JP3521062B2 - 雨滴検出装置 - Google Patents

雨滴検出装置

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JP3521062B2 JP36965298A JP36965298A JP3521062B2 JP 3521062 B2 JP3521062 B2 JP 3521062B2 JP 36965298 A JP36965298 A JP 36965298A JP 36965298 A JP36965298 A JP 36965298A JP 3521062 B2 JP3521062 B2 JP 3521062B2
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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】本発明の雨滴検出装置は、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、前記透明板状体の端
面近傍に設けた発光素子からの検出光の導入は、透明板
状体の端面から行い、前記透明板状体に設けた受光素子
への導出部に、ホログラムに垂直方向に検出光を回折さ
せる、樹脂フィルムを用いている透過型ホログラムまた
は反射型ホログラムでなる導出用ホログラムを設けたこ
とを特徴とする雨滴検出装置である。また、本発明の雨
滴検出装置は、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、前記透明板状体の端面近傍に設けた発光素子
からの検出光の導入は、透明板状体の端面から行い、前
記透明板状体の端面近傍に設けた受光素子への導出は、
前記検出光の経路中に返送用ホログラムを設けて前記透
明板状体の端面から行うことを特徴とする雨滴検出装置
である。また、本発明の雨滴検出装置は、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、透明板状体に設け
た発光素子からの検出光の導入は、透明板状体に設けた
導入用ホログラムを経て行い、透明板状体の端面近傍に
設けた受光素子への導出は、透明板状体の端面から行う
ことを特徴とする雨滴検出装置である。
【0007】本発明は発光素子からの検出光を透明板状
体に導入するときに、透明板状体端面あるいはホログラ
ムを利用して導入することにより、透明板状体中で全反
射するような検出光を、プリズムなどを設けることなく
容易に導入させることができ、受光素子への検出光の導
出はホログラムあるいは透明板状体の端面を利用して導
出することによりプリズムを必要とせず、装置を小型化
することができる。
【0008】
【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。
【0009】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。
【0010】発光素子と受光素子の配置について、発光
素子を透明板状体の端面近傍に設け、受光素子を透明板
状体に設ける場合と、発光素子と受光素子をともに透明
板状体の端面近傍に設ける場合と、発光素子を透明板状
体に設け、受光素子を透明板状体の端面近傍に設ける場
合の3通りあり、発光素子か受光素子のどちらかを透明
板状体に設ける場合にはホログラムの露光、発光素子と
受光素子のセッティングなど比較的容易に光学的処理が
できる利点がある。また、発光素子と受光素子のいずれ
も透明板状体の端面近傍に設ける場合にはセッティング
など光学的処理が比較的困難であるが、突起物が透明板
状体に存在せず、運転者などから隠蔽できるという利点
がある。
【0011】透明板状体に設けた受光素子へ透明板状体
から検出光を導出するホログラムは、透過型ホログラム
でも反射型ホログラムでも良いが、全反射してきた検出
光をほぼ垂直方向に回折するようなホログラムとする必
要があり、透過型ホログラムの場合、その作製は、まず
フォトポリマーなどの感材の一方の面に例えば垂直方向
(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、発散光と収束光ある
いは平行光と平行光として同じ面から、反射型ホログラ
ムの場合には感材を挟んで反対側の面から2光束を同様
にして、ガラスブロック、あるいはホログラムなどを介
在させて照射して干渉縞を形成する。
【0012】透明板状体に設けた発光素子から検出光を
透明板状体へ導入する導入用ホログラムは導出用ホログ
ラムと同じ透過型ホログラムを使用することができる。
【0013】透明板状体端面から入射した検出光を再び
端面に戻す返送用ホログラムは、反射型ホログラムでも
透過型ホログラムでも良く、全反射してきた検出光を光
路を変えて全反射しながら戻るように回折するホログラ
ムとする必要があり、反射型ホログラムの場合その作製
は、入射角を 41.8°〜60.1°の方向の2方向
からのレーザー光を、発散光と収束光あるいは平行光と
平行光として異なる面から、透過型ホログラムの場合に
は感材の一方の面から2光束を同様にしてガラスブロッ
ク、ホログラムなどを介在させて照射し、干渉縞を形成
する。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】
【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。
【0020】図1(A)〜図3(A)はそれぞれ実施例
1〜実施例3におけるフロントガラスの要部平面図、図
1(B)〜図3(B)はそれぞれ実施例1〜実施例3に
おけるフロントガラスの要部断面図である。
【0021】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、発光素子3を透明板状体の端面近傍に、導出
用ホログラム2を車両用フロントガラスの内部に、受光
素子4を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AlGaAs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、導出用ホログラムは以下のようにして作製し
た。
【0022】まず、樹脂フィルムに厚さ25μmのフォ
トポリマーポリマーを塗布した、例えばOmniDex
−352(DuPont製)を用いて、図示しない64
