JPS6349713Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は例えば車両用ワイパに装備される雨滴
センサに関し、ウインドウガラス等に雨滴が付着
したときこれを検知するものである。

従来より、この種の雨滴センサとして例えば第
１図に示すように、ウインドウガラス２の内側に
投光部（光源）３と受光部４とを配置すると共
に、該ウインドウガラス２の内面にプリズム１を
取付けて構成されている。

投光部３からプリズム１を通してウインドウガ
ラス２に入射される入射光は、ウインドウガラス
２とその外側の空気との境界面で全反射され、そ
の反射光は受光部４に入射される。

ウインドウガラス２の外面に雨滴が付着する
と、入射光の一部は雨滴から外部に漏れ、反射光
量、すなわち受光部４の受光量が減少する。これ
により、受光部４の出力が変化して雨滴が付着し
たことが検知される。

しかしながら、上記雨滴センサによれば、外
光、例えば太陽光がウインドウガラス２からプリ
ズム１を通して受光部４に入射するような外乱を
除去するために、複雑な回路処理が必要である上
に、最悪の場合、受光部４が外光により飽和状態
になり雨滴検知が不可能になる問題があつた。

本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、複雑な回路処理を必要と
することなく外乱を除去でき、安定した検知が行
える雨滴センサを提供することである。

以下本考案の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第２図は本考案の雨滴センサの一例を示す略解
図である。図中第１図に示す部分と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略する。

本実施例では、プリズム６に反射面６ｂ，６
ｃ，６ｅ，６ｆが形成されている。これら反射面
６ｂ，６ｃ，６ｅ，６ｆは入射光を全反射するよ
うにそれぞれ所定角度で傾斜している。すなわ
ち、投光部３より入射面６ａを通つてウインドウ
ガラス２に対して垂直に照射された光が、プリズ
ムの第１の反射面６ｂで反射してウインドウガラ
ス２と平行になるように、第１の反射面６ｂはウ
インドウガラス２の内面に対して角度45゜で傾斜
している。

また、第１の反射面６ｂで水平になつた光が、
第２の反射面６ｃで再度反射してウインドウガラ
ス２と空気との境界面M₁に至り、入射角θでも
つてウインドウガラス２に入射するように、第２
の反射面６ｃの傾斜はウインドウガラス２の垂線
に対して 90−（90−θ／２）＝45＋θ／２ となつている。ここで、ウインドウガラス２に対
する入射角θは、 Θ₁＜θ＜Θ₂ に設定されている。Θ₁はウインドウガラス２と
その外側の空気との境界面M₁における臨界角、
Θ₂はウインドウガラス２とその外面に付着した
雨滴５との境界面M₂における臨界角（第３図参
照）である。

ウインドウガラス２の屈折率を1.5とし、空気
の屈折率を1.0とすると、臨界角Θ₁は45゜以下とな
り、また雨滴５の屈折率を1.33とすると、臨界角
Θ₂は62゜以上である。

従つて、ウインドウガラス２への入射角θが、
例えば60゜だとすると、第２の反射面６ｃの傾斜
角は、ウインドウガラス２に対する垂線Ｖに対し
て角度75゜で傾斜し、すなわちウインドウガラス
２の内面に対して角度15゜で傾斜することになる。

また、第３および第４の反射面６ｅ，６ｆは、
それぞれ第１および第２の反射面６ｂ，６ｃとウ
インドウガラス２の垂線Ｖに対して線対称な位置
に形成されている。

一方、第２の反射面６ｃおよび第３の反射面６
ｅと相対向するウインドウガラス２側部位で、第
１の反射面６ｂおよび第４の反射面６ｆと、プリ
ズム６のウインドウガラス２内面に接着した取付
面６ｄとの間には、投光部３より入射される光が
到達しない面６ｈ，６ｉ，６ｊ，６ｋが形成さ
れ、これらの面６ｈ，６ｉ，６ｊ，６ｋは投光部
３より第１の反射面６ｂに照射される光路の範囲
の境界で決定され、面６ｈはウインドウガラス２
に対してほぼ平行に設定されている。また、上記
面６ｈ，６ｉと６ｊ，６ｋはウインドウガラスの
垂線Ｖに対して線対称な位置に形成されている。
そして、これらのプリズム面６ｈ，６ｉ，６ｊ，
６ｋには黒色の塗料等により光吸収層が形成され
ている。

