JP5967372B2 - 雨滴検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウインドガラスに付着した雨滴量を検出する雨滴検出装置に関し、特にウインドガラス外面に撥水処理が施されているか否かを判定可能な雨滴検出装置に関する。

従来より、ウインドガラス内面に設定された検知領域に対して光を投光する発光素子（例えば、ＬＥＤ）と、この発光素子から投光された光を平行に方向変換する平行光レンズと、ウインドガラスと外部空間との外側境界面から反射された光を方向変換して集約する集光レンズと、この集光レンズによって集約された反射光の受光量に応じた検出信号を出力する受光素子（例えば、フォトダイオード）等を備えた雨滴検出装置が知られている。
このような雨滴検出装置によってウインドガラス外面に付着した雨滴量を検出し、その雨滴量の検出結果に基づいてワイパーブレードを自動的に駆動制御することにより雨滴を払拭するワイパ装置を備えた車両が実用化されている。

この種の雨滴検出装置では、ウインドガラス外面の検知領域に雨滴が付着していない場合、投光された光がウインドガラスと外部空間との外側境界面から全反射されて受光素子に受光される。また、ウインドガラス外面の検知領域に雨滴が付着している場合、雨滴に対応した部分に投光された光の一部がウインドガラスに付着した雨滴を透過して外部へ放出されるため、投光された光のうちウインドガラスと雨滴とを透過しない光の反射光のみが受光素子に受光される。即ち、この雨滴検出装置では、ウインドガラス外面に付着した雨滴量が少ない程、検出信号が大きくなり、ウインドガラス外面に付着した雨滴量が多い程、検出信号が小さくなる。

通常、ウインドガラスに限らずガラス一般は高い親水性を有しているため、ウインドガラス外面に付着した雨滴は、重力が作用して、扁平状に形成される。扁平状に形成された複数の雨滴は、ウインドガラス上を流動して複数の雨滴が集約された単一の扁平状雨滴を形成し、最終的にウインドガラスの面方向に沿って一様な厚みの水膜を形成する
一般の車両では、ウインドガラス表面の水膜が走行風による風圧等で波打つため、走行中は水膜の厚さが不均一になっている。このように、水膜の厚さが不均一になった場合、ウインドガラス越しの透視像が歪むため、ユーザーの前方視認性が低下する虞がある。
そこで、ウインドガラス外面の臨界表面張力を小さくして表面に付着した雨滴をはじくために、ウインドガラス外面にフッソ系又はシリコン系等の撥水剤（界面活性剤）を塗布することが行われている。この撥水処理により、ウインドガラス外面に付着した雨滴形状をウインドガラス外面との接触角度が大きな形、所謂接触面積が小さな略楕円球状に形成でき、その結果、ウインドガラスに付着した雨滴を走行風圧等によって後方へ飛散させて、ユーザーの前方視認性を確保している。

特許文献１のワイパ制御装置は、ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラスによって反射された反射光に応じた出力を発生可能な雨滴検出手段と、前記出力に基づいてウインドガラス外面に付着した雨滴量を検出可能な雨滴量演算手段とを備え、この検出された雨滴量に基づいて雨滴を払拭するワイパの払拭速度と間欠時間を制御するワイパ制御装置において、雨滴が滴下して反射光が弱まる方向に出力が変化した後、再び反射光が強まる方向に出力が戻るとき、戻り量が設定値よりも大きいか否かで撥水性が高いか否かを判定する撥水性検知手段を備え、撥水性が高いとき、反射光が最も弱まる方向に変化したときの雨滴検出出力に基づいて雨滴量を演算し、撥水性が低いとき、雨滴検出出力を全て積算して雨滴量を演算している。このワイパ制御装置では、雨滴検出出力の増減傾向によって撥水性の有無を判定することにより、撥水性が高いとき、過剰な払拭動作を防止している。

特許４０７９０００号

特許文献１のワイパ制御装置では、撥水処理が施されたウインドガラス（以下、撥水ウインドガラスという）の外面に雨滴が滴下した際、これらの雨滴群が集約してごく薄い膜状になった後で表面張力による盛り上がりを経て島状の雨滴に集約されるという推測の下、雨滴検出手段から投光された光が島状雨滴からも反射されると考えられている。
それ故、撥水ウインドガラスの場合、撥水ウインドガラスの外側境界面からの反射光に島状雨滴の外側境界面からの反射光が付加されるため、雨滴検出手段によって検出される反射光が増加し、これに伴って雨滴検出出力も回復することを前提として、雨滴の滴下によって一旦減少した雨滴検出出力が再び増加側へ戻ることを撥水ウインドガラスを判定するための判定条件にしている。
しかし、特許文献１のワイパ制御装置では、前記のような状態の雨滴を前提に雨滴検出出力の戻り量と撥水性との相関関係を判定条件にしているため、撥水ウインドガラスと撥水処理が施されていないウインドガラス（以下、非撥水ウインドガラスという）とを精度良く判別できない虞がある。

本発明者が雨滴検出手段の雨滴検出出力と撥水性との関係を検証した結果、撥水ウインドガラスでは非撥水ウインドガラスよりも雨滴量が少なく検出されることを知見した。
つまり、個々の雨滴において付着初期から表面張力によって楕円球状に形成される期間は極めて短時間であり、また、この楕円球状雨滴は走行風圧等によって後方へ飛散し易いため、集約された雨滴が撥水ウインドガラス上で島状状態を長時間維持している可能性は極めて少ない。それ故、滴下した雨滴は、撥水ウインドガラスに付着してから飛散するまでの間、略楕円球状態を維持しているという前提が実際に撥水ウインドガラス上で生じている現象に近いと推測される。

