WO2019039308A1 - レインセンサ - Google Patents

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佐々木　裕之
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旭化成株式会社
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    • G01V8/14—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver using reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a rain sensor that detects raindrops attached to the outer surface of a windshield of a vehicle.
  • a rain sensor As a rain sensor, light from a light emitting source such as an LED is incident on the windshield from the vehicle interior side, reflected at the interface between the outer surface of the windshield and the outside toward the inner surface, and the reflected light is It is proposed that light is received by the light receiving element of (1).
  • the light receiving element of (1) In this rain sensor, when raindrops adhere to the windshield, the amount of reflection on the outer surface of the windshield changes due to the raindrops, and the amount of light received by the light receiving element fluctuates, so the output signal of this light receiving element The presence or absence of raindrops is detected based on
  • the amount of light received by the photoelectric conversion element fluctuates even when the inside of the passenger compartment of the windshield is clouded, and therefore raindrops exist even if there are no raindrops It may detect falsely. Therefore, when driving the wiper based on the detection signal of the rain sensor, if the rain sensor erroneously detects it, the wiper operates even though it is not actually raining. As a result, the occupants of the vehicle are given a sense of discomfort, and the productability is reduced. Therefore, a rain sensor capable of avoiding false detection of the occurrence of fogging on the windshield as the presence of raindrops has been desired.
  • the present invention has been made focusing on the above-mentioned conventional unsolved problems, and aims to provide a rain sensor with higher reliability by avoiding false detection.
  • a rain sensor is an optical detection unit that outputs different detection results when raindrops are attached to the windshield of the vehicle and not attached to the windshield
  • a temperature and humidity sensor for detecting the temperature and humidity of the vehicle interior of the vehicle, a noncontact temperature sensor for detecting the temperature of the windshield in a noncontact manner, and detection signals of the temperature and humidity sensor and the noncontact temperature sensor
  • a fogging detection unit that detects that fogging occurs on the vehicle interior side of the windshield or a high possibility of fogging; a detection result of the optical detection unit and a detection result of the fogging detection unit
  • a raindrop determination unit that determines whether or not raindrops are attached to the windshield.
  • the windshield is fogged because it is determined whether or not raindrops are attached to the windshield based on the detection result of the optical detection unit and the detection result of the fog detection unit. It is possible to avoid false detection of what is occurring as raindrops adhering, and the reliability of the rain sensor can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a rain sensor 1 according to the present invention.
  • the rain sensor 1 is provided in the vehicle cabin and detects that raindrops adhere to the windshield.
  • a later-described wiper control device 15 mounted on the vehicle controls driving of a later-described wiper 16 based on the detection result of the rain sensor 1.
  • the rain sensor 1 includes a light emitting source 2 such as an LED, a light receiving element 3 for receiving light from the light emitting source 2 reflected by the windshield 11, and a temperature of the windshield 11 without contact.
  • a non-contact temperature sensor 4 to detect and a temperature / humidity sensor 5 to detect the temperature and humidity in the vehicle interior are provided.
  • the light emitting source 2 and the light receiving element 3 as well as the non-contact temperature sensor 4 and the temperature and humidity sensor 5 are provided, for example, on a rearview mirror not shown.
  • the non-contact temperature sensor 4 is disposed in front of the rearview mirror root, at a position where the average temperature near the upper central portion of the windshield 11 can be detected.
  • the light emitting source 2 and the light receiving element 3 receive, at the center of the light receiving element 3, the reflected light of the light emitting source 2 reflected by the interface between the outer surface 11 b of the windshield 11 and the outside in the vicinity of the upper central portion of the windshield 11. It is placed in the possible position of things. That is, the detection area of the temperature of the non-contact temperature sensor 4 is disposed so as to include the detection area of the reflected light of the light source 2 reflected by the interface between the outer surface 11 b and the outside. The non-contact temperature sensor 4 detects the temperature of the area including the detection area on the windshield 11 which has acquired the light reception amount obtained by the detection signal of
  • the light amount A of the light emitted by the light source 2 is the front as shown in FIG.
  • the inner surface 11a of the glass 11 is divided into an amount of light I incident on the windshield 11 and an amount of light B reflected, and the amount of light I incident on the windshield 11 enters air at the boundary between the outer surface 11b of the windshield 11 and the outside.
  • the light amount J is divided into the light amount E and the light amount J to be reflected, and the light amount J reflected into the windshield 11 is further divided into the light amount C incident to the vehicle interior by the inner surface 11 a of the windshield 11 and the light amount F to be reflected.
  • the light emitting source 2 and the light receiving element 3 are arranged so as to receive light of a light quantity C emitted from the light emitting source 2 and reflected by the outer surface 11 b of the windshield 11 in front of the light receiving element 3, that is Be done.
  • the light amount A of the light emitted by the light source 2 is reflected by the inner surface 11a of the windshield 11.
  • Light is divided into the amount of light B and the amount of light I incident on the windshield 11, and the light of the amount I incident on the windshield 11 is the boundary surface 11b 'between the windshield 11 and the raindrop R.
  • the light of the light amount J 'reflected in the windshield 11 is divided into the light of the light amount F' reflected again into the windshield 11 by the inner surface 11a of the windshield 11 and the light of the light amount C 'incident into the air.
  • the light amount J ' is smaller than the light amount J in FIG. Because the refractive index of the windshield 11 and the refractive index of the raindrop R are larger than the refractive index of air, a light quantity S larger than the light quantity E in FIG. 'Is smaller than the light amount J. Therefore, the amount of light C ′ directed to the light receiving element 3 is smaller than the amount of light C when the raindrops R do not adhere to the windshield 11.
