(57)【要約】【課題】付着物の検出精度の低下が抑制された付着物検出装置を提供する。【解決手段】透明板（２００）に付着した付着物を検出する付着物検出装置。透明板に光を照射する発光素子（１０）と、透明板にて反射された光電気信号に変換する受光素子（２０）と、受光素子の電気信号に基づいて付着物の有無を判定する付着物判定部（３０）と、発光素子の光を透明板に導く導光レンズ（４１）と、発光素子、受光素子、および、導光レンズそれぞれを収納するケース（５０）と、透明板の温度を検出する第１温度センサ（６０）と、ケース内の温度を検出する第２温度センサ（７０）と、ケース内の湿度を検出する湿度センサ（８０）と、透明板の温度とケース内の温度に基づいて導光レンズのレンズ温度を検出し、レンズ温度とケース内の湿度に基づいて、導光レンズの結露を判定する結露判定部（３０）と、を有する。【選択図】図１
2015072167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部環境に晒される透明板（２００）の外面（２００ｂ）に付着した付着物を検出する付着物検出装置であって、
外部環境から隔離された前記透明板の内面（２００ａ）に光を照射する発光素子（１０）と、
前記発光素子から発せられ、前記透明板にて反射された光を受光し、電気信号に変換する受光素子（２０）と、
前記受光素子にて変換された電気信号に基づいて、前記付着物の有無を判定する付着物判定部（３０）と、
前記透明板の内面に固定され、前記発光素子から発せられた光を前記透明板の内面に導く導光レンズ（４１）と、
前記発光素子、前記受光素子、および、前記導光レンズそれぞれを収納するケース（５０）と、
前記透明板の温度を検出する第１温度センサ（６０）と、
前記ケース内の温度を検出する第２温度センサ（７０）と、
前記ケース内の湿度を検出する湿度センサ（８０）と、
前記第１温度センサによって検出された前記透明板の温度と前記第２温度センサによって検出された前記ケース内の温度に基づいて前記導光レンズのレンズ温度を検出し、その検出した前記レンズ温度と前記湿度センサによって検出された前記ケース内の湿度に基づいて、前記導光レンズの結露を判定する結露判定部（３０）と、を有することを特徴とする付着物検出装置。
【請求項２】
前記導光レンズを前記透明板の内面に固定する固定部材（９０）を有し、
前記結露判定部は、前記透明板の温度と前記ケース内の温度だけではなく、前記透明板、前記固定部材、前記導光レンズ、および、空気それぞれの熱伝導率に基づいて、前記レンズ温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の付着物検出装置。
【請求項３】
前記結露判定部は、前記透明板、前記固定部材、前記導光レンズ、および、空気それぞれの熱伝導率に基づいて、前記透明板の温度と前記ケース内の温度に重み付けを行い、重み付けを行った２つの温度の中間値を算出し、前記中間値を前記レンズ温度として検出することを特徴とする請求項２に記載の付着物検出装置。
【請求項４】
第１温度センサと前記透明板の内面とを熱的に接続する熱伝導シート（９１）を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の付着物検出装置。
【請求項５】
前記付着物判定部は、前記受光素子の電気信号だけではなく、前記結露判定部の判定結果にも基づいて、前記付着物の有無を判定することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の付着物検出装置。
【請求項６】
前記付着物判定部は、閾値を有し、前記閾値と前記受光素子の電気信号の電圧レベルとを比較することで前記付着物の有無を判定しており、
前記付着物判定部は、前記結露判定部の判定結果に基づいて閾値の電圧レベルを変動させることを特徴とする請求項５に記載の付着物検出装置。
【請求項７】
前記発光素子から発せられ、前記導光レンズにて前記透明板の内面に導かれ、前記透明板にて反射された光を前記受光素子に集光する集光レンズ（４２）を有することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の付着物検出装置。
【請求項８】
前記付着物判定部が前記結露判定部としての機能を担い、前記付着物判定部と前記結露判定部とは同一部材であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の付着物検出装置。
【請求項９】
