雨滴検出装置並びにそれを備えたワイパ自動制御装置
【課題】 雨滴の検出精度とコスト性とを両立する雨滴検出装置を提供する。
【解決手段】 各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2に内在する周囲温度の依存分を第一実施形態の比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の場合と同様にキャンセルしてなる比ｒ2／モｒ1に基づき初期雨判定を行う。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比ｒ2／モｒ1を取得するには、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を少なくとも一点の発光量について測定するだけでよい。
【解決手段】 各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2に内在する周囲温度の依存分を第一実施形態の比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の場合と同様にキャンセルしてなる比ｒ2／モｒ1に基づき初期雨判定を行う。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比ｒ2／モｒ1を取得するには、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を少なくとも一点の発光量について測定するだけでよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウインドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置並びにそれを備えたワイパ自動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウインドシールドに付着した雨滴を払拭するワイパを自動制御するワイパ自動制御装置等では、雨滴検出装置が利用されている。
従来、雨滴検出装置としては、ウインドシールドによって反射させた発光素子の光を受光素子に導くことで、当該受光素子による受光量を検出するものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。このような雨滴検出装置では、ウインドシールドへの雨滴の付着状態に応じて受光素子への導光量が変化することに着目し、受光素子の検出結果から雨滴の付着を判定している。
【０００３】
ところで、上記従来の雨滴検出装置においては、発光素子から発せられる発光量及び受光素子の受光量が変化するため、受光素子の出力が周辺温度に応じて変動する。したがって、そのような温度特性による検出精度の低下を回避することは重要となる。そこで、特許文献１の雨滴検出装置では、受光素子の出力と周辺温度との相関を表す相関データを予め取得しておき、当該相関データに基づいて受光素子の出力を補正することにより検出精度の向上を図っている。
【０００４】
また、自動車等のウインドシールドに装着される従来の雨滴検出装置では、サイズが大きくなると運転者の視界を遮ることとなるため、ウインドシールドへの投影領域のうち雨滴の検出領域が占める割合、即ちサイズ効率を向上することが望まれている。そこで、特許文献２の雨滴検出装置では、発光素子と受光素子とを仮想三角形又は仮想平行四辺形の頂点に配置し、一つの発光素子が発した光を二つの受光素子にて同時に受けるようにすることで、サイズ効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４９９６１号公報
【特許文献２】米国特許第６４３３５０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の雨滴検出装置では、上述の相関データを取得するために、工場出荷前等において受光素子の出力を広範囲の温度で測定しておく必要がある。このような広範囲の温度での測定は手間や時間のかかるものであり、コストアップを惹起する。また、そうした測定によって得られる相関データはサイズの大きなものとなるため、相関データを記憶しておく記憶手段としては記憶容量の大きなものが必要となり、価格が高くなる。
【０００７】
また、特許文献２の雨滴検出装置では、仮想三角形又は仮想平行四辺形の各辺で囲まれている部分が雨滴の非検出領域となる。即ち特許文献２の雨滴検出装置には、雨滴の検出に関与しない大きなデッドスペースが不可避的に存在するため、サイズ効率を向上する上で限界が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、雨滴の検出精度とコスト性とを両立する雨滴検出装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、サイズ効率を向上する雨滴検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、受光部は、発光素子から発せられ反射部を経由する第一光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された基準光を受ける。それと共に受光部は、発光素子から発せられ反射部を経由しない第二光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された基準光も受ける。このような受光部の受光量に基づいて判定手段が雨滴の付着判定をする請求項１に記載の発明では、ウインドシールドにおいて各光路の基準光を反射する領域が雨滴の検出領域と略一致する。ここで、第一光路の基準光を反射する領域については、当該第一光路が経由する反射部の位置を調整することで、自由に位置設定をすることができる。