JPH1031078A - Waterdrop detecting device - Google Patents

Waterdrop detecting device

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JPH1031078A
JPH1031078A JP8205287A JP20528796A JPH1031078A JP H1031078 A JPH1031078 A JP H1031078A JP 8205287 A JP8205287 A JP 8205287A JP 20528796 A JP20528796 A JP 20528796A JP H1031078 A JPH1031078 A JP H1031078A
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light
transmitting plate
water
angle
refraction angle
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Toru Ito
徹 伊藤
Takeshi Tanaka
猛 田中
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Asmo Co Ltd
Denso Corp
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Asmo Co Ltd
Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waterdrop detecting device which has simple constitution and positioning. SOLUTION: This device is constituted of a light transmitting plate 10 and a light receiving part 20 for detecting light which travels in this light transmitting plate 10 at refractive angle of 45 deg.-62 deg. to normal. In this case, refraction index of light with respect to air in the light transmitting plate 10 is larger than that to water and refraction index of light when a raindrop is not bonded is less than 45 deg. and when the raindrop is bonded, the refraction index of the light is 45 deg. or more and the light receiving part 20 detects the light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水滴検出装置に関
し、特に、光学式の水滴検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water drop detecting device, and more particularly to an optical water drop detecting device.

【0002】[0002]

【発明の背景】自動車のウインドウガラス等に用いられ
る従来の雨滴検知装置は、電気抵抗の変化や静電容量の
変化等を利用して、車室外に設けたセンサで直接雨滴を
検出するものであり、例えば、特開昭60−76684
号公報や特開昭61−292544号公報に開示されて
いる。
2. Description of the Related Art A conventional raindrop detecting device used for a window glass of an automobile detects a raindrop directly by a sensor provided outside a vehicle cabin using a change in electric resistance or a change in capacitance. Yes, for example, see JP-A-60-76684.
And JP-A-61-292544.

【0003】しかしながら、このような雨滴検知装置に
よれば、一旦センサに雨滴が付着すると、雨滴が排除さ
れるまで検出状態が継続してしまうので、雨滴を除去す
る装置が必要である。あるいは、ワイパ装置によって雨
滴を排除しようとしても、フロントウインドウに取り付
けられるセンサは、ワイパ装置等の動作の障害となる。
However, according to such a raindrop detecting device, once raindrops adhere to the sensor, the detection state continues until the raindrops are eliminated, so a device for removing the raindrops is required. Alternatively, even if an attempt is made to remove raindrops by the wiper device, the sensor attached to the windshield hinders the operation of the wiper device or the like.

【0004】また、特開平2−67945号公報や特開
平2−195250号公報には、光や超音波の反射を利
用して、車室内からガラス越しに雨滴を検知する方法が
開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-67945 and 2-195250 disclose a method of detecting raindrops from the interior of a vehicle through glass using reflection of light or ultrasonic waves. .

【0005】しかしながら、これらの装置は、発信部
(投光部)及び受信部(受光部)が必要であり、装置が
複雑となるばかりか、反射を利用するので発信部と受信
部との位置決めが難しいという問題があった。
However, these devices require a transmitting unit (light emitting unit) and a receiving unit (light receiving unit), which not only complicates the device but also uses reflection to position the transmitting unit and the receiving unit. There was a problem that was difficult.

【0006】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、構成も位置決めも簡単な水滴検出装置を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a water droplet detecting device which is simple in configuration and positioning.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、空気及び水よりも光学的に
密である材質で構成される光透過板と、この光透過板内
を法線に対して所定範囲の屈折角で進行する光のみを検
出する受光部と、を有し、前記光透過板の空気に対する
光の屈折率は、水に対する屈折率より大きく、前記受光
部が検出する光の前記屈折角は、空気から前記光透過板
に光が入射したときの最大屈折角よりも大きく、水から
前記光透過板に光が入射したときの最大屈折角以下であ
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a light transmitting plate made of a material which is optically denser than air and water; A light-receiving portion that detects only light that travels within a predetermined range of refraction angle with respect to the normal line, wherein the refractive index of light to air of the light transmitting plate is larger than the refractive index to water. The refraction angle of the light detected by the portion is greater than the maximum refraction angle when light enters the light transmission plate from air, and is equal to or less than the maximum refraction angle when light enters the light transmission plate from water. It is characterized by the following.