  • the light of the light quantity S incident on the raindrop R is divided into the light incident on the air at the light quantity E ′ at the outer surface Rb of the raindrop R and the light of the light quantity H reflected on the raindrop R.
  • the reflected light of the light amount H is divided into the light of the light amount G incident on the front glass 11 and the light to be reflected on the boundary surface 11 b ′ between the windshield 11 and the raindrop R, and the light amount G incident on the front glass 11
  • the light from the light source is divided by the inner surface 11a of the windshield 11 into light incident on the air at a light amount D and light reflected.
  • the light receiving element 3 receives the light quantity D and a part of the light quantity B and the light quantity C ', but when the thickness T of the raindrop R increases, the ratio of the light axis of the light receiving element 3 to receive the light of the light quantity D decreases. The output of the light receiving element 3 is reduced. That is, since the light path and the incident / reflected light amount of the light from the light emitting source 2 with a constant output change depending on the presence or absence of the raindrop R on the windshield 11 and the thickness T of the raindrop R, when the raindrop R adheres, The amount of light received by the light receiving element 3 is smaller than when the raindrops R are not attached.
  • the light reception amount determination unit 6a described later determines the magnitude of the light reception amount of the light receiving element 3 which changes due to raindrops.
  • the non-contact temperature sensor 4 is formed of, for example, an infrared sensor, and detects the surface temperature of the windshield 11 in a non-contact manner by detecting infrared radiation emitted from the windshield 11.
  • the temperature and humidity sensor 5 detects the inside air temperature in the vehicle compartment and also detects the humidity.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the rain sensor 1. Detection signals of each of the light receiving element 3, the noncontact temperature sensor 4, and the temperature and humidity sensor 5 are input to the arithmetic processing unit 6.
  • the arithmetic processing unit 6 includes a light reception amount determination unit 6a, a fog detection unit 6b, a storage unit 6c, and a raindrop determination unit 6d.
  • the flag F1 is stored in the storage unit 6c, and the light reception amount determination unit 6a is configured to sequentially update the flag F1 of the storage unit 6c according to the determination result.
  • the light receiving amount determination unit 6 a, the light emission source 2, and the light receiving element 3 constitute an optical detection unit.
  • the fog detection unit 6 b calculates relative humidity in the vicinity of the rearview mirror based on the detection signal of the temperature and humidity sensor 5. Further, the dew point temperature is detected based on the calculated relative humidity and the inside air temperature (that is, the temperature in the vehicle compartment) detected by the temperature and humidity sensor 5, and the detected dew point temperature and the detection signal of the non-contact temperature sensor 4 From the surface temperature of the inner surface 11 a of the windshield 11 (hereinafter, also referred to as glass temperature), it is determined whether the windshield 11 is fogged. Specifically, in the fog detection unit 6b, a temperature threshold is set based on the glass temperature, and when the dew point temperature calculated from the detection signal of the temperature and humidity sensor 5 is equal to or higher than the temperature threshold, It is determined that cloudiness has occurred.
  • the temperature threshold is a temperature at which the occurrence of fogging can be detected, and is set to a temperature at which the possibility of the occurrence of fogging can be detected. Specifically, the temperature threshold is set to a temperature lower than the glass temperature, and is set to a value that can be regarded as fogging when the dew point temperature further rises from this temperature. That is, the fog detection unit 6b is configured to determine that the fog is occurring at a stage before the fog actually occurs. Then, when it is determined that the fogging has occurred, the air conditioner 13 such as a defroster is operated via the air conditioning drive unit 12 to eliminate the fogging of the windshield 11 (cloudiness elimination processing unit).
  • the cloud detection unit 6b stores the flag F2 at a plurality of points in time in the storage unit 6c. For example, the flag F2 (t) at a point in time t and one point before the point in time t1 The flag F2 (t-1) at time t-1 is stored. Then, the fog detection unit 6b sequentially updates the flags F2 (t) and F2 (t-1) of the storage unit 6c according to the determination result.
  • the flags F2 (t) and F2 (t-1) for two cycles are stored here, the flag F2 for three or more cycles may be stored.
  • the raindrop determination unit 6d determines whether raindrops are attached to the windshield 11 based on the detection result of the light reception amount determination unit 6a and the detection result of the fog detection unit 6b. Specifically, the raindrop determination unit 6d makes the determination based on the flag F1 (t) and the flags F2 (t) and F2 (t-1) stored in the storage unit 6c. The determination result of the raindrop determination unit 6d is the detection result of the rain sensor 1, and the detection result of the rain sensor 1 is output to the wiper control device 15.
  • the wiper 16 when it is determined that raindrops are attached to the windshield 11 by the rain sensor 1 (raindrop detection), the wiper 16 is activated, and conversely, raindrops are not attached (raindrop not detected) When determined, the wiper 16 is stopped.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the processing procedure in the light reception amount determination unit 6a.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure in the fog detection unit 6b.
  • the fog detection unit 6b executes the calculation process shown in FIG. 4 at a predetermined cycle.
  • the fog detection unit 6b initially sets the flags F2 (t1) and F2 (t-1) to "0" respectively (step S11).
  • detection signals from the non-contact temperature sensor 4 and the temperature and humidity sensor 5 are read (step S12), relative humidity is calculated based on these detection signals, and dew point temperature is calculated. Further, a temperature threshold is set based on the detection signal of the non-contact temperature sensor 4 (step S13).
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the raindrop determination unit 6d.
  • the raindrop determination unit 6d executes the calculation process shown in FIG. 5 at a predetermined cycle.
  • the flag F1 (t) and the flags F2 (t) and F2 (t-1) are read from the storage unit 6c (step S21).
