JP3788685B2 - Water drop detection sensor with transmission / reception function - Google Patents
Water drop detection sensor with transmission / reception function Download PDFInfo
- Publication number
- JP3788685B2 JP3788685B2 JP09180198A JP9180198A JP3788685B2 JP 3788685 B2 JP3788685 B2 JP 3788685B2 JP 09180198 A JP09180198 A JP 09180198A JP 9180198 A JP9180198 A JP 9180198A JP 3788685 B2 JP3788685 B2 JP 3788685B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- transmission
- window glass
- reception
- detection sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ウインドガラスに付着する水滴を検出すると共に、外部と送受信を行う送受信機能付き水滴検出センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のフロントガラスに雨滴が付着したことを検知して、ワイパーを自動的に動作させる試みが従来から行なわれており、このような検知機能を備えた基板として、図7に示す構造のものがある。
【0003】
即ち、ガラス板等の透明基板100の表面にプリズム101,102を貼着し、プリズム101を介して光源103からの光を全反射する角度で透明基板100内に導入する。そして、水などの液体が透明基板100の表面に存在すると全反射が起こらないように入射角度を設定しておくと、ガラス表面の全反射点における液体の有無により全反射の光量が変化するので、この変化量を受光素子104などにより検知することにより、液体の存在を知ることができるというものである。
【0004】
そして、特開昭60−216245号公報には、上記の検知方式のように、光源からの光をガラス板面で全反射させ、これをプリズムを介して受光素子に入射させていたのでは、検知感度が悪いので、ガラス面に水滴が付着した時にのみ、当該水滴からの反射光を受光素子に入射するようにプリズムの角度を設定した内容が開示されている。
【0005】
また、特開昭62−163949号公報には、2つの光源を用意し、一方の光源からの光束の検出面における入射角を全反射の臨界角以上とし、他方の光源からの光束の検出面における入射角を全反射の臨界角以下とし、水以外の付着物との識別ができるようにした構成が開示されている。
【0006】
更に、特開平8−261974号公報には、ガラス板の内部に櫛形の透明電極を配置し、ガラス板表面に水滴が付着したことによって生じる櫛形の透明電極間の静電容量の変化を検出し、これに応じて窓の開閉やヒータの制御を行なうようにした構成が開示されている。
【0007】
また、特表平6−509652号公報には、ウインドシールドの外側表面の水滴を検知し、水滴に対応してウインドシールド用ワイパの動作を制御するために、ウインドシールドの内側表面に、プリズムなどからなる感知ユニットを2つの粘着性の面を備えた中間層で接着した構成が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光学式検知機能を備えた透明基板にあっては、ガラス中に全反射光を導入するためにプリズムが必須要件であると共に、このプリズムをガラス面に密着させる必要があり、取付作業に手間がかかる。特に、自動車のウインドシールドガラスなどは湾曲したデザインが多く採用されており、密着させることが困難である。
また、プリズムとガラス表面との界面での不要な反射をさけるために、屈折率をできるだけ近づける必要がある(屈折率マッチング)。このためにマッチング層を設けることも考えられるが、工程が増加し、コスト面で不利が生じる。
【0009】
一方、特開平8−261974号公報のように、電極間の電気抵抗の変化、電気容量の変化などを検知して行う方式は、耐久性、感度の面で光学式に劣り、特に自動車用のフロントガラスにあっては、運転者あるいは同乗者の視認性に追随した信号であることが重要であり、光学式のセンサが望ましい。
【0010】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プリズムが不要で、且つ構造が簡単で、自動車用ウインドガラスに付着した水滴を確実に検出すると共に、外部と送受信を行う送受信機能付き水滴検出センサを提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項1に係る発明は、検出用光の反射光量の変化でウインドガラスに付着した水滴を検出すると共に、外部と送受信を行う送受信機能付き水滴検出センサであって、前記検出用光を前記ウインドガラスに入射させる発光手段と前記検出用光のうち前記ウインドガラス内を全反射した光を検出する受光手段を前記ウインドガラスの室内側面に設けると共に、外部と送受信する送受信手段を前記検出用光の反射点部を避けた前記ウインドガラスの室内側面に設けたものである。
【0012】
請求項2に係る発明は、検出用光の反射光量の変化で中間膜を有するウインドガラスに付着した水滴を検出すると共に、外部と送受信を行う送受信機能付き水滴検出センサであって、前記検出用光を前記ウインドガラスに入射させる発光手段と前記検出用光のうち前記ウインドガラス内を全反射した光を検出する受光手段を前記ウインドガラスの室内側面に設けると共に、外部と送受信する送受信手段を前記検出用光の反射点部を避けた前記ウインドガラスの室内側面に設け、前記中間膜のうち前記受光手段に対向する部分を反射膜としたものである。
