JPH1183740A

JPH1183740A - 雨滴検出装置

Info

Publication number: JPH1183740A
Application number: JP9239987A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Yasuda; 恵一安田; Osamu Terakura; 修寺倉; Masao Tokunaga; 政男徳永; Tsutomu Nakamura; 中村　　勉
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】迅速に光学プリズムの結露を除去することがで
きる雨滴検出装置を提供する。【解決手段】ヒータ２０は、ＬＥＤからフォトダイオ
ードまでの光路の中間に対応する板状部１９の背面に接
するように配置され、凹部３７内に全体が配置されてい
る。このようにすることで、上記ヒータ２０に通電を施
すと、反射伝導板２２が加熱されて、この反射伝導板２
２での熱伝導にて光学プリズム１２全体が加熱されるこ
とになる。この結果、従来に比べて、迅速に光学プリズ
ム１２の結露を除去することができ、雨滴検出精度を向
上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両や船舶、航空
機等の窓ガラス（ウインドガラス）に付着した雨滴の有
無を検出する雨滴検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述した雨滴量検出装置におい
て、図９、１０に示すようなドイツ国明細書３８２３０
０Ｃ１号に記載されたものがある。なお、図１０は図９
中左右方向から見た概略図である。この従来装置では、
車両の窓ガラス１００に雨滴が有るときと無いときでは
窓ガラス１００の反射率が異なることを利用して、発光
素子１０１にて光を窓ガラス１００に入射し、窓ガラス
１００にて透過した光量を受光素子１０２にて検出する
ことで、窓ガラス１００の雨滴有無を検出している。

【０００３】具体的な構成を説明すると、図９に示すよ
うに発光素子１０１と受光素子１０２との光路中には、
発光素子１０１の光を受光素子１０２へ案内する光学プ
リズム１０３が設けられている。そして、光学プリズム
１０３のうち、図９中左右方向の中央部は窪んで、他の
部位より薄板の板状部１０３ａが形成されており、この
板状部１０３ａには、反射板１０４が設けられている。

【０００４】これにより、発光素子１０１からの光は、
図９中矢印Ｋで示すように先ず始めに光学プリズム１０
３を透過した後、窓ガラス１００にて反射する。その
後、この反射された反射光は、反射板１０４にて、再度
窓ガラス１００に向かって反射し、さらに窓ガラス１０
０にて反射したのち、受光素子１０２に入射する。反射
板１０４は、図１０に示すように上記板状部１０３ａの
背面に接するように配置された熱伝導部１０４ａと、こ
の熱伝導部１０４ａの端部から折り曲げられて形成され
た折り曲げ部１０４ｂを有する。

【０００５】折り曲げ部１０４ｂには、自己制御型の抵
抗素子１０５が設けられており、この抵抗素子１０５
は、上記光学プリズム１０３を加熱することで、光学プ
リズム１０３に結露が生じることを防止するものであ
る。つまり、抵抗素子１０５からの熱は、上記折り曲げ
部１０４ｂを伝わり、さらに熱伝導部１０４ａに伝わる
ことで、光学プリズム１０３の板状部１０３ａに伝わ
る。これにより、光学プリズム１０３が加熱され、光学
プリズム１０３の結露による雨滴検出精度の悪化が防止
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、抵抗素子１０５が光学プリズム１０３と離
れた位置で、折り曲げ部１０４ｂに設けられているの
で、抵抗素子１０５からの熱が光学プリズム１０３全体
に熱が伝わりにくい。従って、光学プリズム１０３に結
露が生じた場合に、これを除去するのに時間がかかり、
雨滴検出精度が悪化するという問題がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、迅速に光学プリ
ズムの結露を除去することができる雨滴検出装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下の技術的手段を採用する。請求項１な
いし４記載の発明では、反射伝導板（２２）の他端面、
かつ反射面の反対側で、光学プリズム（１２）が接する
部位に対応して設けられ、反射伝導板（２２）を加熱す
ることで、反射伝導板（２２）での熱伝導にて光学プリ
ズム（１２）を加熱する電気式加熱手段（２０）とを有
することを特徴としている。