【0008】本発明によれば、光透過板の空気に対する
光の屈折率は、水に対する屈折率より大きい。また、光
透過板は、空気及び水よりも光学的に密であるため、透
過後の光の進行方向と法線との屈曲率が大きい。
According to the present invention, the refractive index of light with respect to air of the light transmitting plate is larger than the refractive index with respect to water. In addition, since the light transmitting plate is optically denser than air and water, the bending ratio between the traveling direction of the transmitted light and the normal is large.

【0009】例えば、空気に対する水の屈折率は1.3
3で、空気に対する石英ガラスの屈折率は1.45であ
り、水に対する石英ガラスの屈折率は、 1.45/1.33=1.09 である。そして、入射角度が法線に対して90°に近い
場合を想定すると、空気から石英ガラスに入射した光
が、石英ガラス内で進む角度は、法線に対して約43.
6°であり、水から石英ガラスに入射した光が、石英ガ
ラス内で進む角度は、法線に対して約66.6°であ
る。
For example, the refractive index of water with respect to air is 1.3.
In 3, the refractive index of quartz glass with respect to air is 1.45, and the refractive index of quartz glass with respect to water is 1.45 / 1.33 = 1.09. Then, assuming that the incident angle is close to 90 ° with respect to the normal, the angle at which the light incident on the quartz glass from the air travels in the quartz glass is about 43.degree.
6 °, and the angle at which the light incident on the quartz glass from water travels in the quartz glass is about 66.6 ° with respect to the normal line.

【0010】このように、光透過板に水滴が付くと、こ
の水滴を介して光透過板に入射した光は、法線に対して
大きな角度で進む。また、光透過板に水滴が付いていな
い状態では、空気から光が入射するので、この光は法線
に対して小さな角度で進む。
As described above, when water droplets adhere to the light transmitting plate, the light incident on the light transmitting plate via the water droplets travels at a large angle with respect to the normal. Further, in a state where no water droplets are attached to the light transmitting plate, light enters from the air, and this light travels at a small angle with respect to the normal line.

【0011】そして、受光部が検出するのは、空気から
入射したときの最大屈折角よりも大きく、水から入射し
たときの最大屈折角以下の屈折角の光だけである。
The light receiving section detects only light having a refraction angle larger than the maximum refraction angle when entering from air and smaller than the maximum refraction angle when entering from water.

【0012】例えば、光透過板が石英ガラスである場合
には、約43.6°より大きく約66.6°以下の角度
で進む光のみを受光部は検出する。
For example, when the light transmitting plate is quartz glass, the light receiving section detects only light traveling at an angle of more than about 43.6 ° and about 66.6 ° or less.

【0013】こうして、水滴のない状態では、空気から
光が入射して法線に対して小さい角度で進むので、この
光は受光部によって検出されない。一方、水滴が付いて
いると、法線に対してより大きな角度で光が進むので、
この光は受光部によって検出される。
Thus, in a state where there is no water droplet, light is incident from the air and travels at a small angle with respect to the normal, so that this light is not detected by the light receiving portion. On the other hand, with water droplets, light travels at a larger angle to the normal,
This light is detected by the light receiving unit.

【0014】こうして、受光部によって光を検出するこ
とで、水滴の付着の有無を知ることができる。
Thus, by detecting the light by the light receiving section, it is possible to know whether or not water droplets have adhered.

【0015】請求項2記載の発明は、請求項1記載の水
滴検出装置において、前記光透過板は、平板領域と、こ
の平板領域の外側において板厚方向に設けられる無反射
部と、を有し、前記受光部は、前記平板領域に設けられ
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the water droplet detecting device according to the first aspect, the light transmitting plate has a flat plate region and a non-reflective portion provided outside the flat plate region in a plate thickness direction. The light receiving unit is provided in the flat plate region.

