JPH11183370A - レインセンサの保護方法 - Google Patents

レインセンサの保護方法

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JPH11183370A
JPH11183370A JP9347747A JP34774797A JPH11183370A JP H11183370 A JPH11183370 A JP H11183370A JP 9347747 A JP9347747 A JP 9347747A JP 34774797 A JP34774797 A JP 34774797A JP H11183370 A JPH11183370 A JP H11183370A
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JP
Japan
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light
window glass
rain sensor
temperature
light emitting
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JP9347747A
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English (en)
Inventor
Shuhei Tanaka
修平 田中
Tadashi Koyama
正 小山
Keiji Tsunetomo
啓司 常友
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイパ駆動が不要な炎天下においては、レイ
ンセンサを駆動しないようにする。 【解決手段】 ウインドガラスの内面側において全反射
するようにウインドガラス内に光を導く発光手段7と、
ウインドガラス内において反射した光を受光する受光手
段8とからウインドガラスの表面側に付着した水滴量の
程度を検出するレインセンサ2の保護方法であって、発
光素子10の駆動電流を計測し、この駆動電流の値が周
囲温度に換算して高温設定温度を超える場合には、スイ
ッチ回路14をオフ状態にして駆動回路12により発光
手段10へ供給される駆動電流を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周囲温度の上昇又
は低下に伴うレインセンサの誤動作などを防止するレイ
ンセンサの保護方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レインセンサを応用した制御装置
としては、発光手段と受光手段とを、ウインドガラスの
内側に対向離間し且つウインドガラスの外側面を払拭す
るワイパの払拭領域内に位置して配設し、ワイパの作動
前と作動後における受光手段からの出力信号の出力レベ
ルを基にウインドガラスの外側面に水滴が付着している
か否かを判断してワイパを作動する水滴感応式ワイパ制
御装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水滴感
応式ワイパ制御装置においては、降雨状態ではなくワイ
パ駆動が不要な炎天下においても、レインセンサを駆動
状態にしておくため、発光素子としてのレーザダイオー
ド(LD)などが損傷したり、各種回路が誤動作する可
能性があるという問題点を有している。一方、周囲温度
が零度以下になると、ワイパが凍結して作動不能になる
場合があるため、レインセンサを駆動状態にしておくと
ワイパの駆動モータに過剰な駆動電流が流れ、駆動モー
タを焼損する場合があるという問題点を有している。
【0004】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、ワイパ駆動が不要又は不可である周囲温度にお
いては、レインセンサを駆動しないようにしたレインセ
ンサの保護方法を提供しようとするものである。
【0005】
【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、ウインドガラスの内面側において
全反射するように前記ウインドガラス内に光を導く発光
手段と、前記ウインドガラス内において反射した光を受
光する受光手段とから前記ウインドガラスの表面側に付
