JPH1137927A - レインセンサを備えた透明基板 - Google Patents
レインセンサを備えた透明基板Info
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- JPH1137927A JPH1137927A JP9195540A JP19554097A JPH1137927A JP H1137927 A JPH1137927 A JP H1137927A JP 9195540 A JP9195540 A JP 9195540A JP 19554097 A JP19554097 A JP 19554097A JP H1137927 A JPH1137927 A JP H1137927A
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- B60S1/0874—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means characterized by the position of the sensor on the windshield
- B60S1/0881—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means characterized by the position of the sensor on the windshield characterized by the attachment means on the windshield
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プリズムを用いることなしに、透明基板に光
学式の液体検出機能を付与する。 【解決手段】 反射光量の変化でフロントガラス１の一
面側に水滴Ｗが付着したことを検出するレインセンサ２
を備えたフロントガラス１であって、レインセンサ２
は、検出用の光線をフロントガラス１に入射する発光素
子７と検出用の光線のうちフロントガラス１内を全反射
した光線を検出する受光素子８を備えると共に、ガラス
基板４の表面に回折格子５，６を形成し、この回折格子
５，６を介して発光素子７と受光素子８をガラス基板４
に設けてなり、ガラス基板４の屈折率と等価な屈折率を
有する接着材３によりフロントガラス１の他面側にレイ
ンセンサ２を貼着した。
学式の液体検出機能を付与する。 【解決手段】 反射光量の変化でフロントガラス１の一
面側に水滴Ｗが付着したことを検出するレインセンサ２
を備えたフロントガラス１であって、レインセンサ２
は、検出用の光線をフロントガラス１に入射する発光素
子７と検出用の光線のうちフロントガラス１内を全反射
した光線を検出する受光素子８を備えると共に、ガラス
基板４の表面に回折格子５，６を形成し、この回折格子
５，６を介して発光素子７と受光素子８をガラス基板４
に設けてなり、ガラス基板４の屈折率と等価な屈折率を
有する接着材３によりフロントガラス１の他面側にレイ
ンセンサ２を貼着した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と受光素
子を用いてウインドガラスなどの透明基板の表面側に水
滴が付着したことを検出するレインセンサを備えた透明
基板に関する。
子を用いてウインドガラスなどの透明基板の表面側に水
滴が付着したことを検出するレインセンサを備えた透明
基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のフロントガラスに雨滴が付着し
たことを検知して、ワイパーを自動的に動作させる試み
が従来から行なわれており、このような検知機能を備え
た基板として、図５に示す構造のものがある。
たことを検知して、ワイパーを自動的に動作させる試み
が従来から行なわれており、このような検知機能を備え
た基板として、図５に示す構造のものがある。
【０００３】即ち、ガラス板等の透明基板１００の表面
にプリズム１０１，１０２を貼着し、プリズム１０１を
介して光源１０３からの光を全反射する角度で透明基板
１００内に導入する。そして、水などの液体が透明基板
１００の表面に存在すると全反射が起こらないように入
射角度を設定しておくと、ガラス表面の全反射点におけ
る液体の有無により全反射の光量が変化するので、この
変化量を受光素子１０４などにより検知することによ
り、液体の存在を知ることができるというものである。
にプリズム１０１，１０２を貼着し、プリズム１０１を
介して光源１０３からの光を全反射する角度で透明基板
１００内に導入する。そして、水などの液体が透明基板
１００の表面に存在すると全反射が起こらないように入
射角度を設定しておくと、ガラス表面の全反射点におけ
る液体の有無により全反射の光量が変化するので、この
変化量を受光素子１０４などにより検知することによ
り、液体の存在を知ることができるというものである。
【０００４】そして、特開昭６０−２１６２４５号公報
には、上記の検知方式のように、光源からの光をガラス
板面で全反射させ、これをプリズムを介して受光素子に
入射させていたのでは、検知感度が悪いので、ガラス面
に水滴が付着した時にのみ、当該水滴からの反射光を受
光素子に入射するようにプリズムの角度を設定した内容
が開示されている。
には、上記の検知方式のように、光源からの光をガラス
板面で全反射させ、これをプリズムを介して受光素子に
入射させていたのでは、検知感度が悪いので、ガラス面
に水滴が付着した時にのみ、当該水滴からの反射光を受