しかも、特許文献１の雨滴検出手段では、平行光レンズや受光素子はウインドガラスと外部空間との平面状外側境界面から反射された反射光を検出可能な設置条件（例えば、傾斜角度等）で配設されているため、楕円球状雨滴と外部空間との球面状外側境界面から反射された反射光を検出することは、理論上容易ではない。
即ち、撥水ウインドガラスに付着した雨滴から反射された反射光と非撥水ウインドガラスに付着した雨滴から反射された反射光とを単一仕様の雨滴検出手段によって検出することは難しく、また、雨滴検出手段によって反射光が検出されたとしても、検出出力が、撥水ウインドガラスと非撥水ウインドガラスのうち何れに付着した雨滴からの反射光によるものか判別が難しいため、ワイパ装置を撥水処理の有無に応じて精度良く制御することができない。

本発明の目的は、ウインドガラス外面に撥水処理が施されているか否かを簡易な処理で精度良く判定可能な雨滴検出装置を提供することである。

請求項１の雨滴検出装置は、ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラスによって反射された反射光に応じた第１出力を発生する第１雨滴検出手段と、前記第１出力に基づいて前記ウインドガラス外面に付着した雨滴量を検出する制御手段とを備えた雨滴検出装置において、前記ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラス外面に付着した雨滴によって反射された反射光に応じた第２出力を発生する第２雨滴検出手段と、前記第１出力と第２出力との比較に基づいて前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されているか否かを判定可能な撥水ガラス判定手段とを備え、前記撥水ガラス判定手段は、所定期間における前記第１出力の第１変化量と前記所定期間における前記第２出力の第２変化量とを演算し、前記第２変化量が前記第１変化量よりも大きなとき、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されていると判定することを特徴としている。

この請求項１の雨滴検出装置では、ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラス外面に付着した雨滴によって反射された反射光に応じた第２出力を発生する第２雨滴検出手段を備えているため、第２雨滴検出手段によって撥水処理が施されたウインドガラス外面に付着した雨滴からの反射光を検出することができる。

請求項２の発明は、ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラスによって反射された反射光に応じた第１出力を発生する第１雨滴検出手段と、前記第１出力に基づいて前記ウインドガラス外面に付着した雨滴量を検出する制御手段とを備えた雨滴検出装置において、前記ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラス外面に付着した雨滴によって反射された反射光に応じた第２出力を発生する第２雨滴検出手段と、前記第１出力と第２出力との比較に基づいて前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されているか否かを判定可能な撥水ガラス判定手段とを備え、前記撥水ガラス判定手段は、前記第１雨滴検出手段の第１出力の最大値と前記第２雨滴検出手段の第２出力の最小値とが同じ出力値になるように設定されたマップを有し、前記第２雨滴検出手段によって検出された第２出力値が前記第１雨滴検出手段によって検出された第１出力値よりも大きなとき、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されていると判定することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記制御手段は、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されているとき、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されていないときよりも払拭能力が高くなるようにワイパ装置を制御することを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記ワイパ装置は払拭速度と間欠期間の少なくとも１つが変更可能に構成されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、第２雨滴検出手段によって撥水処理が施されたウインドガラス外面に付着した雨滴からの反射光を検出するため、第１雨滴検出手段が発生する第１出力と第２雨滴検出手段が発生する第１出力と出力傾向が異なる第２出力との比較に基づいて、雨滴存在時のウインドガラス外面の撥水処理の有無を確実に判定することができる。
また、第１雨滴検出手段の第１変化量と第２雨滴検出手段の第２変化量との比較によって撥水処理の有無を判定できるため、構成の簡単化と処理の簡単化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、第２雨滴検出手段によって撥水処理が施されたウインドガラス外面に付着した雨滴からの反射光を検出するため、第１雨滴検出手段が発生する第１出力と第２雨滴検出手段が発生する第１出力と出力傾向が異なる第２出力との比較に基づいて、雨滴存在時のウインドガラス外面の撥水処理の有無を確実に判定することができる。
また、第１，第２雨滴検出手段による１回の検出値で撥水処理の有無を判定できるため、処理時間の短縮化を図ることができる。

請求項３の発明によれば、ウインドガラスの撥水処理の有無に拘わらず、実際にウインドガラスに付着している雨滴量に応じてワイパ装置を制御することができる。
請求項４の発明によれば、ウインドガラスの撥水処理の有無に拘わらず、ユーザーの前方視認性を良好に保つことができる。

本発明の実施例１に係る自動車の通信系統のブロック図である。 車室内から車体前方を視た図である。 ワイパ装置とレインセンサとワイパスイッチに係る電気的構成を示す制御回路図である。 レインセンサの斜視図である。 レインセンサの全体構成を示すブロック図である。 撥水処理が施されていないウインドガラスの雨滴検出原理を示す説明図である。 撥水処理が施されたウインドガラスの雨滴検出原理を示す説明図である。 雨滴付着率と第１出力との相関関係を示すグラフである。 雨滴付着率と第２出力との相関関係を示すグラフである。 オートモード制御のときの払拭速度マップである。 オートモード制御のときの間欠時間マップである。 ワイパ制御処理に係る処理手順を示すフローチャートである。 実施例２に係るレインセンサの全体構成を模式的に示すブロック図である。 雨滴付着率と第１出力との相関関係を示す第１出力マップである。 雨滴付着率と第２出力との相関関係を示す第２出力マップである。 ワイパ制御処理に係る処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

