JPH1134802A - レインセンサを応用した制御装置 - Google Patents

レインセンサを応用した制御装置

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JPH1134802A
JPH1134802A JP9195541A JP19554197A JPH1134802A JP H1134802 A JPH1134802 A JP H1134802A JP 9195541 A JP9195541 A JP 9195541A JP 19554197 A JP19554197 A JP 19554197A JP H1134802 A JPH1134802 A JP H1134802A
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JP
Japan
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light
output signal
rain sensor
controlling
control device
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Application number
JP9195541A
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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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種機器に対応して光感知センサ等を配置し
なければならず、省資源、省コスト、省スペースを図る
ことが困難である。 【解決手段】 ウインドガラスの内面側において全反射
するように前記ウインドガラス内に光を導く発光手段7
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8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してワイパ駆動装置20に駆動
信号を出力するレインセンサを応用した制御装置であっ
て、発光手段7の出力光を所定周波数で変調し、この変
調成分のみを受光手段8で検出してワイパの駆動を制御
すると共に、受光手段8が検出する外部光の明るさの程
度から各種機器の駆動装置21,22,23を制御す
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、レインセンサを用
いてワイパの駆動を制御すると共に、各種ランプ類の点
灯やルームミラーの角度を制御するレインセンサを応用
した制御装置に関する。
【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、特開平2−67945号公報に記載のよう
に、投光手段と検出手段とを、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
動後における検出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、検出手段からの出力信
号がある所定レベルに達した時にワイパを駆動するのみ
であって、ワイパ以外の車両に装備されている機器、例
えばヘッドライトの点灯については、レインセンサの他
に別途光感知センサをダッシュボード等に配置して外部
光の明るさを検出してヘッドライトの点灯を制御してい
る。従って、各種機器に対応して光感知センサ等を配置
しなければならず、省資源、省コスト、省スペースを図
ることが困難で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、レインセンサが検知した信号によりワイパの駆
動をはじめとしてヘッドライトの点灯などを制御するレ
インセンサを応用した制御装置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本
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
の程度を検出してワイパ駆動装置に駆動信号を出力する
レインセンサを応用した制御装置であって、前記発光手
段の出力光を所定周波数で変調し、この変調成分のみを
前記受光手段で検出してワイパの駆動を制御すると共
に、前記受光手段が検出する外部光の明るさの程度から
各種機器を制御するものである。
【0006】前記各種機器を制御することが各種ランプ
類の点灯を制御すること、ルームミラーの角度を制御す
ること、計器類やディスプレイの明るさを制御すること
であってもよい。
【0007】
【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
レインセンサを応用した制御装置を適用した自動車の前
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を
応用した制御装置の構成図である。
【0008】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。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】 n・sinθ−n0・sinθ0=mλ/d (m=0,±1,±2,・・・・・) (1)
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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)。
【0019】n0・sinα0=n・sinα (2)
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】本発明に係るレインセンサを応用した制御
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と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。
【0027】更に、レインセンサを応用した制御装置
は、受光手段8の出力信号により、ランプ類の点灯を制
御するランプ類駆動装置21と、ルームミラーの角度を
制御するルームミラー駆動装置22と、各種バックライ
トの明るさを制御するバックライト駆動装置23を備え
ている。
【0028】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
受光検知素子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駆動回路12と、受光検知素子1
1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とからなる。また、検出回路13の出力信号
が発光手段7の駆動回路12にフィードバックされてい
る。
【0029】発光手段7では、受光検知素子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。
