JPH0478641A - 雨滴センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、板状部材に付着した雨滴の量を検出する雨滴
センサに関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の雨滴センサとしては、特開昭５９−６１
７５２号公報に開示されてものが知られている（第８図
参照）。この公報に開示された従来装置では、自動車の
フロントガラス１に発光手段２と受光手段３とが固定さ
れており、発光手段２が放射した光線はフロントガラス
１の中を全反射しながら進行して最終的に受光手段が入
射する。

この時、フロントガラス１に雨滴６が付着していると、
光線が全反射しなくなるので、フロントガラス１に付着
した雨滴６の量が多くなればなるほど受光手段３に入射
する光線の量は減少する。

それとは別に、この種の雨滴センサとしては、特開昭５
９−１９２６５１号公報に開示されているものが知られ
ている（第９図参照）。この公報に開示された従来装置
では、自動車のフロントガラス１に超音波放射手段４と
超音波受信手段５が固定されており、放射手段４から放
射された超音波はフロントガラス１の壁面で反射して所
定時間後に超音波受信手段５が入射する。この時、フロ
ントガラス１に雨滴６が付着していると、超音波が雨滴
６と空気の境界面で反射するようになるので、放射手段
４が超音波を発生した後、受信手段５が超音波を検出す
るまでの時間が長くなる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、発光手段と受光手段とを用いた従来装置は、
例えば太陽光や証明光などといったような外乱光の影響
を受は易い。それ故に、外乱光が強すぎる場合には、雨
滴の検出が不可能になる問題点がある。

又、超音波放射手段と超音波受信手段とを備えた従来装
置は、超音波放射手段と超音波受信手段の直下の雨滴し
か検出できない。このため、例えば自動車のフロントガ
ラスといったような広い面積に付着した雨滴を検出する
ためには、数多くの超音波放射手段と超音波受信手段を
取りつけねばならないという問題点がある。又、超音波
放射手段が放射した超音波が超音波が受信手段に入射す
るまでの時間が極めて短いので、時間差を計測するため
の電子回路に高い応答速度が要求される。

このため、電子回路が極めて複雑になり、大型化する問
題点もある。

本発明はこのような従来装置に問題点を解消するために
なされたもので、簡単な回路構成を有し、外乱光の影響
を受けにくく、しかも広い面積に付着した雨滴を検出可
能にすることを、その技術的課題とする。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前述した技術的課題を達成するために本発明において講
じた技術的手段は、板状部材の一部に送波手段と受波手
段とを固定し、送波手段から板状部材の中に放射した弾
性波の振幅を受波手段によって検出するようにしたこと
である。

（作用） 前述した技術的手段によれば、板状部材の中を弾性波が
伝播する。板状部材に水滴が付着していない状況では、
送波手段が放射した弾性波が板状部材の界面で全反射し
、受波手段に入射する。ところが、板状部材に雨滴が付
着すると、雨滴が付着した部分の反射特性が変化するた
め、弾性波が板状部材の中を伝播する途中で減衰し、結
果的に受波手段に入射する弾性波の振幅が小さくなる。

このように、前述した技術的手段によれば、板状部材に
付着した雨滴の量が受波手段に入射する弾性波の振幅に
変換され、検出される。

前述した技術的手段によれは、板状部材に付着した雨滴
の量が弾性波によって検出される。従って、外乱光の影
響を受けることなく雨滴の検出が可能になる。また、板
状部材の中を超音波が反射を繰り返しながら伝播するの
で、伝播する経路中にある雨滴の量が検出される。従っ
て、広い面積に付着した雨滴を検出できる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例装置
について説明する。

第１図に示されるように、自動車のフロントガラス１１
の上には送波素子１２及び受波素子１４が固定されてい
る。送波素子１２及び受波素子１４はカプラ１２ａ　　
１４ａに圧電素子１２ｂ、１４ｂを夫々貼り付けたもの
である。

圧電素子１２ｂには発振回路１３が電気的に接続されて
おり、この発振回路１３は１〜ＩＯＭＩ（ｚ程度の交流
信号を発生する。この発振回路１３から圧電素子１２ｂ
への交流電力の供給により、圧電素子１２ｂが主に厚み
方向に振動し、この圧電素子１２ｂの振動によってカプ
ラ１２ａの中に超音波５０が放射される。