  • the amount of light received by the light receiving element 3 is equal to or greater than the threshold value, it means that no raindrops adhere to the windshield 11 and that no fogging has occurred. That is, no raindrops have been detected.
  • F3 0, the process proceeds to step S29, and it is determined that raindrops are not detected.
  • step S30 it is determined that raindrops are detected. Then, after the determination of raindrop detection or raindrop non-detection is performed, the process returns to step S21.
  • step S23 the process proceeds to step S23, and it is determined that raindrops are not detected.
  • the temperature in the passenger compartment rises by drinking a warm drink in the passenger compartment, etc.
  • the dew point temperature rises and the dew point temperature becomes equal to or higher than the temperature threshold value, it is determined that the fogging is detected.
  • step S30 the process proceeds to step S30 through steps S21, S22, S24, and S26, it is determined that raindrops are detected, and the flag F3 is set to 1. That is, since it is determined that the fog detection is performed before the fog actually occurs, the light reception amount of the light receiving element 3 is reduced, and even if the fog is detected, the previous one If fogging is not detected in the detection cycle, it can be considered that the decrease in the light receiving amount of the light receiving element 3 is not due to the fogging. Therefore, the wiper 16 is activated with the start of the rain.
  • the light receiving amount of the light receiving element 3 is equal to or more than the threshold value, it is determined that raindrops are not detected, and when the light receiving amount of the light receiving element 3 falls below the threshold value, the raindrops adhere. Whether the amount has decreased or the amount of received light has decreased due to the occurrence of fogging on the windshield 11 is determined in accordance with the detection status of the fogging. Therefore, when the light reception amount is reduced due to the occurrence of the fogging on the windshield 11, it is possible to avoid false detection that the raindrops are attached. As a result, it is possible to prevent the wiper 16 from being activated even if it is not actually raining due to a false detection, and it is possible to improve the reliability of the rain sensor 1. Operation can be prevented. In addition, it is determined that the fog detection is performed when fog is likely to occur before the windshield 11 actually fogs. Therefore, the air conditioner 13 can actually be started from the time before the fogging occurs, and it can be suppressed that the fogging actually occurs.
  • the non-contact temperature sensor 4 for detecting fog can detect the temperature of the windshield 11 in a non-contact manner.