光素子に入射するようにプリズムの角度を設定した内容
が開示されている。
【０００５】また、特開昭６２−１６３９４９号公報に
は、２つの光源を用意し、一方の光源からの光束の検出
面における入射角を全反射の臨界角以上とし、他方の光
源からの光束の検出面における入射角を全反射の臨界角
以下とし、水以外の付着物との識別ができるようにした
構成が開示されている。
は、２つの光源を用意し、一方の光源からの光束の検出
面における入射角を全反射の臨界角以上とし、他方の光
源からの光束の検出面における入射角を全反射の臨界角
以下とし、水以外の付着物との識別ができるようにした
構成が開示されている。
【０００６】更に、特開平８−２６１９７４号公報に
は、ガラス板の内部に櫛形の透明電極を配置し、ガラス
板表面に水滴が付着したことによって生じる櫛形の透明
電極間の静電容量の変化を検出し、これに応じて窓の開
閉やヒータの制御を行なうようにした構成が開示されて
いる。
は、ガラス板の内部に櫛形の透明電極を配置し、ガラス
板表面に水滴が付着したことによって生じる櫛形の透明
電極間の静電容量の変化を検出し、これに応じて窓の開
閉やヒータの制御を行なうようにした構成が開示されて
いる。
【０００７】また、特表平６−５０９６５２号公報に
は、ウインドシールドの外側表面の水滴を検知し、水滴
に対応してウインドシールド用ワイパの動作を制御する
ために、ウインドシールドの内側表面に、プリズムなど
からなる感知ユニットを２つの粘着性の面を備えた中間
層で接着した構成が開示されている。
は、ウインドシールドの外側表面の水滴を検知し、水滴
に対応してウインドシールド用ワイパの動作を制御する
ために、ウインドシールドの内側表面に、プリズムなど
からなる感知ユニットを２つの粘着性の面を備えた中間
層で接着した構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した、光学式の検
知機能を備えたものにあっては、ガラス中に全反射光を
導入するためにプリズムが必須要件であると共に、この
プリズムをガラス面に密着させる必要があり、取付作業
に手間がかかる。特に、自動車のウインドシールドガラ
スなどは湾曲したデザインが多く採用されており、密着
させることが困難である。また、プリズムとガラス表面
との界面での不要な反射をさけるために、屈折率をでき
るだけ近づける必要がある（屈折率マッチング）。この
ためにマッチング層を設けることも考えられるが、工程
が増加し、コスト面で不利が生じる。
知機能を備えたものにあっては、ガラス中に全反射光を
導入するためにプリズムが必須要件であると共に、この
プリズムをガラス面に密着させる必要があり、取付作業
に手間がかかる。特に、自動車のウインドシールドガラ
スなどは湾曲したデザインが多く採用されており、密着
させることが困難である。また、プリズムとガラス表面
との界面での不要な反射をさけるために、屈折率をでき
るだけ近づける必要がある（屈折率マッチング）。この
ためにマッチング層を設けることも考えられるが、工程
が増加し、コスト面で不利が生じる。
【０００９】一方、特開平８−２６１９７４号公報のよ
うに、電極間の電気抵抗の変化、電気容量の変化などを
検知して行う方式は、耐久性、感度の面で光学式に劣
り、特に自動車用のフロントガラスにあっては、運転者
あるいは同乗者の視認性に追随した信号であることが重
要であり、光学式のセンサが望ましい。
うに、電極間の電気抵抗の変化、電気容量の変化などを
検知して行う方式は、耐久性、感度の面で光学式に劣
り、特に自動車用のフロントガラスにあっては、運転者
あるいは同乗者の視認性に追随した信号であることが重
要であり、光学式のセンサが望ましい。
【００１０】
【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、反射光量の変化で透明基板の一面側に水滴が付
着したことを検出するレインセンサを備えた透明基板で
あって、前記レインセンサは、検出用の光線を前記透明
基板に入射する発光素子と前記検出用の光線のうち前記
透明基板内を全反射した光線を検出する受光素子を備え
ると共に、ガラス基板の表面に回折格子を直接形成し、
この回折格子を介して前記発光素子と受光素子を前記ガ
ラス基板に設けてなり、前記ガラス基板の屈折率と等価
な屈折率を有する接着部材により前記透明基板の他面側
に前記レインセンサを貼着したものである。
発明は、反射光量の変化で透明基板の一面側に水滴が付
着したことを検出するレインセンサを備えた透明基板で
あって、前記レインセンサは、検出用の光線を前記透明
基板に入射する発光素子と前記検出用の光線のうち前記
透明基板内を全反射した光線を検出する受光素子を備え
ると共に、ガラス基板の表面に回折格子を直接形成し、
この回折格子を介して前記発光素子と受光素子を前記ガ
ラス基板に設けてなり、前記ガラス基板の屈折率と等価
な屈折率を有する接着部材により前記透明基板の他面側
に前記レインセンサを貼着したものである。
【００１１】また、前記回折格子は、ガラス基板の表面
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。
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。
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
１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。