したがって、第一光路の基準光を反射する領域について、第二光路の基準光を反射する領域の外側をカバーするように位置設定をすることで、雨滴検出装置のウインドシールドへの投影領域から雨滴の非検出領域が減少する。これにより、雨滴の検出に関与しないデッドスペースが低減されるので、サイズ効率の向上が図られる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によると、受光部は、ウインドシールドによって反射された第一光路の基準光を受ける第一光路受光素子と、ウインドシールドによって反射された第二光路の基準光を受ける第二光路受光素子とを有する。このように第一光路の基準光と第二光路の基準光とを各別の受光素子によって受けることで、それら各光路の基準光について光量をより正確に知ることができる。したがって、判定手段による雨滴の付着の判定精度、換言すれば雨滴の検出精度が向上する。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、基準光をウインドシールドの内壁側からウインドシールドに入射させる光学体に反射部が形成されるので、従来から存在する光学体を利用して安価に雨滴検出装置の組立性を向上することができる。
請求項４，５に記載の発明によると、発光素子、第一光路受光素子及び第二光路受光素子が実装される基板部と、それに略平行なウインドシールドとの間に反射部が設けられるので、雨滴検出装置の体格をコンパクトにすることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明によると、受光部の受光素子は、発光素子から発せられ第一反射部を経由する第一光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された基準光を受ける。また、同受光素子は、発光素子から発せられ反射部を経由しない第二光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールド及び第二反射部によって順次反射された基準光も受ける。このような構成によれば、第一光路の基準光を受ける受光素子と第二光路の基準光を受ける受光素子とが共通化されるので、部品点数を低減してコスト性を向上することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、基準光をウインドシールドの内壁側からウインドシールドに入射させる光学体に第一及び第二反射部が形成されるので、従来から存在する光学体を利用して安価に雨滴検出装置の組立性を向上することができる。
請求項８，９に記載の発明によると、発光素子及び受光素子が実装される基板部と、それに略平行なウインドシールドとの間に第一及び第二反射部が設けられるので、雨滴検出装置の体格をコンパクトにすることができる。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明である雨滴検出装置と、当該雨滴検出装置の判定手段が雨滴の付着ありと判定した場合にワイパを駆動する駆動手段とを備えたワイパ自動制御装置である。かかるワイパ自動制御装置によれば、雨滴検出装置として備えた請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態による雨滴検出装置を示す側面図である。
【図２】第一実施形態によるワイパ自動制御装置を示すブロック図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】第一実施形態による雨滴検出装置の検出領域を示す模式図である。
【図５】第一実施形態によるワイパ自動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第一実施形態による初期雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図７】第一実施形態による初期雨判定の原理を説明するための特性図である。
【図８】第一実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図９】第二実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第三実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第四実施形態による初期雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１２】第四実施形態による初期雨判定の原理を説明するための特性図である。
【図１３】第五実施形態による雨滴検出装置を示す側面図である。
【図１４】図１３のXIV−XIV断面図である。
【図１５】第五実施形態によるワイパ自動制御装置を示すブロック図である。
【図１６】第五実施形態による雨滴検出装置の検出領域を示す模式図である。
【図１７】第五実施形態による初期雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１８】第五実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１９】第五実施形態の変形例による雨滴検出装置を示す側面図である。
【図２０】図１９のXX−XX断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるワイパ自動制御装置を図２に示す。ワイパ自動制御装置２は車両に搭載され、車室前面のウインドシールド４に付着した雨滴を払拭するワイパ５を自動制御する。
【００１７】
まず、ワイパ自動制御装置２の全体構成について説明する。
ワイパ自動制御装置２は、ワイパ駆動装置１０及び雨滴検出装置２０等から構成されている。ワイパ駆動装置１０と雨滴検出装置２０とは、車両のイグニションスイッチ６を介して車両のバッテリ７から電力を供給される。
【００１８】