【0016】本発明によれば、平板領域に入射した光
は、無反射部に当たると反射しないので、再び平板領域
に戻らないようになっている。したがって、0°以上9
0°未満の入射角で入射した光は、対応する屈折角で平
板領域内を進行する。したがって、この角度以外で進行
する光がない。そして、水滴付着の検出において、誤作
動を防止することができる。
According to the present invention, the light incident on the flat plate area does not reflect when hitting the non-reflection portion, so that it does not return to the flat plate area again. Therefore, 0 ° or more 9
Light incident at an incident angle of less than 0 ° travels within the plate area at a corresponding refraction angle. Therefore, no light travels at angles other than this angle. In addition, malfunctions can be prevented in detecting the attachment of water droplets.

【0017】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2記載の水滴検出装置において、前記受光部は、検出
対象となる光の前記屈折角の方向に沿って延び内側を光
が進行する導光部と、この導光部の先端に設けられる受
光素子と、を有し、前記導光部の側面には、光の入反射
を防止する黒色処理が施されることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the water droplet detecting device according to the first or second aspect, the light receiving portion extends along the direction of the refraction angle of the light to be detected and the light travels inside. And a light receiving element provided at a tip of the light guide, and a side surface of the light guide is subjected to black processing for preventing light from entering and reflecting. .

【0018】本発明によれば、検出対象となる方向に進
む光は、導光部を通過して受光素子によって検知され
る。しかし、検出対象としない方向に進む光は、導光部
の内面に当たるが、反射が防止されて先に進まず、受光
素子に検知されない。また、導光部は光の透過も防止さ
れているので、側面から光が侵入しないようになってい
る。
According to the present invention, the light traveling in the direction to be detected passes through the light guide and is detected by the light receiving element. However, light traveling in a direction not to be detected hits the inner surface of the light guide, but is prevented from being reflected and prevented from proceeding forward, and is not detected by the light receiving element. Further, since the light guide is also prevented from transmitting light, light is prevented from entering from the side surface.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図1は、本実施形態に
係る水滴検出装置を示す図である。この水滴検出装置
は、光透過板10、受光部20及び検出部30を含み、
車両のワイパ装置40を自動的に作動させるものであ
る。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a water droplet detection device according to the present embodiment. This water droplet detecting device includes a light transmitting plate 10, a light receiving unit 20, and a detecting unit 30,
This automatically operates the wiper device 40 of the vehicle.

【0020】光透過板10は、車両のフロントウインド
ウであり石英ガラスで構成される。空気に対する石英ガ
ラスの屈折率は1.45である。また、空気に対する水
の屈折率は1.33であるから、水に対する石英ガラス
の屈折率は、 1.45/1.33=1.09 である。なお、上記屈折率は、ナトリウムの焔色光D線
(黄色)を標準にした値である。
The light transmitting plate 10 is a front window of the vehicle and is made of quartz glass. The refractive index of quartz glass with respect to air is 1.45. Further, since the refractive index of water with respect to air is 1.33, the refractive index of quartz glass with respect to water is 1.45 / 1.33 = 1.09. In addition, the said refractive index is the value which made the flame color light D line (yellow) of sodium a standard.

【0021】光透過板10は、一定の板厚で平らな平板
領域12を有し、端面には無反射部14が形成されてい
る。無反射部14は、つや消し加工後に黒色コーティン
グを施して、端面における光の入反射を防ぐものであ
る。そして、端面で反射した光が受光部20に入射しな
いようになっている。
The light transmitting plate 10 has a flat plate region 12 having a constant thickness and a non-reflective portion 14 formed on an end face. The non-reflective portion 14 is provided with a black coating after the matting process to prevent light from entering and reflecting at the end face. The light reflected on the end face does not enter the light receiving unit 20.