【０００９】これにより、電気式加熱手段が、反射伝導
板の他端面で、光学プリズムが接する部位に対応して設
けられているので、電気式加熱手段に通電を施すと、反
射伝導板が加熱されて、この反射伝導板での熱伝導にて
光学プリズム全体が加熱される。この結果、従来に比べ
て、迅速に光学プリズムの結露を除去することができ、
雨滴検出精度を向上できる。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、光学プリ
ズム（１２）のうち、前記発光素子（８）から前記受光
素子（９）までの光路の中間部に対応する中間部分は、
雨滴対象物（１）側に窪む形状になっていることで、凹
部（３７）が形成されており、この凹部（３７）内に電
気式加熱手段（２０）全体が収納配置されていることを
特徴としている。

【００１１】これにより、電気式加熱手段全体が、凹部
に収納配置されているので、電気式加熱手段にて雨滴検
出装置の体格を大きくならず、雨滴検出装置の体格を小
さくできる。また、請求項３記載の発明では、反射伝導
板（２２）は、凹部（３７）の凹面（３７ａ）に沿うよ
うにして屈曲した形状を呈することを特徴としている。

【００１２】これにより、反射伝導板が、凹部の凹面に
沿うようにして屈曲した形状となっているので、反射伝
導板の電熱面積を大きくでき、電気式加熱手段の熱をさ
らに光学プリズムの全体に伝えやすくなり、光学プリズ
ム全体をさらに迅速に加熱することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。なお、本実施形態は本発明の雨滴検出装置を
車両のワイパー自動制御装置に適用したものである。図
１にワイパー自動制御装置の概略ブロック図を示す。図
１に示すようにワイパー自動制御装置は、車両のウイン
ドガラス１（雨滴付着対象物）に付着する雨滴を払拭す
るワイパーブレード２と、このワイパーブレード２を作
動制御するワイパー制御装置３と雨滴検出装置６からな
る。

【００１４】ワイパー制御装置３は、上記ワイパーブレ
ード２を駆動する電気的駆動手段であるワイパーモータ
４と、ワイパーモータ駆動回路５と、ワイパーブレード
２の自動制御の開始停止を設定するスイッチ手段である
ワイパースイッチ７とを有する。このワイパースイッチ
７は、乗員によりその設定位置が５段階設定可能となっ
ている。具体的には、ワイパーースイッチ７には、ワイ
パーブレード２による雨滴の払拭を停止するオフ、ワイ
パブレード２による払拭を自動制御するオート、ワイパ
ーブレード２の作動（周期）を間欠運転とするＩｎｔ、
ワイパーブレード２の作動（周期）を低速運転とするＬ
ｏ、およびワイパーブレード２の作動（周期）を高速運
転とするＨｉの５つの設定位置がある。

【００１５】雨滴検出装置６は、演算処理装置であるＣ
ＰＵ１４を有する。このＣＰＵ１４は、車両イグニッシ
ョンスイッチ４０がオンで、上記ワイパースイッチ７が
オートに設定されているときに、車載電源３０から電源
が供給されるようになっている。そして、本例では、こ
のＣＰＵ１４によって演算処理されることで、ウインド
ガラス１に付着した雨滴量を算出する。つまり、上記ワ
イパースイッチ７がオートに設定されているときに、上
記ＣＰＵ１４にて演算された雨滴量に基づきワイパー払
拭モードを決定し、これに応じてワイパー制御信号をワ
イパーモータ駆動回路５に出力することで、ワイパーブ
レード２が自動制御されるようになっている。

【００１６】また、図１に示すように、ＣＰＵ１４に
は、後述の光学プリズム１２を加熱する電気式加熱手段
であるヒータ２０を制御するヒータ回路２１が接続され
ている。次に上記雨滴検出装置６について図１〜３に基
づき説明する。なお、図３は図２のＸ−Ｘ断面図であ
る。