以下、本発明の実施例１について図１〜図１２に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施例では、フロントウインドガラス（以下、ウインドガラスという）１と、ウインドガラス１の外側面に付着した雨滴や汚れを払拭するワイパーブレード（図示略）やワイパモータ２ａ等によって構成されたワイパ装置２と、レインセンサ３（雨滴検出装置）等を備えた自動車Ｖを例として説明する。

まず、自動車Ｖの基本的な通信系統について簡単に説明する。
図１に示すように、自動車Ｖは、ボディコントロールモジュール（Body Control Module：以下、ＢＣＭという）４と、エンジンコントロールモジュール（Engine Control Module：以下、ＥＣＭという）５と、ブレーキ制御機構６と、ヘッドライト制御機構（Adaptive Front-Lighting System：以下、ＡＦＳという）７等を備え、これら各制御機構４〜７はＣＡＮ（Controller Area Network）８によって相互に送受信可能に接続されている。

図３に示すように、ＢＣＭ４は、ワイパ装置２（ワイパモータ２ａ）やレインセンサ３等の複数の装置を総合制御可能に構成され、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）９と、第１リレー回路１０と、第２リレー回路１１等を備えている。
第１リレー回路１０がオン作動され第２リレー回路１１がオフのとき、ワイパモータ２ａが低速駆動され、第１リレー回路１０がオフ作動され第２リレー回路１１がオンのとき、ワイパモータ２ａが高速駆動される。

マイコン９は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵと、各種プログラムや制御係数等の各種データを保存するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、各制御機構４〜７や複数のセンサ等から出力された各種データを書き込み可能なメモリ（ＲＡＭ）と、電源回路等を含んで構成されている（何れも図示略）。このマイコン９は、後述するワイパ制御部４５からの制御信号を変換し、ワイパ装置２へ送信している。

ＥＣＭ５は、複数のセンサ出力に基づいて、エンジンの点火機構、燃料噴射装置、吸排気系統、動弁機構、始動制御等を制御可能に構成されている（何れも図示略）。
ブレーキ制御機構６は、急ブレーキをかけつつ衝突回避する機構（Antilock Brake System）と、車両旋回時におけるアンダーステアやオーバーステアを防止する機構（Dynamic Stability Control）とを制御可能に構成されている（何れも図示略）。
ＡＦＳ７は、傾動可能に形成されたヘッドライト（図示略）の向きをハンドル舵角や車速に基づいて走行中の自動車Ｖの進行方向に適合した方向へ変更可能に構成されている。
ＣＡＮ８は、ＣＡＮバス８ａによって各制御機構４〜７を多重通信可能に接続し、フレーム（図示略）単位でデータを送信するマルチマスター方式によってバスアクセス制御している。各制御機構４〜７や各種センサから出力された通信信号は、フレームのデータフィールドに格納されてＣＡＮバス８ａを介して夫々の送信先へ送信される。

次に、ワイパ装置２について説明する。
図３に示すように、ワイパ装置２は、ワイパーブレードと、ワイパーアーム（図示略）と、ワイパモータ２ａと、オートストップスイッチ２ｂ等を備え、ユーザーによるワイパスイッチ１２（図２参照）の手動操作によって各モード制御を実行可能に構成されている。
オートストップスイッチ２ｂは、回転維持回路であり、ユーザーがワイパスイッチ１２をオフ操作したとき、ワイパーブレードが下側反転位置（停止位置）に到達していない場合には、ワイパモータ２ａへの電流供給を継続してワイパーブレードを停止位置に停止させる。

図２に示すように、ワイパスイッチ１２は、ステアリング１３の側部に設けられ、上下方向へ段階的に移動可能に構成されている。図３に示すように、このワイパスイッチ１２は、手動操作によって、ＯＦＦ位置１２ａと、ＭＩＳＴ位置１２ｂと、ＡＵＴＯ位置１２ｃと、ＬＯＷ位置１２ｄと、ＨＩＧＨ位置１２ｅとに電気的接続を変更することによって各モード制御を切替え可能に形成されている。
ワイパスイッチ１２は、雨が降っていないとき、ユーザーのオフ操作によってＯＦＦ位置１２ａに設定されている。ワイパスイッチ１２がＯＦＦ位置１２ａからＭＩＳＴ位置１２ｂに操作されたとき、ワイパ装置２がウインドガラス１を１回だけ払拭するミストモード制御を実行した後、ワイパスイッチ１２は圧縮バネの付勢力によって自動的にＯＦＦ位置１２ａへ戻される。

ワイパスイッチ１２がＯＦＦ位置１２ａからＡＵＴＯ位置１２ｃに操作されたとき、ワイパ装置２は、雨滴量に応じた間欠払拭動作を行うオートモード制御に設定される。ワイパスイッチ１２の先端側部分には、間欠払拭動作の間欠時間を手動設定可能な間欠時間設定部１２ｆ（オートボリューム）が設けられている。この間欠時間設定部１２ｆは、ワイパスイッチ１２の軸心回りの回動量調節によって間欠時間を設定可能に構成されている。
ワイパスイッチ１２がＯＦＦ位置１２ａからＬＯＷ位置１２ｄに操作されたとき、第１リレー回路１０がオン作動すると同時に第２リレー回路１１がオフされるため、ワイパ装置２は停止時間を有さない低速の連続払拭動作を行う第１連続払拭モード制御が設定される。ワイパスイッチ１２がＯＦＦ位置１２ａからＨＩＧＨ位置１２ｅに操作されたとき、第１リレー回路１０がオフ作動すると同時に第２リレー回路１１がオンされるため、ワイパ装置２は第１連続払拭モード制御よりも高速で連続払拭動作を行う第２連続払拭モード制御に設定される。