【0022】あるいは、光透過板10が平板領域12か
ら湾曲する形状のものであれば、平板領域12と湾曲す
る領域との境目を黒色に処理することで無反射部14を
形成することが好ましい。
Alternatively, if the light transmitting plate 10 has a shape curved from the flat plate region 12, it is preferable that the boundary between the flat plate region 12 and the curved region is processed to be black to form the non-reflective portion 14. .

【0023】なお、無反射部14は、端面で反射した光
が受光部20へ入射することを防止するものなので、反
射した光が元々受光部20へは入射しない場合は、形成
する必要がない。例えば、図1において、下側の端面
(図示せず)には無反射部を形成する必要がない。
Since the non-reflective portion 14 prevents light reflected on the end face from entering the light receiving portion 20, it is not necessary to form the light if the reflected light does not originally enter the light receiving portion 20. . For example, in FIG. 1, it is not necessary to form a non-reflection portion on the lower end surface (not shown).

【0024】受光部20は、導光部22及び受光素子2
4を含む。導光部22は、光透過板10の平板領域12
の法線に対して、約55°の角度で、車両の室内側に設
けられている。この導光部22は、棒状の光透過部材の
周囲に、上記無反射部14と同様の無反射部22aを有
して、光の入反射を防止するようになっている。なお、
導光部22は、光透過板10と一体的に石英ガラスにて
形成してもよく、あるいは、別部材として構成して光透
過板10に密着させてもよい。また、導光部22は、所
定の太さで構成されており、図1に示すように、法線に
対して、45°以上62°以下の角度で光透過板10内
を進行する光が入射できるようになっている。
The light receiving section 20 includes a light guide section 22 and a light receiving element 2.
4 inclusive. The light guide section 22 is formed on the flat area 12 of the light transmitting plate 10.
At an angle of about 55 ° with respect to the normal of the vehicle. The light guide section 22 has a non-reflection section 22a similar to the non-reflection section 14 around a rod-shaped light transmission member to prevent light from entering and reflecting. In addition,
The light guide section 22 may be formed integrally with the light transmitting plate 10 using quartz glass, or may be configured as a separate member and adhere to the light transmitting plate 10. In addition, the light guide section 22 is configured to have a predetermined thickness, and as shown in FIG. It can be incident.

【0025】導光部22の先端には、受光素子24が設
けられており、導光部22に入射した光を検知するよう
になっている。そして、受光素子24からの信号は、検
出部30にて検出され、必要に応じてワイパ装置40を
自動的に駆動するようになっている。
A light receiving element 24 is provided at the tip of the light guide 22 to detect light incident on the light guide 22. Then, the signal from the light receiving element 24 is detected by the detection unit 30 and the wiper device 40 is automatically driven as necessary.

【0026】受光素子24は、光透過板10に雨滴が付
くと光を検知し、雨滴が付いていないときには光を検知
しないようになっている。その作用を以下説明する。図
2は、光透過板10に雨滴が付いていないときの作用を
示し、図3は、光透過板10に雨滴が付着したときの作
用を示す図である。
The light receiving element 24 detects light when raindrops adhere to the light transmitting plate 10, and does not detect light when there is no raindrops. The operation will be described below. FIG. 2 shows an operation when raindrops are not attached to the light transmission plate 10, and FIG. 3 is a diagram showing an operation when raindrops adhere to the light transmission plate 10.

【0027】図2において、法線に対して入射角0°す
なわち平板領域12に垂直に入射する光は、屈折せずに
真っ直ぐ透過する。この場合、光の進行方向と受光部2
0の方向とが交差し、光は導光部22の無反射部22a
にて吸収され、受光素子24には達しない。
In FIG. 2, light incident at an angle of incidence of 0 ° with respect to the normal, that is, perpendicularly to the flat plate region 12, is transmitted straight without being refracted. In this case, the light traveling direction and the light receiving unit 2
0 intersects, and the light is reflected by the non-reflective
And does not reach the light receiving element 24.

