JPH1062559A

JPH1062559A - 雨滴検出装置

Info

Publication number: JPH1062559A
Application number: JP8220884A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Amagasa; 俊之天笠
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】効率良く雨滴の大きさを判別し得る雨滴検出
装置を提供する。【解決手段】発光素子１ａ、１ｂと受光素子２を離間
対向して設け、これらの間を通過する雨滴７ａ、７ｂが
発光素子１ａ、１ｂから受光素子２に向かう光線Ａ、Ｂ
を遮ることによって生じる受光素子２の出力変化に基づ
き雨滴７ａ、７ｂの存在を検出する車両用の雨滴検出装
置であって、発光素子１ａと受光素子２との間に結ばれ
た光線Ａと、発光素子１ｂと受光素子２との間に光線Ａ
と別に結ばれ、雨滴通過時に生じる受光素子２の出力変
化が光線Ａにおける出力変化と異なる光線Ｂとを有す
る。また、所定値以上の出力変化のみを有効化すること
により、出力変化が有効となる雨滴径を光線Ａと光線Ｂ
とで異ならせる閾値とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雨滴検出装置に関
し、特に、車両用のオートワイパシステムに用いるいわ
ゆる通過物認識型の雨滴検出装置に適用して有効な技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、車載設備の自動化の一貫として、
気象状況を感知して自動的にワイパーを作動させたり、
その動作速度を変化させたりする、いわゆるオートワイ
パシステムを装備した車両が増加している。このオート
ワイパシステムでは、降雨状況の感知のため、例えば自
動車にあっては、その前面のラジエターグリルやフロン
トバンパー等に、雨滴を感知する雨滴検出装置が設けら
れている。

【０００３】ここで、このような雨滴検出装置として、
受光素子と発光素子を対向設置してそれらの間を通過す
る雨滴の数を検出するタイプの雨滴検出装置があり、通
過物認識型の雨滴検出装置の一種として従来より広く用
いられている。この種の雨滴検出装置では、雨滴が光線
を遮ることにより生ずる受光量の変化を電気信号に変換
して雨滴の数を検出しており、その一例の概略を示した
ものが図６である。そこでは、発光素子５１と受光素子
５２が対向配置され、その間の空間５３を車両の進行に
伴って生ずる気流（矢印）が流れるようになっている。
そして、この気流と共に運ばれる雨滴５４によって生じ
る受光素子５２における受光量の変化によって雨滴の数
を検出し、その値に基づきワイパーの動作制御が行われ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな雨滴検出装置では、雨滴の大きさにかかわらず雨滴
であれば同じ１滴として計測する。ここで降雨時には、
小さな雨滴ほど均一に降り、大きな雨滴はまばらに降る
傾向がある。発明者の測定によれば、直径１ｍｍ以下の
雨滴が降る場合は降雨時全体の６５％、１ｍｍを超え２
ｍｍ以下のものは２2.５％、２ｍｍを超え３ｍｍ以下の
ものは7.５％、３ｍｍを超え４ｍｍ以下のものは2.５
％、４ｍｍを超え５ｍｍ以下のものは2.５％であった。
このように、雨滴にも様々な大きさのものが存在する
が、雨滴の検出感度を上げれば上げるほど雨滴の大小の
区別が困難となる。一方、雨滴の大きさが大きいほど雨
滴１滴が視界に及ぼす影響は大きい。従って、同じ重み
付けで雨滴を判断していたのでは実際の視界の状況を反
映できないという問題があった。

【０００５】このため、雨滴の大きさを受光素子の出力
電圧のアナログ的な変動と捉え、その電圧変化量と雨滴
の大きさとの関係から雨滴を分類する方式も提案されて
いる。しかしながら、このような方式は、処理が複雑で
あり、速度の速い変化には対応できないという問題があ
った。