さらに、第２の反射面６ｃで反射した光が到達
するプリズム６の取付面６ｄは、面６ｄからウイ
ンドウガラス２内に光が入射するように、すなわ
ち、ウインドウガラスの境界面で反射が生じない
ように、ウインドウガラス２の内面に密着して形
成されている。

従つて、雨滴５が付着していないときには、ウ
インドウガラス２に入射した光は境界面M₁で全
反射されて再びプリズム６内に入射し、反射面６
ｅ，６ｆで反射を繰り返した後、出射面６ｇから
出射し受光部４に入射される。

また、雨滴５が付着すると、ウインドウガラス
２に入射した光は境界面M₂から雨滴５内に入射
される。雨滴５に入射した光は、雨滴５とその外
側の空気との境界面で全反射されるものを除いて
外部に漏れる。このため、反射光量、すなわち受
光部４の受光量が減少する。

ウインドウガラス２から面６ｄを通り外光がプ
リズム６内に入射されるが、この外光は受光部４
に入射されることはない。

これを第４図を参照して説明する。屈折の法則
により、n₁sinθ₁＝n₂sinθ₂が成り立つ。但し、n₁
は空気の屈折率、n₂はウインドガラス２及びプリ
ズム６による屈折率、θ₁は外光のウインドガラス
２への入射角、θ₂はこの外光がウインドガラス２
及びプリズム６を透過するときの屈折角である。
ここで、プリズム６内における臨界角は、空気の
屈折率n₁を１とし、θ₁を90゜とおいて、 sin90゜＝n₂sinθ₂ sinθ₂＝１／n₂ よつて、臨界角＝sin^-1１／n₂となる。

換言すれば、いかなる角度から入射する外光
も、θ₂＜sin^-1１／n₂なる角度となる。

従つて、外光は面６ｅを通つてプリズム６から
出射するか、あるいは面６ｅを全反射した後、面
６ｋに向かうことになる。

このため、面６ｋを充分長く設定すれば、外光
が面６ｅを全反射しても面６ｋの光吸収層７に吸
収されてしまい、面６ｆを反射して受光部４に入
射されるおそれはない。

なお、図示しないが、受光部４の出力は車両用
ワイパの駆動部に入力されるようになつていて、
該出力が例えば所定値以下になるとこれが動作開
始信号になる。

次に上記第一実施例の作用を説明する。

ウインドウガラス２の外面に雨滴５が付着して
いないときには、投光部３からの光は、反射面６
ｂ，６ｃで反射を繰り返した後、ウインドウガラ
ス２内に入射し、そして境界面M₁で全反射され、
その反射光は再びプリズム６内に入射し、反射面
６ｅ，６ｆで反射を繰り返した後、面６ｇから出
射し受光部４に入射される。

雨滴５が付着すると、投光部３からの光は、ウ
インドウガラス２から雨滴５内に入射し、その一
部が雨滴５から外部に漏れ、受光部４の受光量が
減少する。これにより、受光部４の出力が変化し
て雨滴５が付着したことが検知され、車両用ワイ
パが動作を開始する。

この際、ウインドウガラス２から面６ｄを通つ
てプリズム６内に入射した外光は、面６ｅを通つ
てプリズム６から出射するか、あるいは面６ｅで
反射された後、面６ｋの光吸収層７に吸収されて
しまい、外光により受光部４が飽和状態になるお
それはない。

第５図及び第６図は本考案の第二実施例を示し
ている。この第二実施例では、投光部３と面６ａ
との間にスリツト８ａを介在し、また受光部４と
面６ｇとの間にスリツト８ｂを介在している。