次に、レインセンサ３について説明する。
図１〜図７に示すように、レインセンサ３は、ルームミラー１４の前方且つウインドガラス１の外面上端部分に設定された雨滴検出領域に対向した位置に着脱可能に装備されている。それ故、レインセンサ３とＢＣＭ４を電気的に接続することにより、ウインドガラス１の傾斜角度や車体寸法等仕様の異なる自動車Ｖに対して任意に装着することが可能である。また、レインセンサ３を自動車Ｖに対して後から装着することも可能である。
レインセンサ３は、第１雨滴検出手段２０と、第２雨滴検出手段３０と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４０（制御手段）と、これらを収容可能な略直方体形状の筐体３ａ等を備えている。

図４に示すように、第１雨滴検出手段２０は、２組の第１雨滴検出ユニット２１によって構成されている。２組の第１雨滴検出ユニット２１は同じ構成であるため、一方の第１雨滴検出ユニット２１について主に説明する。
図５，図６に示すように、第１雨滴検出ユニット２１は、投光部２２と、この投光部２２を制御する投光部制御部２３と、平行光レンズ２４と、集光レンズ２５と、受光部２６と、この受光部２６を制御する受光部制御部２７等を備えている。

投光部２２は、発光素子（例えば、ＬＥＤ）によって形成され、赤外線αをウインドガラス１内面の雨滴検出領域に対応した部分へ照射可能に構成されている。
投光部制御部２３は、マイコン４０からの制御信号に基づいて投光部２２の作動タイミングや赤外線αの照射量（強度）等を制御可能に構成されている。
平行光レンズ２４は、投光部２２側の面が凸状且つウインドガラス１側の面が平面状に形成され、投光部２２から照射された赤外線αの進行方向を拡散方向から平行方向に変更している。

集光レンズ２５は、ウインドガラス１側の面が凸状且つ受光部２６側の面が平面状に形成されている。ウインドガラス１外側境界面から反射した赤外線α又は雨滴Ｗ１の外側境界面から反射した赤外線α２は、何れも平行状に進行するため、集光レンズ２５は、これら平行状の赤外線α又はα２が受光部２６に集中するように赤外線α又はα２の進行方向を平行方向から集束方向に変更している。
受光部２６は、受光素子（例えば、フォトダイオード）によって構成され、ウインドガラス１外側境界面と雨滴Ｗ１の外側境界面から反射された赤外線αとα２を検出可能に構成されている。受光部制御部２７は、マイコン４０からの制御信号に基づいて受光部２６の受光感度等を制御可能に構成され、受光部２６で検出された赤外線α又はα２の検出信号をマイコン４０へ出力している。

次に、第２雨滴検出手段３０について説明する。
図４に示すように、第２雨滴検出手段３０は、２組の第２雨滴検出ユニット３１によって構成されている。２組の第２雨滴検出ユニット３１は同じ構成であるため、一方の第２雨滴検出ユニット３１について主に説明する。
図５，図７に示すように、第２雨滴検出ユニット３１は、投光部３２と、この投光部３２を制御する投光部制御部３３と、平行光レンズ３４と、集光レンズ３５と、受光部３６と、この受光部３６を制御する受光部制御部３７等を備えている。

投光部３２は、発光素子（例えば、ＬＥＤ）によって形成され、赤外線βをウインドガラス１内面の雨滴検出領域に対応した部分へ照射可能に構成されている。
投光部制御部３３は、マイコン４０からの制御信号に基づいて投光部３２の作動タイミングや赤外線βの照射量（強度）等を制御可能に構成されている。
平行光レンズ３４は、投光部３２側の面が凸状且つウインドガラス１側の面が平面状に形成され、投光部３２から照射された赤外線βの進行方向を拡散方向から平行方向に変更している。この平行光レンズ３４は、ウインドガラス１外面に雨滴Ｗ２が付着しているとき、投光部３２から照射された赤外線βが雨滴Ｗ２と外部空間との外側境界面から全反射され、ウインドガラス１外面に雨滴Ｗ２が付着していないとき、赤外線βがウインドガラス１を透過するように傾斜角度等が設定されている。

集光レンズ３５は、ウインドガラス１側の面が凸状且つ受光部３６側の面が平面状に形成されている。雨滴Ｗ２の外側境界面から反射した赤外線βは、何れも平行状に進行するため、集光レンズ３５は、これら平行状の赤外線βが受光部３６に集中するように赤外線βの進行方向を平行方向から集束方向に変更している。
受光部３６は、撮像素子（例えば、ＣＣＤ）によって構成され、撥水コート１５により撥水処理が施されたウインドガラス１の外側面に付着した雨滴Ｗ２の外側境界面から反射された赤外線βの反射光量を検出可能に構成されている。受光部制御部３７は、マイコン４０からの制御信号に基づいて受光部３６の受光感度や焦点等を制御可能に構成され、受光部３６で検出された赤外線βの反射光量検出信号をマイコン４０へ出力している。