【0013】
請求項3に係る発明は、検出用光の反射光量の変化で中間膜を有するウインドガラスに付着した水滴を検出すると共に、外部と送受信を行う送受信機能付き水滴検出センサであって、前記検出用光を前記ウインドガラスに入射させる発光手段と前記検出用光のうち前記ウインドガラス内を全反射した光を検出する受光手段を前記ウインドガラスの室内側面であって黒色セラミックスの不塗布部に設けると共に、前記検出用光の反射点部を黒色セラミックスの不塗布部とし、この不塗布部に空気層を介して外部と送受信する送受信手段を設けたものである。
【0014】
請求項4に係る発明は、検出用光の反射光量の変化で中間膜を有するウインドガラスに付着した水滴を検出すると共に、外部と送受信を行う送受信機能付き水滴検出センサであって、前記検出用光を前記ウインドガラスに入射させる発光手段と前記検出用光のうち前記ウインドガラス内を全反射した光を検出する受光手段を前記ウインドガラスの室内側面であって黒色セラミックスの不塗布部に設け、前記検出用光の反射点部を黒色セラミックスの不塗布部とすると共に、外部と送受信する送受信手段を前記反射点部を避けた黒色セラミックスの不塗布部に設けたものである。
【0015】
請求項5に係る発明は、請求項1、2、3又は4記載の送受信機能付き水滴検出センサにおいて、前記送受信手段を光で送受信を行う光送受信手段としたものである。
【0016】
請求項6に係る発明は、請求項1、2、3又は4記載の送受信機能付き水滴検出センサにおいて、前記送受信手段を音波で送受信を行う音波送受信手段としたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図1は本発明に係る送受信機能付き水滴検出センサを装着した自動車前部の斜視図、図2は本発明の第1の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサの構成説明図、図3は本発明に係る送受信機能付き水滴検出センサをワイパ制御と自動料金収受システムに適用した構成図、図4乃至図6は本発明の第2乃至第4の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサの構成説明図である。
【0018】
図1に示すように、送受信機能付き水滴検出センサ1,…は、自動車のウインドシールド2の室内側面であって、外側面を払拭するワイパ3の払拭領域に対向する部位に接着部材4で取付けられている。
なお、ウインドシールド2には、SiO2を主成分とする5mm厚のソーダライムガラス基板を用いている。
【0019】
本発明の第1の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサ1は、図2に示すように、検出用光を出射する発光手段5と、その検出用光を検出する受光手段6と、外部と光で情報の送受信を行う光送受信手段9を備えている。そして、発光手段5と受光手段6は、ウインドシールド2の室内側面で所定の間隔を設け、ともに発光面5a又は受光面6aをウインドシールド2に対向させて接着部材4で固定されている。
なお、送受信手段として光で送受信を行う光送受信手段9としたが、音波で送受信を行う音波送受信手段とすることもできる。
【0020】
所定の間隔を設けて発光手段5と受光手段6をウインドシールド2の室内側面に固定するのは、発光手段5から受光手段6に至る光路長をなるべく短くして発光手段5から出射した検出用光の損失を所定レベル以下に維持しつつ、所定の検出面積(全反射点数)をウインドシールド2の外側面に確保するためである。
【0021】
また、光送受信手段9は、発光手段5と受光手段6の間で、発光手段5と受光手段6を結ぶ線上又はその線上を外した近傍に、受光手段6と同様に送受信面9aをウインドシールド2に対向させて接着部材4で固定されている。
【0022】
接着部材4としては、エポキシ接着部材や紫外線硬化性のエポキシ接着部材など、ウインドシールド2の屈折率(1.48)とほぼ等しい屈折率を有するものを選定している。また、発光手段5及び受光手段6をシリコン系透明接着シートでウインドシールド2の室内側面に固着させた後に、接着部材4に発光手段5及び受光手段6を埋設するように固定することもできる。
【0023】
また、発光手段5及び受光手段6をウインドシールド2に固定するために盛った接着部材4を覆う遮光部材7,8を設けている。
遮光部材7,8は、接着部材4を光学的に遮蔽するための樹脂であり、一方の遮光部材7は発光手段5から不要な方向に光が漏れるのを防ぐ役割を果たし、他方の遮光部材8は外部光などが直接受光手段6に入るのを防ぐ役割を果たす。
従って、発光手段5から洩れる光がウインドシールド2の内部を伝播せずに、直接受光手段6に入ることはない。
【0024】
また、遮光部材7,8の接着部材4との接触面、即ち発光手段5及び受光手段6と対向する遮光部材7,8の面に反射性能を持たせるとよい。
また、遮光部材7,8の接着部材4との接触面、即ち発光手段5及び受光手段6と対向する遮光部材7,8の面を凹鏡面に形成することもできる。
【0025】
このように遮光部材7,8の接着部材4との接触面に反射性能を持たせたり、接触面を凹鏡面に形成することにより、発光手段5から後方に出射した光を集めてウインドシールド2の方向へ進ませて検出用光として利用できる。更に、ウインドシールド2の内部を伝播してきたものの受光手段6に直接入射できなかった検出用光を遮光部材8に反射させて受光手段6に入射させることもでき、光の有効利用が図れる。
【0026】