着した水滴量の程度を検出するレインセンサの保護方法
であって、前記発光手段の駆動電流を計測し、この駆動
電流の値が周囲温度に換算して高温設定温度を超える場
合には、前記発光手段への駆動電流の供給を停止するも
のである。
【0006】請求項2に係る発明は、ウインドガラスの
内面側において全反射するように前記ウインドガラス内
に光を導く発光手段と、前記ウインドガラス内において
反射した光を受光する受光手段とから前記ウインドガラ
スの表面側に付着した水滴量の程度を検出するレインセ
ンサの保護方法であって、前記発光手段の駆動電流を計
測し、この駆動電流の値が周囲温度に換算して低温設定
温度に達しない場合には、前記発光手段への駆動電流の
供給を停止するものである。
【0007】請求項3に係る発明は、ウインドガラスの
内面側において全反射するように前記ウインドガラス内
に光を導く発光手段と、前記ウインドガラス内において
反射した光を受光する受光手段とから前記ウインドガラ
スの表面側に付着した水滴量の程度を検出するレインセ
ンサの保護方法であって、前記レインセンサの近傍に温
度検出素子を配置し、この温度検出素子の出力信号が高
温設定温度を超える場合には、前記発光手段への駆動電
流の供給を停止するものである。
【0008】請求項4に係る発明は、ウインドガラスの
内面側において全反射するように前記ウインドガラス内
に光を導く発光手段と、前記ウインドガラス内において
反射した光を受光する受光手段とから前記ウインドガラ
スの表面側に付着した水滴量の程度を検出するレインセ
ンサの保護方法であって、前記レインセンサの近傍に温
度検出素子を配置し、この温度検出素子の出力信号が低
温設定温度に達しない場合には、前記発光手段への駆動
電流の供給を停止するものである。
【0009】請求項5に係る発明は、請求項1,2,3
又は4記載のレインセンサの保護方法において、前記高
温設定温度及び前記低温設定温度の値は、予め設定し調
節自在にすることができる。
【0010】
【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
レインセンサの保護方法を適用した自動車前部の斜視
図、図2はレインセンサの構成図、図3は回折格子の作
用説明図、図4は本発明に係るレインセンサの保護方法
を使用するワイパ制御装置の構成図である。
【0011】図1に示すように、自動車のフロントガラ
ス1の室内側面で外側面を払拭するワイパ9の払拭領域
内にレインセンサ2を接着剤(接着テープ)3にて取付
けている。接着剤(接着テープ)3は、フロントガラス
1の屈折率(1.48)とほぼ等しい屈折率を有するも
のを選定した。なお、フロントガラス1には、SiO2
主成分とする5mm厚のソーダライムガラス基板を用い
た。
【0012】レインセンサ2は、図2に示すように、ガ
ラス基板4の表面にレーザ光によって形成した回折格子
5,6を備えている。また、接着剤3はガラス基板4の
全面に塗布することで、レインセンサ2とフロントガラ
ス1とを密着している。
【0013】更に、一方の回折格子5の近傍には、発光
ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)など
の発光素子を備えた発光手段7を配置し、他方の回折格
子6の近傍には、フォトダイオード(PD)などの受光
素子を備えた受光手段8を配置している。これら発光手
段7及び受光手段8は、回折格子5,6に密着するよう
に設けてもよい。
【0014】また、回折格子5,6は、ガラス基板4の
表面にレーザ光を照射することで発生するアブレーショ
ン現象により直接形成するのが好ましい。
【0015】回折格子は、微細な溝がガラスなどの表面
に形成されている光学素子のことである。その溝のピッ
チは、0.4〜3μm程度の範囲で設計されたものが多
く、用途によって使い分けられている。その主な用途は
分光に用いられるが、単色光を光源に用いた場合は、光
の回折効果により、光を分けたり、曲げたりすることが
できる。また、回折格子としては上記の他に、反射型の
回折格子やスリット状の回折格子、更には屈折率が周期
的に変わる回折格子でもよい。
【0016】本発明において利用する効果は、単色光を
回折格子に入射させた場合、回折光がある一定の規則に
基づいて発生する現象を用いている。その回折光は、図
3に示すように、入射光に対して一定の角度で1次回折