【0028】また、平板領域12に入射可能な光の入射
角は、法線に対して90°未満である。入射角90°の
ときの光の屈折角rを求めると、 sin 90°/sin r=1.45 からrを求めて、屈折角rは43.6°である。
The incident angle of light that can be incident on the flat plate region 12 is less than 90 ° with respect to the normal line. When the refraction angle r of light at an incident angle of 90 ° is obtained, r is obtained from sin 90 ° / sin r = 1.45, and the refraction angle r is 43.6 °.

【0029】したがって、光透過板10に雨滴が付いて
いないときに、平板領域12に入射する光の入射角は、
0°以上90°未満であるから、その光の屈折角は、0
°以上43.6°未満である。例えば、89°で入射す
る光の屈折角は43.59°である。
Therefore, when there is no raindrop on the light transmitting plate 10, the incident angle of light incident on the flat plate region 12 is
Since it is 0 ° or more and less than 90 °, the refraction angle of the light is 0 °.
° or more and less than 43.6 °. For example, the refraction angle of light incident at 89 ° is 43.59 °.

【0030】上述したように、受光部20は、屈折角が
45°以上62°以下の光のみが受光素子24に達する
ので、図2に示す場合には、光は検知されない。
As described above, since only light having a refraction angle of 45 ° or more and 62 ° or less reaches the light receiving element 24 in the light receiving section 20, no light is detected in the case shown in FIG.

【0031】次に、図3に示すように、光透過板10に
雨滴が付いている場合について説明する。この場合、雨
滴50は、表面張力によって球の一部をなす形状になっ
ている。外部から雨滴50に入射した光は、雨滴50か
ら平板領域12に、0°以上90°未満の入射角で入射
する。0°で入射した光は屈折しないので、直進する。
一方、0°を超える角度で入射した光は、屈折するもの
の、屈折率は小さい。すなわち、空気に対する石英ガラ
スの屈折率は1.45であるのに対して、水に対する石
英ガラスの屈折率は、1.09である。したがって、入
射角と屈折角との差が小さくなるので、この場合には、
光透過板10の内部に大きな角度で進行する光が存在す
ることになる。
Next, as shown in FIG. 3, a case will be described in which the light transmitting plate 10 has raindrops. In this case, the raindrop 50 has a shape that forms a part of a sphere due to surface tension. Light incident on the raindrop 50 from the outside is incident on the flat plate region 12 from the raindrop 50 at an incident angle of 0 ° or more and less than 90 °. Since the light incident at 0 ° is not refracted, it goes straight.
On the other hand, light incident at an angle exceeding 0 ° is refracted but has a small refractive index. That is, the refractive index of quartz glass with respect to air is 1.45, whereas the refractive index of quartz glass with respect to water is 1.09. Therefore, the difference between the angle of incidence and the angle of refraction becomes smaller, and in this case,
Light traveling at a large angle exists inside the light transmitting plate 10.

【0032】例えば、図3において、雨滴50中を60
°で進む光は、入射角60°で平板領域12に入射す
る。そして、この光は、1.09の屈折率で屈折するの
で、その屈折角rは、 sin 60°/sin r=1.09 から求めて、52.6°である。
For example, in FIG.
The light traveling in ° enters the flat plate region 12 at an incident angle of 60 °. Since this light is refracted at a refractive index of 1.09, the refraction angle r is 52.6 °, calculated from sin 60 ° / sin r = 1.09.

【0033】上述したように、受光部20は、屈折角が
45°以上62°以下の光のみが受光素子24に達する
ので、図3に示す場合には、光を検知することができ
る。
As described above, the light receiving section 20 can detect the light in the case shown in FIG. 3 because only the light having a refraction angle of 45 ° or more and 62 ° or less reaches the light receiving element 24.

【0034】以上のようにして、受光部20が所定の屈
折角の光のみを検出できるようにすることで、雨滴50
が付いたときには光を検知し、雨滴50が付いていない
ときには光を検知しないようにできる。そして、雨滴5
0を検出したときに、ワイパ装置40をONにすること
ができる。
As described above, by allowing the light receiving section 20 to detect only light having a predetermined refraction angle, the raindrop 50 can be detected.
When the mark is attached, the light is detected, and when the raindrop 50 is not attached, the light is not detected. And raindrop 5
When 0 is detected, the wiper device 40 can be turned ON.