ワイパ５を駆動するワイパ駆動装置１０は、ワイパスイッチ１２、ワイパモータ駆動回路１４及びワイパモータ１６を備えている。ワイパスイッチ１２は車室の運転席に設置され、オート、低中高速、停止等の複数の作動位置を有している。ワイパスイッチ１２は、作動位置を表す信号をワイパモータ駆動回路１４と雨滴検出装置２０のＣＰＵ３２とに出力する。ワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２と雨滴検出装置２０のＣＰＵ３２との各々から受信する信号に応じてワイパモータ１６の駆動状態を切り換える。具体的にワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２の作動位置としてオートを表す信号を受信するとき、ＣＰＵ３２から受信する制御信号に従ってワイパモータ１６を駆動する。また、ワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２の作動位置として低中高速のいずれかを表す信号を受信するとき、当該いずれかの作動速度を実現するようにワイパモータ１６を駆動する。さらにまた、ワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２の作動位置として停止を表す信号を受信するとき、ワイパモータ１６を停止させる。ワイパモータ１６は、ワイパモータ駆動回路１４によって駆動されるときワイパ５を揺動運動させ、またワイパモータ駆動回路１４によって停止させられるときワイパ５を車両のカウルトップパネルの上方に定位させる。
【００１９】
図１に示すように雨滴検出装置２０はウインドシールド４の内壁８側に装着され、ウインドシールド４の外壁９側に付着する雨滴を検出する。雨滴検出装置２０は、ウインドシールド４においてワイパ５により払拭される領域内に当該装置２０のウインドシールド４への投影領域が収まる形態で配置されている。
図２に示すように雨滴検出装置２０は、発光制御回路２２、発光素子２４、第一〜第三光路受光素子２６〜２８、検波・増幅回路２９〜３１、ＣＰＵ３２並びに記憶部３４を備えている。
【００２０】
発光制御回路２２は、発光素子２４に供給する電流の大きさを、ＣＰＵ３２から受信する制御信号に従って調整する。
発光素子２４は発光ダイオードからなり、発光制御回路２２からの供給電流に従う発光量となるように基準光を発する。ここで発光素子２４の発する基準光としては、例えば赤外光等が用いられる。
【００２１】
第一〜第三光路受光素子２６〜２８はいずれもフォトダイオードからなり、それぞれ異なる光路によって導かれた基準光を受ける。各受光素子２６〜２８は対応する検波・増幅回路２９〜３１に接続されており、基準光の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を表す検出信号を当該検波・増幅回路２９〜３１に出力する。
【００２２】
検波・増幅回路２９〜３１は、対応する受光素子２６〜２８の検出信号を線形増幅してＣＰＵ３２に出力する。ここで、各検波・増幅回路２９〜３１における信号増幅処理は、検出信号の受信と略同期して行われる。また、各検波・増幅回路２９〜３１における信号増幅率は、ＣＰＵ３２から受信する制御信号に従って調整される。
【００２３】
ＣＰＵ３２は、記憶部３４のＲＯＭ３５に記憶されている制御プログラムを実行することで、ワイパモータ駆動回路１４、発光制御回路２２及び検波・増幅回路２９〜３１に出力する制御信号を生成し、ワイパ駆動装置１０の作動全体を制御する。この制御に際して記憶部３４のＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３２の演算によって得られる各種データが一時的に記憶される。
【００２４】
次に、雨滴検出装置２０の構造について説明する。尚、以下の説明では、図３の横方向及び縦方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向と定義する。
雨滴検出装置２０は、上記要素２２，２４，２６〜３２，３４に加え、図１及び図３に示す如き基板部４０及び光学体５０を備えている。
【００２５】
基板部４０は、ケース等の図示しない部材を介してウインドシールド４の内壁８に固定されている。基板部４０は平板状に形成されており、ウインドシールド４の内壁８に対して略平行な板面４２を有している。この基板部４０の板面４２上には、発光素子２４及び第一〜第三光路受光素子２６〜２８が実装されている。ここで、基板部４０のＹ方向の中心部を通り板面４２に直交する仮想平面Ｏを定義すると、発光素子２４は、当該仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ配置されている。第一〜第三光路受光素子２６〜２８は、仮想平面Ｏ上にそれぞれ一つずつ配置されている。基板部４０の一端４４側から他端４５側に向かうＸ方向において発光素子２４、第三光路受光素子２８、第一光路受光素子２６及び第二光路受光素子２７はこの順で並んでいる。
【００２６】
光学体５０は樹脂で形成され、第一及び第二コリメートレンズ５２，５３、反射面５４、プリズム５６、第一及び第二収束レンズ５８，５９、並びに反射導光面６０を有している。プリズム５６は、光透過性のシリコンシート６２を介してウインドシールド４の内壁８に装着されており、当該プリズム５６の内壁８とは反対側には、光学体５０の他の要素５２〜５４，５８〜６０が一体に形成されている。これにより、光学体５０の略全体が基板部４０とウインドシールド４との間に配置されている。
【００２７】