【０００６】さらに、特開平３−２５０５４号公報のよ
うに、複数のセンサを配設して、各センサ間における光
ビームの減衰度の不規則性を検知して雨滴の大きさを判
断することも提案されている。しかしながら、この場合
も各センサを異なる周波数に変調して各ビームの光路を
判別したり、得られたデータを個別に比較処理するな
ど、装備や処理が複雑化するという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、簡単な構成でありながら
効率良く雨滴の大きさを判別し得る雨滴検出装置を提供
することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明の雨滴検出装置は、発光
素子と受光素子を離間対向して設け、これらの間を通過
する雨滴が発光素子から受光素子に向かう光線を遮るこ
とによって生じる受光素子の出力変化に基づき雨滴の存
在を検出する車両用の雨滴検出装置であって、発光素子
と受光素子との間に結ばれた第１光線と、発光素子と受
光素子との間に前記第１光線と別に結ばれ、雨滴通過時
に生じる受光素子の出力変化が第１光線における出力変
化と異なる第２光線とを有する。また、所定値以上の出
力変化のみを有効化することにより、所定径以上の雨滴
が前記光線を遮った時の前記出力変化のみを有効とし
て、出力変化が有効となる雨滴径を第１光線と第２光線
とで異ならせる閾値とを有することを特徴とする。そし
て、これにより、同じ雨滴径でも、雨滴径により、出力
変化が或る光線では有効となるが、他の光線では有効に
ならないという事態が生じるため、雨滴径による雨滴の
差別化が図られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１である雨滴検出装置の構成の概要を示す説明図で
ある。本発明による雨滴検出装置は、受光素子の指向感
度特性と発光素子の指向特性を利用して光量の異なる複
数の光線を設定し、それぞれの光線を雨滴が横切ったと
きの受光出力の違いに基づいて雨滴の大きさを識別する
ものである。

【００１３】当該雨滴検出装置は、図１に示したよう
に、赤外光を発する２個の発光素子１ａ、１ｂと、１個
の受光素子２からなり、発光素子１ａと受光素子２との
間に結ばれた光線Ａ（第１光線）と、発光素子１ｂと受
光素子２との間に結ばれた光線Ｂ（第２光線）を有する
雨滴検出部１０を備えた構成となっている。この場合、
発光素子１ａ、１ｂおよび受光素子２は中央制御装置３
に接続されており、受光素子２の出力信号は中央制御装
置３に入力されてＲＡＭ４に格納される。そして、この
検出結果とＲＯＭ５に格納された制御パターンや閾値等
に基づいてワイパー駆動用モータ６の動作制御が行わ
れ、ワイパーの作動や動作速度が制御される。

【００１４】ここで当該雨滴検出装置では、図１に示し
たように、受光素子２に対し２個の発光素子１ａ、１ｂ
が対向設置されており、そのうち発光素子１ａは、受光
素子２の真正面に配設されている。すなわち、受光素子
２は、発光素子１ａから発せられた光線Ａが最も強く受
光される位置に設けられている。

【００１５】一方、発光素子１ｂは、発光素子１ａと同
様の発光量を有するが、発光素子１ｂから若干離れて配
設されている。この場合、受光素子２の指向感度特性お
よび発光素子１ｂの指向特性は、正面ほど大きく、正面
から離れるに従って小さくなる。このため、受光素子２
における発光素子１ｂからの光線Ｂの受光量は光線Ａの
それよりも小さくなる。すなわち、光線Ｂを遮断した場
合に受光素子２に与える影響は、光線Ａを遮断した場合
のそれに比して小さいことになり、光線Ａと光線Ｂとで
は雨滴に対する感度が異なることになる。例えば、光線
Ｂの受光量が光線Ａの受光量の５０％となるように発光
素子１ｂを配置した場合、ある雨滴が光線Ｂを遮断した
時の受光素子２の出力変動は同じ雨滴が光線Ａを遮断し
た場合の５０％となる。

【００１６】なお、光線Ｂを光線Ａよりも弱くする手段
としては、発光素子１ｂに発光素子１ａよりも発光量の
少ないものを用い、それを受光素子２の方向に直接向け
て配置するようにしても良い。また、無指向性の発光素
子と指向性のある受光素子、あるいは、指向性のある発
光素子と無指向性の受光素子等の組み合わせなどでも感
度の違いを実現できる。但し、後述するような受発光素
子を複数組み合わせた構成とするためには前述の図１の
ような構成が適当である。

【００１７】このような構成の雨滴検出装置では、次の
ようにして雨滴の大きさが識別される。

【００１８】ここで、図１において、例えば大きな雨滴
７ａが光線Ａを横切った時に、受光素子２で「１０」の
出力変化があったとする。なお、この「１０」という値
は、本装置の作用を説明すべく他の場合との比較のため
に設定した仮の値であり、特定の単位を有する限定され
た値ではない。次に、雨滴７ａが光線Ｂを横切った時に
は、前述のように光量比が５０％に設定されているの
で、受光素子２における出力変化は「５」となる。そし
てこれらの値はＲＡＭ４に格納される。