ここで、図６〜図９に基づいて、第１，第２雨滴検出手段２０，３０の雨滴検出原理について簡単に説明する。尚、図６は、雨滴Ｗ１が撥水処理が施されていないウインドガラス１に付着した例を示し、図７は、雨滴Ｗ２が撥水コート１５による撥水処理が施されているウインドガラス１に付着した例を示している。

図６に示すように、ウインドガラス１の外側面には撥水処理が施されていないため、ウインドガラス１の親水性と重力との影響によって雨滴Ｗ１は扁平状に形成される。
平行光レンズ２４は、投光部２２から照射された赤外線αがウインドガラス１と外部空間との平面状外側境界面から全反射されるように傾斜角度等が設定されているため、ウインドガラス１外面に雨滴Ｗ１が付着していない部分では、投光部２２から照射された赤外線αがウインドガラス１を透過することなく、ウインドガラス１と外部空間との外側境界面から全反射される。また、雨滴Ｗ１が滴下してウインドガラス１外面に扁平状の雨滴Ｗ１が付着している部分では、投光部２２から照射された赤外線αのうち、一部の赤外線α１がウインドガラス１と雨滴Ｗ１を透過するため、残りの赤外線α２（α−α１）が雨滴Ｗ１と外部空間との外側境界面から反射される。これにより、第１雨滴検出手段２０は、ウインドガラス１又は雨滴Ｗ１の外側面からの反射光である赤外線α又はα２の反射光量を検出する。

図７に示すように、ウインドガラス１の外側面にはフッソ系撥水剤が塗布されて撥水コート１５が形成されているため、雨滴Ｗ２はウインドガラス１外面との接触角度が大きな楕円球状に形成される。
平行光レンズ３４は、投光部３２から照射された赤外線βが雨滴Ｗ２と外部空間との球面状外側境界面から全反射するように傾斜角度等が設定されているため、ウインドガラス１の外側面に雨滴Ｗ２が付着していない部分では、投光部３２から照射された赤外線βは全てウインドガラス１と撥水コート１５を透過するため、反射光が発生しない。また、雨滴Ｗ２が滴下してウインドガラス１（撥水コート１５）の外側面に楕円球状の雨滴Ｗ２が付着している部分では、ウインドガラス１を透過した赤外線βが雨滴Ｗ２と外部空間との外側境界面から全反射される。これにより、第２雨滴検出手段３０は、雨滴Ｗ２の外側面からの反射光である赤外線βの反射光量を検出する。

次に、マイコン４０について説明する。
マイコン４０は、第１，第２雨滴検出手段２０，３０で検出された赤外線α，α２，βの反射光量に基づいてウインドガラス１の外側面に付着した雨滴量を検出すると共にウインドガラス１の外側面に撥水処理が施されているか否か判定可能に構成されている。このマイコン４０は、ＢＣＭ４を介してワイパ装置２の作動特性を変更している。
図５に示すように、マイコン４０は、雨滴検出処理部４１と、雨滴量測定部４２と、撥水ガラス判定部４３（撥水ガラス判定手段）と、オートワイパ判断部４４と、ワイパ制御部４５を備えた制御基盤によって構成され、投光部制御部２３，３３及び受光部制御部２７，３７と電気的に接続されている。

雨滴検出処理部４１では、２組の受光部２６で受光した夫々の反射光の出力について平均出力を演算し、この平均出力を負に変換した値であって最小値を零に調整した値を第１雨滴検出手段２０によって検出された第１出力ｘとして設定し、２組の受光部３６で受光した夫々の反射光の出力について平均出力を演算し、この平均出力を第２雨滴検出手段３０によって検出された第２出力ｙとして設定している。

図８に示すように、撥水処理が施されていないウインドガラス１への雨滴Ｗ１の付着率は第１出力ｘと比例関係が成立し、また、図９に示すように、撥水処理が施されているウインドガラス１への雨滴Ｗ２の付着率は第２出力ｙと比例関係が成立している。それ故、これらの相関関係に基づいて、雨滴量測定部４２では、雨滴検出処理部４１で設定された第１出力ｘと第２出力ｙとを第１付着率Ｘ（％）と第２付着率Ｙ（％）とに夫々変換している。尚、図８，図９において、所定雨滴付着率（例えば、１．０％）以下では、第１，第２雨滴検出手段２０，３０の検出精度の関係上、第１，第２出力ｘ，ｙは出力されていない。

ここで、第１出力ｘから変換された第１雨滴検出手段２０の第１付着率Ｘは、ウインドガラス１に付着した雨滴がないとき、付着率０％に設定され、ウインドガラス１の全面に雨滴が付着したとき、付着率１００％になるように設定される。また、第２出力ｙから変換された第２雨滴検出手段３０の第２付着率Ｙは、ウインドガラス１に付着した雨滴がないとき、付着率０％に設定され、ウインドガラス１の全面に楕円球状雨滴が付着したとき、付着率１００％になるように設定される。

雨滴量測定部４２では、第１雨滴検出手段２０の２組の受光部２６で受光した夫々の反射光の平均出力の減少幅に基づいてウインドガラス１に付着した雨滴量を測定している。この第１雨滴検出手段２０の出力値に基づいて測定された雨滴量が、レインセンサ３によって検出された雨滴量に相当する。尚、本実施例では、外部要因等を考慮して、第１付着率Ｘが２％以上のとき、降雨による雨滴有りと判定している。