第一コリメートレンズ５２は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられ、また反射面５４も、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第一コリメートレンズ５２は、仮想平面Ｏに対して同じ側の発光素子２４及び反射面５４が光軸上に位置する平凸レンズであり、当該発光素子２４から入射された基準光を自身の光軸に沿って当該反射面５４へと導く。ここで、Ｘ方向において第一コリメートレンズ５２は発光素子２４よりも基板の一端４４側に位置しており、当該第一コリメートレンズ５２の光軸は、ウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。反射面５４は、ウインドシールド４の外壁９及び基板部４０の板面４２に対して略垂直とされ、Ｘ方向においては発光素子２４及び第一コリメートレンズ５２よりも基板部４０の一端４４側に位置している。反射面５４は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一コリメートレンズ５２から導かれた基準光を反射してプリズム５６へと導く。
【００２８】
第二コリメートレンズ５３は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第二コリメートレンズ５３は、仮想平面Ｏに対して同じ側の発光素子２４が光軸上に位置する平凸レンズであり、当該発光素子２４から入射される基準光を自身の光軸に沿ってプリズム５６へと導く。ここで第二コリメートレンズ５３の光軸は、ウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜し且つ仮想平面Ｏに対して同じ側の第一コリメートレンズ５２の光軸に対して約９０ー傾斜している。これにより第二コリメートレンズ５３は、Ｘ方向においては発光素子２４よりも基板部４０の他端４５側に位置している。
プリズム５６は、第一コリメートレンズ５２及び反射面５４を経由する第一光路Ｌ1と、第二コリメートレンズ５３を経由する第二光路Ｌ2とによって導かれた基準光を内壁８側からウインドシールド４に入射させ、当該ウインドシールド４の外壁９によって反射させる。
【００２９】
第一収束レンズ５８は、仮想平面Ｏの両側に跨る形態で設けられている。第一収束レンズ５８は、第一光路受光素子２６が光軸上に位置する平凸レンズである。Ｘ方向において第一収束レンズ５８は発光素子２４及び第二コリメートレンズ５３よりも基板部４０の他端４５側に位置しており、当該第一収束レンズ５８の光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。第一収束レンズ５８には、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第一光路Ｌ1の基準光がプリズム５６を通じて入射される。第一収束レンズ５８は、そのようにして入射される第一光路Ｌ1の基準光を自身の光軸に沿って第一光路受光素子２６へと導く。ここで、図４に模式的に示す楕円形の領域Ｄ1は、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光を反射させて第一光路受光素子２６に導くことが可能な領域である。この領域Ｄ1に雨滴が付着すると、ウインドシールド４による基準光の反射量が減少するため、第一光路受光素子２６の受光量Ｒ1が変化する。即ち領域Ｄ1は、第一光路Ｌ1の基準光を利用して第一光路受光素子２６が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ1というものとする。尚、図４において矩形の領域Ｓは、ウインドシールド４への雨滴検出装置２０の投影領域を模式的に示している。
【００３０】
図１及び図３に示すように第二収束レンズ５９は、仮想平面Ｏの両側に跨る形態で設けられている。第二収束レンズ５９は、Ｘ方向に並び第二光路受光素子２７がそれぞれの光軸上に位置する二つの平凸レンズ６４，６５を組み合わせてなる。Ｘ方向において第二収束レンズ５９は発光素子２４及び第一収束レンズ５８よりも基板部４０の他端４５側に位置しており、当該第二収束レンズ５９をなす平凸レンズ６４，６５の各光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。第二収束レンズ５９には、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第二光路Ｌ2の基準光がプリズム５６を通じて入射される。第二収束レンズ５９は、そのようにして入射される第二光路Ｌ2の基準光を各平凸レンズ６４，６５の光軸に沿って第二光路受光素子２７へと導く。ここで、図４に模式的に示す楕円形の領域Ｄ2は、ウインドシールド４の外壁９において第二光路Ｌ2の基準光を反射させて第二光路受光素子２７に導くことが可能な領域であり、本実施形態では上記領域Ｄ1と重ならないように設定されている。この領域Ｄ2に雨滴が付着すると、外壁９による基準光の反射量が減少するため、第二光路受光素子２７の受光量Ｒ2が変化する。即ち領域Ｄ2は、第二光路Ｌ2の基準光を利用して第二光路受光素子２７が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ2というものとする。
【００３１】
図１及び図３に示すように反射導光面６０は、仮想平面Ｏの両側に跨る形態で設けられている。反射導光面６０は、ウインドシールド４の外壁９及び基板部４０の板面４２に対して略平行であり、Ｘ方向において発光素子２４と第三光路受光素子２８との間且つ第一コリメートレンズ５２と第二コリメートレンズ５３との間となる位置に配置されている。反射導光面６０は、各発光素子２４から導かれた基準光を反射して同じ第三光路受光素子２８へと導く。即ち、反射導光面６０の反射作用を利用することで、ウインドシールド４を経由せずに基準光を第三光路受光素子２８まで導く第三光路Ｌ3が形成されている。
【００３２】
次に、ＣＰＵ３４が制御プログラムに従って実施するワイパ自動制御処理について、図５のフローチャートに従って説明する。尚、本自動制御処理は、イグニションスイッチ６がオンにされ且つワイパスイッチ１２の作動位置としてオートが選択されることで開始され、イグニションスイッチ６がオフにされる又はワイパスイッチ１２の作動位置としてオート以外が選択されることで終了する。