  • the light receiving element 3 receives the reflected light reflected by the windshield 11. It is necessary to arrange a contact type temperature sensor so as not to disturb the light path between the light emitting source 2 and the light receiving element 3. Therefore, it is difficult to match the detection area on the windshield 11 of the reflected light received by the light receiving element 3 with the detection area of the temperature on the windshield 11 of the contact type temperature sensor, and as a result, the front It is difficult to detect the fogging of the glass 11 with high accuracy.
  • the light receiving element 3 since the temperature of the windshield 11 is detected without contact, the light receiving element 3 reflects light received in the temperature detection area on the windshield 11 of the contact type temperature sensor. A light detection area on the windshield 11 can be included. As a result, the fog detection can be performed with higher accuracy. Therefore, the air conditioner 13 for eliminating the fogging of the windshield 11 can be driven and stopped in accordance with the actual occurrence of fogging. As a result, it is possible to avoid driving the air conditioner 13 at unnecessary times, and it is possible to reduce power consumption for driving the air conditioner 13 by that amount. In particular, in the case of an electric vehicle, since it is necessary to generate heat in order to operate the air conditioner 13 such as a defroster that generates warm air, a large amount of power consumption is required. Reducing the driving time is effective in reducing power consumption.
  • the present invention is not limited thereto. It may be set as a threshold.
  • the embodiment of the present invention was described, the above-mentioned embodiment illustrates the device and the method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is a component Does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.

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Abstract

信頼性のより高いレインセンサを提供する。そのために、レインセンサ（１）は、車両のフロントガラス（１１）に雨滴が付着しているときと付着していないときとで異なる検出結果を出力する受光量判定部（６ａ）と、車両の車室内の温度及び湿度を検出する温湿度センサ（５）と、フロントガラス（１１）の温度を非接触で検出する非接触温度センサ（４）と、温湿度センサ（５）及び非接触温度センサ（４）の検出信号に基づきフロントガラス（１１）の車室内側に曇りが生じていること又は曇りが生じる可能性が高いことを検出する曇り検出部（６ｂ）と、受光量判定部（６ａ）での検出結果と曇り検出部（６ｂ）での検出結果とに基づき、フロントガラス（１１）に雨滴が付着しているか否かを判定する雨滴判定部（６ｄ）と、を備える。

Description

レインセンサ
　本発明は、車両のフロントガラスの外面に付着した雨滴を検出するレインセンサに関する。
　従来、レインセンサとして、ＬＥＤ等の発光源からの光をフロントガラスに車室内側より入射し、フロントガラスの外面と外界との界面で内面に向けて反射させ、その反射光を例えばフォトダイオード等の受光素子で受光するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このレインセンサでは、フロントガラスに雨滴が付着している場合、雨滴によりフロントガラスの外面での反射量が変化し、受光素子で受光される受光量が変動することから、この受光素子の出力信号に基づき雨滴の付着の有無を検出している。
特開２０１１－１８３８３８号公報
　しかしながら、このような光学式のレインセンサの場合、フロントガラスの車室内側が曇った場合にも、光電変換素子で受光される受光量が変動するため、雨滴が存在しなくても雨滴が存在すると誤検知する場合がある。このため、レインセンサの検出信号に基づきワイパを駆動する場合には、レインセンサが誤検知すると、実際には雨が降っていないにも関わらず、ワイパが作動することになる。その結果、車両の乗員に違和感を与えることになり商品性が低下する。
　そのため、フロントガラスに曇りが生じていることを、雨滴が存在するとして誤検知することを回避することの可能なレインセンサが望まれていた。
