JP2000136998A - 雨滴検出装置 - Google Patents

雨滴検出装置

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JP2000136998A
JP2000136998A JP10312015A JP31201598A JP2000136998A JP 2000136998 A JP2000136998 A JP 2000136998A JP 10312015 A JP10312015 A JP 10312015A JP 31201598 A JP31201598 A JP 31201598A JP 2000136998 A JP2000136998 A JP 2000136998A
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light
hologram
transparent plate
glass
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Application number
JP10312015A
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English (en)
Inventor
Shinji Nishikawa
晋司 西川
Motoo Asakura
素雄 朝倉
Tsutomu Hashimoto
力 橋本
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Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】プリズムを必要とせず、発光素子からの透明板
状体への光の導入、透明板状体から受光素子への光の導
出が容易であるばかりでなく、小型化、軽量化した雨滴
検出装置を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明の雨滴検出装置は、単板ガラス、合
わせガラスなどの透明板状体に発光素子からの光を導入
して、透明板状体中を全反射させ、受光素子により前記
透明板状体中の光を受光して雨滴を検出する装置におい
て、発光素子からの導入部と受光素子への導出部にホロ
グラムを設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの窓ガ
ラスに雨滴が付着したことを検出してワイパーなどを自
動的に駆動させるための雨滴検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、室内側に発光素子と受光素子を配
設し、発光素子からの発光ビームと、受光素子の受光視
野とが室外においてガラスの前方所定距離で交差するよ
うにし、センシング領域内に雨滴が存在すると発光素子
からの光が雨滴に当たって散乱光を発し、該散乱光を受
光素子が検出して雨滴を検出する装置(特開平10−9
6791号公報)、フロントガラスに向けて配された発
光素子と、フロントガラスに向けて配されるとともに発
光素子より発せられフロントガラス内を全反射した光を
受光する素子とを有し、フロントガラス上の雨滴によっ
て生じる受光素子における受光量の変化に基づき雨滴の
存在を検出する装置(特開平10−62336号公報)
などが出願されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
装置では、常時前方向に検出光の赤外線を放出するが、
検出領域が広いので赤外線放射、検出にエネルギーを要
し、車両などの移動体において電力消費が大きくなるこ
とから問題があり、特に車室内に装置を配する場合に
は、近年の車両のフロントガラスでは車室内への熱の流
入を抑制するため遮熱効果の高いグリーン系の着色ガラ
スが多く用いられており、これらは、3μmより長い波
長では10%以下と著しく透過率が低く、それより短い
赤外線域においても透過率が50%以下と低いことから
特にこの点が懸念され、装置、さらには制御システム全
体としても大がかりとならざるを得ない。
【0004】また、後者の装置では、プリズムの形状、
設置状況により検出装置全体の寸法が大きくなって運転
者などにとって邪魔な存在になるばかりか、導入用、導
出用プリズムを発光素子、受光素子との位置関係で正確
に取り付ける必要がある。
【0005】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、プリズムを必要とせず、発光素子からの透明
板状体への光の導入、透明板状体から受光素子への光の
導出が容易であるばかりでなく、小型化、軽量化した雨
滴検出装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の雨滴検出装置
は、単板ガラス、合わせガラスなどの透明板状体に発光
素子からの光を導入して、透明板状体中を全反射させ、
受光素子により前記透明板状体中の光を受光して雨滴を
検出する装置において、発光素子からの導入部と受光素
子への導出部にホログラムを設けたことを特徴とする。
【0007】本発明は発光素子からの光を透明板状体に
導入するときと透明板状体からの光を受光素子への導出
を、ホログラムシートによって行うのでプリズムなど必
要とせず、装置を小型化することができる。
【0008】また、導入部と導出部のホログラムを一体
化しておくと1枚のシートを透明板状体の表面、裏面あ
るいは内部に設けるだけでよいので、プリズムを設ける
場合などに比較して検出装置の組立を容易に行うことが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の雨滴検出装置は、自動車
用のフロントガラスに応用した例で説明したが、船舶、
飛行機、電車などの乗り物用の風防ガラスとして応用し
て、ワイパーなどを自動的に駆動させたり、住宅用の窓