【００３３】
ワイパ自動制御処理のステップＳ１では、ＲＡＭ３６を初期化する。続くステップＳ２では、ウインドシールド４への雨滴の付着を判定する初期雨判定を実施する。その結果、雨滴の付着ありと判定されると、ステップＳ３において、ワイパ６を一回だけ駆動する制御信号をワイパモータ駆動回路１４に与えた後、ステップＳ４に移行する。一方、雨滴の付着なしと判定されると、ステップＳ４に直接移行する。
【００３４】
ステップＳ４では、ＲＡＭ３６を初期化する。続くステップＳ５では、ウインドシールド４への雨滴の付着を判定する通常雨判定を実施する。その結果、雨滴の付着ありと判定されると、ステップＳ６において、ワイパ６を所定速度で所定回数駆動する制御信号をワイパモータ駆動回路１４に与えた後、ステップＳ４に戻る。一方、雨滴の付着なしと判定されると、ステップＳ４に直接戻る。
【００３５】
ここで、上記ステップＳ２における初期雨判定と、上記ステップＳ５における通常雨判定とについて詳細に説明する。
まず、初期雨判定について図６のフローチャートに従って説明する。
初期雨判定のステップＳ１１では、各発光素子２４を順次発光させて、第一〜第三光路受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3をそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を設定値とするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を設定値とするための制御信号を与える。その結果、各受光素子２６〜２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００３６】
図７において「○」は、ステップＳ１１で抽出される第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2の和Ｒ1＋Ｒ2を示している。かかる図７から判るように、受光量和Ｒ1＋Ｒ2は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）に比べ、雨滴の付着があるとき（Ｂ）で減少する。これは、ウインドシールド４の領域Ｄ1，Ｄ2による反射量が雨滴の付着によって減少することに起因する。
【００３７】
図７において「●」は、ステップＳ１１で抽出される第三光路受光素子２８の受光量Ｒ3を示している。かかる図７から判るように、受光量Ｒ3は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）と雨滴の付着があるとき（Ｂ）とで実質的に変化しない。これは、基準光がウインドシールド４を経由することなく直接的に第三光路受光素子２８へ導光されていることに起因する。
【００３８】
上述したように受光量和Ｒ1＋Ｒ2は、ウインドシールド４への雨滴の付着があるときとないときとで変化するため、当該和Ｒ1＋Ｒ2を監視すれば雨滴の付着判定が可能になると予測される。しかし、第一及び第二光路受光素子２６，２７の出力即ちそれら各素子２６，２７の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2は周囲温度によって変動するため、受光量和Ｒ1＋Ｒ2を単に監視するだけでは、雨滴の付着を正確に判定することができない。そこで本発明者らは、各受光素子２６〜２８の出力即ちそれら各素子２６〜２８の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3について周囲温度に対する変動係数が互いに略等しくなることを発見し、受光量和Ｒ1＋Ｒ2と受光量Ｒ3との比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）をとって監視することにした。これは、比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）をとることで、周囲温度に対する各値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の変動係数がキャンセルされ、しかも値Ｒ3は、理論上、雨滴の付着という点で当該比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の値に影響を及ぼすことがないからである。
【００３９】
以上より、ステップＳ１２では、ステップＳ１１においてＲＡＭ３６に記憶された各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を読み出し、それらの値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3から比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を算出して現在比ＣRとする。また、ステップＳ１３では、工場出荷前等、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に設定された比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）である記憶比ＣmをＲＯＭ３５から読み出す。尚、記憶比Ｃmの設定は、上記基準時にステップＳ１１，Ｓ１２と同様な処理を実施し、それにより算出された比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を記憶比ＣmとしてＲＯＭ３５に記憶することで実現される。
【００４０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３において読み出された記憶比Ｃmと、ステップＳ１２において算出された現在比ＣRとの比ＣR／Ｃmを低下率Ｆとして算出する。尚、ステップＳ１１の実行時においてウインドシールド４への雨滴の付着がある場合、低下率Ｆは１よりも大きな値となる。