発光手段5は、図3に示すように、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)などの発光素子10と、発光素子10から所定周波数で変調した光を出力させる駆動回路11と、発光素子10の出力レベルをモニタするフォトダイオード(PD)などの受光素子12と、受光素子12の出力信号から変調成分に対応する信号を取り出し駆動回路11にフィードバックする検出回路13などからなる。駆動回路11では、検出回路13の出力信号が所望の出力レベルを維持するように発光素子10に流す駆動電流を制御している。
【0027】
受光手段6は、図3に示すように、検出用光及び外部光を電気信号に変換するPDなどの受光素子14と、受光素子14の出力信号から発光素子10の駆動回路11による変調成分に対応する信号を取り出す検出回路15と、検出回路15の出力信号を増幅や演算処理する増幅回路16を備えている。
そして、増幅回路16の出力信号は、ワイパ駆動部19へ入力されてワイパ制御に使用される。
【0028】
光送受信手段9は、発光素子、受光素子及び変復調回路などからなり、車載機器20に接続されている。光送受信手段9と車載機器20は、自動料金収受システムなどに使用され、例えば高速道路側に設置された光ビーコン(入口ビーコン、予告ビーコン、料金所ビーコンなど)と光通信を行い、高速道路の入口及び出口料金所情報、車種情報などの情報交換を通して料金収受処理を行う。
【0029】
なお、発光手段5を、発光素子10のみで、又は発光素子10とモニタ用の受光素子12で構成し、駆動回路11や検出回路13などを別の場所に配置してもよい。また、受光手段6を、受光素子14のみで構成し、検出回路15や増幅回路16などを別の場所に配置してもよい。また、光送受信手段9を、発光素子と受光素子のみで構成し、変復調回路などを別の場所に配置してもよい。
【0030】
以上のように構成した送受信機能付き水滴検出センサ1の作用について説明する。
発光手段5から出射した光は、発光素子10がLEDの場合には、ほぼ四方八方に放射され、発光素子10がLDの場合には、ほぼ一方向に放射される。
これらの光は、接着部材4を通してウインドシールド2の内部に入る。接着部材4として、ウインドシールド2の屈折率とほぼ等しい屈折率のものを選定したので、発光手段5から出射した光は接着部材4とウインドシールド2との界面で屈折することなく直進する。
【0031】
そして、図2に示すように、ウインドシールド2の内部に臨界角未満の入射角で入った光は、ウインドシールド2を通過して外部に抜ける。
一方、ウインドシールド2の内部に臨界角以上の入射角で入った光は、ウインドシールド2の外側面と空気との界面及びウインドシールド2の室内側面と空気との界面を交互に全反射しながらウインドシールド2の内部を伝播する。
そして、ウインドシールド2の内部で全反射した光は、受光手段6に入射する。
【0032】
ここで、空気とガラスとの界面で全反射が始まるときの入射角、即ち臨界角を求めるには、スネルの法則を用いて以下の計算を行う。
スネルの法則の一般式は、以下に示す数式(1)のようになる。但し、α及びα0は、屈折率nの物質と屈折率n0の物質との界面の法線に対する角度である(α:入射角、α0:屈折角)。
【0033】
n0・sinα0=n・sinα (1)
【0034】
ガラスの屈折率nをn=1.48とし、空気の屈折率n0をn0=1とした場合、空気とガラスとの界面であってガラス内部で全反射するための入射角αの条件は、屈折角α0が、α0≧90°となればよいので、その時の入射角αは、数式(1)より、α≧42.5°となる。
従って、入射角αが、臨界角(42.5°)以上であれば、ガラス媒質中での全反射が起こる。
【0035】
一方、水がガラス面に付着した場合でも、水とガラスとの界面であってガラス内部で全反射するための入射角αの条件は、水の屈折率をn0=1.33として、同様の計算を行うと、α≧64.0°となる。
従って、入射角αが、臨界角(64.0°)以上であれば、ガラス媒質中での全反射が起こる。
【0036】
従って、入射角αが、42.5°から64.0°の範囲(42.5°≦α≦64.0°)であれば、水がガラスに付着してないときはガラス内部で全反射し、水が付着すると全反射しなくなり、光はガラス内部から水を介して外部に洩れることになる。
【0037】
このような反射を起こさせるために、発光手段5を固着する位置を調整して入射角αの条件(42.5°≦α≦64.0°)を満たすように、発光手段5から出射する光の入射角を設定した。また、受光手段6に反射光が入る入射角も発光手段5の場合と対称の関係になるので、反射光を漏れなく受光するように受光手段6を固着する位置を調整した。
【0038】
従って、ウインドシールド2の外側面又は室内側面のいずれか又は両面に水滴Wが付着している場合には、伝播途中の光は水滴Wを通してウインドシールド2の外部に抜けてしまい、受光手段6に到達する光量が減少する。
そこで、この光量の減少分を検出回路15で検出し、増幅回路16で演算処理すると、水滴Wの付着の程度が分かる。
【0039】
本発明では、入射角αの条件(42.5°≦α≦64.0°)を満たす範囲で入射する光を全て利用するため、ウインドシールド2の面に付着する水滴Wを離散的な光の反射点ではなく、多数の反射点の集合である面に付着する水滴Wを検出するので、離散的な反射点に付着する水滴Wを検出する場合に比べ、ウインドシールド2の面に付着する水滴Wの検出確度が向上する。
【0040】
そして、図3に示すように、受光手段6は、水滴Wの付着量に相当する出力信号を、ワイパ駆動部19へ入力する。
すると、ワイパ駆動部19では、検出された水滴Wの付着量が設定値以上の場合には、水滴Wの付着量に応じた間隔でワイパ3を作動状態にし、一方検出された水滴Wの付着量が設定値未満になった場合には、ワイパ3を停止状態にする。
【0041】
また、自動車が有料道路を利用する場合には、光送受信手段9が、高速道路側に設置された光ビーコン(入口ビーコン、予告ビーコン、料金所ビーコンなど)と光通信を行い、入口及び出口料金所情報、車種情報などの情報交換を通して車載機器20と共に料金収受処理を行う。