ガラスに応用して雨が降ってきたことを住民に通報させ
たり各種の応用が可能である。
【0010】透明板状体としては、単板ガラス、2枚の
板ガラスをポリビニールブチラールなどの中間膜により
接着した構造の合わせガラス、板ガラスに透明樹脂板を
接着したバイレイヤーガラス以外にも板ガラスに代えて
ポリカーボネートなどの透明樹脂板などを採用すること
もできる。
【0011】ホログラムは透過型ホログラム、反射型ホ
ログラムのいずれも使用可能であり、発光素子からの光
を透明板状体に導入する際のホログラムは発光素子の光
を透明板状体中で全反射するように回折角を板ガラスの
場合で42°以上とし、雨滴(屈折率1.33)と透明
板状体と雨滴との界面で全反射しないように60.1°
以下になるようなホログラムを使用する必要があり、透
明板状体から受光素子へ導出する際のホログラムは逆に
透明板状体中を全反射してきた光を受光素子に出射する
ようなホログラムを使用する必要がある。
【0012】透過型ホログラムの作製は、導入用と導出
用を一体化する場合には、3分割し1つは導入用、1つ
は導出用、残りの1つは未露光のままとする。まずフォ
トポリマーなどの感材の一方の側方部に(残部はマスキ
ングしておく)導入用のホログラムとして例えば垂直方
向(入射角0°)と入射角を 41.8°〜60.1°
の方向の2方向からのレーザー光を、発散光と発散光あ
るいは発散光と平行光として同じ面から照射して干渉縞
を形成させ、その後他方の側方部(残部はマスキングし
ておく)に導出用として、導入用とは逆の面から導入用
と同じ入射角の2方向からのレーザー光を、発散光と収
束光、発散光と平行光、発散光と発散光、あるいは平行
光と平行光として入射させて干渉縞を形成し、その後通
常の現像処理などを行ってホログラムを得る。この場合
に導入用ホログラムと導出用ホログラムが両側に記録さ
れ、両者の間の中央部分は干渉縞が形成されていない未
露光部分である。
【0013】反射型ホログラムの作製は、導入用と導出
用を一体化する場合には透過型ホログラムの場合と同様
に感材を3分割して、透過型ホログラムの場合にはそれ
ぞれ同一の感材面に2方向からのレーザー光を照射した
が、反射型ホログラムの場合には2方向からの光を同一
の方向ではなく反対側の方向から入射させて干渉縞を形
成すればよい。
【0014】また、透過型ホログラム、反射型ホログラ
ムのいずれの場合にも一体化した方が好ましいが、導入
用ホログラムと導出用ホログラムをそれぞれ作製し、そ
れぞれ透明板状体に設けても勿論よい。
【0015】ホログラムの配置場所は車両用の場合に
は、フロントガラス(合わせガラス)に設けた方がよ
く、その場所は車内側板ガラスの車内側面、あるいはど
ちらかの板ガラスと中間膜の間の板ガラス面に貼り付け
ればよい。バイレイヤーガラスの場合にも板ガラスと透
明樹脂板の間あるいは室内側表面に、単板ガラスの場合
には室内側表面に発光素子、受光素子とも、運転者、同
乗者などの邪魔にならない室内ミラーの裏側などに設け
ればよい。
【0016】感材については、樹脂フィルムに厚さ25
μmのフォトポリマーポリマー、例えばOmniDex
−352(DuPont製)を塗布したものなどが好適
であるが、フィルムに感材が塗布されたものであればよ
い。
【0017】発光素子については波長範囲の狭い単波長
の光を発光する発光ダイオード、EL(エレクトロルミ
ネッセンス)素子などを好適に採用することができる
が、波長範囲の狭いものであって小型であれば同様に使
用することができる。
【0018】受光素子については、フォトダイオードな
ど各種の小型で軽量な受光素子を採用することができ
る。
【0019】検出回路は、雨滴が透明板状体に付着する
と、その雨滴部分で光が散乱され受光素子への検出光の
入光量が低減するので、その変化を検出できるような増
幅回路、設定値との比較を行う比較回路など、場合によ
っては検出光の変化をとらえられるような微分回路など
を必要に応じて付加した通常の検出回路を使用すること
ができる。
【0020】透明板状体中を全反射させる回数につい
て、実施例に示すように車内側から検出光を導入して1
回(1往復)全反射させる場合には、雨滴の検出範囲が
狭くなる可能性はあるが、車内側のホログラムと空気と
の界面では全反射させないので、車内側の結露による誤
検出を生じないので検出回路を簡素化することができ
る。車内側に生じる結露は小さな水滴であるので受光素
子に入力される検出光の低減の変化が車外側表面に付着
した雨滴に比較して小さいので検出光の変化率を微分回
路などによって測定すれば識別可能であるので、全反射
させる回数を2往復以上にして雨滴の検出範囲を広げる
こともできる。
【0021】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説
明する。
【0022】図1、図2はそれぞれ実施例1と実施例2
におけるフロントガラスの要部断面図である。
【0023】実施例1 図1に示すように、透明板状体1を車両用フロントガラ
スとして、透過型ホログラム2を車両用フロントガラス
の車内側面に配設した例である。ここでは発光素子にA
〓GaAs系の近赤外線発光ダイオード、検出器はゲル
マニウム系検出器を用いることとし、ホログラムは以下
のようにして作製した。
【0024】まず、樹脂フィルムに厚さ50μmのフォ
トポリマーポリマーを塗布した、例えばOmniDex
−352(DuPont製)10mm×30mmの感材
の片側10mm×10mmの領域以外はマスキングし
て、図示しない647nmの光を発振するレーザー発振
器、ビームスプリッター、凸レンズ、ミラーなどを組み
合わせた光学装置によりレーザー光を2分割させて、一
方の光の再生角が0°、他方の光の再生角が40°〜6
0°の間の角度になるように、ガラスブロックを用いて
例えば入射角6.2°の発散光と、同じく43.8°の
発散光をそれぞれ感材の一方の面に照射して、片側10