前記発光素子、前記受光素子、前記付着物判定部、前記結露判定部、前記第２温度センサ、および、前記湿度センサそれぞれを搭載する配線基板（５１）を有し、
前記配線基板は前記ケース内に収納されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の付着物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明板に付着した付着物を検出する付着物検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、ウインドシールドの外面に付着した雨滴、および、ウインドシールドの内面の湿度それぞれを算出可能な雨滴検出装置が提案されている。この雨滴検出装置は、基準光を発光する発光素子と、ウインドシールドによって反射された基準光の強度に応じた信号を出力する受光素子と、受光素子が出力する信号に基づいてウインドシールドの外面に付着した雨滴を検出する検出手段と、を有する。また雨滴検出装置は、ウインドシールドの内面の温度に応じた信号を出力する内面温度検出手段と、内面温度検出手段近傍の車室内部の温度に応じた信号を出力する車内温度検出手段と、内面温度検出手段近傍の車室内部の湿度に応じた信号を出力する車内湿度検出手段と、を有する。上記した検出手段は、受光素子が出力する信号に基づいてウインドシールドの外面に付着した雨滴を検出するとともに、内面温度検出手段、車内温度検出手段、および、車内湿度検出手段が出力する信号に基づいてウインドシールドの内面の湿度を算出する。
【０００３】
なお雨滴検出装置は、上記した構成要素の他に、ウインドシールドに取り付け固定されるレンズを有する。このレンズは、発光素子が照射する光を屈折してウインドシールドの外面まで到達させるとともに、ウインドシールドの外面で反射した光を集光して受光素子に出射する機能を果たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように特許文献１に示される雨滴検出装置では、ウインドシールドの内面の湿度、すなわちウインドシールドの内面に発生する結露を判定している。しかしながら上記したようにウインドシールドにはレンズが設けられ、このレンズを介した光が発光素子から受光素子に入射する。そして検出手段は受光素子の信号に基づいて雨滴を検出する。この構成においてレンズに結露が発生した場合、その結露によって受光素子に入射する光の量が変動し、それによって雨滴の検出精度が低下する虞がある。例えば特許文献１に記載の構成において、内面温度検出手段によって検出される温度をレンズの温度とみなしてレンズの結露を判定することも考えられる。しかしながら、内面温度検出手段にて測定された温度はレンズの温度ではないために結露を精度良く検出することができず、結局のところ雨滴（付着物）を精度良く検出することが難しかった。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、付着物の検出精度の低下が抑制された付着物検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明は、外部環境に晒される透明板（２００）の外面（２００ｂ）に付着した付着物を検出する付着物検出装置であって、外部環境から隔離された透明板の内面（２００ａ）に光を照射する発光素子（１０）と、発光素子から発せられ、透明板にて反射された光を受光し、電気信号に変換する受光素子（２０）と、受光素子にて変換された電気信号に基づいて、付着物の有無を判定する付着物判定部（３０）と、透明板の内面に固定され、発光素子から発せられた光を透明板の内面に導く導光レンズ（４１）と、発光素子、受光素子、および、導光レンズそれぞれを収納するケース（５０）と、透明板の温度を検出する第１温度センサ（６０）と、ケース内の温度を検出する第２温度センサ（７０）と、ケース内の湿度を検出する湿度センサ（８０）と、第１温度センサによって検出された透明板の温度と第２温度センサによって検出されたケース内の温度に基づいて導光レンズのレンズ温度を検出し、その検出したレンズ温度と湿度センサによって検出されたケース内の湿度に基づいて、導光レンズの結露を判定する結露判定部（３０）と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように本発明では、導光レンズ（４１）が内面（２００ａ）に固定される透明板（２００）の温度と、導光レンズ（４１）の収納されるケース（５０）の温度とに基づいて導光レンズ（４１）のレンズ温度を検出し、そのレンズ温度とケース（５０）内の湿度とに基づいて導光レンズ（４１）の結露を判定している。これによれば、透明板（２００）の温度をレンズ温度とみなして導光レンズ（４１）の結露を判定する構成と比べて、導光レンズ（４１）の結露を精度良く検出することができる。そのため、付着物の検出精度の低下が抑制される。