撥水ガラス判定部４３は、所定時間（例えば、０．１〜１ｓｅｃ）における第１付着率Ｘの第１変化量ｄＸと前記同じ所定時間における第２付着率Ｙの第２変化量ｄＹとを夫々演算し、第２変化量ｄＹが第１変化量ｄＸよりも大きなとき、ウインドガラス１の外側面に撥水処理が施されていると判定している。
つまり、撥水処理が施されていないウインドガラス１の場合、ウインドガラス１の外側面に扁平状雨滴Ｗ１（図６参照）が形成されるため、雨滴Ｗ１の増加に伴って第１出力ｘは増加するが、雨滴Ｗ１の外側境界面は第２雨滴検出手段３０が受光可能な球面状ではないから、第２出力ｙの増加量は第１出力ｘの増加量に比べて小さな値になる。
撥水処理が施されたウインドガラス１の場合、ウインドガラス１外面に楕円球状雨滴Ｗ２（図７参照）が形成されるため、雨滴Ｗ２の増加に伴って第２出力ｙは増加するが、雨滴Ｗ２の外側境界面が第１雨滴検出手段２０が受光可能な平面状ではないから、第１出力ｘの増加量は第２出力ｙの増加量に比べて小さな値になる。

オートワイパ判断部４４は、ユーザーによるワイパスイッチ１２（図２，図３参照）の手動切替え操作に基づいてオートモード制御が選択されたか否かを判定する。
ワイパ制御部４５は、ユーザーが選択したモード制御に応じてワイパ装置２を制御する基本機能と、オートモード制御において雨滴量測定部４２が測定した雨滴量に基づいてワイパ装置２の作動特性を変更するワイパ特性変更機能を備えている。

図１０，図１１に示すように、ワイパ制御部４５は、オートモード制御が選択されたときに用いられる払拭速度マップＭ１と間欠時間マップＭ２とを備えている。
図１０に示すように、払拭速度マップＭ１は、雨滴量測定部４２が測定した雨滴量とワイパ装置２の払拭速度との相関関係が設定されている。撥水処理が施されていないウインドガラス１の場合、ワイパ装置２の払拭速度は、雨滴量Ｌ１まで雨滴量に応じて増加し雨滴量Ｌ１以上では一定速度にする払拭速度特性Ｖ１で制御される。撥水処理が施されているウインドガラス１の場合、ワイパ装置２の払拭速度は、雨滴量Ｌ１よりも少ない雨滴量Ｌ２まで雨滴量に応じて増加し雨滴量Ｌ２以上では払拭速度特性Ｖ１と同じ一定速度にする払拭速度特性Ｖ２で制御される。

図１１に示すように、間欠時間マップＭ２は、雨滴量測定部４２が測定した雨滴量とワイパ装置２の間欠時間との相関関係が設定されている。撥水処理が施されていないウインドガラス１の場合、ワイパ装置２の間欠時間は、雨滴量Ｌ１まで雨滴量に応じて減少し雨滴量Ｌ１以上では間欠時間が零になる間欠時間特性Ｔ１で制御される。撥水処理が施されているウインドガラス１の場合、ワイパ装置２の間欠時間は、雨滴量Ｌ１よりも少ない雨滴量Ｌ２まで雨滴量に応じて減少し雨滴量Ｌ２以上では間欠時間が零になる間欠時間特性Ｔ２で制御される。以上のように、払拭速度マップＭ１と間欠時間マップＭ２では、撥水処理が施されているウインドガラス１の特性Ｖ２，Ｔ２が撥水処理が施されていないウインドガラス１の特性Ｖ１，Ｔ１よりも払拭能力が高くなるように設定されている。

次に、図１２のフローチャートに基づいて、ワイパ制御処理について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は、各処理のためのステップを示す。
まず、自動車Ｖのイグニッションがオン状態か否か判定する（Ｓ１）。イグニッションがオン状態ではない場合、Ｓ１を繰り返す。
イグニッションがオン状態の場合、Ｓ２へ移行し、ワイパスイッチ１２がオフ操作以外のオン状態か否か判定する。ワイパスイッチ１２がオン状態ではない場合、Ｓ２を繰り返す。

ワイパスイッチ１２がオン状態の場合、Ｓ３へ移行し、オートモード制御が設定されているか否か判定する。オートモード制御が設定されていない場合、Ｓ１５へ移行し、ユーザーによって設定された第１連続払拭モード制御等オートモード制御以外のモード制御を実行してリターンする。オートモード制御が設定されている場合、Ｓ４へ移行し、レインセンサ３の検出結果に基づいて降雨による雨滴が検知されたか否かを判定する。雨滴が検知されない（第１付着率Ｘ＜２％）場合、Ｓ４を繰り返す。
雨滴が検知された（２％≦第１付着率Ｘ）場合、Ｓ５へ移行し、第１，第２変化量ｄＸ，ｄＹを演算する。

次に、第２変化量ｄＹが第１変化量ｄＸよりも大きいか否か判定する（Ｓ６）。
第２変化量ｄＹが第１変化量ｄＸよりも大きな場合、ウインドガラス１外面に撥水処理が施されていると判定し（Ｓ８）、払拭速度特性Ｖ２（Ｓ９）と間欠時間特性Ｔ２（Ｓ１０）とが決定され、Ｓ１１へ移行する。Ｓ１１では、先行ステップで決定された払拭速度特性と間欠時間特性とによってオートモード制御を実行した後、リターンする。
第２変化量ｄＹが第１変化量ｄＸ以下の場合、ウインドガラス１外面に撥水処理が施されていないと判定し（Ｓ１２）、払拭速度特性Ｖ２よりも遅い払拭速度特性Ｖ１（Ｓ１３）と間欠時間特性Ｔ２よりも長い間欠時間特性Ｔ１（Ｓ１４）とが決定され、Ｓ１１へ移行する。