　本発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、誤検知を回避し、より信頼性の高いレインセンサを提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るレインセンサは、車両のフロントガラスに雨滴が付着しているときと付着していないときとで異なる検出結果を出力する光学的検出部と、前記車両の車室内の温度及び湿度を検出する温湿度センサと、前記フロントガラスの温度を非接触で検出する非接触温度センサと、前記温湿度センサ及び前記非接触温度センサの検出信号に基づき前記フロントガラスの車室内側に曇りが生じていること又は曇りが生じる可能性が高いことを検出する曇り検出部と、前記光学的検出部での検出結果と前記曇り検出部での検出結果とに基づき、前記フロントガラスに雨滴が付着しているか否かを判定する雨滴判定部と、を備えることを特徴としている。
　本発明の一態様によれば、光学的検出部での検出結果と曇り検出部での検出結果とに基づき、フロントガラスに雨滴が付着しているか否かを判定するため、フロントガラスに曇りが生じていることを、雨滴が付着しているとして誤検知することを回避することができ、レインセンサの信頼性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係るレインセンサの一例を示す構成図である。 レインセンサの一例を示す機能ブロック図である。 受光量判定部での演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 曇り検出部での演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 雨滴判定部での演算処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
　以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、図面は模式的なものである。
（実施形態の構成）
　図１は、本発明に係るレインセンサ１の一例を示す構成図である。
　レインセンサ１は車室内に設けられ、フロントガラスに雨滴が付着していることを検出する。車両に搭載された後述のワイパ制御装置１５では、レインセンサ１の検出結果に基づき、後述のワイパ１６を駆動制御する。
　図１に示すように、レインセンサ１は、ＬＥＤ等の発光源２と、フロントガラス１１で反射された発光源２からの光を受光する受光素子３と、フロントガラス１１の温度を非接触で検出する非接触温度センサ４と、車室内の温度及び湿度を検出する温湿度センサ５とを備える。発光源２及び受光素子３、また、非接触温度センサ４及び温湿度センサ５は例えば図示しないルームミラーに設けられる。非接触温度センサ４は、ルームミラー根元前方の、フロントガラス１１上部中央部近傍の平均温度を検出可能な位置に配置される。また、発光源２及び受光素子３は、フロントガラス１１上部中央部近傍の、フロントガラス１１の外面１１ｂと外部との界面で反射した発光源２の反射光を、受光素子３の中心で受光することの可能な位置に配置される。つまり、非接触温度センサ４の温度の検出領域が、受光素子３で受光する、外面１１ｂと外部との界面で反射した発光源２の反射光の検出領域を含むように配置され、受光素子３の検出信号により得られる受光量を取得したフロントガラス１１上の検出領域を含む領域の温度を、非接触温度センサ４によって検出するようになっている。
　フロントガラス１１の内面１１ａに曇りが生じておらず、外面１１ｂに雨滴が付着していない状態では、図１（ａ）に示すように、発光源２により発光された光の光量Ａは、フロントガラス１１の内面１１ａでフロントガラス１１に入射する光量Ｉと反射する光量Ｂとに分けられ、フロントガラス１１に入射した光量Ｉはフロントガラス１１の外面１１ｂと外側との境界で空気中に入射する光量Ｅと反射する光量Ｊとに分けられ、さらに、フロントガラス１１内に反射した光量Ｊは、フロントガラス１１の内面１１ａで車室内に入射する光量Ｃと反射する光量Ｆとに分けられる。発光源２及び受光素子３は、発光源２から発光され、フロントガラス１１の外面１１ｂで反射し、車室内に入射する光量Ｃの光を受光素子３の正面、すなわち中心で受光するように配置される。
　一方、雨滴Ｒがフロントガラス１１の外面１１ｂに付着した場合には、図１（ｂ）に示すように、発光源２により発光された光の光量Ａは、フロントガラス１１の内面１１ａで反射される光量Ｂとフロントガラス１１中に入射する光量Ｉとに分けられ、フロントガラス１１中に入射した光量Ｉの光はフロントガラス１１と雨滴Ｒとの境界面１１ｂ′で、光量Ｓで雨滴Ｒ中に入射する光とフロントガラス１１中に反射する光量Ｊ′の光とに分けられる。フロントガラス１１中に反射した光量Ｊ′の光は、フロントガラス１１の内面１１ａで再度フロントガラス１１中に反射する光量Ｆ′の光と空気中に入射する光量Ｃ′の光とに分けられる。この場合、光量Ｊ′は、図１（ａ）中の光量Ｊより小さい。なぜならば、フロントガラス１１の屈折率及び雨滴Ｒの屈折率は、空気の屈折率よりも大きいため、図１（ａ）中の光量Ｅよりも大きい光量Ｓが雨滴Ｒ中に入射し、光量Ｊ′は、光量Ｊよりも小さくなる。そのため、受光素子３に向かう光量Ｃ′は雨滴Ｒがフロントガラス１１に付着していない場合の光量Ｃよりも小さくなる。
　雨滴Ｒ中に入射した光量Ｓの光は、雨滴Ｒの外面Ｒｂで光量Ｅ′で空気中に入射する光と雨滴Ｒ中に反射する光量Ｈの光とに分けられる。この反射した光量Ｈの光は、フロントガラス１１と雨滴Ｒとの境界面１１ｂ′で、フロントガラス１１に入射する光量Ｇの光と反射する光とに分けられ、フロントガラス１１に入射した光量Ｇの光はフロントガラス１１の内面１１ａで、空気中に光量Ｄにて入射する光と反射する光とに分けられる。
　受光素子３は、光量Ｄと光量Ｂの一部及び光量Ｃ′を受光するが、雨滴Ｒの厚さＴが大きくなると、受光素子３の光軸が光量Ｄの光を受光する比率が低くなり、受光素子３の出力が低下する。つまり、フロントガラス１１上の雨滴Ｒの有無と雨滴Ｒの厚さＴとにより、一定出力の発光源２からの光の光路及び入反射光量が変化するため、雨滴Ｒが付着した場合には、雨滴Ｒが付着していない場合よりも受光素子３での受光量は小さくなる。
　後述の受光量判定部６ａでは、雨滴により変化する受光素子３での受光量の大きさを判定している。
　非接触温度センサ４は、例えば赤外線センサで構成され、フロントガラス１１から放射される赤外線を検出することにより、フロントガラス１１の表面温度を非接触で検出する。
　温湿度センサ５は、車室内の内気温度を検出すると共に湿度を検出する。
　図２は、レインセンサ１の一例を示す機能ブロック図である。
　受光素子３、非接触温度センサ４、及び温湿度センサ５それぞれの検出信号は演算処理部６に入力される。演算処理部６は、受光量判定部６ａと、曇り検出部６ｂと、記憶部６ｃと、雨滴判定部６ｄとを備える。