第２図に示されるように、カプラ１２ａは圧電素子１２
ｂをフロントガラス１１に対して所定角度θ１だけ傾斜
して固定している。この結果、圧電素子１２ｂが放射し
た超音波５０はフロントガラス１１の法線ｎに対して所
定角度θ１の角度で入射する。この入射した超音波５０
はカプラ１２ａ中の音速とフロントガラス１１中の音速
の差によって、放射された超音波５０はカプラ１２ａと
フロントガラス１１の界面において反射及び屈折し、こ
の屈折により縦波５０ａの成分と横波５０ｂの成分が分
離される。尚、本実施例装置では、分離された縦波５０
ａがカプラ１２ａとフロントガラス１１の界面に沿った
方向に放射されるようにつまり横波５０ｂのみがフロン
トガラス１１の中に放射されるように所定角度θ１を決
定している。

横波５０ｂがフロントガラス１１０法線ｎに対して所定
角度θ２で入射すると、フロントガラス１１の中に放射
された横波５０ｂは、フロントガラス１１と大気（図示
せず）との界面で反射を繰り返しながら伝播して最終的
に受波素子１４に入射する。この入射した超音波５０は
圧電素子１４ｂを振動させその振幅に応じた電圧を発生
する。

この受波素子に入射した超音波５０つまり横波５０ｂの
振幅は、フロントガラス１１に雨滴１５が付着している
と雨滴１５が付着した部分において横波５０ｂの反射特
性が変化して雨滴１５が付着した部分から大気中へ横波
５０ｂが漏れ出すので、小さくなる。つまり、受波素子
１４に入射する横波５０ｂの振幅は、フロントガラス１
１に付着した雨滴１５の量が多い時には小さく、少ない
時には大きくなる。

尚、所定角度θ２は約４０度以上の角度であることが望
ましい。なぜならば、所定角度θ２が約４０度以上に設
定された場合には、フロントガラス１１と大気との界面
で縦波５０ａが反射しにくいからである。言い換えれば
、所定角度θ２を約４０度以上に設定することによって
、フロントガラス１１が不要な縦波５０ａを減衰させる
ためのフィルタとして動作する。これらのことから、前
述した所定角度θ１及びθ２を満足するために、カプラ
１２ａの材料として、例えば鉛材や樹脂材、亜鉛材、黄
銅材等が適している。カプラ１２ａの材料として鉛材を
使用した場合、所定角度θ１は約２５度、所定角度θ２
は約４７度となる。又、カプラ１２ａの材料としてポリ
アセタール樹脂を使用した場合、所定角度θ１は約２５
度、所定角度θ２は約５４度となる。

上記した送波素子１２と受波素子１４は共にセンサーユ
ニット１０の中に収納させ、一体となっている。

第３図及び第４図に示されるように、ルームミラー２３
は、可動ミラ一部２３ａとステー２３ｂとを備えており
、ステー２３ｂはフロントガラス１１に接着されている
。可動ミラ一部２３ａは自在球ジヨイント２３ｃにより
ステー２３ｂに固定されており、これにより、可動ミラ
一部２３ａはフロントガラス１１に対する向きを自在に
調整できる。ステー２３ｂの中には空間２３ｄが形成さ
れている。この空間２３ｄの中にはセンサーユニット１
０が収納される。つまり、センサーユニット１０はワイ
パ２２ＬとワイパＲの払拭面１１Ｗの裏側に位置する。

これにより、センサーユニット１０はフロントガラス１
１に付着した雨滴１５の量を検出する。センサーユニッ
ト１０は導線１０ａによって発振回路１３や後述する増
幅器３１にに接続される。このように、センサーユニッ
ト１０をステー２３ｂの中に収納することにより、自動
車の視界を妨げることなく、フロントガラス１１に付着
した雨滴の検出ができる。又、自動車の高級感を損なわ
ない。