【０００９】
導光レンズを透明板の内面に固定する固定部材（９０）を有し、結露判定部は、透明板の温度とケース内の温度だけではなく、透明板、固定部材、導光レンズ、および、空気それぞれの熱伝導率に基づいて、レンズ温度を検出する。
【００１０】
これによれば、単純に透明板（２００）の温度とケース（５０）内の温度とに基づいてレンズ温度を検出する構成と比べて高精度にレンズ温度を検出することができる。
【００１１】
なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る雨滴検出装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】結露判定を示すフロー図である。
【図３】結露が生じない場合の温度の関係を示す模式図である。
【図４】透明板に結露が生じる場合の温度の関係を示す模式図である。
【図５】透明板とレンズそれぞれに結露が生じる場合の温度の関係を示す模式図である。
【図６】レンズ温度の検出原理を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に記載の付着物検出装置を、付着物として雨滴を検出する雨滴検出装置に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図５に基づいて、本実施形態に係る雨滴検出装置を説明する。雨滴検出装置１００は、外部環境に晒される透明板２００の外面２００ｂに付着した雨滴を検出するものである。図１に示すよう雨滴検出装置１００は、発光素子１０、受光素子２０、判定部３０、レンズ４０、ケース５０、第１温度センサ６０、第２温度センサ７０、湿度センサ８０、および、固定部材９０を有する。発光素子１０から透明板２００に光が照射され、そこにて反射された反射光を受光素子２０が受光する。透明板２００に雨滴が付着していない場合、透明板２００に入射した光は全反射され、その全反射した反射光が受光素子２０に入射する。しかしながら透明板２００に雨滴が付着していた場合、雨滴を介して光が外に透過するために、透明板２００にて反射される反射光の量が減少する。そのために受光素子２０に入射する反射光も減少する。このように雨滴の有無に応じて受光素子２０に入射する反射光が変動する。そのため判定部３０は、受光素子２０の電気信号に基づいて雨滴の有無を判定する。なお本実施形態に係る透明板２００は車両のウインドシールドであり、雨滴検出装置１００は車内に設けられる。
【００１４】
レンズ４０は固定部材９０を介して透明板２００の内面２００ａに取り付け固定されており、このレンズ４０を介した光が受光素子２０に入射する。構成要素１０〜４０および湿度センサ８０それぞれは配線基板５１に搭載されており、ケース５０は配線基板５１を収納する機能を果たす。そして第１温度センサ６０は透明板２００の温度（以下、ガラス温度と示す）を検出する機能を果たし、第２温度センサ７０はケース５０内の温度（以下、ケース温度と示す）を検出する機能を果たす。また湿度センサ８０はケース５０内の湿度（以下、ケース湿度と示す）を検出する機能を果たす。判定部３０は、センサ６０〜８０にて検出された温度と湿度に基づいて、レンズ４０の結露を判定する機能も果たす。このレンズ４０の結露判定が雨滴検出装置１００の主たる特徴点である。したがって結露判定については、上記した各構成要素を個別に詳説した後に行う。
【００１５】
発光素子１０は外部環境から隔離された透明板２００の内面２００ａに光を照射するものである。本実施形態に係る発光素子１０はＬＥＤであり、配線基板５１に１つ搭載されている。発光素子１０はレンズ４０に向かって光を照射し、レンズ４０を介して透明板２００に光を入射させる。
【００１６】
受光素子２０は発光素子１０から発せられ、透明板２００にて反射された反射光を受光し、電気信号に変換するものである。本実施形態に係る受光素子２０はＰＤであり、配線基板５１に１つ設けられている。上記したように透明板２００に雨滴が付着しているか否かに応じて受光素子２０に入射する反射光は変動する。受光素子２０は透明板２００に付着した雨滴の量に応じた電気信号を判定部３０に出力する機能を果たす。