【００１９】一方、小さな雨滴７ｂが光線Ａを横切った
時に、受光素子２の出力変化として「６」が得られたと
する。この場合には、光線Ｂを雨滴７ｂが横切ると出力
変化は「３」となる。そしてこれらの値もＲＡＭ４に格
納される。

【００２０】ここで、所定径以上の雨滴が光線を横切っ
た時の受光素子２における受光量を予め測定しておき、
これをＲＯＭ５に閾値として設定しておく。そして、中
央処理装置３では、得られたデータをＲＡＭ４から呼び
出して閾値と比較し、その値以上のデータを有効とす
る。これにより、所定径以下の雨滴のデータは無視さ
れ、雨滴の大きさにより、受光素子２における出力変化
のデータに差違が生じる。すなわち、雨滴径による雨滴
の差別化を図ることができ、大きい雨滴に関する認識確
率を上げることができる。なお、この差別化に際し、出
力変化の絶対値の大小を考慮してさらに細かな識別を行
えることは勿論である。また、このような比較処理は中
央処理装置３に設けられたコンパレータや論理回路等に
より実行される。

【００２１】このような処理を前記の例で見ると、例え
ば前記閾値を「４」と設定していたとすると、大きな雨
滴７ａでは光線Ａ、Ｂの両方での出力変化が有効となる
が、小さな雨滴７ｂでは光線Ｂにおける出力変化は閾値
「４」より小さいので無視され光線Ａでの出力変化のみ
が有効となる。このため、雨滴７ａと７ｂとでは得られ
るデータに差違が生じ、その差違に基づいて雨滴の大小
を判断しながら雨滴数を計数することが可能となる。す
なわち、大きな雨滴に対するデータ上での重み付けを行
うことができる。従って、雨滴の大小と雨滴数とから視
界の状況を判断してワイパー駆動用モータ６の動作速度
を適宜変化させることができ、視界の状況に応じたワイ
パーの動作制御が可能となる。なお、雨滴と視界状況と
の関連や、その状況下におけるワイパー速度の最適値等
の制御データはＲＯＭ５に格納されており、中央制御装
置３がそれに従って前記のような処理を行う。

【００２２】ところで、このような閾値を設定した場
合、光線Ａを横切ったときの出力変化が閾値（前記の例
で言えば「４」）以下の雨滴は計数されないことにな
る。しかしながら、細かな雨滴でも量が多い場合には視
界に影響を与える場合がある。そこで、かかる雨滴によ
り得られたデータについてもＲＡＭ４に残しておくと共
にその数を計数しておき、それが一定数以上となったと
きには、細かな雨滴により視界が悪くなったと判断して
ワイパーを作動させるようにすることもできる。

【００２３】なお、当該実施の形態では、１個の受光素
子２に対し２個の発光素子１ａ、１ｂを基本的構成とし
て説明したが、これを受光素子２個と発光素子１個の構
成としても同様の機能を達成し得るのは勿論である。こ
の場合、大きい雨滴では両方の受光素子の出力変化を有
効とし、小さい雨滴では一方の受光素子の出力変化のみ
を有効とするよう閾値を設定することになる。

【００２４】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２である雨滴検出装置の雨滴検出部の構成を示す説
明図である。この実施の形態２は、雨滴検出が可能なエ
リアを拡大すべく、発光素子と受光素子を交互に複数配
置して雨滴検出部１０を形成したものであり、図１の構
成とを組み合わせた形となっている。

【００２５】当該雨滴検出装置では、図２に示したよう
に、発光素子１１ａ〜１１ｆと受光素子１２ａ〜１２ｆ
が交互に複数配列された構成となっている。この場合、
受光素子１２ａは、発光素子１１ａからの強い光線Ｃ
（第１光線）と発光素子１１ｃからの弱い光線Ｄ（第２
光線）を受光する。また、受光素子１２ｃは、発光素子
１１ｃからの強い光線Ｅ（第１光線）と、発光素子１１
ａおよび１１ｅからの弱い光線Ｆ（第２光線）およびＧ
（第２光線）を受光する。同様に他の受光素子１１ｂ等
も、図２に示したように、対向する発光素子からの強い
光線と、その隣の発光素子からの弱い光線とをそれぞれ
受光する。なお、雨滴検出処理に関する回路構成は図１
と同様である。