　受光量判定部６ａは、受光素子３の検出信号を入力し、受光素子３での受光量が予め設定したしきい値よりも小さいとき、フラグＦ１をＦ１＝１に設定し、しきい値以上であるときフラグＦ１をＦ１＝０に設定する。フラグＦ１は記憶部６ｃに記憶され、受光量判定部６ａでは、判定結果に応じて、記憶部６ｃのフラグＦ１を順次更新するようになっている。受光量判定部６ａと、発光源２と、受光素子３とで、光学的検出部を構成している。
　曇り検出部６ｂは、温湿度センサ５の検出信号をもとに、ルームミラー近傍の相対湿度を演算する。また、演算した相対湿度と温湿度センサ５で検出される内気温度（つまり車室内の温度）とをもとに露点温度を検出し、検出した露点温度と非接触温度センサ４の検出信号、つまりフロントガラス１１の内面１１ａの表面温度（以下、ガラス温度ともいう。）とから、フロントガラス１１に曇りが生じているかを判定する。具体的には、曇り検出部６ｂでは、ガラス温度に基づき温度しきい値を設定し、温湿度センサ５の検出信号から演算される露点温度が温度しきい値以上であるとき、フロントガラス１１に曇りが生じていると判定する。逆に、露点温度が温度しきい値未満であるときには曇りが生じていないと判定する。ここで温度しきい値は、曇りが生じていることを検出可能な温度であり、また、曇りが生じる可能性が高いことを検出可能な温度に設定される。温度しきい値は、具体的には、ガラス温度よりも低い温度に設定され、この温度から露点温度がさらに上昇した場合には曇りが生じるとみなすことの可能な値に設定される。つまり、曇り検出部６ｂでは、実際に曇りが発生する前の段階で曇りが生じていると判定するようになっている。そして、曇りが生じていると判定したときには、空調駆動部１２を介してデフロスタ等の空調機器１３を作動させ、フロントガラス１１の曇りを解消させる（曇り解消処理部）。
　また、曇り検出部６ｂでは、露点温度が温度しきい値以上であると判定したとき、フラグＦ２をＦ２＝１に設定し、露点温度が温度しきい値よりも小さいと判定したとき、フラグＦ２をＦ２＝０に設定する。また、曇り検出部６ｂでは、記憶部６ｃに、複数時点におけるフラグＦ２を記憶するようになっており、例えば、時点ｔにおけるフラグＦ２（ｔ）と、時点ｔ１よりも一つ前の時点である時点ｔ－１におけるフラグＦ２（ｔ－１）とを記憶するようになっている。そして、曇り検出部６ｂでは、判定結果に応じて、記憶部６ｃのフラグＦ２（ｔ）、Ｆ２（ｔ－１）を順次更新するようになっている。なお、ここでは、二周期分のフラグＦ２（ｔ）、Ｆ２（ｔ－１）を記憶するようにしているが、三周期以上のフラグＦ２を記憶するようにしてもよい。
　雨滴判定部６ｄは、受光量判定部６ａの検出結果と、曇り検出部６ｂの検出結果とに基づき、フロントガラス１１に雨滴が付着しているか否かを判定する。具体的には、雨滴判定部６ｄでは、記憶部６ｃに格納されているフラグＦ１（ｔ）と、フラグＦ２（ｔ）、Ｆ２（ｔ－１）に基づき判定する。この雨滴判定部６ｄでの判定結果がレインセンサ１の検出結果となり、レインセンサ１の検出結果はワイパ制御装置１５に出力される。ワイパ制御装置１５では、レインセンサ１でフロントガラス１１に雨滴が付着している（雨滴検出）と判定されたときにはワイパ１６を起動し、逆に、雨滴が付着していない（雨滴非検出）と判定されたときにはワイパ１６を停止させる。
　図３は、受光量判定部６ａでの処理手順の一例を示すフローチャートである。受光量判定部６ａでは、図３に示す演算処理を予め設定した所定周期で実行し、起動されるとまずフラグＦ１（ｔ）をＦ１（ｔ）＝０に初期設定する（ステップＳ１）。次に、受光素子３から検出信号つまり受光量を読み込み（ステップＳ２）、受光量がしきい値よりも小さいときにはステップＳ３からステップＳ４に移行してフラグをＦ１（ｔ）＝１に設定し、ステップＳ２に戻る。逆に、受光量がしきい値以上であるときには、受光量判定部６ａでは、ステップＳ３からステップＳ５に移行し、フラグをＦ１（ｔ）＝０に設定し、ステップＳ２に戻る。
　図４は、曇り検出部６ｂでの処理手順の一例を示すフローチャートである。曇り検出部６ｂでは、図４に示す演算処理を予め設定した所定周期で実行する。曇り検出部６ｂでは、まずフラグＦ２（ｔ１）、Ｆ２（ｔ－１）をそれぞれ「０」に初期設定する（ステップＳ１１）。次に、非接触温度センサ４及び温湿度センサ５の検出信号を読み込み（ステップＳ１２）、これら検出信号に基づき相対湿度を演算し、さらに露点温度を演算する。また、非接触温度センサ４の検出信号に基づき温度しきい値を設定する（ステップＳ１３）。
　そして、露点温度が温度しきい値以上であるときにはステップＳ１４からステップＳ１５に移行してフラグＦ２（ｔ－１）の値をＦ２（ｔ）の値に更新するとともに、Ｆ２（ｔ）＝１に設定する。そして、ステップＳ１６に移行し、空調機器１３を作動させた後、ステップＳ１２に戻る。逆に、露点温度が温度しきい値よりも小さいときにはステップＳ１４からステップＳ１７に移行して、フラグＦ２（ｔ－１）の値をＦ２（ｔ）の値に更新するとともに、Ｆ２（ｔ）＝０に設定する。そして、空調機器１３を停止させる（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１２に戻る。
　図５は、雨滴判定部６ｄでの処理手順の一例を示すフローチャートである。雨滴判定部６ｄでは、図５に示す演算処理を予め設定した所定周期で実行する。
　雨滴判定部６ｄでは、まず、ステップＳ２０で、フラグＦ３をＦ３＝０に初期設定する。
　次いで、記憶部６ｃから、フラグＦ１（ｔ）、フラグＦ２（ｔ）、Ｆ２（ｔ－１）を読み込む（ステップＳ２１）。そして、フラグＦ１（ｔ）がＦ１（ｔ）＝０であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、Ｆ１（ｔ）＝０であるときには、フロントガラス１１に雨滴は付着していない、つまり雨滴非検出と判定する。また、フラグＦ３をＦ３＝０に設定する（ステップＳ２３）。受光素子３での受光量がしきい値以上であるときには、フロントガラス１１に雨滴は付着しておらず、また、曇りも生じていないことを意味する。つまり、雨滴は検出されていない。
　一方、ステップＳ２２で、フラグＦ１（ｔ）がＦ１（ｔ）＝１であるときにはステップＳ２４に移行し、フラグＦ２（ｔ）がＦ２（ｔ）＝０であるか否かを判定する。Ｆ２（ｔ）＝０である場合にはステップＳ２４からステップＳ２５に移行して、フロントガラス１１に雨滴が付着していることによりフラグＦ１（ｔ）がＦ１（ｔ）＝１に設定された、つまり、雨滴検出と判定する。また、フラグＦ３をＦ３＝１に設定する。受光素子３での受光量がしきい値よりも小さく、且つ、この時点で曇りが生じていないと判定されているから、フロントガラス１１に雨滴が付着していることによりフラグＦ１（ｔ）がＦ１（ｔ）＝１に設定されたとみなすことができる。つまり、雨滴が検出されたことになる。
