JP3536738B2 - 雨滴センサ - Google Patents

雨滴センサ

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JP3536738B2 JP24209699A JP24209699A JP3536738B2 JP 3536738 B2 JP3536738 B2 JP 3536738B2 JP 24209699 A JP24209699 A JP 24209699A JP 24209699 A JP24209699 A JP 24209699A JP 3536738 B2 JP3536738 B2 JP 3536738B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両のワイ
パー自動制御装置に採用するに適した雨滴センサに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の雨滴センサは、車両のフ
ロントウインドシールドＷの内壁に装着されて、雨滴の
有無を光学的に検出するもので、当該雨滴センサは、図
４にて示す構成となっている。この雨滴センサは、プリ
ズム１の長手方向両側に発光素子２及び受光素子３を配
置してなる。ここで、プリズム１は、発光素子２に対向
する平凸レンズ部１ａと、受光素子３に対向する平凸レ
ンズ部１ｂとの間に、プリズム本体１ｃを設ける構成と
なっている。
【０００３】そして、平凸レンズ部１ａは発光素子２か
らの光を平行光にしてプリズム本体１ｃに入射する。プ
リズム本体１ｃに入射した光は、フロントウインドシー
ルドＷの外壁とプリズム本体１ｃの中央部上壁との間で
図示矢印のごとく複数回反射された後、平凸レンズ部１
ｂに入射する。平凸レンズ部１ｂはプリズム本体１ｃか
らの光を集光して受光素子３に入射する。なお、図４に
て符号４は透明接着材層を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記雨滴セ
ンサにおいては、上述のような光学的経路をとるため、
図４のような構成のもと、発光素子２の発光軸及び受光
素子３の受光軸は、フロントウインドシールドＷの外壁
に対し約４５度だけ傾斜する必要がある。従って、発光
素子２の発光軸及び受光素子３の受光軸がプリズム１の
上方に位置する配線板５に対し上述の傾斜角度となるよ
うに、発光素子２及び受光素子３が配線板５に設けられ
ている。これに伴い、両凸レンズ部１ａ、１ｂの光軸が
それぞれ発光素子２の発光軸及び受光素子３の受光軸に
一致するように、両凸レンズ部１ａ、１ｂを設ける両傾
斜面がプリズム本体１ｃに形成されている。
【０００５】この場合、各凸レンズ部１ａ、１ｂを設け
るに必要な面積がプリズム本体１ｃの各傾斜面に要求さ
れる。このため、プリズム１の高さが不必要に高くなる
とともに当該プリズムの長さが不必要に長くなるという
不具合がある。
【０００６】しかも、発光素子２や受光素子３は、その
リードにより、配線板５から下方に延在するように当該
配線板５に設けられているため、配線板５をプリズム１
よりも不必要に高く維持しなければならないという不具
合がある。
【０００７】また、検出精度をあげるにあたり雨滴セン
サの検出領域を広くするために発光素子の数を増大する
と、この発光素子の数の増大にあわせて受光素子の数も
増大しなければならないという不具合が生ずる。
【０００８】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処するため、部品点数を減少させるとともに検出領域を
広く確保しつつコンパクトに構成した雨滴センサを提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項１に記載の発明によれば、ウインドシールド
（Ｗ）の内壁に透光性接着材層（２０）により装着され
たプリズム本体（１０ａ）と、このプリズム本体に形成
した第１入射側傾斜面（１１）に外方に向け凸に設けて
なる第１入射側平凸レンズ部（１０ｂ）と、プリズム本
体に第１入射側傾斜面とは逆向きに傾斜するように形成
した第１出射側傾斜面（１４）に外方に向け凸に設けら
れて一枚の平凸レンズを２分割した一方からなる第１出
射側分割平凸レンズ部（１０ｅ）と、プリズム本体に第
１入射側傾斜面よりも出射側にてこれに並行に形成した
第２入射側傾斜面（１２）に外方に向け凸に設けてなる
第２入射側平凸レンズ部（１０ｃ）と、プリズム本体に
第１出射側傾斜面よりも入射側にてこれに並行に形成し
た第２出射側傾斜面に外方に向け凸に設けられて上記２