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
１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。
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。
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。
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】回折格子の一般的な作製方法としては、柔
らかいアルミニウムなどの金属をダイアモンドの針によ
り、精密に溝を切り、これを原盤としてガラスなどの透
明板表面に塗布したエポキシ樹脂などに転写することに
より得る。または、ガラスなどの透明板表面に塗布した
光感光性の樹脂に２光束干渉により露光をし、露光部分
のみをエッチングする、あるいは未露光部分のみをエッ
チングすることにより、微細な溝形状を実現している。
らかいアルミニウムなどの金属をダイアモンドの針によ
り、精密に溝を切り、これを原盤としてガラスなどの透
明板表面に塗布したエポキシ樹脂などに転写することに
より得る。または、ガラスなどの透明板表面に塗布した
光感光性の樹脂に２光束干渉により露光をし、露光部分
のみをエッチングする、あるいは未露光部分のみをエッ
チングすることにより、微細な溝形状を実現している。
【００１９】上述した製法による回折格子を、本発明に
適用することができるのであるが、エポキシ樹脂に転写
した回折格子や、光感光性樹脂上に形成した回折格子
は、耐候性、機械的強度が要求される用途に使用するこ
とはやや問題が残ることになる。 更に、大型の窓ガラ
ス、ウインドシールドガラスを対象とした場合、上述の
転写技術、露光技術の適用は困難が伴い、実用面で適切
ではない。
適用することができるのであるが、エポキシ樹脂に転写
した回折格子や、光感光性樹脂上に形成した回折格子
は、耐候性、機械的強度が要求される用途に使用するこ
とはやや問題が残ることになる。 更に、大型の窓ガラ
ス、ウインドシールドガラスを対象とした場合、上述の
転写技術、露光技術の適用は困難が伴い、実用面で適切
ではない。
【００２０】そこで、更に好ましくは、上述したよう
に、レーザ光によりガラス表面を部分的に蒸発させるア
ブレーション現象を利用して、回折格子をレーザ加工法
によりガラス等の透明板上に直接形成する。
に、レーザ光によりガラス表面を部分的に蒸発させるア
ブレーション現象を利用して、回折格子をレーザ加工法
によりガラス等の透明板上に直接形成する。
【００２１】アブレーション現象はガラスがレーザ光エ
ネルギーを吸収して起こる現象であり、ガラス基板の表
面から所定の深さまでＡg原子、ＡgコロイドまたはＡg
イオンの形態で銀を含有せしめ、更に銀の濃度はレーザ
加工される表面における濃度を最も高く、所定の深さま
で徐々に銀の濃度が低くなるように濃度勾配を持たせて
おくと、表層部から内部に向かってアブレーション現象
が順次生じるので、加工時に割れや欠けが生じにくくな
る。
ネルギーを吸収して起こる現象であり、ガラス基板の表
面から所定の深さまでＡg原子、ＡgコロイドまたはＡg
イオンの形態で銀を含有せしめ、更に銀の濃度はレーザ
加工される表面における濃度を最も高く、所定の深さま
で徐々に銀の濃度が低くなるように濃度勾配を持たせて
おくと、表層部から内部に向かってアブレーション現象
が順次生じるので、加工時に割れや欠けが生じにくくな
る。
【００２２】ガラス基板表面に銀を導入する方法として
は、以下の方法がある。 （１）１価のアルカリイオンを含むガラス基板を、銀イ
オンを含有する溶融塩中に浸漬してイオン交換を行う方
法。 （２）硝酸銀などの銀を含有する塩をタルク等と混合し
たもの、または銀の粉末をペースト状にしたものをガラ
ス基板表面に塗布し加熱する方法。
は、以下の方法がある。 （１）１価のアルカリイオンを含むガラス基板を、銀イ
オンを含有する溶融塩中に浸漬してイオン交換を行う方
法。 （２）硝酸銀などの銀を含有する塩をタルク等と混合し
たもの、または銀の粉末をペースト状にしたものをガラ
ス基板表面に塗布し加熱する方法。
【００２３】前記レーザ光としては、目的とする溝間隔
と同じ周期性を持つレーザ光を用い、微細な溝を直接ガ
ラス上に形成するものである。 周期的な強度分布を持
つレーザ光を得る方法としては、図２（ａ）に示すよう
に、ガラス基板の表面にマスクを設け、このマスクにレ
ンズを介してレーザ光を照射する方法、或いは図２
（ｂ）に示すように、レーザ光をビームスプリッタによ
り２つに分け、ある角度を持たせて再び重ね合わせるこ
とで、その重なり合った部分に周期的な光強度分布を形
成する方法などを適用できる。
と同じ周期性を持つレーザ光を用い、微細な溝を直接ガ
ラス上に形成するものである。 周期的な強度分布を持
つレーザ光を得る方法としては、図２（ａ）に示すよう
に、ガラス基板の表面にマスクを設け、このマスクにレ
ンズを介してレーザ光を照射する方法、或いは図２
（ｂ）に示すように、レーザ光をビームスプリッタによ
り２つに分け、ある角度を持たせて再び重ね合わせるこ
とで、その重なり合った部分に周期的な光強度分布を形
成する方法などを適用できる。
【００２４】
【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３は本発明に係
るレインセンサを備えた透明基板を適用した自動車の前