　また、ステップＳ２４で、フラグＦ２（ｔ）がＦ２（ｔ）＝１に設定されている場合にはステップＳ２６に移行し、フラグＦ２（ｔ－１）がＦ２（ｔ－１）＝１であるか否かを判定する。Ｆ２（ｔ－１）＝１であるときには、ステップＳ２７に移行してフラグＦ３がＦ３＝１であるか否かを判定し、Ｆ３＝１であるときにはステップＳ２８に移行して雨滴検出と判定し、Ｆ３＝０であるときにはステップＳ２９に移行し、雨滴非検出と判定する。また、フラグＦ３をＦ３＝０に設定する。また、ステップＳ２６でＦ２（ｔ－１）＝０であるときには、雨滴検出と判定し、フラグＦ３＝１に設定する（ステップＳ３０）。
　つまり、受光素子３での受光量がしきい値よりも小さくても、既に曇りが生じていたと判定されるときには、受光素子３での受光量がしきい値よりも小さくなった原因が、曇りが生じていることによるものである場合と、雨滴が付着したことによるものである場合との二通りが考えられる。Ｆ２（ｔ－１）＝１であって（ステップＳ２６）、継続して曇りが生じていたと判定されるときには、曇りが生じていることにより、受光量がしきい値よりも小さくなっている可能性があるため、この時点では雨滴非検出（ステップＳ２９）と判定する。逆に、Ｆ２（ｔ－１）＝０であって（ステップＳ２６）、現時点（ｔ）では、曇りが生じていると判定されているが、一つ前の時点（ｔ－１）では曇りが生じていないと判定されるときには、曇りによるものではなく、雨滴が付着したことにより、受光量が低下したとみなすことができる。そのため雨滴検出と判定する（ステップＳ３０）。
　そして、雨滴検出又は雨滴非検出の判定を行った後、ステップＳ２１に戻る。
　次に、上記実施形態の動作を説明する。
　雨が降っておらず、フロントガラス１１に曇りが生じていない状態では、受光素子３の受光量はしきい値以上となる。そのため、フラグＦ１はＦ１（ｔ）＝０（図３ステップＳ３、Ｓ５）に設定され、また、フラグＦ２は、Ｆ２（ｔ）＝０、Ｆ２（ｔ－１）＝０に設定される（図４ステップＳ１４、Ｓ１７）。これにより、図５のステップＳ２１からＳ２２を経てステップＳ２３に移行し雨滴非検出と判定される。また、フラグＦ２は、Ｆ２（ｔ）＝０に設定されるため、空調機器１３は作動されない（図４ステップＳ１８）。
　この状態から、雨が降り始めると、フロントガラス１１に雨滴が付着し、受光素子３の受光量がしきい値よりも小さくなるため、Ｆ１（ｔ）＝１に設定される（図３ステップＳ３、Ｓ４）。そのため、図５のステップＳ２１からＳ２２を経てステップＳ２４に移行し、このときフロントガラス１１に曇りは生じていないから、フラグＦ２は、Ｆ２（ｔ）＝０、Ｆ２（ｔ－１）＝０である。そのため、ステップＳ２４からステップＳ２５に移行し、雨滴検出と判定される。これを受けて、ワイパ制御装置１５ではワイパ１６を起動する。
　そして、雨が降ることにより、フロントガラス１１の温度が低下し、これに伴い曇り判定の温度しきい値が低下し、露点温度が温度しきい値以上となると、フラグがＦ２（ｔ）＝１に設定されることから（図４ステップＳ１４、Ｓ１５）、空調機器１３が起動される（図４ステップＳ１６）。また、フラグがＦ２（ｔ）＝１に設定されたことから、図５のステップＳ２１からＳ２２、Ｓ２４を経てステップＳ２６に移行する。この時点では、フラグＦ２（ｔ－１）＝０であることから、ステップＳ２６からステップＳ３０に移行して、雨滴検出と判定され、フラグＦ３＝１に設定される。そのため、引き続きワイパ１６は駆動される。
　そして、露点温度が温度しきい値以上である状態が継続している間は、各フラグは、Ｆ１（ｔ）＝１、Ｆ２（ｔ）＝１、Ｆ２（ｔ－１）＝１に設定されるため、図５のステップＳ２１からＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２７を経てステップＳ２８に移行し、引き続き雨滴検出と判定されて、ワイパ１６が駆動される。
　この状態から、空調機器１３を作動させることにより、車室内の温度や湿度が調整されて露点温度が低下し温度しきい値を下回ると、フラグがＦ２（ｔ）＝０に設定される（図４ステップＳ１４、Ｓ１７）。そのため、空調機器１３が停止される（ステップＳ１８）。また、フラグがＦ２（ｔ）＝０となることから、図５のステップＳ２１からＳ２２、Ｓ２４を経てステップＳ２５に移行し、引き続き雨滴検出と判定されて、ワイパ１６は駆動される。
　そして、雨が止みフロントガラス１１の雨滴が除去されると、受光素子３の受光量はしきい値以上となるため、Ｆ１（ｔ）＝０（図３ステップＳ５）に設定される。また、フラグＦ２はＦ２（ｔ）＝０、Ｆ２（ｔ－１）＝０であるため（図４ステップＳ１７）、図５のステップＳ２１からＳ２２を経てステップＳ２３に移行し、雨滴非検出と判定され、フラグＦ３はＦ３＝０にリセットされる。
　そして、レインセンサ１で雨滴非検出と判定されることから、ワイパ１６は停止される。したがって、雨の振り出しに伴い、ワイパ１６が起動され、雨が止むことに伴いワイパ１６は停止されることになる。
　また、例えば、外気温が比較的低く、雨が降っておらず、また、フロントガラス１１に曇りが生じていない状態では、雨滴は付着しておらず曇りも検出されない。そのため、図５のステップＳ２１からＳ２２を経て、ステップＳ２３に移行し雨滴非検出と判定される。また、フラグＦ３はＦ３＝０に設定される。
　この状態から、車室内で温かい飲み物を飲むこと等により車室内の温度が上昇し、これに伴い露点温度が上昇し、露点温度が温度しきい値以上となる。そして、車室内温度が露点温度に近づくと、曇り検出と判定され（図４ステップＳ１５）、空調機器１３が駆動される（ステップＳ１６）。つまり、実際に曇りが生じる以前の時点で曇り検出と判定されて空調機器１３が駆動されるため、曇りの発生が抑制されることになる。
　この状態から、空調機器１３を駆動したにも関わらずフロントガラス１１が曇り始め、受光素子３の受光量が減少しフラグＦ１がＦ１（ｔ）＝１となると、図５のステップＳ２１からＳ２２を経てステップＳ２４に移行する。この時点では、フラグＦ２は、Ｆ２（ｔ）＝１、Ｆ２（ｔ－１）＝１であり、また、フラグＦ３はＦ３＝０であることから、ステップＳ２４からＳ２６、Ｓ２７を経てステップＳ２９に移行し、雨滴非検出と判定される。
　つまり、継続して曇り検出と判定されていることから、フロントガラス１１が曇っていることにより、受光素子３の受光量が減少して雨滴検出と判定された可能性がある。そのため、継続して曇りが検出されているときには、受光素子３の受光量が低下したとしても雨滴非検出と判定する。したがって、フロントガラス１１に曇りが生じていることが原因で受光素子３の受光量が低下した場合に、ワイパ１６が不必要に駆動されることを回避することができる。