分割した平凸レンズの他方からなる第２出射側分割平凸
レンズ部（１０ｄ）とを備え、この第２出射側分割平凸
レンズ部の分割面を第１出射側分割平凸レンズ部の分割
面側に位置させてなるプリズム（１０）と、このプリズ
ムの上方に位置する配線板（５０）に第１及び第２の入
射側平凸レンズ部に対向して設けられた第１及び第２の
発光素子（３０ａ、３０ｂ）と、配線板に第１及び第２
の分割平凸レンズ部に対向して設けられた受光素子（４
０）とを備える雨滴センサが提供される。
【００１０】これによれば、第１及び第２の入射側平凸
レンズ部は第１及び第２の発光素子からの光をそれぞれ
並行光にしてプリズム本体及び接着材層を通してウイン
ドシールドの外壁の広い領域に亘り入射する。すると、
ウインドシールドの外壁に入射した各並行光は当該外壁
により反射されてプリズム本体を通り第１及び第２の分
割平凸レンズ部に入射する。これに伴い、これら第１及
び第２の分割平凸レンズ部はその各入射光を各分割面側
に近づくように屈折して受光素子に入射する。
【００１１】ここで、上述のごとく、第１及び第２の出
射側分割平凸レンズ部は、これら両分割平凸レンズ部を
あわせた形状の一枚の平凸レンズを２分割して構成して
あるので、各分割平凸レンズ部を設けた各傾斜面を上下
方向において狭くできる。その結果、プリズムの高さ即
ち配線板とプリズムとの間の間隔を狭くできるとともに
プリズムの長さをも短くできる。以上により、雨滴セン
サの高さ及び長さを減少できる。
【００１２】また、上述のように、両分割平凸レンズ部
を、これら両分割平凸レンズ部をあわせた形状の一枚の
平凸レンズを２分割して構成し、これら各分割平凸レン
ズ部への各入射光を単一の受光素子に入射するようにし
たので、発光素子の数に比べて受光素子の数を大幅に減
少できる。
【００１３】以上より、ウインドシールドにおける検出
領域を広く確保しつつ、部品点数を減少させつつ、コン
パクトに構成した雨滴センサを提供することができる。
【００１４】ここで、請求項２に記載の発明によれば、
請求項１に記載の雨滴センサにおいて、第１及び第２の
発光素子は、配線板に表面実装された表面実装型の発光
素子であり、また、受光素子は、配線板に表面実装され
た表面実装型の受光素子である。
【００１５】これにより、これら発光素子や受光素子の
配線板からの突出長さが、従来の発光素子や受光素子の
場合に比べて短くなる。よって、配線板とプリズムとの
間の間隔を狭くできる。よって、雨滴センサの高さをよ
り一層減少できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明が自動車用雨滴セ
ンサＳに適用された例を示しており、この雨滴センサＳ
は、当該自動車のフロントウインドシールドＷの外壁に
設けたワイパーのためのワイパー自動制御装置に採用さ
れる。
【００１７】なお、上記ワイパーは、雨滴センサＳの検
出出力に基づきワイパー自動制御装置により駆動制御さ
れて、フロントウインドシールドＷの外壁のうちその払
拭領域に沿い摺動する。
【００１８】雨滴センサＳは、フロントウインドシール
ドＷにその内壁側から上記払拭領域に対応して設けられ
ているもので、この雨滴センサＳは、フロントウインド
シールドＷの上記払拭領域に滴下する雨滴を光学的に検
出して上記ワイパー自動制御装置に出力する。
【００１９】雨滴センサＳは、図１にて示すごとく、プ
リズム１０を備えており、このプリズム１０は、透明の
接着材層２０を介しフロントウインドシールドＷの内壁
（上記払拭領域に対応する部分）に装着されている。な
お、本実施形態では、雨滴センサＳの図１にて図示右側
及び左側が当該車両の右側及び左側に対応する。
【００２０】プリズム１０は、図１にて図示断面形状を
有するように、透明樹脂材料により形成されており、こ
のプリズム１０は、図１乃至図３から分かるように、プ
リズム本体１０ａと、入射側の各両平凸レンズ部１０
ｂ、１０ｃと、出射側両平凸レンズ部１０ｄ、１０ｅと
により構成されている。
【００２１】両平凸レンズ部１０ｂは、プリズム本体１
０ａに形成した入射側傾斜面１１に、図２にて示すごと
く、ならんで装着されるとともに、両平凸レンズ部１０
ｃは、プリズム本体１０ａに入射側傾斜面１１に並行に
これよりも出射側にて形成した入射側傾斜面１２に、図
２にて示すごとく、ならんで装着されている。但し、両
傾斜面１１、１２は、フロントウインドシールドＷの外
壁に対し約４５度をなしている。従って、各平凸レンズ
部１０ｂ、１０ｃの光軸はフロントウインドシールドＷ