7nm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41.8°〜60.1°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°の収束光と、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、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導出用ホログラ
ム2を得る。
【0023】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により接着された車内側板ガラスの合わせ
面側に導出用ホログラム2を貼り付け、導出用ホログラ
ム2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。
【0024】なお、発光素子3はフロントガラスを装着
する前に予め図示しないボディに配設しておく。また、
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。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】実施例2 図2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、受光素子4も発光素子3と同様に透明板状体
の端面近傍に配設するとともに、導出用ホログラムは透
明板状体中を全反射してきた検出光を断面でみれば同じ
だが平面的に変えて透明板状体の端面側に全反射させな
がら戻すようにした以外は実施例1と同じ構成とした例
である。
【0028】この場合の返送用ホログラムは、入射角を
41.8°〜60.1°の方向の2方向からのレーザ
ー光を、発散光と収束光あるいは平行光と平行光として
異なる面からガラスブロック、ホログラムなどを介在さ
せて照射し、干渉縞を形成する。
【0029】このような構成にした雨滴検出装置は、発
光素子と受光素子が透明板状体に突起をつくらず、隠蔽
できる利点があり、最初に発光素子、受光素子のセッテ
ィングさえ正確に行っておけば、実施例1同様に雨滴を
的確に検出することができる。 実施例3 図3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、受光素子4も発光素子3と同様に透明板状体
の端面近傍に配設するとともに、導出用ホログラムは透
明板状体中を全反射してきた検出光を平面でみれば同じ
だが断面的に変えて透明板状体の端面側に全反射させな
がら戻すようにした以外は実施例1と同じ構成とした例
である。
【0030】この場合の折り返し用ホログラムは、入射
角を 41.8°〜60.1°の方向の2方向からのレ
ーザー光を、発散光と収束光あるいは平行光と平行光と
して異なる面からガラスブロック、ホログラムなどを介
在させて照射し、干渉縞を形成する。
【0031】このような構成にした雨滴検出装置は、発
光素子と受光素子が透明板状体に突起をつくらず、隠蔽
できる利点があり、最初に発光素子、受光素子のセッテ
ィングさえ正確に行っておけば、実施例1同様に雨滴を
的確に検出することができる。
【0032】実施例4 透明板状体であるフロントガラスに設けた発光素子から
の検出光を透明板状体に設けた導入用ホログラムにより
導入し、フロントガラスの端面からその近傍に設けた受
光素子へ導出する例であり、図1に示す実施例1の発光
素子を受光素子に、受光素子を発光素子に、導出用ホロ
グラムを導入用ホログラムにそれぞれ置き換えて矢印を
逆にすればよい。
【0033】
【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
導出の少なくとも一方は透明板状体の端面を利用して行
い、受光素子あるいは発光素子のいずれかを透明板状体
に設ける場合には、検出光の導出あるいは導入をホログ
ラムを利用して行うので、プリズムなどを透明板状体に
設ける必要がなく検出装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のフロントガラスを示し、(A)は要
部平面図、(B)は要部断面図である。
【図2】実施例2のフロントガラスを示し、(A)は要
部平面図、(B)は要部断面図である。
【図3】実施例2のフロントガラスを示し、(A)は要
部平面図、(B)は要部断面図である。
【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 (56)参考文献 特開 平11−37925(JP,A) 特開 平9−257952(JP,A) 特開 平10−281989(JP,A) 特開2000−193590(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01W 1/14 B60S 1/08 G01N 21/17 G01W 1/11

Claims (3)

    (57)【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、前記透明板状体の端面近傍に設けた発光素子か
    らの検出光の導入は、透明板状体の端面から行い、前記
    透明板状体に設けた受光素子への導出部に、ホログラム
    に垂直方向に検出光を回折させる、樹脂フィルムを用い
    ている透過型ホログラムまたは反射型ホログラムでなる
    導出用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】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、前記透明板状体の端面近傍に設けた発光素子か
    らの検出光の導入は、透明板状体の端面から行い、前記
    透明板状体の端面近傍に設けた受光素子の導出は、前
    記検出光の経路中に返送用ホログラムを設けて前記透明
    板状体の端面から行うことを特徴とする雨滴検出装置。
  3. 【請求項3】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、透明板状体に設けた発光素子からの検出光の導
    入は、透明板状体に設けた導入用ホログラムを経て行
    い、透明板状体の端面近傍に設けた受光素子への導出
    は、透明板状体の端面から行うことを特徴とする雨滴検
    出装置
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