【００１７】図２に示すように雨滴検出装置６は、上記
ワイパーブレード２の払拭範囲で、ウインドガラス１の
車室内面、かつウインドガラス１の内面に取り付けられ
ている。雨滴検出装置６は、図２、３に示すようにハウ
ジングをなす２つの樹脂性のカバーケース１１ａ、１１
ｂを有する。カバーケース１１ａ、１１ｂは、四角カッ
プ状に形成されており、内部には発光素子８、光学プリ
ズム１２、反射伝導板２２、受光素子９、および回路基
板部１３等の機能部品が収納されている。以下、これら
機能部品を詳細について説明する。

【００１８】発光素子８は、赤外線を発光する発光ダイ
オード（以下、ＬＥＤ）にて構成されており、フロント
ガラス１に向かって赤外光を発光する。ＬＥＤ８は、図
１に示すようにＣＰＵ１４によりＬＥＤ駆動回路１５を
通じて発光タイミングが制御される。光学プリズム１２
は、図２に示すように本例ではアクリル等の透明な樹脂
材にて形成されている。光学プリズム１２は、上記ＬＥ
Ｄ８からフロントガラス１までの光路中で、ウインドガ
ラス１の近傍に設けられている。光学プリズム１２は、
ＬＥＤ８の光をウインドガラス１に案内するとともに、
ウインドガラスにて反射した反射光を上記受光素子９に
入射されるよう案内するものである。

【００１９】また、光学プリズム１２は、ウインドガラ
ス１からの反射光を反射させて、上記受光素子９に受光
させるとともに、車室外からの日射が受光素子９に入射
することを遮断するものである。ここで、本例における
光学プリズム１２は、図２中中央部がその他の部位に対
して窪んだ凹部３７が形成されて、板状の部材の両端部
が山状となるような形状となっている。そして、この凹
部３７の底面によって、光学プリズム１２には、他の部
位より板厚を小さい板状の板状部１９が形成されてい
る。

【００２０】このように、板状部１９の板厚を他の部位
より小さくしたのは、図２中上下方向における雨滴検出
装置６の体格を小さくすることができるとともに、板厚
を大きくすると図２中左右方向における光路が長くなる
ので、雨滴検出装置６の幅を小さくすることができるか
らである。また、光学プリズム１２には、図２、３に示
すように球面レンズ３６ａ、３６ｂが設けられており、
球面レンズ３６ａは、ＬＥＤ８の光を集光してプリズム
１２に光を入射させるものである。また、球面レンズ３
６ｂは、プリズム１２を透過した光を集光して受光素子
９に入射させるものである。

【００２１】このような光学プリズム１２は、透過性の
接着材１７によってウインドガラス１に接するように取
り付けられている。これにより、雨滴検出装置６全体が
ウインドガラス１に取り付けられる。反射伝導板２２
は、黄銅等の金属材料にて板状に形成されており、図２
に示すように一端面（紙面下方）が光学プリズム１２に
接して設けられている。この一端面は、反射面２２ａを
構成するものであり、この反射面２２ａにより反射伝導
板２２は、図２中矢印Ａで示すようにＬＥＤ８からの光
が光学プリズム１２を透過し、フロントガラス１にて反
射した反射光を再度、反射面２２ａにて反射し、光学プ
リズム１２を透過させて、フロントガラス１に入射させ
る。なお、この反射伝導板２２の詳細は後で説明する。

【００２２】受光素子９は、本例では、フォトダイオー
ドにて構成されている。フォトダイオード９は、図２中
矢印Ａで示すように上記反射面２２ａにて反射され、光
学プリズム１２を通過してフロントガラス１にて反射し
た反射光を受光するものである。また、上記フォトダイ
オード９の出力値は、図１に示すように検波増幅回路１
６により、光−電圧変換されて、ＣＰＵ１４に入力され
るようになっている。