の外壁に対し約４５度をなしている（図１参照）。
【００２２】また、平凸レンズ部１０ｄは、プリズム本
体１０ａに形成した出射側傾斜面１３に装着されるとと
もに、平凸レンズ部１０ｅは、プリズム本体１０ａに傾
斜面１３よりも図１にて図示右側に形成した出射側傾斜
面１４に装着されている。両平凸レンズ部１０ｄ、１０
ｅは、これら両平凸レンズ部をあわせた形状の平凸レン
ズを２分割してなるもので、平凸レンズ部１０ｄは両平
凸レンズ部１０ｂからの光を受光できるように、各平凸
レンズ部１０ｂよりも大きな径にて形成されている。一
方、平凸レンズ部１０ｅは両平凸レンズ部１０ｃからの
光を受光できるように、各平凸レンズ部１０ｃよりも大
きな径（平凸レンズ部１０ｄの径と同じ）にて形成され
ている。
【００２３】但し、両傾斜面１３、１４は、フロントウ
インドシールドＷの外壁に対し約４５度をなしている
（図１参照）。従って、傾斜面１３は傾斜面１１に対し
約９０度をなしており、また、傾斜面１４は傾斜面１２
に対し約９０度をなしている。また、各平凸レンズ部１
０ｄ、１０ｅの光軸はフロントウインドシールドＷの外
壁に対し約４５度をなしている（図１参照）。なお、以
下、平凸レンズ部１０ｄ、１０ｅは分割平凸レンズ部１
０ｄ、１０ｅという。
【００２４】雨滴センサは、両発光素子３０ａ（図１で
は一方のみを示す）及び両発光素子３０ｂ（図１では一
方のみを示す）を備えている。各発光素子３０ａ、３０
ｂは、チップ型で表面実装型の発光素子からなるもの
で、これら各発光素子３０ａ、３０ｂは、配線板５０に
下面に直接装着されている。ここで、両発光素子１０ｂ
の各発光軸は、それぞれ、各平凸レンズ部１０ｂの光軸
に一致している。また、両発光素子１０ｂは、その各発
光軸にて、それぞれ、各平凸レンズ部１０ｂの光軸に一
致するように、配線板５０の下面に実装されており、両
発光素子１０ｃは、その各発光軸にて、それぞれ、各平
凸レンズ部１０ｃの光軸に一致するように、配線板５０
の下面に実装されている。
【００２５】これにより、各発光素子３０ａは、その発
光軸に沿い光を各平凸レンズ部１０ｂに入射する。この
ことは、各平凸レンズ部１０ｂは、その入射光を光軸に
沿いプリズム本体１０ａ及び接着材層２０を通してフロ
ントウインドシールドＷの外壁に向け入射させることを
意味する。これに伴い、フロントウインドシールドＷ
は、その外壁にて、各平凸レンズ部１０ｂからの光を反
射してプリズム本体１０ａを通して分割平凸レンズ部１
０ｄに入射し、この分割平凸レンズ部１０ｄは、その各
入射光を後述する受光素子４０に向けて出射する。
【００２６】また、各発光素子３０ｂは、その発光軸に
沿い光を各平凸レンズ部１０ｃに入射する。このこと
は、各平凸レンズ部１０ｃは、その入射光を光軸に沿い
プリズム本体１０ａ及び接着材層２０を通してフロント
ウインドシールドＷの外壁に向け入射させることを意味
する。これに伴い、フロントウインドシールドＷは、そ
の外壁にて、各平凸レンズ部１０ｃからの光を反射して
プリズム本体１０ａを通して分割平凸レンズ部１０ｅに
入射し、この分割平凸レンズ部１０ｅは、その各入射光
を後述する受光素子４０に向けて出射する。
【００２７】ここで、両分割平凸レンズ部１０ｄ、１０
ｅは、その分割面側に向けて光を屈折させるので、当該
両分割平凸レンズ部１０ｄ、１０ｅからの光は受光素子
４０に入射する。
【００２８】また、雨滴センサは、単一の受光素子４０
を備えている。この受光素子４０は、チップ型の表面実
装型発光素子からなるもので、当該受光素子４０は、図
１にて示す位置にて配線板５０の下面に直接実装されて
いる。しかして、この受光素子４０は、両分割平凸レン
ズ部１０ｄ、１０ｅの各出射光を受光する。なお、図１
にて符号６０はケーシングを示しており、このケーシン
グ６０内には、配線板５０、各発光素子３０ａ、３０
ｂ、受光素子４０及びプリズム１０が収容されている。
【００２９】また、本実施形態では、フロントウインド
シールドＷの外壁への入射光は、上記払拭領域に雨滴の
付着がないとき、全反射される。従って、上記払拭領域
に雨滴の付着があるとき、フロントウインドシールドＷ
の反射光量が減少する。
【００３０】このように構成した本実施形態において
は、上述のごとく、発光素子を図１及び図２にて示すご
とく両発光素子３０ａ及び両発光素子３０ｂとして二列
に配列したので、当該雨滴センサによる検出領域を広く
できる。従って、検出精度を向上できる。
【００３１】また、両分割平凸レンズ部１０ｄ、１０ｅ
は、これら両分割平凸レンズ部をあわせた形状の平凸レ
ンズ部を２分割して構成してあるので、各分割平凸レン