部の斜視図、図３は本発明に係るレインセンサを備えた
透明基板の説明図である。
図面に基づいて説明する。ここで、、図３は本発明に係
るレインセンサを備えた透明基板を適用した自動車の前
部の斜視図、図３は本発明に係るレインセンサを備えた
透明基板の説明図である。
【００２５】自動車のフロントガラス１の室内側面にレ
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としては、エポキシ接着
剤、紫外線硬化性のエポキシ接着剤、アクリル系の感圧
性両面テープなど、フロントガラス１の屈折率（１．４
８）とほぼ等しい屈折率を有するものを選定した。尚、
フロントガラス１には、ＳiＯ2 を主成分とする５ｍｍ
厚のソーダライムガラス基板を用いた。
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としては、エポキシ接着
剤、紫外線硬化性のエポキシ接着剤、アクリル系の感圧
性両面テープなど、フロントガラス１の屈折率（１．４
８）とほぼ等しい屈折率を有するものを選定した。尚、
フロントガラス１には、ＳiＯ2 を主成分とする５ｍｍ
厚のソーダライムガラス基板を用いた。
【００２６】レインセンサ２は、ガラス基板４の表面に
レーザ光によって回折格子５，６が形成され、また、接
着剤３は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。
レーザ光によって回折格子５，６が形成され、また、接
着剤３は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。
【００２７】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８を配置して
いる。これら発光素子７及び受光素子８は、回折格子
５，６に密着するように設けてもよい。
ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）など
の発光素子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８を配置して
いる。これら発光素子７及び受光素子８は、回折格子
５，６に密着するように設けてもよい。
【００２８】次に、ガラス基板４の表面に回折格子５，
６を形成するための条件について説明する。先ず、良好
なレーザ加工性を得るために、イオン交換法にてガラス
基板の表面に銀の導入を以下の手順で行った。
６を形成するための条件について説明する。先ず、良好
なレーザ加工性を得るために、イオン交換法にてガラス
基板の表面に銀の導入を以下の手順で行った。
【００２９】Ａgイオン交換を行う溶融塩は、Ａgイオン
交換を行う溶融塩は、硝酸銀と硝酸ナトリウムを５０mo
l%−５０mol%で混合したものを用い、石英製の反応容器
中に前記ガラス基板を３０分間浸漬した。溶融塩の温度
は電気炉中で２８５℃に保ち、反応雰囲気は空気であっ
た。この処理を行うことにより、ガラス表面のＮa+イオ
ンが溶出し、塩中に含まれるＡg+イオンがガラス表面か
ら内部に拡散した（いわゆるイオン交換が生じる）。Ａ
gが拡散した層の厚さをＸ線マイクロアナライザで測定
すると、約１０μｍであった。このようにして作製され
たガラス基板４は、良好なレーザ加工性を有している。
交換を行う溶融塩は、硝酸銀と硝酸ナトリウムを５０mo
l%−５０mol%で混合したものを用い、石英製の反応容器
中に前記ガラス基板を３０分間浸漬した。溶融塩の温度
は電気炉中で２８５℃に保ち、反応雰囲気は空気であっ
た。この処理を行うことにより、ガラス表面のＮa+イオ
ンが溶出し、塩中に含まれるＡg+イオンがガラス表面か
ら内部に拡散した（いわゆるイオン交換が生じる）。Ａ
gが拡散した層の厚さをＸ線マイクロアナライザで測定
すると、約１０μｍであった。このようにして作製され
たガラス基板４は、良好なレーザ加工性を有している。
【００３０】次に、周期的な強度分布を持ったレーザ光
による加工については、前記図２（ｂ）に示した２本の
レーザ光線の干渉を利用した。即ち、本実施例では、２
本の波長３５５ｎｍのレーザビームの入射角が２０°に
なるような光学系を構成した。このときの光強度分布の
周期は約１０２０ｎｍになる。その２本のレーザビーム
が重なり合った部分にガラス基板４の一方の表面がくる
ように設定し、レーザ光を照射するとガラス基板４表面
でアブレーションが起きた。
による加工については、前記図２（ｂ）に示した２本の
レーザ光線の干渉を利用した。即ち、本実施例では、２
本の波長３５５ｎｍのレーザビームの入射角が２０°に
なるような光学系を構成した。このときの光強度分布の
周期は約１０２０ｎｍになる。その２本のレーザビーム
が重なり合った部分にガラス基板４の一方の表面がくる
ように設定し、レーザ光を照射するとガラス基板４表面
でアブレーションが起きた。
【００３１】図２（ｂ）中のレンズは、ガラス基板４面
上でのエネルギー密度を上げるために使用したものであ
り、アブレーションが起きたときのパルス当たりのエネ
ルギー密度は約３０Ｊ／ｃｍ2であった。作製した回折
格子の周期を測定したところ、予想された周期とほぼ一
致した。
上でのエネルギー密度を上げるために使用したものであ
り、アブレーションが起きたときのパルス当たりのエネ
ルギー密度は約３０Ｊ／ｃｍ2であった。作製した回折
格子の周期を測定したところ、予想された周期とほぼ一
致した。
【００３２】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）。