【００１７】
判定部３０は、受光素子２０にて変換された電気信号に基づいて雨滴の有無を判定する雨滴判定機能と、温度センサ６０，７０にて検出されたガラス温度とケース温度とに基づいてレンズ温度を算出し、その算出したレンズ温度と湿度センサ８０にて検出されたケース湿度とに基づいてレンズ４０の結露を判定する結露判定機能と、を有するものである。判定部３０は閾値を有し、閾値と受光素子２０の電気信号の電圧レベルとを比較することで雨滴の有無を判定する。上記したように判定部３０はレンズ４０の結露を判定するが、その結露の判定結果に基づいて上記した閾値の電圧レベルを変動する。発光素子１０にて発光された光はレンズ４０を介して透明板２００に入射し、透明板２００にて反射された反射光はレンズ４０を介して受光素子２０に入射する。したがってレンズ４０における光の入出面４０ａに結露が生じている場合、レンズ４０への光の入射、および、レンズ４０からの光の出射それぞれにおいて光が散乱される。そのため透明板２００に雨滴が付着していなかったとしても、透明板２００にて反射される反射光の量が減少し、受光素子２０に入射する反射光の量が減少する。このため判定部３０はレンズ４０に結露が発生していると判定した場合、上記した閾値の電圧レベルを、レンズ４０に結露が発生していないと判定した時の閾値の電圧レベルよりも低下させる。
【００１８】
判定部３０は、ガラス温度とケース温度だけではなく、透明板２００、固定部材９０、レンズ４０、および、空気それぞれの熱伝導率に基づいて、レンズ温度を検出する。上記したようにレンズ４０は固定部材９０を介して透明板２００に固定され、ケース５０内に設けられている。したがってレンズ４０には空気を介してケース５０内の温度が伝熱されるとともに、透明板２００と固定部材９０とを介して外部雰囲気の温度が伝熱される。この伝熱量はケース５０内の温度と外部雰囲気の温度だけではなく、レンズ４０と接触している部材の熱伝導率に依存する。そのため判定部３０はガラス温度とケース温度だけではなく、レンズ４０と接触する部材の熱伝導率にも基づいてレンズ温度を算出する。具体的に言えば、判定部３０は透明板２００、固定部材９０、レンズ４０、および、空気それぞれの熱伝導率に基づいて、ガラス温度とケース温度に重み付けを行い、重み付けを行った２つの温度の中間値を算出し、その中間値をレンズ温度として検出する。判定部３０は、特許請求の範囲に記載の雨滴判定部と結露判定部それぞれに相当し、両者の機能を兼ね備えている。
【００１９】
レンズ４０は、発光素子１０から発せられた光を透明板２００の内面２００ａに導く導光レンズとしての機能と、発光素子１０から発せられ、透明板２００にて反射された光を受光素子２０に集光する集光レンズとしての機能と、を有するものである。レンズ４０は発光素子１０から出射された光が入出される入出面４０ａと、固定部材９０を介して透明板２００に固定される固定面４０ｂと、を有する。上記した入出面４０ａにおける発光素子１０から出射された光を受ける入射面を有する部位が上記した導光レンズとしての機能を果たし、透明板２００にて反射された光が出射する出射面を有する部位が上記した集光レンズとしての機能を果たす。図１に示すようにレンズ４０は、発光素子１０から出射された光が入射される曲面を有する導光レンズ４１と、透明板２００にて反射された光が出射される曲面を有する集光レンズ４２と、レンズ４１，４２を一体的に連結する連結部４３と、を有する。連結部４３は断面形状が長辺と短辺とがＬ字状に結ばれて成る形状を成し、短辺の端部が配線基板５１に機械的に接続され、長辺の端部が配線基板５１に搭載されたコネクタ５２に接触している。そして連結部４３の長辺の内面にレンズ４１，４２それぞれが一体的に連結されている。図１ではレンズ４０の構成要素４１〜４３の構成を明りょうとするために、各構成要素の境界を破線で示している。レンズ４０は特許請求の範囲に記載の導光レンズと集光レンズそれぞれの機能を兼ね備えている。
【００２０】
ケース５０は、構成要素１０〜３０、７０を収納するものである。図１に示すように配線基板５１における素子１０，２０、判定部３０、および、湿度センサ８０が搭載される搭載面５１ａにはコネクタ５２が搭載されている。コネクタ５２はターミナル（図示略）を有し、このターミナルが配線基板５１に形成された配線パターン（図示略）、および、透明板２００と熱伝導シート９１を介して熱的に接続された第１温度センサ１０それぞれと電気的に接続されている。
【００２１】