【0042】
図4に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサ21は、中間膜22を有するウインドシールド2に発光手段5と受光手段6と光送受信手段9を固着し、中間膜22のうち発光手段5の発光面5a及び受光手段6の受光面6aと対向する部分を反射膜23,24とした。
なお、送受信手段として光で送受信を行う光送受信手段9としたが、音波で送受信を行う音波送受信手段とすることもできる。他の構成については、図2に示す送受信機能付き水滴検出センサ1と同様である。
【0043】
一方の反射膜23は、発光手段5から出射した光のうちウインドシールド2の内部を全反射しない光が外部に洩れるのを防ぐために設けられている。
他方の反射膜24は、ウインドシールド2の内部を全反射してくる光が受光手段6に入射するのを遮らない範囲で、外部光が必要以上受光手段6に入射するのを防ぐために設けられている。
【0044】
以上のように構成した送受信機能付き水滴検出センサ21の作用については、中間膜22の一部を反射膜23,24としたこと以外は、図2に示す水滴及び光量検出センサ1と同様である。
【0045】
図5に示すように、本発明の第3の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサ31は、ウインドシールド2の室内側面の周辺部に、黒色セラミックス32が帯状に塗布され、そのなかに黒色セラミックス32の不塗布部32aが形成され、それらの不塗布部32aに発光手段5と受光手段6が接着部材4で固定されている。
【0046】
また、発光手段5から出射する検出用光が全反射するウインドシールド2の室内側面の各部も、ウインドシールド2の外側面と同様に空気との界面を形成して同一条件で全反射するようにするため、黒色セラミックス32の不塗布部32aが形成されている。
【0047】
そして、不塗布部32aの一箇所には、空気層33を介して光送受信手段9が、その送受信面9aをウインドシールド2の室内側面に対向させて接着部材4で固定されている。空気層33は、ウインドシールド2の外側面と同じ全反射の条件にするために設けるものである。
なお、送受信手段として光で送受信を行う光送受信手段9としたが、音波で送受信を行う音波送受信手段とすることもできる。
【0048】
更に、発光手段5と受光手段6と光送受信手段9は、ガラス、樹脂、セラミックス又は金属製のケース34により覆われている。ケース34は、シール部材としても機能する接着部材35により黒色セラミックス32に固定され、ケース34とウインドシールド2で密閉空間を形成している。
【0049】
また、ウインドシールド2の室内側面と光送受信手段9との間に形成される空気層33には、反射点である黒色セラミックス32の不塗布部32aにおける結露を防止するため、モレキューラーシーブ等の脱水剤又は乾燥空気が封入されている。更に、ケース34とウインドシールド2で形成される密閉空間には、モレキューラーシーブ等の脱水剤36又は乾燥空気が封入されている。
なお、その他の構成については、図4に示す送受信機能付き水滴検出センサ21と同様である。
【0050】
ケース34が固定される黒色セラミックス32が塗布される場所は、室内ミラーを取り付ける場所でもあり、室内ミラーの取付ベースとケース34を共用化することにより、省取付スペース化が図れる。
なお、ケース34の黒色セラミックス32への固定方法は、上述の接着機能を有するシール部材35で固着する他に、黒色セラミックス32に止め材を接着剤で固着した後に、ケース34に形成したフランジ部をねじで止め材に固定することもできる。
【0051】
以上のように構成した送受信機能付き水滴検出センサ31の作用については、ウインドシールド2の室内側面の周辺部であって、黒色セラミックス32が帯状に塗布される部分に発光手段5と受光手段6と光送受信手段9を固定することによる作用以外は、図4に示す送受信機能付き水滴検出センサ21と同様である。
【0052】
図6に示すように、本発明の第4の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサ41は、光送受信手段9を検出用光が全反射するウインドシールド2の室内側面の各部を避けて黒色セラミックス32の不塗布部32aに接着部材4で固着した以外は、図5に示す送受信機能付き水滴検出センサ31と構成が同様である。
なお、送受信手段として光で送受信を行う光送受信手段9としたが、音波で送受信を行う音波送受信手段とすることもできる。
【0053】
検出用光が全反射するウインドシールド2の室内側面の各部を避けて光送受信手段9を設けることにより、外側面と同じ全反射の条件にするための空気層33を形成する必要がなく、更に発光手段5や受光手段6と同様に、ウインドシールド2の室内側面に直接光送受信手段9を固着することができる。
【0054】
以上のように構成した送受信機能付き水滴検出センサ41の作用については、光送受信手段9を検出用光が全反射するウインドシールド2の室内側面の各部を避けたことによる作用以外は、図5に示す送受信機能付き水滴検出センサ31と同様である。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に係る発明によれば、プリズムが不要且つ構造が簡単になる。また、離散的な光の反射点ではなく、多数の反射点の集合である面に付着する水滴を検出するので、離散的な反射点に付着する水滴のみ検出する場合に比べ、検出確度が向上する。
更に、車外と送受信ができる送受信手段を設けたので、センサとしての応用範囲が広がる。
【0056】
請求項2に係る発明によれば、中間膜のうち発光手段の発光面及び受光手段の受光面と対向する部分を反射膜としたので、発光手段から出射した光のうちウインドガラスの内部を全反射しない光が外部に洩れるのを防ぎ、且つ外部光が受光手段に入射するのを防ぐことができる。