【００２３】このような構成により、雨滴検出装置６
は、ＬＥＤ８の光をウインドガラス１に入射し、この光
をウインドガラス１にて反射させて、この反射光をフォ
トダイオード９にて受光し、フォトダイオード９にて上
記反射光の光量に基づいて、ウインドガラス１に付着す
る雨滴量を検出する。つまり、雨滴検出装置６は、ＣＰ
Ｕ１４にてウインドガラス１に雨滴が付着しているとウ
インドガラス１での反射率が変化（小さくなる）して、
フォトダイオード９での受光量が減少することを利用し
て雨滴量を検出している。そして、この検出された雨滴
量に基づいて、上記ワイパーブレード２を自動制御す
る。

【００２４】次に、雨滴検出装置６の具体的構成を説明
する。カバーケース１１ａ、１１ｂ内には、上記ＬＥＤ
８、上記フォトダイオード９、上記光学プリズム１２、
回路基板１３、および反射伝導板２２等の器の機能部品
を保持するベース部３１が設けられている。ベース部３
１は、樹脂材にて板状に形成されている。ベース部１３
の板面のうち一方（図２、３中上方）には、図２、３に
示すように回路基板１３を保持する保持爪部３２が一体
形成されている。ここで、回路基板１３は、上記ＬＥＤ
駆動回路１５や、上記検波増幅回路１６を有する電気回
路を構成するものである。

【００２５】ベース部３１には、図３に示すように回路
基板１３の端面と当接する当接部３４が形成されてい
る。そして、回路基板１３をベース部３１に取り付ける
場合、回路基板１３は、図３中上方から下方に上記保持
爪部３２を弾性変形させ、回路基板１３が当接部３４に
当接するまで押し込まれる。すると、保持爪部３２が弾
性復帰することで、回路基板１３が保持爪部３２と当接
部３４とに挟み込まれて保持される。

【００２６】また、ベース部３１の板面のうち他方に
は、図２、３に示すように光学プリズム１２を保持する
保持爪部３３が一体形成されている。そして、図３に示
すように光学プリズム１２には、保持爪部３３の先端形
状に合わせた形状の窪み部３５を有し、この保持爪部３
３が窪み部３５にはまりこんで、保持爪部３３に挟み込
まれて保持されている。

【００２７】さらにベース部１３は、図３中左右方向に
突出するように保持部３８を有し、保持部３８がカバー
ケース１１ｂの保持孔３９にはまりこむことで、カバー
ケース１１ｂ内に保持される。次に、上記反射伝導板２
２およびヒータ２０の詳細について、図４〜図８に基づ
き説明する。なお、図５は図４中Ｙ−Ｙ断面図であり、
図８は図２の要部拡大図である。

【００２８】反射伝導板２２は、図４に示すように打ち
抜き加工にて略四角板状に形成されている。そして、反
射伝導板２２には、図４に示すように切り込みが形成さ
れて、ベース部３１への取り付け部５９が設けられてい
る。この取り付け部５９には、打ち抜き加工により取り
付け孔４０が形成されている。そして、反射伝導部材２
２には、上記ヒータ２０が以下のように形成される。先
ず、図５に示すように反射伝導板本体２２ｂの両面に、
真空蒸着にて金属膜４１（例えば、Ｎｉ）を形成する。
その後、反射伝導板２２の一方の面のうち、図４中斜線
で示した範囲に真空蒸着にて絶縁膜４２（例えば、Ｓｉ
Ｏ₂）を形成する（図５参照）。そして、この絶縁膜４
２上にヒータ膜４３（例えば、Ｎｉ，Ｃｒ）を真空蒸着
にて形成した後、このヒータ膜４３にエッチング処理を
施すことで、帯状かつ蛇行形状を有するヒータ２０を形
成する。また、このエッチング処理にて、図４に示すよ
うに一対の電極部４５を形成する。つまり、本例では、
ヒータ２０は、帯状の電気抵抗素子にて構成されてお
り、電極部４５を通じて通電が施されることで、発熱す
るようになっている。