図１に示すようにコネクタ５２とレンズ４０とによって構成される空間内に配線基板５１の搭載面５１ａが位置し、配線基板５１とレンズ４０それぞれが、コネクタ５２とケース５０とによって構成される空間内に位置している。これにより、構成要素１０〜３０、７０それぞれがケース５０内に設けられるとともに、レンズ４０もケース５０内に設けられる。この構成によりレンズ４０におけるケース５０内の空気と接触される入出面４０ａにケース５０内の空気から熱が伝熱される。またレンズ４０における固定部材９０を介して透明板２００と接触される固定面４０ｂに外部雰囲気の熱が伝熱される。このようにレンズ４０にはケース５０内の空気の熱と外部雰囲気の熱とが伝熱される。したがってレンズ温度はこの２つの熱によって定まり、その熱量は熱伝導率などによって決定される。
【００２２】
第１温度センサ６０はガラス温度を検出するものであり、熱伝導シート９１を介して透明板２００の内面２００ａに取り付け固定されている。この構成により透明板２００と熱伝導シート９１を介して外部雰囲気の熱が第１温度センサ６０に伝熱される。透明板２００の温度（ガラス温度）は外部雰囲気温度になっていると考えられるので、第１温度センサ６０にて検出されるガラス温度は外部雰囲気温度に相当する。本実施形態に係る第１温度センサ６０はサーミスタである。
【００２３】
第２温度センサ７０はケース温度を検出するものであり、配線基板５１に搭載され、ケース５０内に位置している。このようにケース５０内に位置するので、第２温度センサ７０にてケース温度が検出される。本実施形態に係る第２温度センサ７０はサーミスタである。
【００２４】
湿度センサ８０はケース湿度を検出するものであり、配線基板５１に搭載され、ケース５０内に位置している。このようにケース５０内に位置するので、湿度センサ８０にてケース湿度が検出される。本実施形態に係る湿度センサ８０は静電容量の変化量に応じて湿度を検出するものである。
【００２５】
固定部材９０はレンズ４０を透明板２００に搭載しつつ、両者を熱的に連結するものである。固定部材９０はレンズ４０や透明板２００と同等の透過率を有する物質である。なおこの構成とは異なり、レンズ４０と透明板２００との間に固定部材９０が設けられていない構成においても、透明板２００の外面２００ｂと空気との間の界面で反射される反射光の角度や量は変わらない。
【００２６】
次に本実施形態に記載の雨滴検出装置１００の結露判定を図２〜図５に基づいて説明する。図２に示すように、判定部３０はセンサ６０〜８０の信号を受信する。判定部３０は各信号の電圧レベルに対応する物理量の記されたマップを記憶しており、入力された電圧に対応する物理量を選択する。こうすることで判定部３０はガラス温度、ケース温度、および、ケース湿度それぞれを検出する。以上が検出工程である（ステップＳ１０）。
【００２７】
検出工程後、判定部３０は検出したガラス温度とケース温度とに基づいてレンズ４０のレンズ温度を算出する。また判定部３０はケース湿度（相対湿度）に基づいて、ケース５０の絶対湿度を算出する。以上が第１算出工程である（ステップＳ２０）。
【００２８】
第１算出工程後、判定部３０はレンズ温度と絶対湿度とに基づいてレンズ４０の露点温度を算出する。以上が第２算出工程である（ステップＳ３０）。
【００２９】
第２算出工程後、判定部３０はレンズ温度と露点温度とを比較する。図３に示すように破線で示される露点温度が、○で表されるガラス温度、△で表されるレンズ温度、□で表されるケース温度それぞれよりも低い場合、判定部３０は透明板２００とレンズ４０それぞれに結露が生じていないと判定する。これとは異なり、図４に示すように露点温度がガラス温度よりも高く、レンズ温度、ケース温度それぞれよりも低い場合、判定部３０は透明板２００の内面２００ａに結露が生じていると判定する。また図５に示すように、露点温度がガラス温度とレンズ温度それぞれよりも高く、ケース温度よりも低い場合、判定部３０は透明板２００の内面２００ａとレンズ４０における光の入出面４０ａそれぞれに結露が生じていると判定する（ステップＳ４０〜ステップＳ６０）。このように判定部３０はレンズ４０の結露だけではなく透明板２００の結露も判定する。
【００３０】
なお図２ではレンズ温度と露点温度との関係のみを示している。ステップＳ４０にて判定部３０はレンズ温度と露点温度とを比較する。判定部３０は露点温度がレンズ温度よりも低い場合、レンズ４０に結露が生じていると判定する（ステップＳ５０）。これとは異なり、露点温度がレンズ温度よりも高い場合、判定部３０はレンズ４０に結露が生じていないと判定する（ステップＳ６０）。