【0030】また、受光手段8は、発光素子10の出力
光及び外部光を検出するPDなどの受光素子15と、発
光素子10の駆動回路12による変調成分と外部光によ
る直流成分が重畳されている受光素子15の出力信号か
ら変調成分に対応する信号を取り出すと共に直流成分を
取り出す検出回路16と、検出回路16の出力信号のう
ち変調成分を増幅する増幅回路17と、検出回路16の
出力信号のうち直流成分を増幅する増幅回路24と、増
幅回路17の出力信号S1を演算して3種の信号D1,
D2,D3を出力する制御回路18と、増幅回路24の
出力信号S2を演算して各種の信号L1,L2,M1,
B1を出力する制御回路25とからなる。
【0031】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。
【0032】制御回路18では、先ず増幅回路17の出
力信号S1を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。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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】そして、制御回路18の出力信号D1,D
2,D3が全てHレベルになると、ワイパ9の駆動信号
WDが出力されワイパ9が駆動し始める。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9の駆動信号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9の駆動信号WDは出力を停止する。
【0036】従って、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。
【0037】また、制御回路25では、先ず増幅回路2
4の出力信号S2を、ヘッドランプを点灯するレベルの
設定電圧HL、スモールランプを点灯するレベルの設定
電圧SL、ルームミラーの角度を変えるレベルの設定電
圧RM、計器などのバックライトの明るさを変えるレベ
ルの設定電圧BLなどと比較する。ここで、各設定電圧
の大小関係は、例えばRM<HL<BL<SLとする。
即ち、出力信号S2が設定電圧RMになるときが一番暗
い(外部光が弱い)。
【0038】なお、各設定電圧を、例えばヘッドランプ
を点灯するレベルとヘッドランプを消灯するレベルとの
2種にしてもよく、またバックライトの明るさのレベル
を複数にするために複数にしてもよい。
【0039】そして、出力信号S2が設定電圧SLより
小さい場合(S2<SL)は、出力信号L1をHレベル
にし、出力信号S2が設定電圧BLより小さい場合(S
2<BL)は、出力信号B1をHレベルにし、出力信号
S2が設定電圧HLより小さい場合(S2<HL)は、
出力信号L2をHレベルにし、更に出力信号S2が設定
電圧RMより小さい場合(S2<RM)は、出力信号M
1をHレベルにする。
【0040】外部光が徐々に弱くなるとする。先ず、周
囲が少し暗くなり出力信号L1がHレベルになると、ラ
ンプ類駆動装置21によりスモールランプが点灯し、次
いで出力信号B1がHレベルになると、バックライト駆
動装置23により各種バックライトの明るさが変わり、
次いで周囲が暗くなり出力信号L2がHレベルになる
と、ランプ類駆動装置21によりヘッドランプが点灯
し、更に出力信号M1がHレベルになると、ルームミラ
ー駆動装置22によりルームミラーの角度が後方からの
車両による眩惑を避けるためにルームミラーの角度が変
わる。
【0041】例えば、車両がある程度の長さのトンネル
に入り、出力信号L2がHレベルになると、ランプ類駆
動装置21によりヘッドランプが点灯し、トンネルから
出た時に出力信号L2がLレベルになると、ランプ類駆
動装置21によりヘッドランプは消灯する。
【0042】また、周囲が暗くなって、出力信号B1が
Hレベルになると、計器類などのバックライトのほか、
テレビ画面やナビゲェーション装置の画面などディスプ
レイについてもバックライト駆動装置23により、その
明るさが弱くなる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
種機器を制御するためのセンサを個別に配置することな
く、ワイパ制御用のレインセンサを使用することによ
り、省資源、省コスト、省スペースを図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレインセンサを応用した制御装置
を適用した自動車の前部の斜視図
【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を応用した制御装置
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、15…受光素子、13,16…検出回路、17,
24…増幅回路、18,25…制御回路、20…ワイパ
駆動装置、21…ランプ類駆動装置、22…ルームミラ
ー駆動装置、23…バックライト駆動装置。

Claims (4)

    【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してワイパ駆動装置に駆動信号を
    出力するレインセンサを応用した制御装置であって、前
    記発光手段の出力光を所定周波数で変調し、この変調成
    分のみを前記受光手段で検出してワイパの駆動を制御す
    ると共に、前記受光手段が検出する外部光の明るさの程
    度から各種機器を制御することを特徴とするレインセン
    サを応用した制御装置。
  2. 【請求項2】 前記各種機器を制御することが各種ラン
    プ類の点灯を制御することである請求項1記載のレイン
    センサを応用した制御装置。
  3. 【請求項3】 前記各種機器を制御することがルームミ
    ラーの角度を制御することである請求項1記載のレイン
    センサを応用した制御装置。
  4. 【請求項4】 前記各種機器を制御することが計器類や
    ディスプレイの明るさを制御することである請求項1記
    載のレインセンサを応用した制御装置。
JP9195541A 1997-07-22 1997-07-22 レインセンサを応用した制御装置 Pending JPH1134802A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003504631A (ja) * 1999-07-17 2003-02-04 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 ガラスの湿り具合検出のためのセンサ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003504631A (ja) * 1999-07-17 2003-02-04 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 ガラスの湿り具合検出のためのセンサ装置

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