光が発生する。なお、高次の回折光も発生するが、光量
が少なくなるので1次回折光を主に用いる。
【0017】入射光が透過する場合、入射光と回折光の
角度の関係は次の数式(1)で表される。すなわち、入
射光の角度をθ0 とし、m次の回折光の角度をθ、入射
光の波長をλ、溝のピッチをd、出射側の屈折率をn、
入射側の媒質の屈折率をn0とすると、以下のように角
度が決定できる。
【0018】 n・sinθ−n0・sinθ0=mλ/d (m=0,±1,±2,・・・・・) (1)
【0019】入射側が空気で出射側が透明板の場合、n
0=1.0であり、透明板中を進行する光の角度は、回折格
子へ入射させる光の角度を変化させることによって調整
することができる。
【0020】以上の様に、回折格子を用いることによ
り、任意の角度で透明板中に光を導入することができ
る。また適宜、回折格子への入射角度を選択することに
より、導入された光が透明板板中を全反射するように設
定することも可能となる。また、透明板中を全反射して
いる光を同様の原理に基づき、透明板から空気中へ出射
させることも可能である。
【0021】また、空気とガラスの界面で全反射する角
度を求めるために、スネルの法則を用い以下の計算を行
った。スネルの法則の一般式は以下に示す数式(2)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)。
【0022】n0・sinα0=n・sinα (2)
【0023】ガラスの屈折率を前記のようにn=1.4
8とし、空気の屈折率をn0=1とした場合、ガラス板
内部で全反射する条件は、α0=90°なので、数式
(2)よりα=42.5°を得る。従って、入射角αが
この角度(42.5°)以上であれば、ガラス媒質中で
の全反射が起こる。
【0024】一方、水が付着した場合でも、ガラス内部
で全反射が起こるのは、水の屈折率を1.33とし同様
の計算を行うとα=64.0°となる。従って、入射角
αが、42.5°から64.0°の範囲の角度では、水
が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、ガラス内部の光は水を介して
外部に漏れることになる。
【0025】このような反射を起こすために、回折格子
の入射角度を調整した。ガラス内部反射角度が42.5
°になるための回折格子入射角度を前記数式(1)を用
いて計算した。周期が1020nmのガラス表面に形成
された回折格子で、He−Neレーザの633nmの光
のプラス1次回折光を利用したときは22°となる。
【0026】ガラス内部での反射角度が64.0°にな
るためには、同様の計算より回折格子の入射角度が45
°となることがわかる。本実施例では、回折格子5にお
いて45°で光を入射させた。このとき全反射した光
は、他の回折格子6から出射した。
【0027】更に、その全反射点に水滴Wを付着させた
場合、回折格子6から出射する光は低減し、全反射点全
体に水滴が付着した場合は約1/50に出力光が低減し
た。即ち、ガラス表面上の水の存在を敏感に感知し、出
射光強度として反映させることが確認できた。また、回
折格子5の入射角度を徐々に大きくしていっても同様な
ことが起こった。
【0028】しかし、入射角度が64°程度より大きく
なると、水滴が全反射点に付着しても、出射する光量は
変化しなかった。これは、水が表面に付着しても内部の
全反射の条件が変わらない角度とほぼ一致していた。
【0029】本発明に係るレインセンサの保護方法を使
用するワイパ制御装置は、図4に示すように、フロント
ガラス1の内面側において全反射するようにフロントガ
ラス1内に光を導く発光手段7とフロントガラス1内に
おいて反射した光を受光する受光手段8などからなるレ
インセンサ2と、受光手段8の出力信号によりワイパ9
を所望の速度で駆動するワイパ駆動装置20を備えてい
る。
【0030】発光手段7は、LEDやLDなどの発光素
子10と、発光素子10の出力光を検出するPDなどの
受光素子11と、発光素子10から所定周波数で変調し
た光を出力させるために発光素子10に駆動電流を供給
する駆動回路12と、受光素子11の出力信号から変調
成分に対応する信号を取り出す検出回路13と、発光素
子10と駆動回路12を電気的に接続又は遮断するスイ
ッチ回路14とからなる。なお、検出回路13の出力信
号が駆動回路12にフィードバックされている。