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）。
【００３３】ｎ0・sinα0＝ｎ・sinα （２）
【００３４】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。
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。
【００３５】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。
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。
【００３６】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。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。
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。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。
【００３７】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。
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。
【００３８】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。
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。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、透
明基板内に光を導入すると共に、光の角度を透明基板内
で全反射する角度に変更する手段として回折格子を用い
たので、従来の如くプリズムを用いなくて済む。回折格
子を形成したガラス基板を透明基板に接着するため、ウ
インドシールドの後工程として取付けを行うことができ
るので、ウインドシールド製造工程を基本的には変更す
ることなく、使用することができる。
明基板内に光を導入すると共に、光の角度を透明基板内
で全反射する角度に変更する手段として回折格子を用い
たので、従来の如くプリズムを用いなくて済む。回折格
子を形成したガラス基板を透明基板に接着するため、ウ
インドシールドの後工程として取付けを行うことができ
るので、ウインドシールド製造工程を基本的には変更す
ることなく、使用することができる。
【００４０】また、回折格子の形成にレーザ加工を利用
することで、加工そのものが容易となる。
することで、加工そのものが容易となる。
【図１】回折格子の作用説明図
【図２】（ａ）及び（ｂ）は回折格子の製造法の一例を
示す図
示す図
【図３】本発明に係るレインセンサを備えた透明基板を
適用した自動車の前部の斜視図
適用した自動車の前部の斜視図
【図４】本発明に係るレインセンサを備えた透明基板の
説明図
説明図
【図５】従来の構成を示す図
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…発光素子、８
…受光素子、Ｗ…水滴。
４…ガラス基板、５，６…回折格子、７…発光素子、８
…受光素子、Ｗ…水滴。
フロントページの続き (72)発明者 今西 秀樹 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 反射光量の変化で透明基板の一面側に水
滴が付着したことを検出するレインセンサを備えた透明
基板であって、前記レインセンサは、検出用の光線を前
記透明基板に入射する発光素子と前記検出用の光線のう
ち前記透明基板内を全反射した光線を検出する受光素子
を備えると共に、ガラス基板の表面に回折格子を形成
し、この回折格子を介して前記発光素子と受光素子を前
記ガラス基板に設けてなり、前記ガラス基板の屈折率と
等価な屈折率を有する接着部材により前記透明基板の他
面側に前記レインセンサを貼着したことを特徴とするレ
インセンサを備えた透明基板。 - 【請求項２】 前記回折格子は、前記ガラス基板の表面
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請求項１記載のレインセンサを備
えた透明基板。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195540A JPH1137927A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | レインセンサを備えた透明基板 |
| US09/120,142 US5991049A (en) | 1997-07-22 | 1998-07-22 | Transparent substrate having rain sensor |
