JP3714122B2 - 物体情報検知装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を前方に出射して物体により反射された電磁波を入射して物体情報を検知する物体情報検知装置に関し、特に、前面窓が汚れ状態にある場合にその旨を報知する物体情報検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、物体情報検知装置としては、電磁波を前方に出射して物体により反射された電磁波を入射して物体情報を検知するものが知られている。
【0003】
このような物体情報検知装置は、通常、ケース内に納められており、前面窓を通して電磁波を送受信しているため、前面窓の汚れに対して敏感となり、前面窓の汚れがひどくなると、例えばレーザ光の透過率が低下して誤検知する恐れがある。このため、汚れ検知機能を備え、前面窓の汚れがひどくなった場合には、報知するものが提案されている。
【0004】
そこで、従来の物体情報検知装置として、例えば特開平10−90412号公報に記載のものでは、筐体の内側から発した光を前面窓に設けたプリズムを利用して、一旦前面窓の外側に誘導し、斜めに前面窓に入射させることで、前面窓に光を透過させ、この光の強弱を検知することで、前面窓の光の透過率、すなわち汚れ状況を検知するものである。
【0005】
詳しくは、ケースの前面窓に三角プリズム状の透明な突起物を設け、ケース内に設置された汚れ検知用発光部から出射された汚れ検知光が、前面窓に入射して突起物の一方の斜面で全反射した後に、他方の斜面から屈折しながら前面窓の外部へ出射すると同時に、斜め下方にある前面窓の外面に向かい、再度前面窓を透過してケース内の汚れ検知用受光部で受光される。この結果、突起物から斜めに前面窓を透過する透過光によって前面窓の外面に付着した汚れを検出することができ、検出精度を向上させることができるという効果を有するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の物体情報検知装置にあっては、前面窓の汚れを検出するのに、ケースの前面窓に突起した三角プリズム状の突起物を用い、光が前面窓を透過するように構成されていた。このため、前面窓に対する入射角が大きい場合は、広い面で汚れを検知することができず、入射角を浅くした場合は、前面窓での反射により十分な透過光を得られないといった問題があった。
【0007】
また、従来の物体情報検知装置にあっては、三角プリズム状の突起物を使用して斜め下方にある前面窓の外面に光を向かわせるように構成されていたので、プリズム面に水が付着した場合、プリズムの屈折角が変わり、十分な透過光を得られないといった問題があった。
【0008】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、前面窓に平行な全体的な汚れを検知することができる物体情報検知装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、上記課題を解決するため、前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、光を発する発光素子と、発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第1の反射手段と、第1の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第2の反射手段と、第2の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを要旨とする。また、前記第1および第2の反射手段の間に、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔で透明な仕切り板を配置することを要旨とする。
【0012】
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、光を発する発光素子と、発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第1の反射手段と、第1の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第2の反射手段と、第2の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを要旨とする。また、請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第1および第2の反射手段は、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置することを要旨とする。
【0015】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明によれば、発光素子からの光を第1の反射手段により前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射させ、この反射後に、前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して第2の反射手段により内部方向に反射させ、この反射された光を受光素子で受光するので、受光素子からの受光信号により、前面窓に平行な全体的な汚れ度合いを検知することができる。また、第1および第2の反射手段の間に、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔で透明な仕切り板を配置することで、雨天などの場合でも、光路上の屈折や角度変化を避けて光を光路上を直進させることができる。
【0018】
