっ
ている。外部から雨滴５０に入射した光は、雨滴５０か
ら平板領域１２に、０°以上９０°未満の入射角で入射
する。０°で入射した光は屈折しないので、直進する。
一方、０°を超える角度で入射した光は、屈折するもの
の、屈折率は小さい。すなわち、空気に対する石英ガラ
スの屈折率は１．４５であるのに対して、水に対する石
英ガラスの屈折率は、１．０９である。したがって、入
射角と屈折角との差が小さくなるので、この場合には、
光透過板１０の内部に大きな角度で進行する光が存在す
ることになる。
雨滴が付いている場合について説明する。この場合、雨
滴５０は、表面張力によって球の一部をなす形状になっ
ている。外部から雨滴５０に入射した光は、雨滴５０か
ら平板領域１２に、０°以上９０°未満の入射角で入射
する。０°で入射した光は屈折しないので、直進する。
一方、０°を超える角度で入射した光は、屈折するもの
の、屈折率は小さい。すなわち、空気に対する石英ガラ
スの屈折率は１．４５であるのに対して、水に対する石
英ガラスの屈折率は、１．０９である。したがって、入
射角と屈折角との差が小さくなるので、この場合には、
光透過板１０の内部に大きな角度で進行する光が存在す
ることになる。
【００３２】例えば、図３において、雨滴５０中を６０
°で進む光は、入射角６０°で平板領域１２に入射す
る。そして、この光は、１．０９の屈折率で屈折するの
で、その屈折角ｒは、 sin ６０°／sin ｒ＝１．０９ から求めて、５２．６°である。
°で進む光は、入射角６０°で平板領域１２に入射す
る。そして、この光は、１．０９の屈折率で屈折するの
で、その屈折角ｒは、 sin ６０°／sin ｒ＝１．０９ から求めて、５２．６°である。
【００３３】上述したように、受光部２０は、屈折角が
４５°以上６２°以下の光のみが受光素子２４に達する
ので、図３に示す場合には、光を検知することができ
る。
４５°以上６２°以下の光のみが受光素子２４に達する
ので、図３に示す場合には、光を検知することができ
る。
【００３４】以上のようにして、受光部２０が所定の屈
折角の光のみを検出できるようにすることで、雨滴５０
が付いたときには光を検知し、雨滴５０が付いていない
ときには光を検知しないようにできる。そして、雨滴５
０を検出したときに、ワイパ装置４０をＯＮにすること
ができる。
折角の光のみを検出できるようにすることで、雨滴５０
が付いたときには光を検知し、雨滴５０が付いていない
ときには光を検知しないようにできる。そして、雨滴５
０を検出したときに、ワイパ装置４０をＯＮにすること
ができる。
【００３５】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施形態では、受光部２０
が検知する光の屈折角を４５°以上としたが、雨滴５０
の付いていないときには、０°以上４３．６°未満の屈
折角の光のみが平板領域１２内を進行するので、４３．
６°を超える屈折角の光を受光部２０が検知するように
してもよい。ただし、平板領域１２に対する受光部２０
の取り付け角度の誤差を考慮して、上記実施形態のよう
に、検知可能な屈折角度の最小値を幾分大きめに設定し
ておくことが好ましい。
ものではない。例えば、上記実施形態では、受光部２０
が検知する光の屈折角を４５°以上としたが、雨滴５０
の付いていないときには、０°以上４３．６°未満の屈
折角の光のみが平板領域１２内を進行するので、４３．
６°を超える屈折角の光を受光部２０が検知するように
してもよい。ただし、平板領域１２に対する受光部２０
の取り付け角度の誤差を考慮して、上記実施形態のよう
に、検知可能な屈折角度の最小値を幾分大きめに設定し
ておくことが好ましい。
【００３６】
【図１】本実施形態に係る水滴検出装置を示す図であ
る。
る。
【図２】光透過板に雨滴が付いていないときの作用を示
す図である。
す図である。
【図３】光透過板に雨滴が付いているときの作用を示す
図である。
図である。
１０ 光透過板
１２ 平板領域
１４ 無反射部
２０ 受光部
２２ 導光部
２２ａ 無反射部（黒色処理）
２４ 受光素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−216245（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−181131（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−109840（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−142259（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−67945（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−98247（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−22945（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−61752（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−178242（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−221287（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−28716（ＪＰ，Ｕ)
実公 昭63−49712（ＪＰ，Ｙ１)
実公 昭64−7314（ＪＰ，Ｙ１)
実公 平１−10587（ＪＰ，Ｙ２)
実公 昭63−49714（ＪＰ，Ｙ２)
特表 平６−509652（ＪＰ，Ａ)
国際公開95／23082（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01V 8/00 - 8/26
B60S 1/00 - 1/68
G01J 1/00 - 1/60
G01N 21/41 - 21/45
G01W 1/00 - 1/18
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 空気及び水よりも光学的に密であるとと
もに空気に対する光の屈折率が水に対する屈折率より大
きい材質で構成され、空間を２つの領域に区画する光透
過板と、区画された前記２つの領域の一方から前記光透過板に入
射した光のうち、前記光透過板への入射時の屈折角が、
前記光透過板に水滴が付いていない状態で空気から入射
したときに最も大きく屈折する入射角度で入射した光の
屈折角よりも大きい角度であって、前記光透過板に水滴
が付いた状態で前記水滴から入射したときに最も大きく
屈折する入射角度で入射した光の屈折角以下の角度であ
る光のみが通過する導光部と、 前記導光部を通過した 光のみを検出する受光素子と、 を有し、 前記光透過板は、一定の板厚の平らな平板領域と、この
平板領域の外側の端面において板厚方向に設けられる黒
色の無反射部と、を有し、 前記導光部は、前記平板領域に設けられ、 前記導光部の側面には、光の入反射を防止する黒色処理
が施されることを特徴とする水滴検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の水滴検出装置において、 前記導光部は、車両の室内側に設けられ、 前記水滴は、雨滴であることを特徴とする水滴検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20528796A JP3501903B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 水滴検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20528796A JP3501903B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 水滴検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1031078A JPH1031078A (ja) | 1998-02-03 |
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- 1996-07-16 JP JP20528796A patent/JP3501903B2/ja not_active Expired - Fee Related
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