次に、実施例１に係るレインセンサ３の作用・効果について説明する。
このレインセンサ３によれば、第２雨滴検出手段３０によって撥水処理が施されたウインドガラス１の外側面に付着した雨滴からの反射光を検出するため、第１雨滴検出手段２０が発生する第１出力ｘと第２雨滴検出手段３０が発生する第１出力と出力傾向が異なる第２出力ｙとの比較に基づいてウインドガラス１の外側面の撥水処理の有無を確実に判定することができる。

撥水ガラス判定部４３は、所定期間における第１出力ｘの第１変化量ｄＸと前記所定期間における第２出力ｙの第２変化量ｄＹとを演算し、第２変化量ｄＹが第１変化量ｄＸよりも大きなとき、ウインドガラス１外面に撥水処理が施されていると判定している。
これにより、第１雨滴検出手段２０の第１変化量ｄＸと第２雨滴検出手段３０の第２変化量ｄＹとの比較によって撥水処理の有無を判定できるため、構成の簡単化と処理の簡単化を図ることができる。

マイコン４０は、ウインドガラス１外面に撥水処理が施されているとき、撥水処理有りの信号を出力することにより、ウインドガラス１外面に撥水処理が施されていないときよりも払拭能力が高くなるようにワイパ装置２を制御しているため、ウインドガラス１の撥水処理の有無に拘わらず、実際にウインドガラス１に付着している雨滴量に応じてワイパ装置２を制御できる。

ワイパ装置２は払拭速度と間欠期間とが変更可能に構成されているため、ウインドガラス１の撥水処理の有無に拘わらず、ユーザーの前方視認性を良好に保つことができる。

次に、実施例２のレインセンサ３Ａについて図１３〜図１６に基づいて説明する。実施例１と同様の主要な構成要素には同じ参照符号を付けて図示し、それらについての説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。
実施例１では、第１付着率Ｘの第１変化量ｄＸと第２付着率Ｙの第２変化量ｄＹとの比較によって撥水処理の有無を判定したが、実施例２では、第１雨滴検出手段２０の第１出力ｘと第２雨滴検出手段３０の第２出力ｙを変換した第２出力ｙａとの比較によって撥水処理の有無を判定している。

図１３に示すように、マイコン４０Ａは、雨滴検出処理部４１と、雨滴量測定部４２と、撥水ガラス判定部４３Ａと、オートワイパ判断部４４と、ワイパ制御部４５を備えた制御基盤によって構成されている。
撥水ガラス判定部４３Ａには、第１出力マップと第２出力マップとが予め格納されている（図１４，図１５参照）。

図１４に示すように、第１出力マップには、撥水処理が施されていないウインドガラス１の出力特性Ａ１と、撥水処理が施されたウインドガラス１の出力特性Ａ２とが夫々設定されている。出力特性Ａ１とこの出力特性Ａ１よりも増加傾向が小さな出力特性Ａ２は、実験に基づいて撥水処理の有無に応じた第１出力ｘと雨滴量との相関関係から求めたものである。

図１５に示すように、第２出力マップには、撥水処理が施されていないウインドガラス１の出力特性Ｂ１と、撥水処理が施されたウインドガラス１の出力特性Ｂ２とが夫々設定されている。第２出力ｙａは、雨滴がないときの第２出力ｙの最小値が雨滴がないときの第１出力ｘの最小値に一致するように第２出力ｙを変換したものである。ここで、第１雨滴検出手段２０によって検出された第１出力ｘは、受光部２６で受光した夫々の反射光の出力について平均出力を演算し、この平均出力を負に変換することによって設定されているため、第１出力ｘの最小値は第１雨滴検出手段２０の出力の最大値である。
出力特性Ｂ１とこの出力特性Ｂ１よりも増加傾向が大きな出力特性Ｂ２は、実験に基づいて撥水処理の有無に応じた第２出力ｙａと雨滴量との相関関係から求めたものである。

撥水ガラス判定部４３Ａは、所定の時点における第１出力ｘと第２出力ｙａとを比較し、第２出力ｙａが第１出力ｘよりも大きなとき、ウインドガラス１の外側面に撥水処理が施されていると判定している。つまり、撥水処理が施されたウインドガラス１の場合、雨滴Ｗ２（図７参照）の増加に伴って出力特性Ｂ２は大きな値になるが、出力特性Ａ２の値は出力特性Ｂ２の値に比べて小さいため、第２出力ｙａは第１出力ｘよりも大きな値になる。

次に、図１６のフローチャートに基づいて、ワイパ制御処理について説明する。尚、実施例１のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
Ｓ４にて、雨滴が検知された場合、第１，第２出力ｘ，ｙａを夫々検出し（Ｓ２５）、Ｓ２６へ移行して、第２出力ｙａが第１出力ｘよりも大きいか否か判定する。
第２出力ｙａが第１出力ｘよりも大きな場合、ウインドガラス１外面に撥水処理が施されていると判定し（Ｓ８）、第２出力ｙａが第１出力ｘ以下の場合、ウインドガラス１外面に撥水処理が施されていないと判定する（Ｓ１２）。