【００２９】その後、ヒータ２０が形成された反射伝導
板２２には、図６に示すように上記取り付け部５９が折
り曲げられて形成され、さらに反射伝導板２２には、図
６に示すようにこの取り付け部５９を除いた両側部４６
（図７、８中左右方向）が折り曲げられて形成される。
このように加工処理された反射伝導板２２は、図８に示
すように雨滴検出装置６内に取り付けられる。ベース部
３１には、図８に示すように取付用孔４７が形成されて
おり、この取付用孔４７内には凸部４７ａが形成されて
いる。そして、この取付用孔４７に上記反射伝導部材２
２の取り付け部５９が差し込まれて、上記凸部４７ａが
上記取り付け孔４０が嵌まりこんでいる。このように反
射伝導板２２は、雨滴検出装置６に取り付けられてい
る。

【００３０】そして、このように反射伝導板２２が雨滴
検出装置６（ベース部３１）に取り付けられると、ヒー
タ２０が形成されていない反射伝導板２２の反射面２２
ａが、図８に示すように光学プリズム１２に接するよう
に配置される。つまり、ヒータ２０は、反射伝導板２２
の他端面、反射面２２ａの反対側で、光学プリズム１２
が接する部位に対応して設けられている。言い換える
と、ヒータ２０は、ＬＥＤ８からフォトダイオード９ま
での光路の中間に対応する板状部１９の背面（図２中上
方）に接するように配置され、凹部３７内に全体が配置
されている。なお、図８は、ヒータ２０を図面上に表す
ために、厚みを誇張したものであるとともに、反射伝導
板２２および光学プリズム１２にはハッチングがいれて
いない。

【００３１】このようにすることで、上記ヒータ２０に
通電を施すと、反射伝導板２２が加熱されて、この反射
伝導板２２での熱伝導にて光学プリズム１２全体が加熱
されることになる。この結果、従来に比べて、迅速に光
学プリズム１２の結露を除去することができ、雨滴検出
精度を向上できる。また、本例では、ヒータ２０全体
が、凹部３７に収納配置されている、つまり、ヒータ２
０全体が図２中上方における光学プリズム１２の端部５
０より、フロントガラス１側に配置されているので、ヒ
ータ２０によって雨滴検出装置６の図中上下方向の幅を
小さくできる。

【００３２】また、本例では、図２に示すように反射伝
導板２２が、凹部３７の凹面３７ａに沿うようにして屈
曲した形状となっており、両側部４６が光学プリズム１
２の板状部１９の両側にも接するようになっている。こ
のため、反射伝導板２２の熱伝導面積を大きくでき、ヒ
ータ２０の熱をさらに光学プリズム１２の全体に伝えや
すくなる。この結果、光学プリズム１２全体をさらに迅
速に加熱することができ、雨滴検出精度を向上できる。

【００３３】なお、このヒータ２０の通電は、上記ＣＰ
Ｕ１４およびヒータ回路２２によって制御されるように
なっている。具体的には雨滴検出装置６には、光学プリ
ズム１２の温度を検出する手段である温度センサ２４
（図１参照）が内蔵されている。そして、上記ヒータ制
御回路２１は、上記温度センサ２４が検出する温度に基
づいて、光学プリズム１２の温度を所定温度（例えば、
４０℃）に制御するようになっている。

【００３４】また、図２中２５は、フォトダイオード９
への可視光の入射を遮断する可視光カットフィルターで
ある。ここで、ウインドガラス１には当然ながら太陽の
日射が入射する。そして、上記光学プリズム１２は、こ
の日射がフォトダイオード９に入射することを防止する
ものである。しかしながら、光学プリズム１２を用いて
も、完全に日射をフォトダイオード９から遮断すること
は難しい。そこで、上記可視光カットフィルター２５
は、日射によるフォトダイオード９への影響を打ち消す
ために設けられている。