また、車外と送受信ができる送受信手段を設けたことにより、センサとしての応用範囲が広がる。
【0057】
請求項3に係る発明によれば、ウインドガラスの室内側面の周辺部であって、黒色セラミックスが帯状に塗布される部分に発光手段と受光手段と光ビーコン送受信手段を固定するので、室内ミラーの取付ベースなどと取付スペースを共用化でき、省取付スペース化に寄与できる。
また、車外と送受信ができる送受信手段を設けたことにより、センサとしての応用範囲が広がる。
【0058】
請求項4に係る発明によれば、送受信手段を検出用光が全反射するウインドガラスの室内側面の各部を避けて固定するので、ウインドガラスの室内側面に空気層を介することなく、直接固着することができ、取付けが容易となる。
また、車外と送受信ができる送受信手段を設けたことにより、センサとしての応用範囲が広がる。
【0059】
請求項5に係る発明によれば、送受信手段を、光で送受信を行う光送受信手段としたことにより、センサとしての応用範囲が広がる。
【0060】
請求項6に係る発明によれば、送受信手段を、音波で送受信を行う音波送受信手段としたことにより、センサとしての応用範囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る送受信機能付き水滴検出センサを装着した自動車前部の斜視図
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサの構成説明図
【図3】本発明に係る送受信機能付き水滴検出センサをワイパ制御と自動料金収受システムに適用した構成図
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサの構成説明図
【図5】本発明の第3の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサの構成説明図で、(a)は断面図、(b)は背面図
【図6】本発明の第4の実施の形態に係る送受信機能付き水滴検出センサの構成説明図で、(a)は断面図、(b)は背面図
【図7】従来の水滴検出センサの構成図
【符号の説明】
1,21,31,41…送受信機能付き水滴検出センサ、2…ウインドシールド(ウインドガラス)、3…ワイパ、4…接着部材、5…発光手段、5a…発光面、6…受光手段、6a…受光面、7,8…遮光部材、9…光送受信手段、9a…送受信面、22…中間膜、23,24…反射膜、32…黒色セラミックス、32a…黒色セラミックスの不塗布部、33…空気層、34…ケース、W…水滴。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water droplet detection sensor with a transmission / reception function that detects water droplets adhering to an automobile window glass and performs transmission / reception with the outside.
[0002]
[Prior art]
Attempts have been made to automatically operate the wiper by detecting that raindrops have adhered to the windshield of an automobile. A substrate having such a detection function has a structure shown in FIG. is there.
[0003]
That is, the
[0004]
In JP-A-60-216245, as in the detection method described above, the light from the light source is totally reflected on the glass plate surface and is incident on the light receiving element via the prism. Since the detection sensitivity is poor, there is disclosed a content in which the angle of the prism is set so that the reflected light from the water droplet enters the light receiving element only when the water droplet adheres to the glass surface.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-163949 provides two light sources, the incident angle on the detection surface of the light beam from one light source is set to be equal to or greater than the critical angle of total reflection, and the detection surface of the light beam from the other light source. An arrangement is disclosed in which the incident angle at is less than the critical angle of total reflection so that it can be distinguished from deposits other than water.