【００４１】
ステップＳ１５では、ステップＳ１４において算出された低下率Ｆが閾値Ｆth以上であるか否かを判定する。そして、低下率Ｆが閾値Ｆth以上である場合には、ウインドシールド４への雨滴の付着ありと判定する一方、低下率Ｆが閾値Ｆth未満である場合には、雨滴の付着なしと判定する。尚、本初期雨判定における閾値Ｆthは、外乱等により低下率Ｆに生じる誤差を加味しつつ、１よりも大きな値に設定されている。
【００４２】
次に、通常雨判定について図８のフローチャートに従って説明する。
通常雨判定のステップＳ２１では、ワイパ通過直後等の雨滴付着がないタイミングで発光制御回路２２と検波・増幅回路２９，３０とを制御することにより、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の各信号増幅率とを調整する。尚、本実施形態では、ステップＳ２の雨滴付着なしの判定後、又はステップＳ３若しくはＳ６の実行によるワイパ６の駆動に伴ってステップＳ２１が実行される。そのため、上記調整中に各検波・増幅回路２９，３０から出力される検出信号は、雨滴がウインドシールド４に付着していない基準時の受光量Ｒ1，Ｒ2を表すものとして擬制することができる。そこで、本実施形態のステップＳ２１では、第一及び第二光路受光素子２６，２７の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2が基準値Ｒb1，Ｒb2となるように上記調整を行い、当該基準値Ｒb1，Ｒb2を基準時の受光量として設定する。
【００４３】
ステップＳ２２では、所定時間の遅延後等に各発光素子２４を順次発光させて、第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2を検出する。このとき、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の各信号増幅率とは、それぞれステップＳ２１で調整された値に保持される。その結果、第一及び第二光路受光素子２６，２７の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９，３０から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００４４】
ステップＳ２３では、ステップＳ２２においてＲＡＭ３６に記憶された受光量Ｒ1，Ｒ2の和と、ステップＳ２１において定められた基準値Ｒb1，Ｒb2の和とから求められる比率｛１００−１００・（Ｒ1＋Ｒ2）／（Ｒb1＋Ｒb2）｝％を算出して低下率Ｆとする。尚、ステップＳ２２の実行時においてウインドシールド４への雨滴の付着がある場合、低下率Ｆは０％よりも大きな値となる。
【００４５】
ステップＳ２４では、ステップＳ２３において算出された低下率Ｆが閾値Ｆth以上であるか否かを判定する。そして、低下率Ｆが閾値Ｆth以上である場合には、ウインドシールド４への雨滴の付着ありと判定する一方、低下率Ｆが閾値Ｆth未満である場合には、雨滴の付着なしと判定する。尚、本通常雨判定における閾値Ｆthは、外乱等により低下率Ｆに生じる誤差を加味しつつ、０％よりも大きな値に設定されている。
【００４６】
このように第一実施形態では、ワイパ自動制御処理の初期雨判定において、各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3に内在する周囲温度の依存分をキャンセルしてなる比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）に基づき雨滴の付着判定をしているので、その判定が正確なものとなる。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を取得するには、各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を少なくとも一点の発光量について測定するだけでよい。したがって、基準時の各受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の測定に必要な時間が短縮されるばかりでなく、ＲＡＭ３６の記憶容量が小さくて済むので、コストの低減を図ることができる。
また、第一実施形態では、ワイパ自動制御処理の初期雨判定に続く通常雨判定を、初期雨判定の場合よりも少ない演算処理量で実現できるので、判定時間が短縮される。
【００４７】
さらに第一実施形態では、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光の検出領域Ｄ1と第二光路Ｌ2の基準光の検出領域Ｄ2とが互いに重複しないように雨滴検出装置２０を構成している。これにより、ウインドシールド４への雨滴検出装置２０の投影領域Ｓでは、雨滴の検出に関与しないデッドスペースが減少することとなるので、投影領域Ｓのうち検出領域Ｄ1，Ｄ2が占める割合、即ちサイズ効率が向上する。しかも雨滴検出装置２０には、領域Ｄ1を検出対象とする受光素子と領域Ｄ2を検出対象とする受光素子とを別々に設けているので、第一及び第二光路Ｌ1，Ｌ2の基準光について各光量をより正確に知ることができる。
【００４８】
またさらに第一実施形態では、雨滴検出装置２０において反射面５４及び反射導光面６０をプリズム５６及び各種レンズ５２，５３，５８，５９と一体化してなる光学体５０を用いている。したがって、反射面５４や反射導光面６０を光学体５０の他の要素とは別体に形成する場合に比べて、雨滴検出装置２０の組立性が向上する。
【００４９】