【0031】スイッチ回路14には、周囲温度の変化に
より変動する発光素子10の駆動電流を計測する電流計
測部14aと、発光素子10へ供給する駆動電流を流す
温度範囲(例えば、5〜60℃)を決定する、即ち低温
設定温度RL(5℃)と高温設定温度RH(60℃)を
予め設定する温度設定部14bと、温度設定部14bに
設定した低温設定温度RL又は高温設定温度RHと電流
計測部14aの計測値Idを比較して計測値Idが設定
した温度範囲を外れた場合(Id<RLまたはId>R
H)にオフ指令信号を出力する比較部14cと、比較部
14cのオフ指令信号により発光素子10と駆動回路1
2の電気的接続を遮断するスイッチ部14dからなる。
温度設定部14bに設定する低温設定温度RL及び高温
設定温度RHの値は、調節自在である。
【0032】なお、発光素子10として使用するLED
やLDなどの半導体素子は、負の温度係数をもつので、
周囲温度が上昇するほど駆動電流が大きくなる温度特性
を有する。従って、レインセンサ2が駆動中に、発光手
段7を構成する各種回路を実装しているプリント基板の
温度などの周囲温度が上昇すると、発光素子10の温度
特性により発光素子10の駆動電流が増加する。
【0033】図4では、レインセンサ2の周囲温度を検
出する手段として発光素子10の駆動電流を計測する電
流計測部14aを用いたが、発光素子10と受光素子1
5の何れか一方又は両方の近傍に温度検出素子を配置
し、温度検出素子の出力信号と低温設定温度RL又は高
温設定温度RHを比較部14cで比較してもよい。な
お、温度検出素子としては、順方向電圧Vfが温度によ
り変化するのを利用するダイオードや熱電対などが適用
できる。温度検出素子を複数個設ける場合には、それら
の出力信号の平均値を低温設定温度RL又は高温設定温
度RHと比較すればよい。
【0034】また、発光手段7では、受光素子11の出
力信号から変調成分に対応する信号を検出回路13によ
り取り出し、この信号を発光素子10の駆動回路12に
フィードバックして発光素子10の発光出力を所望値に
なるように制御するので、発光手段7の周囲温度が変化
しても発光素子10の発光出力を所望値に維持すること
ができる。
【0035】受光手段8は、PDなどの受光素子15
と、受光素子15の出力信号から発光素子10の駆動回
路12による変調成分に対応する信号を取り出す検出回
路16と、検出回路16の出力信号を増幅する増幅回路
17と、増幅回路17の出力信号Sを演算処理して3種
の信号(第1出力信号D1、第2出力信号D2、第3出
力信号D3)を出力する制御回路18とからなる。
【0036】検出回路16は、発光素子10の変調成分
に対応する信号のみを受光素子15の出力信号から取り
出し、増幅回路17、制御回路18などを介してワイパ
駆動装置20に入力するので、例えば真夏日の強烈な太
陽光の下では15万ルックスになり、一方深夜の暗闇で
は数ルックスになる外部光の影響を受けてワイパ制御装
置が誤動作することがない。
【0037】制御回路18では、先ず増幅回路17の出
力信号Sを予め設定してある3レベルの設定電圧(電圧
レベルの高い順に第1設定レベルR1、第2設定レベル
R2、第3設定レベルR3とする)と比較する。
【0038】本発明で用いるレインセンサ2は、前述の
ように、フロントガラス1の表面側に水滴がより多く付
着する程、受光素子15の出力信号レベルは低下するの
で、フロントガラス1の表面側に水滴が付着していない
場合の出力信号Sの電圧レベルが一番高く、水滴が多く
付着している場合の出力信号Sの電圧レベルが一番低く
なる。
【0039】そして、増幅回路17の出力信号Sが第1
設定レベルR1より小さい場合(S<R1)は、第1出
力信号D1をHレベルにし、出力信号Sが第2設定レベ
ルR2より小さい場合(S<R2)は、第2出力信号D
2をHレベルにし、更に出力信号Sが第3設定レベルR
3より小さい場合(S<R3)は、第3出力信号D3を
Hレベルにする。
【0040】ここで、第1出力信号D1がHレベルの場
合は、霧雨又は小雨の降雨状態、第2出力信号D2がH
レベルの場合は、中程度の降雨状態、第3出力信号D3
がHレベルの場合は、大雨の降雨状態に夫々相当する。
【0041】そして、レインセンサ2の電源投入後、フ
ロントガラス1の表面側に水滴が付着して制御回路18
の出力信号D1,D2,D3が全てHレベルになると、