又、第５図及び第６図に示されるように、フロントガラ
ス１１にはフロントガラス１１と自動車のボデーとの接
合面が自動車の外側から見えないようにするための黒色
セラミックＮ１１．　ａがその外周に沿って形成されて
いる。このセラミック層１１ａに位置するダツシュボー
ド２４とフロン１〜ガラス１１との間には空間２４ａが
形成されており、この空間２４ａ内にはセンサーユニッ
ト１０が収納される。つまり、センサーユニット１０は
ワイパ２２ＬとワイパＲの払拭面１１Ｗの裏側に位置す
る。これにより、フロントガラス１１に付着した雨滴１
５の量を検出する。センサーユニッ）１０は導線１０ａ
によって発振回路１３や後述する増幅器３１に接続され
る。このように、センサーユニット１０を黒色セラミッ
ク層１１ａ上に固定することにより自動車の乗員の視界
を妨げることなく、フロントガラス１１に付着した雨滴
を検出できる。又、自動車の外観の変化が少ないので、
自動車の高級感が損なわない。

第１図及び第７図に示されるように、受波素子１４には
増幅器３１が接続されている。この増幅器３Ｉは第７図
示ａに示される受波素子１４から出力された接地電位Ｇ
を中心とした横波５０ｂと同一の周波数の交流信号を増
幅して振幅を拡大すると共にその交流信号に所定の直流
バイアスを加える。増幅器３１にはピークホールド回路
３２が接続されている。このピークホールド回路３２は
増幅器３１の出力信号（増幅された交流信号）のピーク
値をホールドし第７図示すに示されるフロントガラス１
１に付着した雨滴１５の量に応じた直流電圧を出力する
。尚、このピークホールド回路３２は比較的保持時間の
短いものでローパスフィルターでもよい。このピークホ
ールド回路３２は判断回路３３及びピークホールド回路
３４に接続されている。ピークホールド回路３４はかな
り保持時間の長いものでピークホールド回路３２からの
出力信号（交流信号）のピーク値をホールドして記憶し
第７図示Ｃに示されるフロントガラス１１の付着した雨
滴１５の最も少ない量に応じた直流電圧を「雨滴なし」
という基準レベルとして出力する。判断回路３３にはボ
リューム３５が接続されている。このボリューム３５は
雨滴１５の量を判断するための第１の判断レベルＴｈｌ
及び第２の判断レベルＴｈ２を設定する。判断回路３３
は第７図示ｄに示されるピークホールド回路３２からの
出力信号（直流電圧）である出力レベルとピークホール
ド回路３４からの出力信号（直流電圧）である基準レベ
ルとの差と第１の判断レベルＴｈｌ及び第２の判断レベ
ルＴｈ２とを比較し、フロントガラス１１に付着した雨
′ａ１５の量を判断する。判断回路３４は、ピークホー
ルド回路３２からの出力レベルとピークホールド回路３
４からの基準レベルとの差が第１の判断レベルＴｈｌよ
りも低い時には雨滴１５がフロントガラス１１に付着し
ていないものと判断し、第１の判断レベルＴｈｌより高
く且つ第２の判断レベルＴｈ２より低い時には少量の雨
滴１５がフロントガラス１１に付着しているものと判断
し、更に、第２の判断レベルＴｈ２よりも高い時には多
量の雨滴１５が付着しているものと判断する。

判断回路３３にはワイパモータ２５を低速で駆動させる
ローモード駆動回路２０及び高速で駆動させるハイモー
ド駆動回路２１が接続されている。

又、判断回路３３及びピークホールド回路３４にはフン
ショットマルチ回路３６を介してスイッチ３７が接続さ
れている。ワンショットマルチ回路３６はスイッチ３７
の第７図示ｅに示される出力信号の立ち上がり部及び立
ち下がり部にて第７図示ｆに示されるように一発のパル
スを出力する。

次に作動について第゛７図に沿って説明する。

使用者がスイッチ３７を操作すると、ワンショットマル
チ回路３６から一発のパルスを出力する。

この出力によりローモード駆動回路２ｏが作動してワイ
パモータ２５が駆動すると共にピークホールド回路３４
に記憶されているピークホールド回路２からの出力信号
をリセットする。これにより、ワイパ２１Ｌ、２２Ｒが
フロントガラス１１を一回払拭する。この払拭動作によ
りフロントガラス１１に付着した雨滴１５が除去される
七その瞬間ピークホールド回路３２がらピーク値の出力
信号が出力されピークホールド回路３４に記憶される。