mm×10mmの領域に導入用の干渉縞を形成し、次い
でもう一方の反対側の片側10mm×10mmの領域以
外はマスキングして、図示しない647nmの光を発振
するレーザー発振器、ビームスプリッター、凸レンズ、
ミラーなどを組み合わせた光学装置によりレーザー光を
2分割させて、一方の光の再生角が0°、他方の光の再
生角が40°〜60°の間の角度になるように、ガラス
ブロックを用いて例えば6.2°の発散光、と43.8
°の発散光をそれぞれ感材の他方の面に照射してもう一
方の片側10mm×10mmの領域に導出用の干渉縞を
形成し、その後通常の現像処理などを行って透過型ホロ
グラム2を得る。得られたホログラム2は導入用のホロ
グラム21と導出用ホログラム22と未露光部分23に
3種類に区分されたシートである。ここで、ホログラム
の露光方法については、用いるレーザー、露光波長、露
光角度などの条件は、用いる発光素子、受光素子の光学
特性に合わせて選択すればよい。
【0025】次いで2枚の板ガラス、車内側板ガラス1
1と車外側板ガラス12がポリビニールブチラールなど
の中間膜13により接着された合わせガラスに3区分さ
れたホログラム2を貼り付け、導入用ホログラム21の
前面に発光素子3を、導出用ホログラム22の前面に受
光素子4を取り付け、自動車の前部開口部にフロントガ
ラスとして装着する。
【0026】なお、図示しないが、発光素子3には電源
からのリード線を接続し、受光素子の4の出力側には検
出回路を接続する。
【0027】このようにして得られた雨滴検出装置にお
いて、雨が降っていないときには、合わせガラスに発光
素子3からの検出光が導入されると、検出光は車外側板
ガラスの車外側面で全反射されて、受光素子4によって
受光されるが、この場合には合わせガラス中の光の減衰
が若干あるだけでほぼ全量が受光される。雨滴が車外側
板ガラスの車外側面に付着すると、雨滴に検出光の一
部、あるいは全量が入射してこの雨滴によって散乱する
ので、受光素子に受光される検出光はほとんど0になる
か激減する。
【0028】図示しない検出回路において、この受光量
の絶対量を、雨が降ってない通常の量に相当する量を基
準値として比較すれば雨滴を的確に検出することができ
る。なお、この場合に結露が車内側板ガラスに生じても
検出光は1回(1往復)全反射するだけであり、ホログ
ラムと空気との界面では反射されないので誤検出するこ
とはない。
【0029】実施例2 図2に示すように透明板状体を車両用フロントガラスと
して、透過型ホログラムを車両用フロントガラスの車内
側面に配設した例であり、その他の構成は実施例1と同
じとしたものである。
【0030】この場合にはホログラム2が表面に露出し
ないのでホログラムが保護され、耐久性などが向上し、
さらに検出光の光路長が短くなるので内部での吸収も抑
えられ、またホログラム2の寸法をさらに小さくするこ
とができ、発光素子3と受光素子4の取り付けのピッチ
(間隔)も小さくすることができる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、発光素子からの光の透
明板状体への導入と透明板状体からの光の受光素子への
導出を、ホログラムシートによって行うのでプリズムな
ど必要とせず、装置を小型化することができる。
【0032】また、導入部と導出部のホログラムを一体
化しておくと1枚のシートを透明板状体の表面、裏面あ
るいは内部に設けるだけでよいのでプリズムを設ける場
合などに比較して検出装置の組立を容易に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1におけるフロントガラスの要部断面図
である。
【図2】実施例2におけるフロントガラスの要部断面図
である。
【符号の説明】
1 透明板状体 2 ホログラム 3 発光素子 4 受光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 力 東京都千代田区神田錦町3丁目7番地1 セントラル硝子株式会社内 Fターム(参考) 2G059 AA05 BB15 CC11 EE01 EE02 GG01 GG02 HH01 HH02 JJ30 KK01 LL03 PP02 PP10 2G065 AA04 AB22 BA09 BB17 BC03 BC14 BC15 DA05 DA15 2H049 CA05 CA07 CA09 CA24 3D025 AG42

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明板状体に発光素子からの検出光を導入
    して、透明板状体中を全反射させ、受光素子により前記
    透明板状体中の検出光を受光して雨滴を検出する装置に
    おいて、発光素子からの検出光の導入部と受光素子への
    導出部にホログラムを設けたことを特徴とする雨滴検出
    装置。
  2. 【請求項2】導入部と導出部のホログラムを一体化した
    ことを特徴とする請求項1記載の雨滴検出装置。
JP10312015A 1998-11-02 1998-11-02 雨滴検出装置 Pending JP2000136998A (ja)

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EP99121576A EP0999104A3 (en) 1998-11-02 1999-10-29 Water droplet sensor and exposure system for hologram
US09/431,328 US6307198B1 (en) 1998-11-02 1999-11-02 Water droplet sensor and exposure system for hologram

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