請求項2記載の本発明によれば、発光素子からの光を第1の反射手段により前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射させ、この反射後に、前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して第2の反射手段により内部方向に反射させ、この反射された光を受光素子で受光するので、受光素子からの受光信号により、前面窓に平行な全体的な汚れ度合いを検知することができる。また、第1および第2の反射手段は、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置することで、雨天などの場合でも、光路上の屈折や角度変化を避けて光を光路上を直進させることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0022】
(第1の実施の形態)
図1,2は、本発明の第1の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置11,13の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図1,2を参照して、レーザ測距装置11,13の光学的部分の構成を説明する。
【0023】
図1に示すレーザ測距装置11は、ケース15に納められており、ケース15の紙面上方にはガラス板又は透明プラスチック板からなる前面窓17が設けられている。
【0024】
ケース15の内部には、前面窓17の窓面に対して略直角にレーザ光Lを出射する測距用レーザーダイオードLD19と、外部に存在する対象物で反射され前面窓17を透過してきたレーザ光Lを受光する測距用フォトダイオードPD21と、さらに、前面窓17の汚れを検知するために、後述する屈折部27方向に光を発光する汚れ検知用LED23と、屈折部29方向から光を受光する汚れ検知用PD25を有している。
【0025】
一方、前面窓17には、出射又は入射されるレーザ光Lに干渉しない領域に配置される汚れ検知用LED23又は汚れ検知用PD25の前方に、透明な3角形状断面の突起した屈折部27,29が前面窓17と一体成形または付加されている。この屈折部27,29は、空気の屈折率より大きな屈折率を有するガラスまたは透明プラスチックにより形成されている。
【0026】
詳しくは、屈折部27は、汚れ検知用LED23からの光を前面窓17に略平行になる外部の光路28方向に屈折し、この屈折後に、前面窓17に略平行な外部の光路28を進んだ光が屈折部29に入射して内部方向に屈折される。
【0027】
図2に示すレーザ測距装置13は、図1に示すレーザ測距装置11と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【0028】
図2に示すレーザ測距装置13の特徴は、上述した屈折部27,29に代わって、反射部35,37を配置したことにある。詳しくは、反射部35は、汚れ検知用LED23からの光を前面窓17に略平行になる外部の光路28方向に反射し、この反射後に、前面窓17に略平行な外部の光路28を進んだ光が反射部37に入射して内部方向に反射される。
【0029】
次に、図3は、レーザ測距装置11,13の一部の光学的部分と電気的部分の構成を示す図である。図3を参照して、レーザ測距装置11,13の電気的部分の構成を説明する。
【0030】
LD駆動回路41は、制御回路43から出力されるパルス信号を入力して測距用LD19を駆動してレーザ光Lを発光させ、投光レンズ42、前面窓17を介して外部方向にレーザ光Lを出射させる。外部方向に出射されたレーザ光Lが外部に存在する物体により反射され、この反射光Lが再度前面窓17を透過し、受光レンズ45を介して測距用PD21に入射される。測距用PD21は、入射された反射光Lを受光して受光回路47により電気的なパルス信号に変換して制御回路43に出力する。
【0031】
LED駆動回路51は、制御回路43から出力されるパルス信号又は連続信号を入力して汚れ検知用LED23を駆動して汚れ検知光Rを発光させ、投光レンズ53を介して略平行光とし、前面窓17から屈折部27の斜面31で屈折され、前面窓17に略平行な外部の光路28を進む。そして、光路28を進んだ光が屈折部29に入射し、屈折部29の斜面33で屈折されて前面窓17から汚れ検知用PD25に入射される。汚れ検知用PD25は、入射された汚れ検知光Rを受光して電気的なパルス信号又は連続信号に変換し、この受光信号を受光回路57を介してデジタル信号にA/D変換して制御回路43に出力する。
【0032】
制御回路43は、LD駆動回路41へパルス信号を出力して測距用LD19からレーザ光Lを発光させるとともに、受光回路47からのパルス信号を入力して両パルス信号により生じる遅延時間に基づいて、物体との距離を算出し、物体情報として出力する。
【0033】
また、制御回路43は、LED駆動回路51へパルス信号を出力して汚れ検知用LED23から汚れ検知光Rを発光させるとともに、受光回路7からのデジタル信号で表される受光レベルを所定の汚れ判定閾値レベルと比較して汚れ度合いが正常レベルか異常レベルかを検知し、所定の閾値レベルを下回った場合、前面窓17が汚れていることを表示器59に表示する。
【0034】
次に、図4を参照して、レーザ測距装置11,13の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置13の基本的動作は、レーザ測距装置11と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【0035】
図1に示すレーザ測距装置11においては、制御回路43は、パルス信号又は連続信号をLED駆動回路51へ出力すると、このパルス信号又は連続信号に応じて汚れ検知用LED23を駆動して汚れ検知光Rを発光させ、投光レンズ53を介して略平行光とし、前面窓17から屈折部27の斜面31に入射した汚れ検知光Rは屈折部27の屈折率が空気より大きいため斜面31で全反射して屈折され、出射面32を透過して前面窓17に略平行な外部の光路28を進む。
【0036】
そして、光路28を進んだ光が屈折部29の入射面34に入射し、屈折部29の斜面33で屈折されて前面窓17から受光レンズ55を介して汚れ検知用PD25に結像されて入射される。汚れ検知用PD25は、入射された汚れ検知光Rを受光して電気的なパルス信号又は連続信号に変換し、この受光信号を受光回路57を介してデジタル信号にA/D変換して制御回路43に出力する。