つまり、基準レベルの更新がなされる。この後、フロン
トガラス１１に雨滴を付着してくるとピークホールド回
路３２からの出力レベルが徐々に低くなりつまり基準レ
ベルとの差が徐々に高くなり、第２の判断レベルＴｈ２
より低く第１の判断レベルＴｈｌより高くなると、判断
回路３３がローモード駆動回路２０を駆動させる。これ
により、ワイパモータ２５が通常の速度で駆動しワイパ
２１Ｌ　　２２Ｒがフロントガラス１１を通常の速度で
払拭する。又、出力レベルと基準レベルとの差が第２の
判断レベルＴｈ２より高くなると、判断回路３３がハイ
モード駆動回路２１を駆動させる。

これにより、ワイパモータ２５が通常の速度より速い速
度で駆動しワイパ２１Ｌ、２２Ｒがフロントガラス１１
を素早く払拭する。ワイパ２１Ｌ２２Ｒの払拭動作によ
りフロントガラス１１から雨滴が除去されると出力レベ
ルが高くなり、出力レベルと基準レベルとの差が第１の
判断レベルＴｈ１より低くなるのでワイパモータ２５は
停止する。このように、フロントガラス１１に付着する
雨滴の量に応してワイパモータ２５を駆動させるので、
ワイパ２２Ｌ、２２Ｒは運転手の視覚に適応して動作す
るようになる。

以上述べたように、本実施例装置によれば、雨滴１５が
超音波５０によって検出されるので、例えば、太陽や街
路灯などといったような外乱光の影響を受けることがな
い。又、ワイパ２２Ｌ、２２Ｒがのビビリなどによって
フロントガラス１１が振動しても、振動の周波数が大き
く異なるので雨滴１５の検出に悪影響がない。

又、送波素子１２と受波素子１４がフロントガラス１１
の払拭面１１Ｗの裏側に貼り付けられるので、送波素子
１２と受波素子１４がワイパ２２Ｌと２２Ｒと干渉する
ことがない。従って、本実施例装置によれば、長期にわ
たって安定した特性を維持することができる。

さらに、本実施例装置によれば、送波素子１２から放射
された超音波５０がフロントガラス１１の内部を繰り返
し反射しなから受波素子１４に到達する。従って、一対
の送波素子１２と受波素子１４の間を検出範囲とするこ
とができ、雨滴１５を検出し得る面積が大きい。

さらにまた、本実施例装置では、受波素子１４により検
出された超音波５０の振幅によって雨滴１５の量が検出
される。従って、増幅回路３１゜ピークホールド回路３
２及び判断回路３３の応答速度は遅くてもよい。これに
より、これらの回路の構成を簡単で小型なものにするこ
とができる。

その上、本実施例装置では、ピークホールド回路３４に
よりピークホ−ルド回路３２からの出力信号のピーク値
つまりフロントガラス１１の付着した雨滴１５の最も少
ない量に応じた出力信号をホールドして記憶し判断回路
３３での出力レベルと判断レベルとの比較における基準
レベルとして出力すると共にワンショットマルチ回路３
６によりスイッチ３７の操作毎に記憶された基準レベル
を更新する。従って、温度変化や電源電圧の変化等によ
る出力変動の影響を受けず、常に確実且つ正確な検出を
行うことができる。

尚、第１図に点線で示される如く、ローモード駆動回路
２０及びハイモード駆動回路２１からワンショットマル
チ回路３６へ帰路接続することにより第７図に点線で示
される如く、ワイパ２２Ｌ２２Ｒの払拭作動毎にピーク
ホールド回路３４に記憶される基準レベルを更新するこ
ともできる。

これにより、より確実な且つ正確な検出を行うことがで
きる。

（発明の効果） 本発明は、板状部材と、該板状部材の一部に固定され弾
性波を放射する送波手段と、該弾性波が前記板状部材の
中を繰り返し反射して伝播するように該送波手段を前記
板状部材に対して所定角度保持する保持手段と、前記板
状部材の一部に固定され前記板状部材の中を伝播する弾
性波の振幅を検出する受波手段とを備えて雨滴センサを
構成したので、外乱光の影響を受けにくく、しかも広い
面積に付着した雨滴を検出することができる。