| EP98305853A EP0893317A3 (en) | 1997-07-22 | 1998-07-22 | Transparent substrate having rain sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195540A JPH1137927A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | レインセンサを備えた透明基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137927A true JPH1137927A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16342801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9195540A Pending JPH1137927A (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | レインセンサを備えた透明基板 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5991049A (ja) |
| EP (1) | EP0893317A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1137927A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2011502814A (ja) * | 2007-11-05 | 2011-01-27 | ピルキントン オートモーティヴ ドイチェラント ゲーエムベーハー | １以上のワイヤーを含むラミネート加工されたグレージング |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035811A1 (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-02 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | A laser processing method for a glass substrate, and a diffraction grating and a microlens array obtained therefrom |
| US6392218B1 (en) | 2000-04-07 | 2002-05-21 | Iteris, Inc. | Vehicle rain sensor |
| AU2001256696A1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-20 | Nippon Sheet Glass Co. Ltd. | Adhering substance detector and controller using the same |
| DE10210842A1 (de) * | 2002-03-12 | 2003-09-25 | Electrolux Home Prod Corp | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung des Trockengrades in einem Haushaltsgerät |
| DE10352235A1 (de) | 2003-11-08 | 2005-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Regensensor für Glasscheiben, insbesondere für Frontscheiben von Kraftfahrzeugen |
| DE102004050765A1 (de) * | 2004-10-16 | 2006-04-27 | Robert Bosch Gmbh | Optischer Sensor zur Detektion von Feuchtigkeit auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs |
| DE102004054465A1 (de) * | 2004-11-11 | 2006-05-24 | Robert Bosch Gmbh | Optischer Sensor zur Detektion von Feuchtigkeit auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs |
| DE102005013021A1 (de) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg | Optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug |
| US8215178B2 (en) * | 2007-05-02 | 2012-07-10 | Flexco Industries Inc. | Sensor device to monitor deformation in structural members, such as solid structures |
| GB2478560B (en) * | 2010-03-09 | 2012-10-31 | Clearview Traffic Group Ltd | Improved road studs |
| JP5761143B2 (ja) * | 2011-11-02 | 2015-08-12 | 株式会社リコー | 撮像ユニット、撮像ユニットを搭載した車両 |
| DE102015002465A1 (de) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Hella Kgaa Hueck & Co. | Verfahren zur Feinstaubmessung und Feinstaubsensor zur Bestimmung der Partikelgröße von Feinstaub |