ワイパ駆動信号WDがワイパ駆動装置20から出力さ
れ、ワイパ9が駆動を開始する。 この時、ウインドウ
ォシャー液を所定量だけフロントガラス1に噴出した
後、又は噴出しながらワイパ9の駆動を開始するように
してもよい。
【0042】その後、第3出力信号D3がLレベルにな
っても、第2出力信号D2がHレベルである限りワイパ
駆動信号WDは出力し続け、第2出力信号D2がLレベ
ルになった時に、ワイパ駆動装置20はワイパ駆動信号
WDの出力を停止する。
【0043】従って、ワイパ制御装置は、第3出力信号
D3がHレベルになるタイミングでワイパ9が駆動を開
始し、第2出力信号D2がLレベルになるタイミングで
ワイパ9が駆動を停止することになる。
【0044】一方、レインセンサ2を駆動状態にして、
炎天下で自動車を運転したり、停車しておくと、発光素
子10を構成する各種回路が実装されているプリント基
板の温度など周囲温度が上昇し、スイッチ回路14にお
いて、次のような演算処理がなされる。
【0045】先ず、周囲温度が上昇し高温設定温度RH
(例えば、60℃)を超えると、周囲温度に対応する電
流計測部14aの計測値Idが、高温設定温度RHを超
える(Id>RH)。次いで、比較部14cにおいて高
温設定温度RHと計測値Idが常に比較されているの
で、Id>RHの条件を満たすと、比較部14cがオフ
指令信号を出力する。
【0046】すると、オフ指令信号によりスイッチ部1
4dがオフ状態になり、発光素子10と駆動回路12の
電気的接続が遮断され、駆動回路12による発光素子1
0への駆動電流の供給が停止する。
【0047】従って、高温時においては、発光素子10
の駆動が停止することにより、LEDやLDなどの発光
素子10を駆動することによって生じる発光素子10の
損傷や各種回路の誤動作などを防止することができる。
【0048】また、寒冷地などで、レインセンサ2を駆
動状態にして、自動車を運転したり、停車しておくと、
発光手段7を構成する各種回路が実装されているプリン
ト基板の温度など周囲温度が低下し、スイッチ回路14
において、次のような演算処理がなされる。
【0049】周囲温度が低下し低温設定温度RL(例え
ば、5℃)を下回ると、周囲温度に対応する電流計測部
14aの計測値Idが、低温設定温度RLを下回る(I
d<RL)。次いで、比較部14cにおいて低温設定温
度RLと計測値Idが常に比較されているので、Id<
RLの条件を満たすと、比較部14cがオフ指令信号を
出力する。
【0050】すると、オフ指令信号によりスイッチ部1
4dがオフ状態になり、発光素子10と駆動回路12の
電気的接続が遮断され、駆動回路12による発光素子1
0への駆動電流の供給が停止する。
【0051】従って、低温時、特に零度以下において
は、発光素子10の駆動が停止することにより、ワイパ
が凍結して作動不能になっている場合にワイパの駆動モ
ータに過剰な駆動電流を流して駆動モータを焼損等する
ことがない。
【0052】なお、再度レインセンサ2を駆動状態にす
るには、レインセンサ2の起動スイッチを一旦切り状態
にしてから再び入り状態にすればよい。レインセンサ2
の起動スイッチを再投入すれば、スイッチ回路14がリ
セットされ、スイッチ部14dがオン状態になり、レイ
ンセンサ2は駆動状態になるからである。
【0053】
【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、高温設定温度をワイパ駆動が不要な炎天下に
相当する温度に設定することにより、周囲温度が高温設
定温度を超えるとレインセンサが非駆動状態になるの
で、発光素子としてのレーザダイオード(LD)などが
損傷したり、各種回路が誤動作することがない。
【0054】請求項2に係る発明によれば、低温設定温
度を凍結しない数℃に設定することにより、周囲温度が
低温設定温度に達しないとレインセンサが非駆動状態に
なるので、ワイパが凍結して作動不能になっている場合
にワイパの駆動モータに過剰な駆動電流を流して駆動モ
ータを焼損等することがない。
【0055】請求項3に係る発明によれば、高温設定温
度をワイパ駆動が不要な炎天下に相当する温度に設定す
ることにより、周囲温度が高温設定温度を超えるとレイ
ンセンサが非駆動状態になるので、発光素子としてのレ
ーザダイオード(LD)などが損傷したり、各種回路が
誤動作することがない。