　一方、雨が降っておらず、フロントガラス１１に曇りが生じていない状態であって雨滴非検出と判定されている状態から、車室内で温かい飲み物を飲むこと等により車室内の温度が上昇しこれに伴い露点温度が上昇し、露点温度が温度しきい値以上となると、曇り検出と判定される。また、曇り検出と判定されると同時に、雨が降り出し、受光素子３の受光量が低下すると、この時点でフラグＦ１（ｔ）＝１、フラグＦ２（ｔ）＝１、Ｆ２（ｔ－１）＝０であることから、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６を経てステップＳ３０に移行し、雨滴検出と判定され、フラグＦ３＝１に設定される。つまり、実際に曇りが生じる以前の時点で曇り検出と判定するようにしているため、受光素子３の受光量が低下し、且つ、曇りが検出されている状態であっても、一つ前の検出周期において曇りが検出されていなければ、受光素子３の受光量の低下は曇りによるものではないとみなすことができる。したがって、雨の降り出しに伴いワイパ１６が起動されることになる。
　このように、受光素子３の受光量がしきい値以上であるときには、雨滴非検出と判定し、受光素子３の受光量がしきい値を下回った場合には、雨滴が付着したことにより受光量が低下したのか、フロントガラス１１に曇りが生じたことにより受光量が低下したのかを、曇りの検出状況に応じて判定するようにしている。そのため、フロントガラス１１に曇りが生じたことにより受光量が低下した場合に、雨滴が付着していると誤検知することを回避することができる。その結果、誤検知によって、実際に雨が降っていないにも関わらずワイパ１６が起動されることを回避することができ、レインセンサ１の信頼性を向上させることができるとともに、ワイパ１６の誤作動を防止することができる。
　また、フロントガラス１１に実際に曇りが生じる前の、曇りが生じる可能性が高い時点で曇り検出と判定するようにしている。そのため、実際に、曇りが生じる前の時点から、空調機器１３を起動することができ、曇りが実際に生じることを抑制することができる。
　また、曇り検出を行うための非接触温度センサ４は、非接触でフロントガラス１１の温度を検出することができる。ここで、フロントガラス１１に接触させてフロントガラス１１の温度を検出する接触式の温度センサを用いた場合、受光素子３では、フロントガラス１１で反射された反射光を受光するようにしているため、発光源２と受光素子３との間の光路を妨げないように接触式の温度センサを配置する必要がある。そのため、受光素子３で受光する反射光の、フロントガラス１１上における検出領域と、接触式の温度センサのフロントガラス１１上における温度の検出領域とを一致させることは困難であり、その結果、フロントガラス１１の曇りを高精度に検出することが困難である。これに対し、図１に示すレインセンサ１では、非接触でフロントガラス１１の温度を検出するため、接触式の温度センサのフロントガラス１１上における温度の検出領域に、受光素子３で受光する反射光の、フロントガラス１１上における検出領域が含まれるようにすることができる。その結果、曇り検出をより高精度に行うことができる。そのため、フロントガラス１１の曇りを解消するための空調機器１３を、実際の曇りの発生状況に則して駆動及び停止させることができる。これにより、必要のない時点で空調機器１３を駆動することを回避することができ、その分、空調機器１３を駆動するための消費電力の削減を図ることができる。特に、電気自動車の場合には、温風を発生するデフロスタ等の空調機器１３を作動させるためには、熱を発生させる必要があるため多くの消費電力を必要とすることから、空調機器１３の駆動時間を短縮することは消費電力の低減に効果的である。
　なお、上記実施形態においては、温度しきい値として非接触温度センサ４で検出されるガラス温度よりも低い値を設定した場合について説明したが、これに限るものではなく検出されたガラス温度を温度しきい値として設定してもよい。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
１　レインセンサ
２　発光源
３　受光素子
４　非接触温度センサ
５　温湿度センサ
６　演算処理部
６ａ　受光量判定部
６ｂ　曇り検出部
６ｃ　記憶部
６ｄ　雨滴判定部
１１　フロントガラス
１３　空調機器
１６　ワイパ

Claims (6)

  1. 　車両のフロントガラスに雨滴が付着しているときと付着していないときとで異なる検出結果を出力する光学的検出部と、
    　前記車両の車室内の温度及び湿度を検出する温湿度センサと、
    　前記フロントガラスの温度を非接触で検出する非接触温度センサと、
    　前記温湿度センサ及び前記非接触温度センサの検出信号に基づき前記フロントガラスの車室内側に曇りが生じていること又は曇りが生じる可能性が高いことを検出する曇り検出部と、
    　前記光学的検出部での検出結果と前記曇り検出部での検出結果とに基づき、前記フロントガラスに雨滴が付着しているか否かを判定する雨滴判定部と、
    を備えるレインセンサ。
  2. 　前記光学的検出部は、
    　前記車室内に設けられた発光源と、
    　前記発光源で発光され前記フロントガラスの外面と外部との界面で反射された光を受光する受光素子と、を備える請求項１に記載のレインセンサ。
  3. 　前記曇り検出部で前記フロントガラスに曇りが生じていること又は曇りが生じる可能性が高いことを検出したとき、空調機器を駆動して前記フロントガラスの曇りを解消させる曇り解消処理部を備える請求項１又は請求項２に記載のレインセンサ。
  4. 　前記雨滴判定部は、
    　前記曇り検出部で前記フロントガラスに曇りが生じていること又は曇りが生じている可能性が高いことを検出しているときに、前記光学的検出部の検出結果が前記フロントガラスに雨滴が付着していることを表す結果に変化したときには、前記フロントガラスに雨滴が付着しているという判定は行わない請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレインセンサ。
  5. 　前記非接触温度センサによる温度の検出領域は、前記光学的検出部による前記雨滴の検出領域を含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレインセンサ。
  6. 　前記非接触温度センサは、前記フロントガラスから放射される赤外線を検出しこれに基づき前記フロントガラスの温度を検出するようになっている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレインセンサ。
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