加えて第一実施形態では、雨滴検出装置２０において各種素子２４，２６〜２８が実装される基板部４０とそれに略平行なウインドシールド４との間に、反射面５４及び反射導光面６０を含む光学体５０を配置している。これにより、基板部４０とウインドシールド４との対向方向において雨滴検出装置２０の体格が小さくなるので、車両の運転者の視界を悪化させることなくサイズ効率の向上を達成することができる。
【００５０】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態によるワイパ自動制御処理では、図９に示すように、通常雨判定のステップＳ３１〜Ｓ３５を初期雨判定のステップＳ１１〜Ｓ１５と同様に実施する。 このような第二実施形態によれば、通常雨判定においても、雨滴の付着判定を比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）に基づいて正確に行うことができるので、ワイパスイッチ１２によりオートが選択されている間は継続して高精度の判定が実現される。
【００５１】
（第三実施形態）
本発明の第三実施形態によるワイパ自動制御処理では、通常雨判定を図１０に示すフローチャートに従って実施する。
具体的に第三実施形態の通常雨判定では、まずステップＳ４１において、初期雨判定のステップＳ１１と同様な処理を実施する。
【００５２】
続くステップＳ４２では、フェイルセーフ判定を行う。このフェイルセーフ判定では、次の条件（１）〜（３）のうち少なくとも一つが成立しないとき、正常である判定してステップＳ４３に移行する。一方、条件（１）〜（３）が全て成立するときには、異常であると判定してステップＳ４７に移行する。
（１）ステップＳ４１においてＲＡＭ３６に記憶された第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2が共に０ではない。
（２）ステップＳ４１においてＲＡＭ３６に記憶された第三光路受光素子２８の受光量Ｒ3が０である。
（３）発光制御回路２２への制御信号の出力が０でない。
【００５３】
正常と判定された後のステップＳ４３〜Ｓ４６では、初期雨判定のステップＳ１２〜Ｓ１５と同様な処理を実施する。一方、異常と判定された後のステップＳ４７〜Ｓ５０では、第一実施形態による通常雨判定のステップＳ２１〜Ｓ２４と同様な処理を実施する。
【００５４】
このような第三実施形態によれば、上記条件（１）〜（３）のうち少なくとも一つが成立しない正常時には、第二実施形態と同様、ワイパスイッチ１２によりオートが選択されている間継続して、比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）に基づく正確な通常雨判定を実現することができる。また一方、上記条件（１）〜（３）が全て成立する異常時には、比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を用いない通常雨判定を初期雨判定に継続して実施することができるので、当該異常によりワイパ５を自動制御不能となる事態が回避される。
【００５５】
（第四実施形態）
本発明の第四実施形態による自動制御処理では、初期雨判定を図１１に示すフローチャートに従って実施する。
具体的に第四実施形態の初期雨判定では、そのステップＳ５１において、各発光素子２４を順次発光させて第一〜第三光路受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3をそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を設定値Ｔ1とするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を設定値Ａ1，Ａ2，Ａ3とするための制御信号を与える。その結果、各受光素子２６〜２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００５６】
ステップＳ５２では、各発光素子２４の発光をステップＳ５１とは発光量を変えて実施して、第一〜第三光路受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3をそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を上記設定値Ｔ1と異なる設定値Ｔ2にするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を上記設定値Ａ1，Ａ2，Ａ3とするための制御信号を与える。その結果、各受光素子２６〜２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００５７】
図１２において「○」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２で抽出される第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2の和Ｒ1＋Ｒ2を示している。また、図１２において「ト」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２における受光量和Ｒ1＋Ｒ2の差と各ステップＳ５１，Ｓ５２における発光量Ｔ1，Ｔ2の差との比、即ち単位発光量に対する受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率を示している。かかる図１２から判るように、発光量に対する受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率ト（以下、単に受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率という）は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）に比べ、雨滴の付着があるとき（Ｂ）で減少する。これは、ウインドシールド４の領域Ｄ1，Ｄ2による反射量が雨滴の付着によって減少することに起因する。