【0056】請求項4に係る発明によれば、低温設定温
度を凍結しない数℃に設定することにより、周囲温度が
低温設定温度に達しないとレインセンサが非駆動状態に
なるので、ワイパが凍結して作動不能になっている場合
にワイパの駆動モータに過剰な駆動電流を流して駆動モ
ータを焼損等することがない。
【0057】請求項5に係る発明によれば、低温設定温
度又は高温設定温度は、予め設定し調節自在であるの
で、使用環境に応じた設定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレインセンサの保護方法を適用し
た自動車前部の斜視図
【図2】レインセンサの構成図
【図3】回折格子の作用説明図
【図4】本発明に係るレインセンサの保護方法を使用す
るワイパ制御装置の構成図
【符号の説明】
1…フロントガラス、2…レインセンサ、3…接着剤、
4…ガラス基板、5,6…回折格子、7…発光手段、8
…受光手段、9…ワイパ、10…発光素子、12…駆動
回路、13,16…検出回路、14…スイッチ回路、1
4a…電流計測部、14b…温度設定部、14c…比較
部、14d…スイッチ部、15…受光素子、17…増幅
回路、18…制御回路、20…ワイパ駆動装置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウインドガラスの内面側において全反射
    するように前記ウインドガラス内に光を導く発光手段
    と、前記ウインドガラス内において反射した光を受光す
    る受光手段とから前記ウインドガラスの表面側に付着し
    た水滴量の程度を検出するレインセンサの保護方法であ
    って、前記発光手段の駆動電流を計測し、この駆動電流
    の値が周囲温度に換算して高温設定温度を超える場合に
    は、前記発光手段への駆動電流の供給を停止することを
    特徴とするレインセンサの保護方法。
  2. 【請求項2】 ウインドガラスの内面側において全反射
    するように前記ウインドガラス内に光を導く発光手段
    と、前記ウインドガラス内において反射した光を受光す
    る受光手段とから前記ウインドガラスの表面側に付着し
    た水滴量の程度を検出するレインセンサの保護方法であ
    って、前記発光手段の駆動電流を計測し、この駆動電流
    の値が周囲温度に換算して低温設定温度に達しない場合
    には、前記発光手段への駆動電流の供給を停止すること
    を特徴とするレインセンサの保護方法。
  3. 【請求項3】 ウインドガラスの内面側において全反射
    するように前記ウインドガラス内に光を導く発光手段
    と、前記ウインドガラス内において反射した光を受光す
    る受光手段とから前記ウインドガラスの表面側に付着し
    た水滴量の程度を検出するレインセンサの保護方法であ
    って、前記レインセンサの近傍に温度検出素子を配置
    し、この温度検出素子の出力信号が高温設定温度を超え
    る場合には、前記発光手段への駆動電流の供給を停止す
    ることを特徴とするレインセンサの保護方法。
  4. 【請求項4】 ウインドガラスの内面側において全反射
    するように前記ウインドガラス内に光を導く発光手段
    と、前記ウインドガラス内において反射した光を受光す
    る受光手段とから前記ウインドガラスの表面側に付着し
    た水滴量の程度を検出するレインセンサの保護方法であ
    って、前記レインセンサの近傍に温度検出素子を配置
    し、この温度検出素子の出力信号が低温設定温度に達し
    ない場合には、前記発光手段への駆動電流の供給を停止
    することを特徴とするレインセンサの保護方法。
  5. 【請求項5】 前記高温設定温度及び前記低温設定温度
    の値は、予め設定し調節自在である請求項1,2,3又
    は4記載のレインセンサの保護方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005512048A (ja) * 2001-11-27 2005-04-28 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 特に自動車に用いられるレインセンサ

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