[0006]
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-261974, a comb-shaped transparent electrode is disposed inside a glass plate, and a change in capacitance between the comb-shaped transparent electrodes caused by water droplets adhering to the glass plate surface is detected. In response to this, a configuration is disclosed in which the opening and closing of the window and the control of the heater are performed.
[0007]
Also, Japanese Patent Publication No. 6-509652 discloses a prism or the like on the inner surface of the windshield in order to detect water drops on the outer surface of the windshield and control the operation of the windshield wiper in response to the water drops. A structure is disclosed in which a sensing unit consisting of is bonded with an intermediate layer having two sticky surfaces.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a transparent substrate having a conventional optical detection function, a prism is an essential requirement for introducing totally reflected light into the glass, and it is necessary to make this prism adhere to the glass surface. It takes time and effort. In particular, windshield glass for automobiles has many curved designs and is difficult to adhere.
Moreover, in order to avoid unnecessary reflection at the interface between the prism and the glass surface, it is necessary to make the refractive index as close as possible (refractive index matching). For this reason, it is conceivable to provide a matching layer, but the number of processes increases, resulting in a disadvantage in cost.
[0009]
On the other hand, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-261974, a method for detecting changes in electrical resistance between electrodes, changes in capacitance, etc. is inferior to an optical method in terms of durability and sensitivity, and particularly for automobiles. In the windshield, it is important that the signal follows the driver's or passenger's visibility, and an optical sensor is desirable.
[0010]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to eliminate the need for a prism, a simple structure, and water droplets adhering to an automotive window glass. An object of the present invention is to provide a water drop detection sensor with a transmission / reception function for reliably detecting and transmitting / receiving to / from the outside.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0012]
The invention according to
[0013]
The invention according to
[0014]
The invention according to claim 4 is a water droplet detection sensor with a transmission / reception function for detecting water droplets adhering to the window glass having an intermediate film by a change in the amount of reflected light of the detection light and transmitting / receiving to / from the outside. A light emitting means for making light incident on the window glass and a light receiving means for detecting light totally reflected in the window glass out of the detection light are provided on a non-coated portion of the black ceramic on the indoor side surface of the window glass; The reflection point portion of the detection light is an uncoated portion of black ceramics, and transmitting / receiving means for transmitting / receiving to / from the outside is provided in the uncoated portion of black ceramics avoiding the reflection point portion.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the water drop detection sensor with a transmission / reception function according to the first, second, third, or fourth aspect, the transmission / reception means is an optical transmission / reception means for transmitting / receiving light.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the water drop detection sensor with a transmission / reception function according to the first, second, third, or fourth aspect, the transmission / reception means is a sound wave transmission / reception means for transmitting / receiving sound waves.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a perspective view of a front part of a vehicle equipped with a water drop detection sensor with a transmission / reception function according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the water drop detection sensor with a transmission / reception function according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram in which a water droplet detection sensor with a transmission / reception function according to the present invention is applied to a wiper control and an automatic toll collection system, and FIGS. 4 to 6 are transmission / reception functions according to second to fourth embodiments of the present invention. It is a configuration explanatory view of the attached water droplet detection sensor.
[0018]
As shown in FIG. 1, the water
The
[0019]
As shown in FIG. 2, the water
In addition, although it was set as the optical transmission / reception means 9 which transmits / receives with light as a transmission / reception means, it can also be set as the sound wave transmission / reception means which transmits / receives with a sound wave.
[0020]
The reason why the light emitting means 5 and the light receiving means 6 are fixed to the interior side surface of the
[0021]
Further, the optical transmission / reception means 9 windshields the transmission /
[0022]
As the adhesive member 4, an adhesive member having a refractive index substantially equal to the refractive index (1.48) of the
[0023]
Further, light-shielding
The
Therefore, light leaking from the light emitting means 5 does not propagate through the
[0024]
Further, the contact surfaces of the
In addition, the contact surfaces of the
[0025]
In this way, the
[0026]
As shown in FIG. 3, the light emitting means 5 includes a
[0027]
As shown in FIG. 3, the light receiving means 6 includes a light receiving element 14 such as a PD that converts detection light and external light into an electrical signal, and converts the output signal of the light receiving element 14 into a modulation component by the drive circuit 11 of the
The output signal of the
[0028]
The optical transmission / reception means 9 includes a light emitting element, a light receiving element, a modulation / demodulation circuit, and the like, and is connected to the in-
[0029]
Note that the light emitting means 5 may be composed of only the
[0030]
The operation of the water
The light emitted from the light emitting means 5 is emitted in almost all directions when the
These lights enter the inside of the
[0031]
Then, as shown in FIG. 2, light that enters the inside of the
On the other hand, light that enters the inside of the
The light totally reflected inside the
[0032]
Here, in order to obtain the incident angle when the total reflection starts at the interface between air and glass, that is, the critical angle, the following calculation is performed using Snell's law.