【００３５】（他の実施形態）上記実施形態では、ヒー
タ２０を真空蒸着にて形成したが、請求項１でいう電気
式加熱手段は、自己制御型の電気ヒータ（ＰＴＣヒー
タ）や、ニクロム線や、例えば箔状の抵抗素子を使用し
ても良い。また、上記各実施形態では、本発明を車両の
フロントガラス１に適用したものであったが、例えばサ
ンルーフやドアのウインドガラスにも適用できる。ま
た、これを発展させて、雨が降ってきたら自動的にサン
ルーフやドアのウインドガラスを閉じるようにしても良
い。

【００３６】また、上記各実施形態ではワイパー自動制
御装置を車両に適用したが、本発明は船舶や航空機等に
でも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるワイパー自動制御装
置の全体概略構成図である。

【図２】上記実施形態における雨滴検出装置の構成図で
ある。

【図３】図２中Ｘ−Ｘ断面図である。

【図４】上記実施形態における反射伝導板の詳細図であ
る。

【図５】図４中Ｙ−Ｙ断面図である。

【図６】上記実施形態における反射伝導板の詳細図であ
る。

【図７】上記実施形態における反射伝導板の詳細図であ
る。

【図８】上記実施形態における反射伝導板の取り付け構
造を示す図である。

【図９】従来の雨滴検出装置の全体構成図である。

【図１０】従来の雨滴検出装置の全体構成図である。

【符号の説明】

１…ウインドガラス、６…雨滴検出装置、８…発光素
子、９…受光素子、１４…ＣＰＵ、２０…ヒータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者徳永政男愛知県西尾市下羽角岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者中村勉愛知県西尾市下羽角岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雨滴付着対象物（１）に向かって発光す
る発光素子（８）と、前記雨滴付着対象物（１）にて反射した前記発光素子
（８）の光を受光するための受光素子（９）と、前記発光素子（８）から前記受光素子（９）までの光路
中で、前記雨滴付着対象物（１）に近接して設けられ、
前記発光素子（８）の光を前記雨滴付着対象物（１）に
案内するとともに、前記雨滴付着対象物（１）にて反射
した反射光を前記発光素子（９）に入射されるよう案内
する光学プリズム（１２）と、一端面が前記光学プリズム（１２）に接して反射面（１
９ａ）を構成し、前記光学プリズム（１２）を透過し、
前記雨滴付着対象物（１）にて反射した反射光を再度、
前記反射面（１９ａ）にて反射し、前記光学プリズム
（１２）を透過させて前記雨滴付着対象物（１）に入射
させる板状の反射伝導板（２２）と、前記反射伝導板（２２）の他端面、かつ前記反射面（１
９ａ）の反対側で、前記光学プリズム（１２）が接する
部位に対応して設けられ、前記反射伝導板（２２）を加
熱することで、前記反射伝導板（２２）での熱伝導にて
前記光学プリズム（１２）を加熱する電気式加熱手段
（２０）とを有することを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項２】前記光学プリズム（１２）のうち、前記
発光素子（８）から前記受光素子（９）までの光路の中
間に対応する部分は、前記雨滴対象物（１）側に窪むよ
うな形状になっていることで、凹部（３７）が形成され
ており、この凹部（３７）内に前記電気式加熱手段（２
０）全体が収納配置されていることを特徴とする雨滴検
出装置。
【請求項３】前記反射伝導板（２２）は、前記凹部
（３７）の凹面（３７ａ）に沿うようにして屈曲した形
状を呈することを特徴とする請求項２記載の雨滴検出装
置。
【請求項４】前記加熱手段（２０）は、前記反射伝導
板（２２）に蒸着された電気抵抗素子にて構成されてい
ることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つに記
載の雨滴検出装置。