以上により、撥水ガラス判定部４３Ａは、第１雨滴検出手段２０の出力の最大値に相当する第１出力ｘの最小値と第２雨滴検出手段３０の第２出力ｙの最小値とが同じ出力値になるように設定された第１，第２出力マップを有し、第２雨滴検出手段３０によって検出された出力に相当する第２出力ｙａが第１雨滴検出手段２０の出力に相当する第１出力ｘよりも大きなとき、ウインドガラス１の外側面に撥水処理が施されていると判定するため、第１，第２雨滴検出手段２０，３０による１回の検出値で撥水処理の有無を判定でき、処理時間の短縮化を図ることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、第１付着率Ｘの第１変化量ｄＸと第２付着率Ｙの第２変化量ｄＹとの比較によって撥水処理の有無を判定した例を説明したが、第１雨滴検出手段の第１出力ｘの変化量ｄｘと第２雨滴検出手段の第２出力ｙの変化量ｄｙとの比較によって撥水処理の有無を判定しても良い。

２〕前記実施例においては、第１，第２雨滴検出手段の投光部と投光部制御部とを夫々独立して設けた例を説明したが、第１，第２雨滴検出手段の投光部を共通化すると共に第１，第２雨滴検出手段の投光部制御部を共通化しても良い。また、第１，第２雨滴検出手段の投光部と投光部制御部のうち一方のみを共通化することも可能である。

３〕前記実施例においては、第２雨滴検出手段にＣＣＤを用いて雨滴からの反射光量を検出する例を説明したが、画像処理を用いて直接的に雨滴を検出しても良い。
また、ウインドガラスを透過して雨滴を検出する検出手段であれば、何れの検出手段でも適用することができる。

４〕前記実施例においては、第１雨滴検出手段の第１出力と第２雨滴検出手段の第２出力との比較に基づいてウインドガラスの撥水処理の有無を判定する例を説明したが、第１，第２雨滴検出手段の出力の比較によってオートウォッシャを制御しても良い。
第１雨滴検出手段はウインドガラスに付着した砂埃にあまり反応しないが、第２雨滴検出手段はウインドガラスに付着した砂埃に反応するため、第２雨滴検出手段が所定の出力以上で且つ第１雨滴検出手段に殆ど出力がないとき、ウインドガラスが汚れていると判断し、ウインドウォッシャを自動的に噴射させることも可能である。

５〕前記実施例においては、オートモード制御のとき、撥水処理の有無に基づいてワイパ装置の払拭速度と間欠時間とを変更する例を説明したが、撥水処理の有無に基づいてワイパ装置の作動開始時期等のワイパ装置に関わる機構について制御形態を変更しても良い。
ワイパ装置の作動開始時期を変更する場合、撥水処理有りのときには撥水処理なしのときに比べて雨滴検知基準を低くする（例えば、２％≦第１付着率）ことで、早期に雨滴を払拭できる。

６〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

本発明は、ウインドガラス外面に撥水処理が施されているか否かを判定可能な雨滴検出装置において、第２雨滴検出手段によって撥水処理が施されたウインドガラスの外側面に付着した雨滴からの反射光を検出したことにより、インドガラス外側面に撥水処理が施されているか否かを簡易な処理で精度良く判定することができる。

１ ウインドガラス
２ ワイパ装置
３，３Ａ レインセンサ
２０ 第１雨滴検出手段
３０ 第２雨滴検出手段
４０，４０Ａ マイコン
４３，４３Ａ 撥水ガラス判定部
ｘ 第１出力
ｙ，ｙａ 第２出力
ｄＸ 第１変化量
ｄＹ 第１変化量

Claims (4)

1. ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラスによって反射された反射光に応じた第１出力を発生する第１雨滴検出手段と、前記第１出力に基づいて前記ウインドガラス外面に付着した雨滴量を検出する制御手段とを備えた雨滴検出装置において、
   前記ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラス外面に付着した雨滴によって反射された反射光に応じた第２出力を発生する第２雨滴検出手段と、
   前記第１出力と第２出力との比較に基づいて前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されているか否かを判定可能な撥水ガラス判定手段とを備え、
   前記撥水ガラス判定手段は、所定期間における前記第１出力の第１変化量と前記所定期間における前記第２出力の第２変化量とを演算し、前記第２変化量が前記第１変化量よりも大きなとき、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されていると判定することを特徴とする雨滴検出装置。
2. ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラスによって反射された反射光に応じた第１出力を発生する第１雨滴検出手段と、前記第１出力に基づいて前記ウインドガラス外面に付着した雨滴量を検出する制御手段とを備えた雨滴検出装置において、
   前記ウインドガラス内面に光を照射し且つこのウインドガラス外面に付着した雨滴によって反射された反射光に応じた第２出力を発生する第２雨滴検出手段と、
   前記第１出力と第２出力との比較に基づいて前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されているか否かを判定可能な撥水ガラス判定手段とを備え、
   前記撥水ガラス判定手段は、前記第１雨滴検出手段の第１出力の最大値と前記第２雨滴検出手段の第２出力の最小値とが同じ出力値になるように設定されたマップを有し、
   前記第２雨滴検出手段によって検出された第２出力値が前記第１雨滴検出手段によって検出された第１出力値よりも大きなとき、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されていると判定することを特徴とする雨滴検出装置。
3. 前記制御手段は、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されているとき、前記ウインドガラス外面に撥水処理が施されていないときよりも払拭能力が高くなるようにワイパ装置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の雨滴検出装置。
4. 前記ワイパ装置は払拭速度と間欠期間の少なくとも１つが変更可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の雨滴検出装置。