スリツト８ｂは、スリツト８ａ、プリズム６を
通つて直進した光を遮るもので、スリツト８ａの
光通過部とスリツト８ｂの光不通過部が対向する
ように配置されている。従つて、雨滴５が付着し
ていない通常時は、投光部３からの光がスリツト
８ｂで遮られ、受光部４に光が入射されない。

雨滴５が付着すると、雨滴５内に入射した光の
一部は雨滴５とその外側の空気との境界面で全反
射されるとき光路が屈曲され、雨滴が付着してい
ない通常時の光路とは異なる光路をとり、スリツ
ト８ｂを通過する。

すなわち、第二実施例にあつては、雨滴５が付
着していないときには、受光部４には光が入射さ
れず、その出力は例えばＬレベルである。雨滴５
が付着するとこれにより光が屈曲され受光部４に
入射し、その出力はＨレベルに変り、雨滴５が付
着したことが検知される。

この第二実施例では、投光部３の劣化や電気的
ノイズ等により投光量が変化しても雨滴５の検知
には何ら影響されない。

なお、上記実施例では、投光部３をウインドウ
ガラス２の内側に配置した場合を示したが、これ
を外側に配置しても同様の作用効果が得られる。

また、雨滴５の検知に適用した場合を示した
が、これに限定されず、一般水滴用センサ、ガラ
スのくもり検出センサとしても使用することがで
きる。

以上説明したように本考案によれば、プリズム
に、透明体（ウインドウガラス）から該プリズム
に入射した外光が受光部に入射しないように規制
する面（反射面６ｅ，面６ｋ）を形成しているの
で、外光による外乱のない安定した検知が行え、
また複雑な回路処理を必要とせず、プリズムを加
工するだけでよくコストダウンを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の雨滴センサの略解図、第２図〜
第４図は本考案の一実施例を示し、第２図は略解
図、第３図及び第４図は作用の説明図、第５図〜
第６図は本考案の第二実施例を示し、第５図は略
解図、第６図は作用の説明図である。 ２……透明体（ウインドウガラス）、３……投
光部、４……受光部、６……プリズム、６ａ，６
ｋ……面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ウインドウガラスの内側に投光部と受光部と
   を配置すると共に、該ウインドウガラスの内面
   にプリズムを取付けて、光源から光をウインド
   ウガラスに照射し、該光の光路がウインドウガ
   ラスの外面に付着した雨滴等により変化したと
   きこれを受光部で検知するように構成した雨滴
   センサにおいて、 上記プリズムを複数の反射面を有する一つの
   多面体で構成し、上記投光部より入射面を通つ
   てウインドウガラスに対して垂直に照射された
   光が反射する第１の反射面を、ウインドウガラ
   スに対して45゜傾斜して形成し、この第１の反
   射面で反射した光が第２の反射面で反射して、
   ウインドウガラスとその外側の空気との境界面
   における臨界角より大きく、ウインドウガラス
   とその外側に付着した雨滴との境界面における
   臨界角より小さい入射角θでウインドウガラス
   に入射すべく、第２の反射面をウインドウガラ
   スの垂線に対して（45＋θ／２）゜傾斜して形
   成し、さらに上記第１および第２の反射面とそ
   れぞれウインドウガラスの垂線に対して線対称
   な部位に第４および第３の反射面を形成し、ウ
   インドウガラスの境界面で反射した光が、順次
   第３の反射面、第４の反射面で反射して、ウイ
   ンドウガラスに対して垂直な出射光として出射
   面より受光部に到達するように構成し、さらに
   上記第２の反射面および第３の反射面と相対向
   するウインドウガラス側部位で、上記第１の反
   射面および第４の反射面と、ウインドウガラス
   内面に接着した取付面との間に、投光部より入
   射される光が到達しない面を形成し、この面に
   光吸収層を形成したことを特徴とする雨滴セン
   サ。 (2) 上記投光部と上記プリズムの入射面との間お
   よび受光部とプリズムの出射面との間にスリツ
   トを設け、入射面側のスリツトの光通過部と、
   出射面側のスリツトの光不通過部が対向するよ
   うに配置したことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項に記載の雨滴センサ。