又、板状部材は、不透明なコーティング層を持つウィン
ドガラスであり、前記コーティング層の一部に前記送波
手段及び前記受波手段を固定して構成しているか或いは
板状部材は、一部にルームミラーが固定されたフロント
ガラスであり、前記ルームミラーと前記フロントガラス
との間に前記送波手段及び前記受波手段を固定して構成
しているので、自動車の乗員の視界を妨げることなく、
フロントガラスに付着した雨滴の検出ができる。

又、自動車の外観の変化が少ないので自動車の高級感が
損なわれない。

更に、板状部材と、該板状部材の一部に固定され弾性波
を放射する送波手段と、該弾性波が前記板状部材の中を
繰り返し反射して伝播するように該送波手段を前記板状
部材に対して所定角度保持する保持手段と、前記板状部
材の一部に固定され前記板状部材の中を伝播する弾性波
の振幅を検出し前記振幅に応じた出力レベルを出力する
受波手段と、前記板状部材に付着した雨滴の量の判断レ
ベルを設定する設定手段と、前記設定手段により設定さ
れた判断レベルと前記受波手段からの出力レベルを比較
し前記板状部材に付着した雨滴の量を判断する判断手段
と、雨滴が最も少ないと判断される時前記受波手段から
の出力レベルを記憶し前記判断レベルを補正する補正手
段とを有して雨滴センサを構成したので、温度変化や電
源電圧等による出力変動の影響を受けず、常に確実且つ
正確な雨滴の検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を描いたブロック図、第２図は送
波素子の断面図、第３図はフロントガラス上におけるセ
ンサユニットの位置を示す平面図、第４図は第３図示Ｔ
Ｖ−ＩＶ線断面図、第５図はフロントガラス上における
センサユニットの位置を示す平面図、第６図は第５図示
ＶＩ−Ｖｌ線断面図、第７図は第１図の作動時における
信号波形を示す閏、第８図及び第９図は従来装置を示す
断面図である。 １１・・・フロントガラス（板状部材）。 ２３・・・ルームミラー。 ３３・・・判断回路（判断手段） ３４・・・ピークホールド回路（補正手段）３５・・・
ボリューム（設定手段）。 １１ａ・・・黒色コーティング層（コーティング層） １２ａ・・・カプラ（保持手段）。 １２ｂ・・　圧電素子（送波手段） １４ｂ・・・圧電素子（受波手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）板状部材と、該板状部材の一部に固定され弾性波
   を放射する送波手段と、該弾性波が前記板状部材の中を
   繰り返し反射して伝播するように該送波手段を前記板状
   部材に対して所定角度保持する保持手段と、前記板状部
   材の一部に固定され前記板状部材の中を伝播する弾性波
   の振幅を検出する受波手段とを備える雨滴センサ。
2. （２）前記板状部材は、不透明なコーティング層を持つ
   ウインドガラスであり、前記コーティング層の一部に前
   記送波手段及び前記受波手段が固定された請求項１記載
   の雨滴センサ。
3. （３）前記板状部材は、一部にルームミラーが固定され
   たフロントガラスであり、前記ルームミラーと前記フロ
   ントガラスとの間に前記送波手段及び前記受波手段が固
   定された請求項１記載の雨滴センサ。
4. （４）板状部材と、該板状部材の一部に固定され弾性波
   を放射する送波手段と、該弾性波が前記板状部材の中を
   繰り返し反射して伝播するように該送波手段を前記板状
   部材に対して所定角度保持する保持手段と、前記板状部
   材の一部に固定され前記板状部材の中を伝播する弾性波
   の振幅を検出し前記振幅に応じた出力レベルを出力する
   受波手段と、前記板状部材に付着した雨滴の量の判断レ
   ベルを設定する設定手段と、前記設定手段により設定さ
   れた判断レベルと前記受波手段からの出力レベルを比較
   し前記板状部材に付着した雨滴の量を判断する判断手段
   と、雨滴が最も少ないと判断される時前記受波手段から
   の出力レベルを記憶し前記判断レベルを補正する補正手
   段とを有する雨滴センサ。