| EP3811058B1 (en) | 2018-06-25 | 2023-08-30 | Littelfuse, Inc. | Optical rain sensor with dynamic optical configuration control |
| US11137485B2 (en) | 2019-08-06 | 2021-10-05 | Waymo Llc | Window occlusion imager near focal plane |
| US11644411B2 (en) | 2021-06-17 | 2023-05-09 | Rosemount Aerospace Inc. | Window contamination sensor |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3870417A (en) * | 1973-07-17 | 1975-03-11 | Whirlpool Co | Sensor for dishwasher |
| JPS60216245A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Tokai Rika Co Ltd | 水滴センサ |
| JPS62163949A (ja) * | 1986-01-14 | 1987-07-20 | Sharp Corp | 光学式液体検出センサ |
| US5082629A (en) * | 1989-12-29 | 1992-01-21 | The Board Of The University Of Washington | Thin-film spectroscopic sensor |
| GB9019999D0 (en) * | 1990-09-13 | 1990-10-24 | Amersham Int Plc | Biological sensors |
| WO1992018848A1 (en) * | 1991-04-23 | 1992-10-29 | Introlab Pty. Limited | A moisture sensor |
| US5262640A (en) * | 1992-05-27 | 1993-11-16 | Libbey-Owens-Ford Co. | Window mounted optical moisture sensor having light pipes with distal ends |
| US5483346A (en) * | 1994-04-11 | 1996-01-09 | Butzer; Dane C. | Polarization based optical sensor utilizing total internal reflection |
| FR2722291B1 (fr) * | 1994-07-06 | 1996-10-04 | Valeo Electronique | Dispositif pour la detection d'un etat de surface d'une vitre de vehicule, et notamment pour la detection de las presence de gouttes d'eau sur un pare-brise |
| JPH08261974A (ja) * | 1995-03-23 | 1996-10-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 水滴検知ガラス窓 |
| DE19701258A1 (de) * | 1996-01-18 | 1997-07-24 | Itt Mfg Enterprises Inc | Regensensor mit planarer Koppelfolie |
-
1997
- 1997-07-22 JP JP9195540A patent/JPH1137927A/ja active Pending
-
1998
- 1998-07-22 US US09/120,142 patent/US5991049A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-07-22 EP EP98305853A patent/EP0893317A3/en not_active Withdrawn
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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 |
| JP2011502814A (ja) * | 2007-11-05 | 2011-01-27 | ピルキントン オートモーティヴ ドイチェラント ゲーエムベーハー | １以上のワイヤーを含むラミネート加工されたグレージング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0893317A2 (en) | 1999-01-27 |
| US5991049A (en) | 1999-11-23 |
| EP0893317A3 (en) | 2000-05-03 |
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