【0035】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施形態では、受光部20
が検知する光の屈折角を45°以上としたが、雨滴50
の付いていないときには、0°以上43.6°未満の屈
折角の光のみが平板領域12内を進行するので、43.
6°を超える屈折角の光を受光部20が検知するように
してもよい。ただし、平板領域12に対する受光部20
の取り付け角度の誤差を考慮して、上記実施形態のよう
に、検知可能な屈折角度の最小値を幾分大きめに設定し
ておくことが好ましい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the light receiving unit 20
Has a refraction angle of 45 ° or more, but the raindrop 50
When there is no mark, only light having a refraction angle of 0 ° or more and less than 43.6 ° travels in the flat plate region 12.
The light receiving unit 20 may detect light having a refraction angle exceeding 6 °. However, the light receiving unit 20 for the flat plate region 12
It is preferable to set the minimum value of the refraction angle that can be detected to be somewhat larger as in the above-described embodiment in consideration of the error in the mounting angle of the lens.

【0036】[0036]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施形態に係る水滴検出装置を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a water droplet detection device according to an embodiment.

【図2】光透過板に雨滴が付いていないときの作用を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation when no raindrop is attached to the light transmitting plate.

【図3】光透過板に雨滴が付いているときの作用を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an operation when raindrops are attached to the light transmitting plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光透過板 12 平板領域 14 無反射部 20 受光部 22 導光部 22a 無反射部(黒色処理) 24 受光素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light transmission plate 12 Plate area 14 Non-reflection part 20 Light-receiving part 22 Light-guide part 22a Non-reflection part (black processing) 24 Light-receiving element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空気及び水よりも光学的に密である材質
で構成される光透過板と、この光透過板内を法線に対し
て所定範囲の屈折角で進行する光のみを検出する受光部
と、を有し、 前記光透過板の空気に対する光の屈折率は、水に対する
屈折率より大きく、 前記受光部が検出する光の前記屈折角は、空気から前記
光透過板に光が入射したときの最大屈折角よりも大き
く、水から前記光透過板に光が入射したときの最大屈折
角以下であることを特徴とする水滴検出装置。
1. A light transmitting plate made of a material that is optically denser than air and water, and only light traveling inside the light transmitting plate at a refraction angle within a predetermined range with respect to a normal line is detected. A light-receiving portion, wherein the refractive index of light of the light transmitting plate with respect to air is greater than the refractive index of water, and the refractive angle of light detected by the light receiving portion is such that light is transmitted from air to the light transmitting plate. A water drop detection device, which is larger than the maximum refraction angle at the time of incidence and is equal to or less than the maximum refraction angle at the time when light enters the light transmitting plate from water.
【請求項2】 請求項1記載の水滴検出装置において、 前記光透過板は、平板領域と、この平板領域の外側にお
いて板厚方向に設けられる無反射部と、を有し、 前記受光部は、前記平板領域に設けられることを特徴と
する水滴検出装置。
2. The water drop detecting device according to claim 1, wherein the light transmitting plate has a flat plate region, and a non-reflective portion provided outside the flat plate region in a plate thickness direction. , A water drop detecting device provided in the flat plate region.
【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の水滴検出装
置において、 前記受光部は、検出対象となる光の前記屈折角の方向に
沿って延び内側を光が進行する導光部と、この導光部の
先端に設けられる受光素子と、を有し、 前記導光部の側面には、光の入反射を防止する黒色処理
が施されることを特徴とする水滴検出装置。
3. The water droplet detecting device according to claim 1, wherein the light receiving portion extends along a direction of the refraction angle of light to be detected and light travels inside the light guiding portion; A light receiving element provided at a tip of the light guide, wherein a side surface of the light guide is subjected to black processing for preventing light from entering and reflecting.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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