【0037】
そして、制御回路43は、受光回路57からのデジタル信号を入力し、図4に示すように、この信号の受光レベルを上述した汚れ判定閾値レベルと比較して汚れ度合いが正常レベルか異常レベルかを検知する。前面窓17に泥、埃が付着して汚れている場合、所定の閾値レベルを下回る異常レベルとなるので、前面窓17が汚れていることを表示器59に表示する。一方、所定の閾値レベルを上回る正常レベルの場合、前面窓17が汚れていない。
【0038】
図2に示すレーザ測距装置13においては、汚れ検知用LED23により発光された汚れ検知光Rは、投光レンズ53を介して前面窓17から反射部35で反射され、前面窓17に略平行な外部の光路28を進む。そして、光路28を進んだ光が反射部37に入射し、反射部37で反射されて前面窓17から汚れ検知用PD25に入射されることとなる。
【0039】
このように、前面窓17に平行な面を光路28として利用するため、前面窓28全体の平均的な汚れを検知することができる。この結果、前面窓に付着した例えば氷、雪、泥、埃等を検知することができる。
【0040】
(第2の実施の形態)
図5,6は、本発明の第2の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置61の光学的部分の構成を示す概略断面図と前面斜視図である。図5,6を参照して、レーザ測距装置61の光学的部分の構成を説明する。
【0041】
図5,6に示すレーザ測距装置61は、図1に示すレーザ測距装置11と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【0042】
第1の実施の形態においては、雨天に水滴が屈折部27,29の出射面32や入射面34に付着した場合、出射面32や入射面34の出射角度や入射角度が変化し、屈折部27から出射される光が屈折部29に届かないことが考えられる。
【0043】
そこで、本実施の形態の特徴は、屈折部27,29の間に、水滴が表面張力で保持されうる間隔に配置され、光を透過する仕切り板63,65,67,69を設けることにある。
【0044】
このとき、仕切り板63,65,67,69は、図6に示すように、その位置をケース15の下部に配置し、仕切り板63,65,67,69により測距光Lが干渉を受けないようにする。
【0045】
次に、図5,6を参照して、レーザ測距装置61の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置61の基本的動作は、レーザ測距装置11と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【0046】
雨天などの際には、屈折部27と仕切り板63、仕切り板63,65の間、・・・,仕切り板69と屈折部29の間に水滴を保持するように構成してあるので、この間に溜まった水滴により表面張力が発生し、屈折部27から屈折部29に至る光路28を確保することができる。
【0047】
この結果、雨天などの場合でも、屈折部27から屈折部29に至る光路28上の屈折や角度変化を避けることができ、汚れ検知光Rが光路28上を直進することができる。
【0048】
(第3の実施の形態)
図7は、本発明の第3の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置81の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図7を参照して、レーザ測距装置81の光学的部分の構成を説明する。
【0049】
本実施の形態の特徴は、図7に示すように、屈折部27,29を水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置することにある。
【0050】
次に、図7を参照して、レーザ測距装置81の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置81の基本的動作は、レーザ測距装置11と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【0051】
雨天などの際には、屈折部27と屈折部29の間に水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように構成してあるので、この間に溜まった水滴により表面張力が発生し、屈折部27から屈折部29に至る光路28を確保することができる。
【0052】
この結果、雨天などの場合でも、屈折部27から屈折部29に至る光路28上の屈折や角度変化を避けることができ、汚れ検知光Rが光路28上を直進することができる。
【0053】
(第4の実施の形態)
図8は、本発明の第4の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置85の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図8を参照して、レーザ測距装置85の光学的部分の構成を説明する。
【0054】
第1の実施の形態においては、レーザ測距装置85の外部が例えば降雪状態にある場合、測距用LD19から出射された測距光Lが外部に存在する対象物まで届かない状況にある。この時、屈折部27,29間に例えば雪が付着した場合、この雪による散乱光は、直接に汚れ検知用PD25に入射することとなる。この結果、測距不能状態にあるにも拘わらず、前面窓17は汚れが付着していない状態と誤検知されることとなる。
【0055】
そこで、本実施の形態の特徴は、屈折部29と汚れ検知用PD25の間に、光路側部からの光の入射を遮断するカバー87を配置したことにある。
【0056】
次に、図8を参照して、レーザ測距装置85の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置85の基本的動作は、レーザ測距装置11と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【0057】
降雪状態になり、前面窓17上に雪89が付着した場合、レーザ測距装置85は測距不能状態になる。