The general formula of Snell's law is as shown in the following formula (1). Here, α and α 0 are angles with respect to the normal line of the interface between the material having the refractive index n and the material having the refractive index n 0 (α: incidence angle, α 0 : refraction angle).
[0033]
n 0 · sin α 0 = n · sin α (1)
[0034]
When the refractive index n of the glass is n = 1.48 and the refractive index n 0 of the air is n 0 = 1, the condition of the incident angle α for the total reflection inside the glass at the interface between the air and the glass Since the refraction angle α 0 only needs to satisfy α 0 ≧ 90 °, the incident angle α at that time is α ≧ 42.5 ° according to Equation (1).
Therefore, if the incident angle α is not less than the critical angle (42.5 °), total reflection in the glass medium occurs.
[0035]
On the other hand, even when water adheres to the glass surface, the condition of the incident angle α for total reflection inside the glass at the interface between water and glass is the same, assuming that the refractive index of water is n 0 = 1.33. When α is calculated, α ≧ 64.0 °.
Therefore, if the incident angle α is greater than or equal to the critical angle (64.0 °), total reflection occurs in the glass medium.
[0036]
Therefore, if the incident angle α is in the range of 42.5 ° to 64.0 ° (42.5 ° ≦ α ≦ 64.0 °), total reflection is performed inside the glass when water is not attached to the glass. However, when water adheres, it is not totally reflected, and light leaks from the inside of the glass to the outside through the water.
[0037]
In order to cause such reflection, the position where the light emitting means 5 is fixed is adjusted to emit from the light emitting means 5 so as to satisfy the condition of the incident angle α (42.5 ° ≦ α ≦ 64.0 °). The incident angle of light was set. Further, since the incident angle at which the reflected light enters the light receiving means 6 is also symmetrical with the light emitting means 5, the position where the light receiving means 6 is fixed is adjusted so that the reflected light is received without omission.
[0038]
Therefore, when water droplets W are attached to either or both of the outer surface and the indoor side surface of the
Therefore, when the amount of decrease in the amount of light is detected by the
[0039]
In the present invention, since all the incident light is used in a range satisfying the condition of the incident angle α (42.5 ° ≦ α ≦ 64.0 °), the water droplets W adhering to the surface of the
[0040]
As shown in FIG. 3, the light receiving means 6 inputs an output signal corresponding to the amount of water droplets W to the
Then, in the
[0041]
When the car uses a toll road, the optical transmission / reception means 9 performs optical communication with an optical beacon (entrance beacon, notice beacon, toll gate beacon, etc.) installed on the highway side, and entrance and exit fees Toll collection processing is performed together with the in-
[0042]
As shown in FIG. 4, the water
In addition, although it was set as the optical transmission / reception means 9 which transmits / receives with light as a transmission / reception means, it can also be set as the sound wave transmission / reception means which transmits / receives with a sound wave. About another structure, it is the same as that of the water
[0043]
One reflection film 23 is provided in order to prevent light emitted from the light emitting means 5 that does not totally reflect the inside of the
The other reflection film 24 is provided in order to prevent external light from entering the light receiving means 6 more than necessary as long as it does not block the light totally reflected inside the
[0044]
The operation of the water
[0045]
As shown in FIG. 5, the water
[0046]
In addition, each part of the indoor side surface of the
[0047]
Then, the optical transmission / reception means 9 is fixed to the
In addition, although it was set as the optical transmission / reception means 9 which transmits / receives with light as a transmission / reception means, it can also be set as the sound wave transmission / reception means which transmits / receives with a sound wave.
[0048]
Further, the light emitting means 5, the light receiving means 6, and the optical transmitting / receiving means 9 are covered with a
[0049]
In addition, in the air layer 33 formed between the indoor side surface of the
In addition, about another structure, it is the same as that of the water
[0050]
The place where the
The
[0051]
Regarding the operation of the water
[0052]
As shown in FIG. 6, the water
In addition, although it was set as the optical transmission / reception means 9 which transmits / receives with light as a transmission / reception means, it can also be set as the sound wave transmission / reception means which transmits / receives with a sound wave.
[0053]
By providing the light transmitting / receiving means 9 while avoiding each part of the indoor side surface of the
[0054]
The operation of the water
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, no prism is required and the structure is simplified. In addition, the detection accuracy is improved compared to the case where only water droplets adhering to the discrete reflection points are detected because the water droplets adhering to the surface that is a set of many reflection points are detected instead of discrete light reflection points. To do.
Furthermore, since the transmission / reception means capable of transmitting / receiving to / from the outside of the vehicle is provided, the application range as a sensor is expanded.
[0056]
According to the second aspect of the present invention, the portion of the intermediate film that faces the light emitting surface of the light emitting means and the light receiving surface of the light receiving means is used as the reflective film. It is possible to prevent non-reflected light from leaking to the outside and prevent external light from entering the light receiving means.
Moreover, the application range as a sensor expands by providing the transmission / reception means which can transmit / receive with the exterior of a vehicle.