【００３１】
次に本実施形態に係る雨滴検出装置１００の作用効果を説明する。上記したように判定部３０はガラス温度とケース温度とに基づいてレンズ温度を検出し、そのレンズ温度とケース湿度とに基づいてレンズ４０の結露を判定している。これによれば、ガラス温度をレンズ温度とみなしてレンズ４０の結露を判定する構成と比べて、レンズ４０の結露を精度良く検出することができる。そのため、雨滴の検出精度の低下が抑制される。
【００３２】
判定部３０は、ガラス温度とケース温度だけではなく、透明板２００、固定部材９０、レンズ４０、および、空気それぞれの熱伝導率に基づいて、レンズ温度を検出する。これによれば、単純にガラス温度とケース温度とに基づいてレンズ温度を検出する構成と比べてレンズ温度を高精度に検出することができる。
【００３３】
判定部３０は閾値を有し、閾値と受光素子２０の電気信号の電圧レベルとを比較することで雨滴の有無を判定している。透明板２００の表面はいつでもクリーンであるとは限らない。したがって、単純に透明板２００の外面２００ｂに雨滴が付着していない時に受光素子２０から出力される信号を基準信号として、この基準信号と実際に受光素子２０から出力される信号との比較に基づいて雨滴を判定すると、透明板２００に被検出対象となる雨滴が付着していないにも関わらずに雨滴があると誤判定される虞がある。そこで、上記のように上記した基準信号よりも若干（１％程度）電圧レベルの低い閾値を用意し、その閾値と実際に受光素子２０から出力される信号とを比較する。こうすることで、雨滴の誤判定が抑制される。
【００３４】
判定部３０は結露の判定結果に基づいて、上記した閾値の電圧レベルを変動する。具体的に言えば、判定部３０はレンズ４０に結露が発生していると判定した場合、レンズ４０に結露が発生していないと判定した時の閾値よりも電圧レベルを低下させる。これにより、レンズ４０の入出面４０ａに結露が生じ、その結露のために受光素子２０に入射する反射光が減少したとしても、雨滴の検出精度の低下が抑制される。なお、判定部３０はレンズ４０と透明板２００それぞれの結露を判定し、それらの判定結果に基づいて閾値の電圧レベルを調整してもよい。
【００３５】
判定部３０は、受光素子２０の電気信号に基づいて雨滴の有無を判定する雨滴判定機能と、ガラス温度とケース温度とに基づいてレンズ温度を算出し、その算出したレンズ温度とケース湿度とに基づいてレンズ４０の結露を判定する結露判定機能と、を有する。これによれば、判定部３０が別体である、雨滴判定機能を有する雨滴判定部と、結露判定機能を有する結露判定部と、から成る構成と比べて部品点数の増大が抑制される。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００３７】
本実施形態では付着物として雨滴を検出する構成例を示した。しかしながら付着物としては上記例に限定されず、例えば氷などを検出することもできる。
【００３８】
本実施形態では発光素子１０がＬＥＤである例を示した。しかしながら発光素子１０としては光を発光するものであればよく、上記例に限定されない。
【００３９】
本実施形態では発光素子１０が配線基板５１に１つ搭載されている例を示した。しかしながら発光素子１０の数としては上記例に限定されず、複数でもよい。
【００４０】
本実施形態では受光素子２０はＰＤである例を示した。しかしながら受光素子２０としては光を電気信号に変換するものであればよく、上記例に限定されない。
【００４１】
本実施形態では受光素子２０が配線基板５１に１つ搭載されている例を示した。しかしながら受光素子２０の数としては上記例に限定されず、複数でもよい。
【００４２】
本実施形態では判定部３０は、受光素子２０の電気信号に基づいて雨滴の有無を判定する雨滴判定機能と、ガラス温度とケース温度とに基づいてレンズ温度を算出し、その算出したレンズ温度とケース湿度とに基づいてレンズ４０の結露を判定する結露判定機能と、を有する例を示した。しかしながら判定部３０が別体である、雨滴判定機能を有する雨滴判定部と、結露判定機能を有する結露判定部と、を有する構成を採用することもできる。なお上記した雨滴判定部が特許請求の範囲に記載の付着物判定部に相当する。
【００４３】
本実施形態では判定部３０はレンズ４０の結露の判定結果に基づいて閾値の電圧レベルを変動する例を示した。しかしながら判定部３０は結露の判定結果によらずに一定値の閾値でもって雨滴を検出してもよい。
【００４４】
判定部３０は、ガラス温度とケース温度だけではなく、透明板２００、固定部材９０、レンズ４０、および、空気それぞれの熱伝導率に基づいて、レンズ温度を検出する例を示した。しかしながら判定部３０はガラス温度とケース温度だけでもってレンズ温度を検出してもよい。この場合判定部３０は両温度の中間値をレンズ温度として検出してもよい。
【００４５】
また上記構成とは異なり、判定部３０はガラス温度とケース温度と熱伝導率だけではなく、物体の厚さと接触面積とによってガラス温度を検出してもよい。図６にその検出を説明するための断面図を示すが、ここでは説明を簡単とするために固定部材９０を省略している。
【００４６】
ケース５０内の空気のほうが外部雰囲気より温度が高い場合、白抜き矢印で示すようにケース５０の空気からΔＱｉｎの熱がレンズ４０に流入し、ΔＱｏｕｔの熱が透明板２００を介して外部雰囲気に流出する。この際、レンズ４０はΔＱだけ熱的に変化する。そのために下記式が成立する。
【数１】
2015072167.tif 000003
【００４７】
また、透明板２００の厚さをＬ１、レンズ４０との接触面積をＡ１，熱伝導率をκ１、レンズ４０の平均的な厚さをＬ２、ケース５０内の空気との接触面積をＡ２、熱伝導率をκ２、ケース５０内の空気の温度をＴＨ、外部雰囲気の温度をＴＬ、レンズ温度をＴＭ、微小時間をΔｔとすると、フーリエの法則により、数１は下記式で表される。
【数２】
2015072167.tif 000004
【００４８】
ここで、両辺をΔｔで割ると、左辺はΔＱ／Δｔと表される。これは熱量の変化を示しているが、定常状態の場合、レンズ４０の熱量の変化はゼロとなる。したがってΔＱ／Δｔはゼロとなり、数２は下記式で表される。
【数３】
2015072167.tif 000005
【００４９】
これをレンズ温度ＴＭについて解くと、下記式で表される。
【数４】
2015072167.tif 000006
【００５０】
ここで、α＝（κ１Ａ１）／Ｌ１、β＝（κ２Ａ２）／Ｌ２と表すと、数４は下記式で表される。
【数５】
2015072167.tif 000007
【００５１】
更に、γ＝β／αと表すと、数５は下記式で表される。
【数６】
2015072167.tif 000008
【００５２】
ここで、γは熱伝導率、接触面積、厚さに依存する値であるが、これは規定値であり、一定値である。判定部３０はこのγと数６とを保有している。判定部３０は数６にガラス温度ＴＬ、ケース温度ＴＨ、および、定数γを代入することで、レンズ温度ＴＭを算出する。なお、数６に基づいて実験を重ねることでγの値を求めてもよく、上記のように規定値である熱伝導率、接触面積、厚さなどに基づいてγの値を求めなくともよい。
【００５３】
レンズ４０は、導光レンズとしての機能と、集光レンズとしての機能と、を有する例を示した。しかしながらレンズ４０としては両者の機能を兼ね備えていなくともよい。また、レンズ４０が別体の導光レンズと集光レンズから成る構成を採用することもできる。
【００５４】
本実施形態では第１温度センサ６０が熱伝導シート９１を介して透明板２００に取り付け固定される例を示した。しかしながら熱伝導シート９１は無くともよく、第１温度センサ６０が透明板２００に取り付け固定される構成であれば適宜採用することができる。
【００５５】
なお本実施形態では特に説明しなかったが、判定部３０の判定結果は車両に搭載されたＣＰＵ（図示略）に出力される。ＣＰＵは雨滴判定に基づいてワイパを制御し、透明板２００の結露判定に基づいて車両に備え付けられたエアコンを制御する。詳しく言えば、ＣＰＵは雨滴があると判定された場合にワイパを駆動させ、雨滴がないと判定された場合にワイパの駆動を停止する。またＣＰＵはレンズ４０に結露が生じていると判定された場合にワイパをフェール制御する。そしてＣＰＵは透明板２００に結露が生じていると判定された場合、結露をなくすために透明板２００に吹き付ける風の温度を上昇させる。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・発光素子、２０・・・受光素子、３０・・・判定部、４１・・・導光レンズ、５０・・・ケース、６０・・・第１温度センサ、７０・・・第２温度センサ、８０・・・湿度センサ、１００・・・雨滴検出装置、２００・・・透明板、２００ａ・・・内面、２００ｂ・・・外面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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