【００２６】このような構成の雨滴検出装置において
も、前述のように、雨滴１３が何れの光線を横切ったか
によって受光素子１２ａ等における出力変化が異なる。
例えば、受光素子１２ｃでは、雨滴１３が光線ＦやＧを
横切ったときの出力変化は光線Ｅを横切ったときの変化
に比して小さい。従って、小さな雨滴が光線ＦやＧを横
切ったときの出力変化は無視されるように閾値を適宜設
定することによって、雨滴の大きさを識別することが可
能となる。

【００２７】このように、本発明による雨滴検出装置で
は、第１光線、第２光線共にその数は１つには限定され
ず、また、第１光線と第２光線の組を複数組み合わせて
構成しても良い。さらに、例えば光線Ｆと光線Ｇを異な
る光量とするなど、第１光線や第２光線内でも各光線を
異なる光量に設定することも可能である。

【００２８】

【実施例】次に、発明者がかかる構成からなる雨滴検出
装置の効果を確認すべく行った実験につき、その実験の
概要および結果について説明する。図３は当該実験に用
いた装置の雨滴検出部１０の構成を示す説明図である。

【００２９】当該装置では、雨滴検出部１０として、図
３に示すような形で発光素子２１ａ〜２１ｄと受光素子
２２ａ〜２２ｄを交互に配置し、それらの間を雨滴の代
わりに棒２３を通過させた。棒２３としては、大きな雨
滴の代替物として直径0.８９ｍｍのものを、また、小さ
な雨滴の代替物として0.１２ｍｍのものを用いた。以
下、この装置において前記の棒２３が通過したときの受
光素子２２ｄ、２２ｃ、２２ｂの出力変化と、これらを
総合して二値化した出力データを図４、図５に示す。

【００３０】（実施例１）図４は、図３の装置に直径0.
８９ｍｍの棒を通過させたときの出力信号を示すグラフ
である。図中、（ａ）は総合出力データ、（ｂ）は受光
素子２２ｄの出力、（ｃ）は受光素子２２ｃの出力、
（ｄ）は受光素子２２ｂの出力である。

【００３１】ここで、図３に示したように、各光線およ
びそれを棒２３が通過する地点をそれぞれ、光線Ｐ,
Ｑ, Ｒ（第１光線）、Ｘ, Ｙ, Ｚ（第２光線）および地
点ｐ,ｑ, ｒ、ｘ, ｙ, ｚとする。そして、この時の出
力変化を図中に表示する。これによると、例えば受光素
子２２ｄでは、棒２３が光線Ｘを横切る地点ｘを通過し
た時には、小さな出力変化が、また、光線Ｒを横切る地
点ｒを通過した時には大きな出力変化が見られる。そし
て、これと同様の変化が受光素子２２ｃ、２２ｂでも見
られ、総合出力データには６個の出力変化が見られる。

【００３２】（実施例２）次に、図５は、図３の装置に
直径0.１２ｍｍの棒を通過させたときの出力信号を示す
グラフである。なお、図中の構成は図４と同様である。

【００３３】ここでは、例えば受光素子２２ｄでは、地
点ｒを通過した時に出力変化が見られ、地点ｘを通過し
た時にはほとんど微小な変化しか見られない。また、受
光素子２２ｃ、２２ｂでは、それぞれ、地点ｑ、ｐでの
変化のみしか見られず、総合出力データには３個の出力
変化しか見られない。なお、図５の場合は、棒２３の直
径が小さいので地点ｐ、ｑ、ｒにおける出力変化の山は
図４のそれよりも小さくなる。

【００３４】このように、図４、図５を比較して見る
と、棒の径が大きいときには弱い光線でも受光素子の出
力に変化が見られるが、棒の径が小さくなると弱い光線
では出力変化が見られなくなる。そのため、図３のよう
な装置によれば、棒の径によって異なった総合出力デー
タを得ることができる。そして、棒の径を雨滴の径と置
き換えて考えれば、大きい雨滴と小さい雨滴では得られ
るデータに差違が生じることとなり、その差別化を図る
ことが可能となる。また、この場合雨滴の大小により出
力変化の数が異なるため（大は６個、小は３個）、雨滴
径の違いをデジタル的に把握することも可能である。