ズ部１０ｄ、１０ｅを設けた各傾斜面１３、１４を上下
方向において狭くできる。その結果、プリズム１０の高
さを減少できる。これに加えて、各発光素子３０ａ、３
０ｂ及び受光素子４０として、表面実装型のものが採用
されているから、これら発光素子や受光素子の配線板５
０の下面からの下方への突出長さが、従来の発光素子や
受光素子の場合に比べて短くなる。よって、配線板５０
とプリズム１０との間の間隔を狭くできる。以上によ
り、ケーシング６０の図２にて図示上下方向の高さ及び
図示左右方向の長さを減少できる。
【００３２】また、上述のように、両分割平凸レンズ部
１０ｄ、１０ｅを、これら両平凸レンズ部をあわせた形
状の平凸レンズを２分割して構成し図２にて示すごとく
各傾斜面１３、１４に装着したので、これら各平凸レン
ズ部１０ｄ、１０ｅへの各入射光を単一の受光素子４０
に入射できる。従って、発光素子の数に比べて受光素子
の数を大幅に減少できる。
【００３３】以上より、部品点数の増加を招くことな
く、検出領域を広く確保しつつコンパクトに構成した雨
滴センサを提供することができる。
【００３４】なお、本発明の実施にあたり、雨滴センサ
Ｓは、自動車に限ることなく、各種の車両、船舶や航空
機等の雨滴センサであってもよい。
【００３５】また、本発明の実施にあたり、各平凸レン
ズ部や各分割平凸レンズ部は、プリズム本体１０ａに一
体に形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用雨滴センサの一実施形態
をフロントウインドシールドの内壁に装着した状態にて
示す断面図である。
【図２】図１のプリズムの平面図である。
【図３】図１のプリズムの側面図である。
【図４】従来の雨滴センサの断面図である。
【符号の説明】
Ｗ…フロントウインドシールド、１０…プリズム、１０
ａ…プリズム本体、１０ｂ、１０ｃ…平凸レンズ部、１
０ｄ、１０ｅ…分割平凸レンズ部、１１乃至１４…傾斜
面、２０…接着材層、３０ａ、３０ｂ…発光素子、４０
…受光素子、５０…配線板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 B60S 1/08 G01W 1/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウインドシールド（Ｗ）の内壁に透光性
    接着材層（２０）により装着されたプリズム本体（１０
    ａ）と、このプリズム本体に形成した第１入射側傾斜面
    （１１）に外方に向け凸に設けてなる第１入射側平凸レ
    ンズ部（１０ｂ）と、前記プリズム本体に前記第１入射
    側傾斜面とは逆向きに傾斜するように形成した第１出射
    側傾斜面（１４）に外方に向け凸に設けられて一枚の平
    凸レンズを２分割した一方からなる第１出射側分割平凸
    レンズ部（１０ｅ）と、前記プリズム本体に前記第１入
    射側傾斜面よりも出射側にてこれに並行に形成した第２
    入射側傾斜面（１２）に外方に向け凸に設けてなる第２
    入射側平凸レンズ部（１０ｃ）と、前記プリズム本体に
    前記第１出射側傾斜面よりも入射側にてこれに並行に形
    成した第２出射側傾斜面に外方に向け凸に設けられて前
    記２分割した平凸レンズの他方からなる第２出射側分割
    平凸レンズ部（１０ｄ）とを備え、この第２出射側分割
    平凸レンズ部の分割面を前記第１出射側分割平凸レンズ
    部の分割面側に位置させてなるプリズム（１０）と、 このプリズムの上方に位置する配線板（５０）に前記第
    １及び第２の入射側平凸レンズ部に対向して設けられた
    第１及び第２の発光素子（３０ａ、３０ｂ）と、 前記配線板に前記第１及び第２の分割平凸レンズ部に対
    向して設けられた受光素子（４０）とを備える雨滴セン
    サ。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２の発光素子は、前記配
    線板に表面実装された表面実装型の発光素子であり、ま
    た、前記受光素子は、前記配線板に表面実装された表面
    実装型の受光素子であることを特徴とする請求項１に記
    載の雨滴センサ。
JP24209699A 1999-08-27 1999-08-27 雨滴センサ Expired - Fee Related JP3536738B2 (ja)

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