【0058】
図8に示すように、屈折部27,29の間の光路28上に例えば雪89が付着した場合、屈折部27から光路28上を進む汚れ検知光Rが雪89により散乱され、この散乱光Sの一部が前面窓17を透過してカバー87へと進む。この時、光路28上を進む汚れ検知光Rが雪89により散乱されるので、屈折部29から汚れ検知用PD25に進む光はないこととする。
【0059】
散乱光Sがカバー87に到達しても、カバー87は散乱光Sに進入を遮断することとなる。この結果、測距不能状態にあるにも拘わらず、前面窓17は汚れが付着していない状態と誤検知されることを防止することができる。
【0060】
(第5の実施の形態)
図9は、本発明の第5の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置91の光学的部分の構成を示す概略断面図である。図9を参照して、レーザ測距装置91の光学的部分の構成を説明する。
【0061】
本実施の形態の特徴は、第4の実施の形態と同様の降雪状態にある場合に適応するものであり、第4の実施の形態におけるカバー87に代わって、屈折部29と汚れ検知用PD25の間に、空気よりも屈折率の高い導光路93を配置したことにある。
【0062】
次に、図9を参照して、レーザ測距装置91の汚れ検知機能の動作を説明する。なお、レーザ測距装置91の基本的動作は、レーザ測距装置85と同様であるので、相異する部分の動作のみ説明することとする。
【0063】
図9に示すように、屈折部27,29の間の光路28上に例えば雪89が付着した場合、屈折部27から光路28上を進む汚れ検知光Rが雪89により散乱され、この散乱光Sの一部が前面窓17を透過して導光路93へと進む。この時、光路28上を進む汚れ検知光Rが雪89により散乱されるので、屈折部29から導光路93を介して汚れ検知用PD25に進む光はないこととする。
【0064】
散乱光Sが導光路93の表面に到達しても、散乱光Sは空気よりも屈折率が高い導光路93により反射されることとなる。この結果、測距不能状態にあるにも拘わらず、前面窓17は汚れが付着していない状態と誤検知されることを防止することができる。
【0065】
なお、本発明の物体情報検知装置は、電磁波を媒介として検知領域内にある物体の有無や個数、物体の位置、距離、方向、大きさ、移動速度、物体温度、バーコードのような符号情報などを検知するために広く用いられており、例えば光電センサ、距離計測装置、速度センサ、バーコードリーダ等に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置11の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置13の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図3】レーザ測距装置11,13の一部の光学的部分と電気的部分の構成を示す図である。
【図4】レーザ測距装置11,13の汚れ検知機能の動作を説明するための図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置61の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置61の光学的部分の構成を示す前面斜視図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置81の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図8】本発明の第4の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置85の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【図9】本発明の第5の実施の形態に係る物体情報検知装置を適用可能なレーザ測距装置91の光学的部分の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
11,13 レーザ測距装置
15 ケース
17 前面窓
19 測距用レーザーダイオードLD
21 測距用フォトダイオードPD
23 汚れ検知用LED
25 汚れ検知用PD
27,29 屈折部
28 光路
35,37 反射部
Claims (2)
- 前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、
光を発する発光素子と、
発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第1の反射手段と、
第1の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第2の反射手段と、
第2の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、
前記第1および第2の反射手段の間に、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔で透明な仕切り板が配置され、
受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを特徴とする物体情報検知装置。 - 前面窓から外部に向けて電磁波を出射し、外部に存在する物体により反射された反射波を前面窓から入射して物体情報を検知する物体情報検知装置において、
光を発する発光素子と、
発光素子からの光を前記前面窓に略平行になる外部の光路方向に反射する第1の反射手段と、
第1の反射手段により反射後に、前記前面窓に略平行な外部の光路を進んだ光を入射して内部方向に反射する第2の反射手段と、
第2の反射手段により反射された光を受光する受光素子とを備え、
前記第1および第2の反射手段は、水滴が表面張力で保持されて水滴が溜まりうる間隔を隔てて対向するように配置され、
受光素子からの受光信号により前記前面窓の汚れ度合いを検知することを特徴とする物体情報検知装置。
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