JPH1134803A - レインセンサの起動方法 - Google Patents

レインセンサの起動方法

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JPH1134803A
JPH1134803A JP9195543A JP19554397A JPH1134803A JP H1134803 A JPH1134803 A JP H1134803A JP 9195543 A JP9195543 A JP 9195543A JP 19554397 A JP19554397 A JP 19554397A JP H1134803 A JPH1134803 A JP H1134803A
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JP
Japan
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light
rain sensor
wiper
output signal
level
Prior art date
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Pending
Application number
JP9195543A
Other languages
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
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レインセンサの起動(電源投入)時いおい
て、ワイパが1往復駆動してしまう場合がある。 【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2であって、レインセンサ2の起動(電
源投入)時には、制御回路18の出力信号D1,D2,
D3を遅延回路19を介してワイパ駆動装置20に入力
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
いたワイパ駆動制御におけるレインセンサの起動方法に
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、ウインドガラスの外側
面に水滴が付着しない場合でも、レインセンサへの起動
(電源投入)時いおいて、レインセンサからワイパ駆動
装置へ、あたかもウインドガラスの外側面に水滴が付着
しているものとしてワイパ駆動信号が入力され、ワイパ
が1往復駆動してしまう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、レインセンサの起動時において不要な信号がレ
インセンサからワイパ駆動装置へ出力しないレインセン
サの起動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
レインセンサであって、レインセンサの起動時には前記
受光手段の出力信号を遅延手段を介してワイパ駆動装置
に入力するものである。
【0006】前記遅延手段は、オンディレイタイマでよ
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
レインセンサの起動方法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の起動方法
を実施するワイパ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の起動方法を実
施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】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。
【0028】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。
【0029】また、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、制御回路
18の出力信号D1,D2,D3をレインセンサ2の電
源投入(起動)時にのみ遅延させる遅延回路19と、遅
延回路19の出力信号によりワイパ9を駆動するワイパ
駆動装置20からなる。
【0030】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。
【0031】制御回路18では、先ず増幅回路17の出
力信号S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。
【0032】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】遅延回路19は、レインセンサ2の電源投
入(起動)時に起動するオンディレイタイマと論理積回
路(AND回路)を備え、制御回路18による3種の出
力信号D1,D2,D3を、夫々オンディレイタイマの
出力信号と共に、AND回路に入力し、AND回路の出
力信号をワイパ駆動装置20に入力している。なお、オ
ンディレイタイマのディレイタイムDTの長さは、レイ
ンセンサ2が電源投入時の過渡状態から定常状態になる
のに必要な時間で、例えば数秒以内でよい。
【0036】従って、レインセンサ2の電源投入時にお
いて、フロントガラス1の表面側に水滴が付着していな
いのに、過渡的に増幅回路17の出力信号Sが低下して
第3設定レベルR3以下になり、ワイパ9の駆動開始条
件である第3出力信号D3がHレベルになっても、オン
ディレイタイマの出力信号がHレベルにならない限りワ
イパ9が駆動することはない。
【0037】そして、レインセンサ2の電源投入後、デ
ィレイタイムDTが経過した後に、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9の駆動信
号WDがワイパ駆動装置20から出力されワイパ9が駆
動し始める。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】また、レインセンサ2の電源投入時におい
て、所定時間の間だけ少なくともワイパ9の駆動開始条
件である第3出力信号D3がHレベルになる第3設定レ
ベルR3よりも出力信号Sの電圧レベルが高くなるよう
に維持してもよい。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
インセンサの起動時において、遅延手段により不要な信
号がレインセンサからワイパ駆動装置へ出力されること
がないので、ワイパが誤動作しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレインセンサの起動方法を適用し
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の起動方法を実施す
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、15…受光素子、13,16…検出回路、17…
増幅回路、18…制御回路、19…遅延回路、20…ワ
イパ駆動装置。

Claims (2)

    【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であって、レインセンサの起動時
    には前記受光手段の出力信号を遅延手段を介してワイパ
    駆動装置に入力することを特徴とするレインセンサの起
    動方法。
  2. 【請求項2】 前記遅延手段は、オンディレイタイマで
    ある請求項1記載のレインセンサの起動方法。
JP9195543A 1997-07-22 1997-07-22 レインセンサの起動方法 Pending JPH1134803A (ja)

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JP9195543A JPH1134803A (ja) 1997-07-22 1997-07-22 レインセンサの起動方法
US09/120,193 US6097167A (en) 1997-07-22 1998-07-22 Water drop detector or transparent substrate and initiating method and output stabilizing method therefor
EP98305854A EP0893318A3 (en) 1997-07-22 1998-07-22 Water drop detector on transparent substrate and initiating method and output stabilizing method therefor
US09/564,799 US6239444B1 (en) 1997-07-22 2000-05-05 Water drop detector on transparent substrate and initiating method and output stabilizing method therefor

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015129683A (ja) * 2014-01-08 2015-07-16 株式会社エムケイティタイセー 異物質・気泡検出装置及び物体検出装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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