[0057]
According to the invention of
Moreover, the application range as a sensor expands by providing the transmission / reception means which can transmit / receive with the exterior of a vehicle.
[0058]
According to the invention of claim 4, since the transmitting / receiving means is fixed to avoid the portions on the indoor side surface of the wind glass where the detection light is totally reflected, it is directly fixed to the indoor side surface of the wind glass without an air layer. Can be installed easily.
Moreover, the application range as a sensor expands by providing the transmission / reception means which can transmit / receive with the exterior of a vehicle.
[0059]
According to the invention which concerns on Claim 5, the application range as a sensor spreads by having set the transmission / reception means as the optical transmission / reception means which transmits / receives by light.
[0060]
According to the invention which concerns on Claim 6, the application range as a sensor spreads by having set the transmission / reception means as the sound wave transmission / reception means which transmits / receives by a sound wave.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a front part of a vehicle equipped with a water drop detection sensor with a transmission / reception function according to the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a water drop detection sensor with a transmission / reception function according to a first embodiment of the invention. 3 is a configuration diagram in which a water droplet detection sensor with a transmission / reception function according to the present invention is applied to a wiper control and an automatic toll collection system. FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of a water droplet detection sensor with a transmission / reception function according to a second embodiment of the present invention. FIGS. 5A and 5B are configuration explanatory views of a water drop detection sensor with a transmission / reception function according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a rear view; BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is structure explanatory drawing of the water drop detection sensor with a transmission / reception function which concerns on embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is a rear view. [FIG. 7] The block diagram of the conventional water drop detection sensor
1, 2, 31, 41 ... Water drop detection sensor with transmission / reception function, 2 ... Wind shield (wind glass), 3 ... Wiper, 4 ... Adhesive member, 5 ... Light emitting means, 5a ... Light emitting surface, 6 ... Light receiving means, 6a ... Light-receiving surface, 7, 8 ... Light-shielding member, 9 ... Light transmitting / receiving means, 9a ... Transmitting / receiving surface, 22 ... Intermediate film, 23,24 ... Reflective film, 32 ... Black ceramic, 32a ... Non-coated portion of black ceramic, 33 ... Air Layer, 34 ... Case, W ... Water drop.
Claims (6)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09180198A JP3788685B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Water drop detection sensor with transmission / reception function |
EP99302621A EP0947403A3 (en) | 1998-04-03 | 1999-04-01 | Water detection sensor having signal transmission function |
KR1019990011554A KR19990082871A (en) | 1998-04-03 | 1999-04-02 | Water drop detection sensor having signal transmission function |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09180198A JP3788685B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Water drop detection sensor with transmission / reception function |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11287752A JPH11287752A (en) | 1999-10-19 |
JP3788685B2 true JP3788685B2 (en) | 2006-06-21 |
Family
ID=14036733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09180198A Expired - Fee Related JP3788685B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Water drop detection sensor with transmission / reception function |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3788685B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11295214A (en) * | 1998-04-14 | 1999-10-29 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Sensor for detecting waterdrop and quantity of light |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP09180198A patent/JP3788685B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11287752A (en) | 1999-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6668104B1 (en) | Optical sensor | |
KR19990082870A (en) | Water drop detection sensor | |
KR100288864B1 (en) | Window-mounted optical moisture sensor with light pipe with distal end | |
US7348586B2 (en) | Exterior element sensor | |
US6052196A (en) | Sensor device for determining the degree of wetting and/or soiling on window panes | |
JP2008524557A (en) | Optical sensor for detecting dampness in automotive window glass | |
CN1348095A (en) | Moisture detector | |
JPH11148899A (en) | Detecting device for waterdrop on transparent substrate | |
FI95080C (en) | Method and apparatus for detecting impurities on sheet surface | |
JPH11157417A (en) | Transparent board with detection sensor for deposit | |
JP2006343273A (en) | Optical raindrop sensor | |
JPS60216245A (en) | Water drip sensor | |
JP3788685B2 (en) | Water drop detection sensor with transmission / reception function | |
CN210734092U (en) | Rainfall sensing device of automatic windshield wiper system | |
AU755600B2 (en) | Optical sensor | |
JPH11295214A (en) | Sensor for detecting waterdrop and quantity of light | |
JPH09188133A (en) | Windshield and sensor mounting structure | |
JPH11287868A (en) | Water drop detection sensor | |
JPS5984141A (en) | Water droplet detector | |
EP0941900A2 (en) | Water detection sensor | |
JPH11258151A (en) | Waterdrop detecting sensor | |
JPH11258152A (en) | Waterdrop detecting sensor | |
JPH11287754A (en) | Water drop detection sensor with transmission reception function | |
KR19990082871A (en) | Water drop detection sensor having signal transmission function | |
JPH11287753A (en) | Waterdrop detection sensor with transmission/reception function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050112 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050112 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050324 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060316 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060322 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060323 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20060725 |
|
A072 | Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20061106 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |