(57)【要約】【課題】発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光路上に測定光進路歪曲要素が存在したときに、それを雨滴付着と誤判定することを抑制可能な雨滴検出装置を提供する。【解決手段】測定光を発する発光素子と、ウィンドシールドによって反射された測定光を受ける第１受光素子と、ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた測定光を受ける第２受光素子と、第１受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第２受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させた。これにより、雨滴検出装置内の発光素子からウィンドシールドを経て第１受光素子に到る測定光経路上に存在する測定光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる。【選択図】図３
2008275390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、
測定光を発する発光素子と、
前記ウィンドシールドによって反射された前記測定光を受ける第１受光素子と、
前記ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた前記測定光を受ける第２受光素子と、
前記第１受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第２受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出手段。
【請求項２】
ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、
測定光を発する発光素子と、
前記ウィンドシールドによって反射された前記測定光を受ける第１受光素子と、
前記ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた前記測定光を受ける第２受光素子と、
前記第１受光素子の受光量および前記第２受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第２受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出手段。
【請求項３】
前記発光素子の前記測定光出射側に前記発光素子に対向して配置された反射面を備え、
前記測定光は前記反射面で反射して直接第２受光素子に入射することを特徴とする請求項1又は請求項２のどちらか一つに記載の雨滴検出装置。
【請求項４】
前記雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中は雨滴量判定が中止される直前の前記雨滴量判定手段による判定結果が雨滴量判定結果として維持されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の雨滴検出装置。
【請求項５】
前記測定光の進路を形成する空気の温度を上昇させる昇温手段を備え、
前記第２受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには前記昇温手段を作動させて前記測定光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の雨滴検出手段。
【請求項６】
前記第２受光素子の受光量が所定値よりも少なくなった時点から所定時間前記昇温手段を作動させることを特徴とする請求項５に記載の雨滴検出手段。
【請求項７】
ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、
第１光を発する第１発光素子と、
第２光を発する第２発光素子と
前記第１光および前記第２光を受光可能に配置された受光素子と、
前記受光素子における前記第１光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第１光は前記ウィンドシールドによって反射された反射光として前記受光素子により受光され、
前記第２光は前記ウィンドシールドを経由しない光路を辿って前記受光素子により受光され、
前記第１発光素子点灯時には前記第２発光素子は消灯し前記第２発光素子点灯時には前記第１発光素子は消灯し、
前記受光素子における前記第２光の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項８】
ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、
第１光を発する第１発光素子と、
第２光を発する第２発光素子と
前記第１光および前記第２光を受光可能に配置された受光素子と、
前記受光素子における前記第１光の受光量および前記受光素子における前記第２光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、
前記第１光は前記ウィンドシールドによって反射された反射光として前記受光素子により受光され、
前記第２光は前記ウィンドシールドを経由しない光路を辿って前記受光素子により受光され、
前記第１発光素子点灯時には前記第２発光素子は消灯し前記第２発光素子点灯時には前記第１発光素子は消灯し、
前記受光素子における前記第２光の受光量が所定値よりも少ないときには前記雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項９】
前記第２発光素子の第２光出射側に前記第２発光素子に対向して配置された反射面を備え、
前記第２光は前記反射面で反射して直接前記受光素子に入射することを特徴とする請求項７または請求項８のどちらか一つに記載の雨滴検出装置。
【請求項１０】
前記雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中は雨滴量判定が中止される直前の前記雨滴量判定手段による判定結果が雨滴量判定結果として維持されることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一つに記載の雨滴検出装置。
【請求項１１】
前記第１光および前記第２光の進路を形成する空気の温度を上昇させる昇温手段を備え、
前記受光素子における前記第２光の受光量が所定値よりも少ないときには前記昇温手段を作動させて前記第１光および前記第２光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか一つに記載の雨滴検出手段。
【請求項１２】
前記受光素子における前記第２光の受光量が所定値よりも少なくなった時点から所定時間前記昇温手段を作動させることを特徴とする請求項１１に記載の雨滴検出手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のウィンドシールドに付着した雨滴等を検出する雨滴検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、雨滴検出装置としては、発光素子からの光をウィンドシールドによって反射させて受光素子に導き、当該受光素子により受光量を検出するものが知られている（特許文献１参照）。このような雨滴検出装置では、受光素子への受光量がウィンドシールドへの雨滴の付着状態に応じて変化することに着目し、受光素子による受光量検出結果から雨滴の付着を判定している。すなわち、ウィンドシールド上に雨滴が付着していない場合において受光素子の受光量は最大となり、ウィンドシールド上に雨滴が付着すると、発光素子からの光の一部が雨滴を介してウィンドシールド外へ出射し受光素子の受光量が減少する。この受光素子の受光量の変化に基づいて雨滴の付着を判定している。
【特許文献１】特開２００６−１１２８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に記載の雨滴検出装置において、発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光路上に水分や煙等の測定光進路歪曲要素が存在すると、これら測定光進路歪曲要素により発光素子からの光が拡散反射されたり屈折したりして、受光素子への受光量が減少する。ここで測定光進路歪曲要素とは具体的には、水蒸気、この水蒸気がウィンドシールドの室内側表面上に凝縮付着した霜あるいは水滴、煙草の煙等である。たとえば、冬季においてウィンドシールドが冷えているときにエンジンを始動し空調装置を暖房モードで作動させた場合、雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、夏季においてウィンドシールドの温度が高いときに空調装置を冷房モードで作動させた場合もやはり雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、乗員が喫煙した場合その煙が雨滴検出装置内に侵入することがある。従来の雨滴検出装置では、これら測定光進路歪曲要素の存在に起因する受光量の変化を雨滴の付着と誤判定する可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光路上に測定光進路歪曲要素が存在したときに、それを雨滴付着と誤判定することを抑制可能な雨滴検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、測定光を発する発光素子と、ウィンドシールドによって反射された測定光を受ける第１受光素子と、ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた測定光を受ける第２受光素子と、第１受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第２受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。
【０００７】
上述の構成において、第１受光素子の受光量は、ウィンドシールドにおける雨滴付着によって減少する。一方、第２受光素子の受光量は、発光素子から第２受光素子までの光路途中にウィンドシールドがないため、ウィンドシールドに雨滴が付着してもその影響を全く受けず大きさは変わらない。
【０００８】
また、雨滴検出装置内に、進行中の測定光に対してその進路を変えるように作用するもの、たとえば、水蒸気、水滴、煙等が存在する場合は、これらのために測定光の進路が変化し第１受光素子の受光量および第２受光素子の受光量が減少する。
【０００９】
したがって、第１受光素子の受光量はウィンドシールドへの雨滴付着および上述した種々の測定光進路歪曲要素の存在の両要因により減少するのに対して、第２受光素子の受光量は、雨滴検出装置内における種々の測定光進路歪曲要素の存在によってのみ減少する。このため、第２受光素子の受光量が減少したことから、雨滴検出装置内に、進行中の測定光に対してその進路を変えるように作用するものが存在する、言い換えると、第１受光素子の受光量に基づく雨滴量判定手段による雨滴量判定精度が低下した状態にあることが検知できる。この検知結果に基づいて雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止することにより、雨滴検出装置内の発光素子からウィンドシールドを経て第１受光素子に到る測定光経路上に存在する測定光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる。
【００１０】
ところで、第２受光素子は、発光素子から第１受光素子に到る測定光経路途中に存在する測定光進路歪曲要素を直接検出するものではない。しかしながら、一般に雨滴検出装置内において第１受光素子と第２受光素子とは近くに配置されている。さらに、測定光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等は雨滴検出装置内全域に均一に存在している、あるいは外部から雨滴検出装置内に侵入した場合は雨滴検出装置内全域に速やかに分布する。このことから、第２受光素子の受光量が減少した場合には、発光素子からウィンドシールドを経て第１受光素子に到る経路途中にも測定光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等が当然存在している。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、測定光を発する発光素子と、ウィンドシールドによって反射された測定光を受ける第１受光素子と、ウィンドシールドを経由しない光路によって導かれた前記測定光を受ける第２受光素子と、第１受光素子の受光量および第２受光素子の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第２受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。
【００１２】
この構成は、先に説明した本発明の請求項１に記載の雨滴検出装置に対して、雨滴量判定手段で実行される雨滴量判定に第１受光素子の受光量に加えて第２受光素子の受光量を用いている点が異なっている。すなわち、ウィンドシールドへの雨滴付着状態に対応して大きさが変化する第１受光素子の受光量とウィンドシールドへの雨滴付着如何によらず常に一定の大きさである第２受光素子の受光量との両方を参照して雨滴量を判定している。この場合、発光素子の発光特性が変化しても、その影響が第１受光素子の受光量および第２受光素子の受光量の両方に同時に及ぶので、発光素子の特性変化により雨滴量判定精度が左右されることを抑制できる。これにより、雨滴検出装置内の発光素子からウィンドシールドを経て第１受光素子に到る測定光経路上に存在する測定光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる、という効果が得られると同時に、雨滴量検出精度を高めることができる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の雨滴検出装置は、発光素子の測定光出射側に発光素子に対向して配置された反射面を備え、測定光は反射面で反射して直接第２受光素子に入射することを特徴としている。
【００１４】
このような構成とすれば、受光素子の受光量に基づいて、発光素子および反射面間、および反射面および第２受光素子間の空間における測定光進路歪曲要素の存在を検出することになるので、第２受光素子による測定光進路歪曲要素の検出領域を広げて検出精度を高めることができる。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の雨滴検出装置は、雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中は雨滴量判定が中止される直前の雨滴量判定手段による判定結果が雨滴量判定結果として維持されることを特徴としている。
【００１６】
上述の構成によれば、雨滴検出装置による雨滴量判定結果を別の制御に適用している場合、制御手段により雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中においても、雨滴量検出結果が出力されるので、雨滴検出装置による雨滴量判定結果が適用される別の制御が中断される等の不都合を防止することができる。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の雨滴検出装置は、測定光の進路を形成する空気の温度を上昇させる昇温手段を備え、第２受光素子の受光量が所定値よりも少ないときには昇温手段を作動させて測定光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、昇温手段を作動させることにより雨滴検出装置内の空気温度を上昇させて相対湿度を低下させ、水蒸気や凝結した水分を除去する、つまり光進路歪曲要素を除去することができる。したがって、短時間で雨滴検出装置内から光進路歪曲要素を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。
【００１９】
この場合、本発明の請求項６に記載の雨滴検出装置のように、第２受光素子の受光量が所定値よりも少なくなった時点から所定時間昇温手段を作動させる構成としても、短時間で雨滴検出装置内から異物を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、第１光を発する第１発光素子と、第２光を発する第２発光素子と第１光および第２光を受光可能に配置された受光素子と、受光素子における第１光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第１光はウィンドシールドによって反射された反射光として受光素子により受光され、第２光はウィンドシールドを経由しない光路を辿って受光素子により受光され、第１発光素子点灯時には第２発光素子は消灯し第２発光素子点灯時には第１発光素子は消灯し、受光素子における第２光の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。
【００２１】
上述の構成において、受光素子における第１光の受光量は、ウィンドシールドにおける雨滴付着によって減少する。一方、受光素子における第２光の受光量は、発光素子から第２受光素子までの光路途中にウィンドシールドがないため、ウィンドシールドに雨滴が付着してもその影響を全く受けず大きさは変わらない。
【００２２】
また、雨滴検出装置内に、進行中の各光に対してその進路を変えるように作用するものである光進路歪曲要素、たとえば、水蒸気、水滴、煙等が存在する場合は、これらのために各光の進路が変化し受光素子における第１光の受光量および第２光の受光量が減少する。
【００２３】
したがって、受光素子における第１光の受光量は、ウィンドシールドへの雨滴付着と上述した種々の光進路歪曲要素の存在との両要因の影響を受けて減少するのに対して、受光素子における第２光の受光量は、雨滴検出装置内における種々の光進路歪曲要素の存在によってのみ減少する。このため、受光素子における第２光の受光量が減少したことから、雨滴検出装置内に、進行中の各光に対してその進路を変えるように作用するものが存在する、言い換えると、受光素子における第１光の受光量に基づく雨滴量判定手段による雨滴量判定精度が低下した状態にあることが検知できる。この検知結果に基づいて雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止することにより、雨滴検出装置内の発光素子からウィンドシールドを経て第１受光素子に到る測定光経路上に存在する光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる。
【００２４】
ここで、受光素子は、第１発光素子から発せられた第１光および第２発光素子から発せられた第２光の両方を受光可能に配置されている。しかし、上述の構成によれば、第１発光素子点灯時には第２発光素子は消灯し第２発光素子点灯時には第１発光素子は消灯しているので、受光素子は、常に第１光または第２光のどちらか一つの光だけを受光する。これにより、受光素子に第１光および第２光が同時に入射することを阻止できるので、発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光路上に光進路歪曲要素が存在するときに、それを確実に検出することができる。
【００２５】
ところで、第１発光素子から受光素子へ至る光路と第２発光素子から受光素子へ到る光路とは異なっている。しかしながら、一般に雨滴検出装置内において第１発光素子と第２発光素子とは近くに配置されている。さらに、光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等は雨滴検出装置内全域に均一に存在している、あるいは外部から雨滴検出装置内に侵入した場合は雨滴検出装置内全域に速やかに分布する。このことから、第１発光素子から受光素子へ至る光路と第２発光素子から受光素子へ到る光路との環境条件、すなわち光進路歪曲要素である水蒸気、水滴、煙等の存在条件は同一であると見做すことができる。したがって、受光素子における第２光の受光量に基づいて第１発光素子から受光素子へ至る光路中の光進路歪曲要素の存在を判定することができる。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の雨滴検出装置は、ウィンドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、第１光を発する第１発光素子と、第２光を発する第２発光素子と第１光および第２光を受光可能に配置された受光素子と、受光素子における第１光の受光量および受光素子における第２光の受光量に基づいて雨滴量を判定する雨滴量判定手段とを備え、第１光はウィンドシールドによって反射された反射光として受光素子により受光され、第２光はウィンドシールドを経由しない光路を辿って受光素子により受光され、第１発光素子点灯時には第２発光素子は消灯し第２発光素子点灯時には第１発光素子は消灯し、受光素子における第２光の受光量が所定値よりも少ないときには雨滴量判定手段による雨滴量判定を中止させることを特徴としている。
【００２７】
この構成は、先に説明した本発明の請求項７に記載の雨滴検出装置に対して、雨滴量判定手段で実行される雨滴量判定に受光素子における第１光の受光量に加えて受光素子における第２光の受光量を用いている点が異なっている。すなわち、ウィンドシールドへの雨滴付着状態に対応して大きさが変化する受光素子における第１光の受光量とウィンドシールドへの雨滴付着如何によらず常に一定の大きさである受光素子における第２光の受光量との両方を参照して雨滴量を判定している。この場合、受光素子の受光特性が変化しても、その影響が受光素子における第１光の受光量および受光素子における第２光の受光量の両方に同時に及ぶので、受光素子の特性変化により雨滴量判定精度が左右されることを抑制できる。これにより、雨滴検出装置内の第１発光素子からウィンドシールドを経て受光素子に到る光経路上に存在する測定光進路歪曲要素を雨滴付着と誤判定することを抑止することができる、という効果が得られると同時に、雨滴量検出精度を高めることができる。
【００２８】
本発明の請求項９に記載の雨滴検出装置は、第２発光素子の第２光出射側に第２発光素子に対向して配置された反射面を備え、第２光は反射面で反射して直接受光素子に入射することを特徴としている。
【００２９】
このような構成とすれば、受光素子における第２光の受光量に基づいて、第２発光素子および反射面間、および反射面および受光素子間の空間における光進路歪曲要素の存在を検出することになるので、受光素子による光進路歪曲要素の検出領域を広げて検出精度を高めることができる。
【００３０】
本発明の請求項１０に記載の雨滴検出装置は、雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中は雨滴量判定が中止される直前の雨滴量判定手段による判定結果が雨滴量判定結果として維持されることを特徴としている。
【００３１】
上述の構成によれば、雨滴検出装置による雨滴量判定結果を別の制御に適用している場合、制御手段により雨滴量判定手段の雨滴量判定が中止されている期間中においても、雨滴量検出結果が出力されるので、雨滴検出装置による雨滴量判定結果が適用される別の制御が中断される等の不都合を防止することができる。
【００３２】
本発明の請求項１１に記載の雨滴検出装置は、第１光および第２光の進路を形成する空気の温度を上昇させる昇温手段を備え、受光素子における第２光の受光量が所定値よりも少ないときには昇温手段を作動させて第１光および第２光の進路を形成する空気の温度を上昇させることを特徴としている。
【００３３】
このような構成によれば、昇温手段を作動させることにより雨滴検出装置内の空気温度を上昇させて相対湿度を低下させ、水蒸気や凝結した水分を除去する、つまり光進路歪曲要素を除去することができる。したがって、短時間で雨滴検出装置内から光進路歪曲要素を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。
【００３４】
この場合、本発明の請求項１２に記載の雨滴検出装置のように、受光素子における第２光の受光量が所定値よりも少なくなった時点から所定時間前記昇温手段を作動させる構成としても、短時間で雨滴検出装置内から光進路歪曲要素を排除し雨滴量判定手段による雨滴量判定を再開することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明にかかる雨滴検出装置の実施の形態について、自動車に搭載された雨滴検出装置１に適用した場合を例に図１〜図５を参照して説明する。
【００３６】
（第１実施形態）
雨滴検出装置１は、雨滴センサ２０により自動車１００に搭載され自動車１００のフロントウィンドシールド１０１に付着した雨滴量を検出し、その判定結果に基づいて、雨滴を払拭するワイパー装置１０の作動を制御している。
【００３７】
先ず、雨滴検出装置１の全体構成について説明する。
【００３８】
雨滴検出装置１は、雨滴検出センサ２０、ワイパー装置１０、雨滴センサ２０からの信号に基づき雨滴量を判定し且つその判定結果に基づいてワイパー装置１０を駆動制御する制御手段であるマイクロコンピュータ４０等から構成されている。雨滴検出装置１は、自動車のイグニションスイッチを介して自動車のバッテリから電力が供給されている。
【００３９】
ワイパー装置１０は、ワイパーモータ１１が発生する駆動トルクによりリンク機構１２を介して駆動されてフロントウィンドシールド１０１上において往復払拭動作を行うワイパーブレード１３、自動車の運転者により操作されるワイパースイッチ１４を備えている。ワイパースイッチ１４は車室の運転席に設置され、ワイパーブレード１３の払拭動作の停止、低速動作、高速動作、自動制御を運転者の手動操作等により切り替えるスイッチ機能を有している。ワイパースイッチ１４は、たとえば４つの作動位置のいずれか１つに回動操作されることで、これらの動作モードの一つが選択される。そして、ワイパースイッチ１４は、選択された動作モードについての情報をマイクロコンピュータ４０へ出力している。また、ワイパーブレード１３の往復払拭動作は、マイクロコンピュータ４０内に備えられたワイパー制御部４１からワイパーモータ１３に対し駆動指示信号が出力されることで実行される。
【００４０】
雨滴センサ２０は、フロントウィンドシールド１０１の車室内側に配設されている。雨滴センサ２０は、図１に示すように、フロントウィンドシールド１０１の外表面におけるワイパーブレード１３の払拭領域Ａ内且つ自動車の上方側に配置されている。本発明にかかる雨滴検出装置の実施の形態においては、図１に示すように、ワイパーブレード１３は２個備えられ、各ワイパーブレード１３の払拭領域Ａは一部において重複している。雨滴センサ２０は、どちらか一方のワイパーブレード１３の払拭領域Ａ内に配置されている。雨滴センサ２０は、その検出領域Ａｄ内に付着した雨滴量を検出するものであり、雨滴センサ２０は、その検出領域Ａｄがワイパーブレード１３の払拭領域Ａ内にあるように取り付けられている。また、雨滴センサ２０は、後述するマイクロコンピュータ４０に電気的に接続されている。
【００４１】
雨滴センサ２０は、図３に示されるように、測定光を発する発光素子である発光ダイオード２１、フロントウィンドシールド１０１で反射された測定光を受ける第１受光素子であるフォトダイオード２２およびフォトダイオード２３、フロントウィンドシールド１０１を経由しない光路によって導かれた測定光を受ける第２受光素子であるフォトダイオード２４、透光性材質から形成されたレンズ２５、各ダイオード２１、２２、２３が実装されるとともに雨滴センサ２０の電気回路部を形成するプリント基板２６、および上記各部品を収納保持するケーシング２７等から構成されている。ケーシング２７は、樹脂材料または金属材料から形成されている。
【００４２】
レンズ２５は、発光ダイオード２１が発する測定光が透過可能な材質、例えば樹脂材料から形成されている。雨滴センサ２０がフロントウィンドシールド１０１に固定されると、レンズ２５は、図３に示すように、シリコンシート２８を介してフロントウィンドシールド１０１に密着する。すなわち、レンズ２５のフロントウィンドシールド１０１側表面、シリコンシート２８およびフロントウィンドシールド１０１が互いの境界の全域に空気層が無いようにして密着している。これにより、発光ダイオード２１が発する光を高効率で雨滴検出に利用できる。レンズ２５には、後述する反射面２５ａが形成されている。反射面２５ａは、図３に示すように、発光ダイオード２１の光出射側に、発光ダイオード２１に対向し且つフォトダイオード２２に対向するように形成されている。
【００４３】
ここで、発光ダイオード２１が発する測定光が各フォトダイオード２２、２３、２４に到るまでの経路について説明する。
【００４４】
先ず、雨滴検出光路Ｌ１、Ｌ２について説明する。雨滴検出光路Ｌ１は、図３中において実線矢印Ｌ１で示すように、レンズ２５内に入射し、レンズ２５の側面２５ｂおよびフロントウィンドシールド１０１の表面１０１ａで反射して、フォトダイオード２２に入射する経路である。雨滴検出光路Ｌ２は、図３中において実線矢印Ｌ２で示すように、レンズ２５内に入射し、フロントウィンドシールド１０１の表面１０１ａで反射して、フォトダイオード２３に入射する経路である。
【００４５】
次に、フロントウィンドシールド１０１を経由しない光路である測定光進路歪曲要素検出光路Ｌ３について説明する。測定光進路歪曲要素検出光路Ｌ３は、図３中において実線矢印Ｌ３で示すように、レンズ２５の反射面２５ａで反射して、フォトダイオード２４に入射する経路である。すなわち、測定光進路歪曲要素検出光路Ｌ３は、図３に示すように、フロントウィンドシールド１０１を経由していない。
【００４６】
発光ダイオード２１、各フォトダイオード２２、２３、２４は、図３に示すように、共通のプリント基板２６に実装されている。プリント基板２６には、図示しない発光素子駆動回路および図示しない検波増幅回路も実装されている。発光ダイオード２１は、図示しない発光素子駆動回路を介してマイクロコンピュータ４０に接続されており、マイクロコンピュータ４０によってその点消灯が制御される。一方、各フォトダイオード２２、２３、２４は、図示しない検波増幅回路を介してマイクロコンピュータ４０に接続されており、検出した雨滴量あるいは測定光進路歪曲要素量に応じた検出信号をマイクロコンピュータ４０に出力している。
【００４７】
フロントウィンドシールド１０１上の検出領域Ａｄに雨滴が付着していないときにあっては、発光ダイオード２１から発せられた測定光は、図３中の実線矢印Ｌ１、Ｌ２で示すように進行し、そのほとんどがフロントウィンドシールド１０１によって反射され、フォトダイオード２３、２４で受光される。しかし、検出領域Ａｄに雨滴Ｄが付着しているときにあっては、発光ダイオード２１から発せられた測定光の一部は、検出領域Ａｄに付着した雨滴Ｄを介して図３中の破線矢印で示すように進行しフロントウィンドシールド１０１外へ出射する。そのため、フォトダイオード２３、２４により受光される光の量が減少することとなる。このように、検出領域Ａｄに付着する雨滴の量とフォトダイオード２３、２４による受光量に基づき、検出領域Ａｄに付着する雨滴量が光学的に検出されている。本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１においては、検出領域Ａｄに付着する雨滴量が多いほど雨滴センサ２０の検出信号は小さくなり、検出領域Ａｄに付着する雨滴量が少ないほど雨滴センサ２０の検出信号は大きくなる。
【００４８】
ところで、雨滴検出センサ２０の内部に発光ダイオード２１から発せられた測定光の進路を歪曲させる要素である測定光進路歪曲要素が存在する場合がある。測定光進路歪曲要素は、具体的には、雨滴センサ２０内の空間に含まれる水蒸気、この水蒸気がレンズ２５の雨滴検出センサ２０の内部側表面、発光ダイオード２１の発光面、フォトダイオード２２、２３、２４の受光面に凝縮付着した霜や水滴、雨滴センサ２０内に侵入した煙草の煙等がある。たとえば、冬季においてウィンドシールドが冷えているときにエンジンを始動し空調装置を暖房モードで作動させた場合、雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、夏季において室内温度が高いときに空調装置を冷房モードで作動させた場合もやはり雨滴検出装置内各部表面に空気中の水分が凝結付着する。また、乗員が喫煙した場合その煙が雨滴検出装置内に侵入する。これらの測定光進路歪曲要素が、上述した雨滴検出光路Ｌ１、Ｌ２上に存在すると、発光ダイオード２１からの測定光の進路が測定光進路歪曲要素の作用により逸れてフォトダイオード２３、２４への受光量が減少する。すなわち、雨滴量検出用のフォトダイオード２３、２４からの出力信号の大きさは、フロントウィンドシールド１０１の検出領域Ａｄへの雨滴付着および雨滴センサ２０内における測定光進路歪曲要素の存在の両方によって減少する。これに対して、測定光進路歪曲要素検出用のフォトダイオード２２からの出力信号の大きさは、測定光進路歪曲要素検出光路Ｌ３がフロントウィンドシールド１０１を経由しないので、フロントウィンドシールド１０１の検出領域Ａｄへの雨滴付着によっては変化せず、雨滴センサ２０内における測定光進路歪曲要素の存在によってのみ減少する。これによって、測定光進路歪曲要素検出用のフォトダイオード２２からの出力信号の大きさの減少に基づいて雨滴センサ２０内の測定光進路歪曲要素の存在を判別することができる。
【００４９】
マイクロコンピュータ４０は、実際には、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムやデータを保存するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）や書き込み可能なメモリ（ＲＡＭ）等のメモリを含む記憶装置、Ａ／Ｄ変換器等の入力回路、出力回路、及び電源回路等の機能を含んで構成される。しかし、ここでは、ワイパーモータ１１の駆動制御に係るワイパー制御部４１、雨滴センサ２０のフォトダイオード２３、２４からの出力信号に基づきフロントウィンドシールド１０１に付着した雨滴量を判別する雨滴量判定部４２、雨滴センサ２０のフォトダイオード２２からの出力信号に基づき雨滴センサ２０内の測定光進路歪曲要素の存在を判別する測定光進路歪曲要素量判定部４３を中心に、概念的に説明する。
【００５０】
ワイパー制御部４１は、雨滴量判定部４２からの現在の降雨状況に関する情報およびワイパースイッチ１４からの払拭モードに関する情報等を取り込んで、これら情報に基づいてワイパーモータ１３を駆動制御する。すなわち、ワイパースイッチ１４が払拭動作の停止（ＯＦＦモード）、低速動作（ＬＯモード）および高速動作（ＨＩモード）に操作されると、ワイパー制御部４１は、それを受けて、所定の駆動指示信号をワイパーモータ１１へ出力する。一方、ワイパースイッチ１４が自動制御（ＡＵＴＯモード）に操作されると、ワイパー制御部４１は、雨滴センサ２０からの第１信号に基づき雨滴量判定部４２により判定された雨滴量に対応する駆動指示信号をワイパーモータ１１へ出力する。
【００５１】
ところで、ワイパースイッチ１４が自動制御（ＡＵＴＯモード）に操作されているときに、雨滴センサ２０の内部に異物が存在すると、たとえば、急激な温度変化により雨滴センサ２０内の水蒸気が凝結してレンズ２５表面に結露が発生することがある。そうすると、上述した雨滴検出光路Ｌ１、Ｌ２を経てフォトダイオード２３、２４へ入射する光量が減少して雨滴量検出用のフォトダイオード２３、２４からの出力信号の大きさが低下する。これに基づいて、雨滴量判定部４２は雨滴付着有り、あるいは降雨量増大と判定する。すなわち、雨滴付着が無い場合に雨滴付着有りと判定して、ワイパーモータ１１が駆動されてワイパーブレード１３が払拭動作する、あるいは降雨中であれば、降雨量が増加したものと判定されてワイパーブレード１３の払拭動作速度が切り替えられ、あたかもワイパーブレード１３が誤動作したかのような状態が発生する。
【００５２】
そこで、本発明にかかる雨滴検出装置の実施の形態においては、ワイパースイッチ１４が自動制御（ＡＵＴＯモード）に操作されると、先ず、測定光進路歪曲要素量判定部４３において雨滴センサ２０の測定光進路歪曲要素検出用のフォトダイオード２２からの出力信号に基づいて雨滴センサ２０内の測定光進路歪曲要素量判定処理を実行する。その結果、測定光進路歪曲要素無しと判定された場合は、ワイパー制御部４１は、雨滴量判定部４２により判定された雨滴量に対応する駆動指示信号をワイパーモータ１１へ出力して、ワイパーブレード１３による払拭動作を行う。一方、測定光進路歪曲要素量判定部４３による測定光進路歪曲要素量判定処理の結果、測定光進路歪曲要素有りと判定された場合は、ワイパー制御部４１は、雨滴量判定部４２における雨滴量検出処理を停止させ、且つ測定光進路歪曲要素量判定部４３により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出される直前において雨滴量判定部４２により判定された雨滴量に基づく駆動指示信号をワイパーモータ１１へ出力する。これにより、雨滴検出装置１においてワイパースイッチ１４が自動制御（ＡＵＴＯモード）に操作されているときに、雨滴センサ２０内部に結露等が発生しても、ワイパーブレード１３の往復払拭動作条件、たとえば、往復払拭動作間隔、つまりワーパーブレード１３の停止時間や払拭動作速度等が、異物を雨滴と誤判定して変動するという不具合を防止することができる。
【００５３】
雨滴センサ２０内に測定光進路歪曲要素が検出された後、たとえばレンズ２５表面の水滴が蒸発して消滅すると、測定光進路歪曲要素量判定部４３からは測定光進路歪曲要素無しとの判定結果が出力されるので、ワイパー制御部４１は、雨滴量判定部４２における雨滴量検出処理を再開させ、再び雨滴量判定部４２により判定された雨滴量に対応する駆動指示信号をワイパーモータ１１へ出力し、ワイパーブレード１３による払拭動作を行う。
【００５４】
次に、以上のように構成された雨滴検出装置１のマイクロコンピュータ４０において実行されるワイパー自動制御処理について、図４を参照しつつ説明する。図４は、主にワイパー制御部４１によって実行されるモータ制御処理の具体的な処理手順を示したフローチャートである。
【００５５】
自動車の運転者によるワイパースイッチ１４の手動操作を通じて上記自動制御（ＡＵＴＯモード）が選択されると、図４に示すワイパー自動制御処理が開始される。同処理が開始されると、ワイパー制御部４１は、先ず、ステップＳ１の初期化処理を実行する。
【００５６】
続いて、ワイパー制御部４１は、ステップＳ２の測定光進路歪曲要素量判定処理を行う。この測定光進路歪曲要素量判定処理は、測定光進路歪曲要素量判定部４３で実行される。測定光進路歪曲要素量判定処理の結果、測定光進路歪曲要素無しと判定されたときは、ワイパー制御部４１は、続くステップＳ３の処理として、雨滴量判定処理を実行する。この雨滴量判定処理は、雨滴量判定部４２で実行される。
【００５７】
続いて、ワイパー制御部４１は、続くステップＳ４の処理として、ステップＳ３の雨滴量判定処理判定された雨滴量に基づいて、ワイパーブレード１３の往復払拭動作仕様を設定し、ワイパーモータ１１に駆動指示信号を出力する。
【００５８】
一方、ステップＳ２の測定光進路歪曲要素量判定処理の結果、測定光進路歪曲要素有りと判定されたときは、ワイパー制御部４１は、ステップＳ５の処理として雨滴量判定部４２による雨滴量判定処理を中止させる。
【００５９】
続いてワイパー制御部４１は、続くステップＳ６の処理として、雨滴量をステップＳ２の測定光進路歪曲要素量判定処理直前における雨滴量判定処理による雨滴量とし、それに基づいてワイパーブレード１３の往復払拭動作仕様を設定し、ワイパーモータ１１に駆動指示信号を出力する。
【００６０】
次に、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すタイミングチャートを参照して、本実施の形態の動作を総括する。図５（ａ）は、雨滴センサ２０内のレンズ２５表面における結露付着量の時間推移を、図５（ｂ）は、雨滴センサ２０におけるフォトダイオード２３、２４の出力信号の時間推移を、図５（ｃ）は雨滴センサ２０におけるフォトダイオード２２の出力信号の時間推移を、図５（ｄ）は雨滴量判定部による判定処理状態を、図５（ｅ）はワイパー制御部４１から出力される駆動指示信号の出力時期を、それぞれ示すタイミングチャートである。
【００６１】
この図の説明においては、自動車の運転者によるワイパースイッチ１４の手動操作を通じて上記ＡＵＴＯモードが選択されており、上記測定光進路歪曲要素量判定処理及び雨滴量判定処理は既に開始されているものとする。なお、図５（ａ）に示すフォトダイオード２３、２４の出力信号は、たとえばフォトダイオード２３の出力信号とフォトダイオード２４の出力信号との平均値、あるいは両出力信号の和である。
【００６２】
そうした前提のもと、雨滴センサ２０の検出領域Ａｄに雨滴が付着し、フォトダイオード２３、２４の出力信号に基づき雨滴量判定部４２が判定した雨滴量から、ワイパーブレード１３を往復払拭動作させてフロントウィンドシールド１０１の払拭領域Ａを払拭する必要がある旨、上記ワイパー制御部４１を通じて判断されると、まず、図５（ｄ）に示されるように、例えば時刻ｔ１０において、上記ワイパー制御部４１からワイパーモータ１１に対して、パルス状の駆動指示信号が出力される。そして、この時点における判定雨滴量に対応したワイパーブレード１３の払拭レベル（払拭速度、間欠時間）に基づいて、時刻ｔ１１においてもワイパー制御部４１からワイパーモータ１１に対して、パルス状の駆動指示信号が出力される。
【００６３】
降雨量が増大に伴い、図５（ａ）に示すように、フォトダイオード２３、２４の出力信号が時刻ｔ１２から時刻ｔ１３にかけて低下し、雨滴量判定部４２が判定した雨滴量も増大する。これを受けて、ワイパー制御部４１は、ワイパーブレード１３の払拭動作の間欠時間を、降雨量増大前の間歇時間Ｔ１（ｔ１０〜ｔ１１）よりも短い間歇時間Ｔ２（ｔ１４〜ｔ１５）として、時刻ｔ１４においてワイパー制御部４１からワイパーモータ１１に対して、パルス状の駆動指示信号が出力される。続いて、間歇時間Ｔ２毎に時刻ｔ１５、時刻ｔ１６にも同様に駆動指示信号が出力される。
【００６４】
このとき、雨滴センサ２０におけるフォトダイオード２２の出力信号は、降雨量増大に係らず、図５（ｂ）に示すように変化しない。
【００６５】
時刻ｔ１７において、図５（ａ）に示すように、雨滴センサ２０の内部において測定光進路歪曲要素である水蒸気の凝結によるレンズ２５の表面への結露が発生し、レンズ表面２５への結露付着量が増加していく。そして、時刻ｔ２０において、レンズ２５表面への結露付着量の増加が止まり、時刻ｔ２４まではレンズ２５表面の結露付着量は変わらない。さらに、時刻ｔ２４になると、レンズ２５表面の、レンズ２５表面の結露が蒸発し始め、時刻ｔ２７においてレンズ２５表面の結露は完全に消滅する。
【００６６】
上述のレンズ２５表面への結露付着から結露消滅に到る期間（ｔ１７〜ｔ２７）において、雨滴センサ２０のフォトダイオード２３、２４の検出信号、および雨滴センサ２０のフォトダイオード２２の検出信号は、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、レンズ２５表面への結露付着量の増加に連動して低下し、結露付着量が一定の期間（ｔ２０〜ｔ２４）は検出信号レベルも一定状態を保ち、付着した結露が蒸発し始め完全に消滅するまでの期間（ｔ２４〜ｔ２７）においては、レンズ２５表面への結露付着量の減少に連動して増大する。
【００６７】
マイクロコンピュータ４０の測定光進路歪曲要素量判定部４３は、測定光進路歪曲要素量判定処理としてフォトダイオード２２の出力信号と閾値Ｋとの大きさの比較を行い、測定光進路歪曲要素の有無の判定を行っている。上述のレンズ２５表面への結露付着から結露消滅に到る期間（ｔ１７〜ｔ２７）において、先ず、時刻ｔ１８には、フォトダイオード２２の出力信号が閾値Ｋよりも小さくなり、測定光進路歪曲要素量判定部４３は、測定光進路歪曲要素有りと判定する。時刻ｔ１８以降時刻ｔ２６までの期間は測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される。次に、時刻ｔ２６には、フォトダイオード２２の出力信号が閾値Ｋよりも大きくなり、測定光進路歪曲要素量判定部４３は、測定光進路歪曲要素無しと判定する。
【００６８】
上述した測定光進路歪曲要素量判定部４３により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間（ｔ１８〜ｔ２６）は、ワイパー制御部４１は、測定光進路歪曲要素有りとの判定を受けて、図５（ｄ）に示すように、雨滴量判定部４２による雨滴量判定処理を中止する。同時に、ワイパー制御部４１は、測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出る直前の雨滴量に基づいて算定されたワイパーブレード１３の払拭レベルに基づくパルス状の駆動指示信号を、ワイパーモータ１１に対して出力する。すなわち、本実施形態の場合、測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出る直前の雨滴量に基づいて算定されたワイパーブレード１３の払拭レベルでは、ワイパーブレード１３の払拭動作の間隔は間歇時間Ｔ２であり、したがって、測定光進路歪曲要素量判定部４３により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間（ｔ１８〜ｔ２６）においても、ワイパー制御部４１からは、間歇時間Ｔ２毎にパルス状の駆動指示信号が出力される。
【００６９】
時刻ｔ２６において、測定光進路歪曲要素量判定部４３により測定光進路歪曲要素無しとの判定結果が出力され、ワイパー制御部４１は、それを受けて、図５（ｄ）に示すように、雨滴量判定部４２による雨滴量判定処理を再び実行する。そして、ワイパー制御部４１は、雨滴量判定部４２による雨滴量判定結果に基づいて算定されたワイパーブレード１３の払拭レベルに基づくパルス状の駆動指示信号を、ワイパーモータ１１に対して出力する。
【００７０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による雨滴検出装置１は、本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１に対して、雨滴センサ２０の構成が変更されている。すなわち、昇温手段であるセラミックヒータ２９が、図６に示すように、プリント基板２６に実装されている。セラミックヒータ２９は、導電性を有するセラミックス材料から形成され、通電により発熱するものである。
【００７１】
第２実施形態は、雨滴センサ２０内に測定光進路歪曲要素である結露が発生したときに、セラミックヒータ２９に電圧を印加して発熱させ、雨滴センサ２０内、詳しくは、図６におけるレンズ２５とプリント基板２６とに囲まれる空間の空気温度を上昇させ、それにより、レンズ２５表面に付着した結露を速やかに蒸発させることを目指したものである。セラミックヒータ２９への電圧印加制御は、たとえば、図７（ｆ）のセラミックヒータ２９への印加電圧の時間推移を示すタイミングチャートに示すように、測定光進路歪曲要素量判定部４３により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間（ｔ１８〜ｔ２６）に実施される。
【００７２】
第２実施形態によれば、結露を短時間で消滅させることができる。言い換えると、ワイパーモータ１１を、実際の雨滴量ではなく測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出る直前の雨滴量に基づいて算定されたワイパーブレード１３の払拭レベルで作動させる期間を短縮して、実際の降雨状態に即したワイパー自動制御を実施することができる。
【００７３】
また、昇温手段として、セラミックヒータ２９を用いることにより、発熱動作を電気的に制御できるので、雨滴センサ２０内の温度を容易に所望の温度、つまり効果的に結露を消滅させられるような温度に制御できる。
【００７４】
なお、以上説明した、本発明の第２実施形態による雨滴検出装置１では、セラミックヒータ２９への電圧印加期間を測定光進路歪曲要素量判定部４３により測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力される期間（ｔ１８〜ｔ２６）と同一としているが、これに限定する必要はない。たとえば、最初に測定光進路歪曲要素有りとの判定結果が出力された時期ｔ１８から予め設定されている期間だけ電圧を印加する構成であってもよい。あるいは、測定光進路歪曲要素量判定部４３による測定光進路歪曲要素有りとの判定結果による電圧印加制御に加えて、車外温度、室内温度等の情報に基づいて結露発生を予測し、その予測結果に基づいて電圧印加制御を実施すれば、結露の付着を未然に防止することもできる。
【００７５】
また、以上説明した、本発明の第２実施形態による雨滴検出装置１では、昇温手段としてセラミックヒータ２９を用いるとともに、雨滴センサ２０の内部に設置しているが、昇温手段の種類および設置部位をこのような組合せに限定する必要はなく、他の種類の昇温手段および設置部位であってもよい。さらに、昇温手段を雨滴センサ２０に直接設置するのではなく、雨滴センサ２０の外部にあってもよい。たとえば、自動車が備える空調装置を昇温手段として利用する構成としてもよい。
【００７６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１は、本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１に対して、雨滴センサ２０の構成を変更したものである。本発明の第１実施形態による雨滴センサ２０では、発光素子である１個の発光ダイオード２１、第１受光素子である２個のフォトダイオード２３、２４、第２受光素子である１個のフォトダイオード２２を備えている。言い換えると、共通の１個の光源から発せられた光を複数の光路上を進行させ、各光路に対応して設けられた複数個の受光素子により、各光路を辿る光の光量を測定している。すなわち、本発明の第１実施形態による雨滴センサ２０は、１個の発光素子と複数の受光素子とから構成されている。これに対して、本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１では、雨滴センサ２０を、複数の発光素子と１個の受光素子とから構成している。以下に、本発明の第３実施形態による雨滴センサ２０の構成について説明する。なお、本発明の第３実施形態による雨滴センサ２０において、発光素子である発光ダイオードおよび受光素子であるフォトダイオード以外の構成については、第１実施形態による雨滴センサ２０と同一であるので説明を省略する。
【００７７】
本発明の第３実施形態による雨滴センサ２０は、図８に示すように、受光素子としてのフォトダイオード５１、第１発光素子としての２つの発光ダイオード５２、５３、第２発光素子としての発光ダイオード５４を備えている。
【００７８】
ここで、各発光ダイオード５２、５３、５４が発する光が各フォトダイオード５１に到るまでの経路について説明する。
【００７９】
先ず、第１発光素子である発光ダイオード５２、５３が発する第１光が辿る光路であるフロントウィンドシールド１０１を経由する光路としての雨滴検出光路Ｌ４、Ｌ５について説明する。雨滴検出光路Ｌ４は、図８中において実線矢印Ｌ４で示すように、発光ダイオード５２から発せられてレンズ２５内に入射し、さらにフロントウィンドシールド１０１の表面１０１ａで反射して、再びレンズ２５内を経てフォトダイオード５１に入射する光路である。雨滴検出光路Ｌ５は、図８中において実線矢印Ｌ５で示すように、発光ダイオード５３から発せられてレンズ２５内に入射し、さらにフロントウィンドシールド１０１の表面１０１ａで反射して、再びレンズ２５内へ入射しレンズ２５の側面２５ｂで反射してフォトダイオード５１に入射する光路である。
【００８０】
次に、第２発光素子である発光ダイオード５４が発する第２光が辿る光路であるフロントウィンドシールド１０１を経由しない光路としての測定光進路歪曲要素検出光路Ｌ６について説明する。測定光進路歪曲要素検出光路Ｌ６は、図８中において実線矢印Ｌ６で示すように、発光ダイオード５４から発せられてレンズ２５の反射面２５ａで反射して、フォトダイオード５１に入射する光路である。
【００８１】
フォトダイオード５１、発光ダイオード５２、５３、５４は、図８に示すように、共通のプリント基板２６に実装されている。プリント基板２６には、図示しない発光素子駆動回路および図示しない検波増幅回路も実装されている。発光ダイオード５２、５３、５４は、図示しない発光素子駆動回路を介してマイクロコンピュータ４０に接続されており、マイクロコンピュータ４０によってその点消灯が制御される。一方、フォトダイオード５１は、図示しない検波増幅回路を介してマイクロコンピュータ４０に接続されており、検出した雨滴量あるいは測定光進路歪曲要素量に応じた検出信号をマイクロコンピュータ４０に出力している。
【００８２】
ここで、本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１における、雨滴センサ２０の作動、特に各発光ダイオード５２、５３、５４の点灯駆動方法、およびフォトダイオード５１の検出信号処理方法について説明する。
【００８３】
本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１においては、フォトダイオード５１は、発光ダイオード５２、５３が発する光の受光量、すなわち雨滴量判定に係る受光量と、発光ダイオード５４が発する光の受光量、すなわち測定光進路歪曲要素量判定に係る受光量とをそれぞれ単独に検出する必要がある。たとえば、発光ダイオード５２、５３、５４が同時に点灯駆動されると、フォトダイオード５１への受光量は発光ダイオード５２、５３が発する光の受光量および発光ダイオード５４が発する光の受光量の和になり、両者を識別することができない。そこで、本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１では、発光ダイオード５２、５３と、発光ダイオード５４との点灯・消灯時期を異なるように制御している。すなわち、発光ダイオード５２、５３の点灯時には発光ダイオード５４を消灯させるとともに、発光ダイオード５４の点灯時には発光ダイオード５２、５３を消灯させるようにしている。ここで、発光ダイオード５２、５３は同時に点灯・消灯され、あたかも１個の発光ダイオードであるかのように駆動されている。さらに、発光ダイオード５２、５３の点灯時におけるフォトダイオード５１の検出信号をマイクロコンピュータ４０の雨滴量判定部４２へ入力し、且つ発光ダイオード５４の点灯時におけるフォトダイオード５１の検出信号をマイクロコンピュータ４０の測定光進路歪曲要素量判定部４３へ入力するようにしている。たとえば、発光ダイオード５２、５３の点灯駆動信号の立ち上がりタイミングと、雨滴量判定部４２におけるフォトダイオード５１からの検出信号取り込みタイミングとを一致させるとともに、発光ダイオード５４の点灯駆動信号の立ち上がりタイミングと、測定光進路歪曲要素量判定部４３におけるフォトダイオード５１からの検出信号取り込みタイミングとを一致させている。このような制御は、マイクロコンピュータ４０内の図示しない制御部において実行されている。
【００８４】
次に、本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１における、発光ダイオード５２、５３、５４の点灯・消灯状態、フォトダイオード５１の出力信号レベル、雨滴量判定部４２および測定光進路歪曲要素量判定部４３におけるフォトダイオード５１の出力信号取り込みの具体例について、図９に示すタイミングチャートに基づいて説明する。図９（ａ）は、発光ダイオード５２、５３の点灯・消灯の時間推移を、図９（ｂ）は、発光ダイオード５４の点灯・消灯の時間推移を、図９（ｃ）は、フォトダイオード５１の出力信号レベルの時間推移を、図９（ｄ）は、雨滴量判定部４２におけるフォトダイオード５１の出力信号取り込みの時間推移を、図９（ｅ）は、測定光進路歪曲要素量判定部４３におけるフォトダイオード５１の出力信号取り込みの時間推移を、それぞれ示している。
【００８５】
図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、発光ダイオード５２、５３と発光ダイオード５４とは、その点灯・消灯タイミングが反対になっている。これにより、フォトダイオード５１の出力信号は、発光ダイオード５２、５３にのみ対応した出力信号と発光ダイオード５４のみに対応した出力信号とが交互に出現している。そして、雨滴量判定部４２には、発光ダイオード５２、５３にのみ対応したフォトダイオード５１出力信号が、測定光進路歪曲要素量判定部４３には、発光ダイオード５４にのみ対応したフォトダイオード５１出力信号が、それぞれ選択的に取り込まれている。
【００８６】
雨滴量判定部４２における雨滴量判定動作、測定光進路歪曲要素量判定部４３における測定光進路歪曲要素量判定動作、測定光進路歪曲要素有りと判定されたときの雨滴量誤判定回避処置は、本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１の場合と同様であり、説明を省略する。
【００８７】
以上説明した、本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１においても、本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１の場合と同様にして、雨滴検出装置１においてワイパースイッチ１４が自動制御（ＡＵＴＯモード）に操作されているときに、雨滴センサ２０内部に結露等が発生しても、ワイパーブレード１３の往復払拭動作条件、たとえば、往復払拭動作間隔、つまりワーパーブレード１３の停止時間や払拭動作速度等が、異物を雨滴と誤判定して変動するという不具合を防止することができる。
【００８８】
なお、本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１においても、本発明の第２実施形態による雨滴検出装置１と同様に、雨滴センサ２０内に昇温手段であるセラミックヒータ２９を設置して、測定光進路歪曲要素である結露が発生したときに、セラミックヒータ２９に電圧を印加して発熱させ、雨滴センサ２０内、詳しくはレンズ２５とプリント基板２６とに囲まれる空間の空気温度を上昇させ、それにより、レンズ２５表面に付着した結露を速やかに蒸発させる構成としてもよい。
【００８９】
本発明にかかる雨滴量検出装置は、上記第１〜第３実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、上記各実施形態を適宜変更して実施することもできる。
【００９０】
本発明の第１実施形態および第２実施形態では、雨滴量判定部４２においては、フォトダイオード２３、２４からの出力信号に基づいて雨滴量判定処理を実施している。すなわち、発光ダイオード２１から測定光のうち、フロントウィンドシールド１０１により反射された光のみに基づいて判定している。これに対して、フォトダイオード２３、２４からの出力信号に加えて、フォトダイオード２２からの出力信号、すなわち、フロントウィンドシールド１０１を経由しない光路により導かれた光の受光量に基づく出力信号を用いてもよい。この場合、雨滴量判定処理において、たとえば、フォトダイオード２３、２４からの出力信号とフォトダイオード２２からの出力信号との比を算出し、この比に基づいて雨滴量を判定することができる。このようにすると、何らかの原因により発光ダイオード２１の発光量が変化することがあっても、高精度で雨滴量判定を行うことができる。
【００９１】
また、本発明の第３実施形態では、雨滴量判定部４２において、発光ダイオード５２、５３からの光である第１光を受光したときのフォトダイオード５１からの出力信号に基づいて雨滴量判定処理を実施している。すなわち、フロントウィンドシールド１０１により反射された光のみに基づいて判定している。これに対して、上述のフォトダイオード５１の出力信号に加えて、発光ダイオード５４からの光である第２光を受光したときのフォトダイオード５１からの出力信号、すなわち、フロントウィンドシールド１０１を経由しない光路により導かれた光の受光量に基づく出力信号を用いて雨滴量判定処理を行ってよい。この場合、雨滴量判定処理において、たとえば、発光ダイオード５２、５３からの光を受光したときのフォトダイオード５１の出力信号と発光ダイオード５４からの光を受光したときのフォトダイオード５１の出力信号との比を算出し、この比に基づいて雨滴量を判定することができる。このようにすると、何らかの原因によりフォトダイオード５１の受光特性が変化することがあっても、高精度で雨滴量判定を行うことができる。
【００９２】
なお、上記各実施形態では、雨滴検出装置１が設置されるウィンドシールドを、運転席前方のフロントウィンドシールド１０１として説明したが、フロントウィンドシールド１０１に限る必要はなく、他の窓、たとえばリヤウィンドシールドに適用してもよい。
【００９３】
また、上記各実施形態では、当該雨滴量検出装置を自動車に搭載した例について言及したが、搭載先は自動車に限られない。他にも飛行機、鉄道車両、船舶など、広く移動体に搭載して有益である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１が自動車１００に搭載された状態を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１の全体構成を示すブロック図である。
【図３】雨滴センサ２０の構成を説明する断面図であり、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による雨滴検出装置において実行されるワイパー自動制御処理の具体的な処理手順を示したフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態による雨滴検出装置１における、（ａ）は、雨滴センサ２０内のレンズ２５表面における結露付着量の時間推移を、（ｂ）は、雨滴センサ２０におけるフォトダイオード２３、２４の出力信号の時間推移を、（ｃ）は雨滴センサ２０におけるフォトダイオード２２の出力信号の時間推移を、（ｄ）は雨滴量判定部による判定処理状態を、（ｅ）はワイパー制御部４１から出力される駆動指示信号の出力時期を、それぞれ示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態による雨滴検出装置１の雨滴センサ２０の構成を説明する断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による雨滴検出装置１における、（ａ）は、雨滴センサ２０内のレンズ２５表面における結露付着量の時間推移を、（ｂ）は、雨滴センサ２０におけるフォトダイオード２３、２４の出力信号の時間推移を、（ｃ）は、雨滴センサ２０におけるフォトダイオード２２の出力信号の時間推移を、（ｄ）は、雨滴量判定部による判定処理状態を、（ｅ）はワイパー制御部４１から出力される駆動指示信号の出力時期を、（ｆ）は、セラミックヒータ２９への印加電圧の時間推移をそれぞれ示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１の雨滴センサ２０の構成を説明する断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態による雨滴検出装置１における、（ａ）は、発光ダイオード５２、５３の点灯・消灯の時間推移を、（ｂ）は、発光ダイオード５４の点灯・消灯の時間推移を、（ｃ）は、フォトダイオード５１の出力信号レベルの時間推移を、（ｄ）は、雨滴量判定部４２におけるフォトダイオード５１の出力信号取り込みの時間推移を、（ｅ）は、測定光進路歪曲要素量判定部４３におけるフォトダイオード５１の出力信号取り込みの時間推移を、それぞれ示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１    雨滴検出装置
１０    ワイパー装置
１１  ワイパーモータ
１２    伝達機構
１３    ワイパーブレード
１４    ワイパースイッチ
２０    雨滴センサ
２１    発光ダイオード（発光素子）
２２    フォトダイオード（第２受光素子）
２３、２４    フォトダイオード（第１受光素子）
２５    レンズ
２６    プリント基板
２７    ケーシング
２８    シリコンシート
２９    セラミックヒータ（昇温手段）
４０    マイクロコンピュータ（制御手段）
４１    ワイパー制御部
４２    雨滴量判定部
４３    測定光進路歪曲要素量判定部
５１    フォトダイオード（受光素子）
５２    発光ダイオード（第１発光素子）
５３    発光ダイオード（第１発光素子）
５４    発光ダイオード（第２発光素子）
１００    自動車
１０１    フロントウィンドシールド
Ａ    払拭領域
Ａｄ    検出領域
Ｄ    雨滴
Ｋ    閾値
Ｌ１、Ｌ２    雨滴検出光路
Ｌ３    測定光進路歪曲要素検出光路
Ｌ４、Ｌ５    雨滴検出光路
Ｌ６    測定光進路歪曲要素検出光路
Ｔ１、Ｔ２    間歇時間
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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