【００３５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３６】例えば、発光素子と受光素子の位置関係や
数は、受光素子の出力が異なる態様であればどのような
ものでも良い。例えば、発光量の異なる発光素子２個と
受光素子２個とからなる組み合わせで、双方の出力が有
効であれば大、一方の出力のみ有効であれば小と判断し
ても良い。また、発光量の異なる発光素子２個を１個の
受光素子に対向させて近接配置し、雨滴の径により受光
量に差違が生じるようにしても良い。但し、この場合に
は受光量の大小によって雨滴径を識別することになる。
また、１個の受光素子に対して２個以上の発光素子を配
したり、或いはその逆に２個以上の発光素子に１個の受
光素子を配することで、大小２つの大きさの雨滴だけで
なく、さらに雨滴の径を細分化して識別することもでき
る。

【００３７】さらに、前記の例には限られず、より多く
の素子を用いて雨滴検出エリアをさらに拡大することも
できる。加えて、素子の構成は図１、２のような平面的
なものには限られず、各素子を立体的に配設することも
可能である。なお、雨滴検出に用いられる光線は赤外光
には限られず、可視光や紫外光でも良い。

【００３８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野である車両用の雨滴検出装
置に適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、たとえば、オフィスビルやホテル等に
おける天気情報の提供等にも適用できる。

【００３９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４０】すなわち、発光素子の指向特性や受光素子
の指向感度特性を利用して雨滴通過時における受光素子
の出力変化を異ならせ、所定径以上の雨滴のデータを有
効とする閾値を設けたことにより、大きい雨滴に関する
認識確率を上げ、雨滴径による雨滴の差別化を図ること
ができる。従って、大きな雨滴に対するデータ上での重
み付けを行うことができ、視界の状況に応じたワイパー
の動作制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１である雨滴検出装置の構
成を示す説明図である。

【図２】本発明の実施の形態２である雨滴検出装置の雨
滴検出部の構成を示す説明図である。

【図３】本発明による雨滴検出装置の効果を測定するた
めに用いた実験例の雨滴検出部の構成を示す説明図であ
る。

【図４】図３の構成からなる装置に直径0.８９ｍｍの棒
を通過させたときの出力信号を示すグラフである。

【図５】図３の構成からなる装置に直径0.１２ｍｍの棒
を通過させたときの出力信号を示すグラフである。

【図６】従来の雨滴検出装置の構成の概略を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ａ発光素子１ｂ発光素子２受光素子３中央制御装置４ＲＡＭ５ＲＯＭ６ワイパー駆動用モータ７雨滴７ａ雨滴７ｂ雨滴１０雨滴検出部１１ａ発光素子１１ｂ発光素子１１ｃ発光素子１１ｄ発光素子１１ｅ発光素子１１ｆ発光素子１２ａ受光素子１２ｂ受光素子１２ｃ受光素子１２ｄ受光素子１２ｅ受光素子１２ｆ受光素子２１ａ発光素子２１ｂ発光素子２１ｃ発光素子２１ｄ発光素子２２ａ受光素子２２ｂ受光素子２２ｃ受光素子２２ｄ受光素子２３棒５１発光素子５２受光素子５３空間５４雨滴Ａ光線（第１光線）Ｂ光線（第２光線）Ｃ光線（第１光線）Ｄ光線（第２光線）Ｅ光線（第１光線）Ｆ光線（第２光線）Ｇ光線（第２光線）Ｐ光線（第１光線）Ｑ光線（第１光線）Ｒ光線（第１光線）Ｘ光線（第２光線）Ｙ光線（第２光線）Ｚ光線（第２光線）ｐ地点ｑ地点ｒ地点ｘ地点ｙ地点ｚ地点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と受光素子を離間対向して設
け、これらの間を通過する雨滴が前記発光素子から前記
受光素子に向かう光線を遮ることによって生じる前記受
光素子の出力変化に基づき雨滴の存在を検出する車両用
の雨滴検出装置であって、前記発光素子と前記受光素子との間に結ばれた第１光線
と、前記発光素子と前記受光素子との間に前記第１光線と別
に結ばれ、雨滴通過時に生じる前記受光素子の出力変化
が、前記第１光線における前記出力変化と異なる第２光
線と、所定値以上の前記出力変化のみを有効化することによ
り、前記出力変化が有効となる雨滴径を前記第１光線と
前記第２光線とで異ならせる閾値とを有することを特徴
とする雨滴検出装置。