【００５８】
図１２において「●」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２で抽出される第三光路受光素子２８の受光量Ｒ3を示している。また、図１２において「艟」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２における受光量Ｒ3の差と各ステップＳ５１，Ｓ５２における発光量Ｔ1，Ｔ2の差との比、即ち単位発光量に対する受光量3の変化率を示している。かかる図１２から判るように、発光量に対する受光量Ｒ3の変化率艟（以下、単に受光量Ｒ3の変化率という）は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）と、雨滴の付着があるとき（Ｂ）とで実質的に変化しない。これは、基準光がウインドシールド４を経由することなく直接的に第三光路受光素子２８へ導光されていることに起因する。
【００５９】
上述したように受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率トは、ウインドシールド４への雨滴の付着があるときとないときとで変化するため、当該変化率トを監視すれば雨滴の付着判定が可能になると予測される。しかし、第一及び第二光路受光素子２６，２７の各検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2の発光量に対する変化率は周囲温度によって変動するため、受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率ト（ここでは、各受光量Ｒ1，Ｒ2の発光量に対する変化率の和に等しい）を単に監視するだけでは、雨滴の付着を正確に判定することができない。そこで本発明者らは、各受光素子２６〜２８の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の発光量に対する変化率について当該変化率の周囲温度に対する変動係数が互いに略等しくなることを発見し、受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率トと受光量Ｒ3の変化率艟との比艟／トをとって監視することにした。これは、比艟／トをとることで、各値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3についてその発光量に対する変化率の周囲温度に対する変動係数がキャンセルされ、しかも値艟は、理論上、雨滴の付着という点で当該比艟／トの値に影響を及ぼすことがないからである。
【００６０】
以上より、ステップＳ５３では、各ステップＳ５１，Ｓ５２においてＲＡＭ３６に記憶された受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を読み出し、それらの値から受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率ト並びに受光量Ｒ3の変化率艟を算出する。そしてさらに、算出された変化率ト，艟から比艟／トを算出して現在比ＣRとする。また、ステップＳ５４では、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に設定された比艟／トとしての記憶比ＣmをＲＯＭ３５から読み出す。尚、記憶比Ｃmの設定は、上記基準時にステップＳ５１〜Ｓ５３と同様な処理を実施し、それにより算出された比艟／トを記憶比ＣmとしてＲＯＭ３５に記憶することで実現される。
【００６１】
この後、ステップＳ５５，Ｓ５６では、第一実施形態による初期雨判定のステップＳ１４，Ｓ１５と同様な処理を実施することで、初期雨判定を完了する。
【００６２】
このような第四実施形態によれば、初期雨判定において、受光量和Ｒ1＋Ｒ2及び受光量Ｒ3の各変化率ト，艟に内在する周囲温度の依存分をキャンセルしてなる比艟／トに基づき雨滴の付着判定をしているので、その判定が正確なものとなる。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比艟／トを取得するには、各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を少なくとも二点の発光量について測定すればよい。したがって、基準時の各受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の測定に必要な時間が短縮されるばかりでなく、ＲＡＭ３６の記憶容量が小さくて済むので、コストの低減を図ることができる。
尚、以上説明した第四実施形態の初期雨判定については、第二実施形態の通常雨判定や第三実施形態の初期雨判定及び通常雨判定において第一実施形態の初期雨判定に対応する部分に適用することも可能である。
【００６３】
（第五実施形態）
本発明の第五実施形態によるワイパ自動制御装置の雨滴検出装置は、図１３及び図１４に示す如き構造を有している。
第五実施形態の雨滴検出装置１００において基板部４０の板面４２上には、第一実施形態の第一及び第二光路受光素子２６，２７が実装されていない。その代わりに板面４２上には、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ配置された受光素子１１０が実装されている。そこで以下では、受光素子１１０を第一受光素子１１０といい、第一実施形態の第三光路受光素子２８と同一構成の受光素子を第二受光素子２８というものとする。基板部４０の一端４４側から他端４５側に向かうＸ方向においては、反射面５４、第一コリメートレンズ５２、発光素子２４、第二受光素子２８、第二コリメートレンズ５３及び第一受光素子１１０がこの順で並んでいる。尚、図１５に示すように本実施形態では、一方の第一受光素子１１０が検波・増幅回路２９に接続され、他方の第一受光素子１１０が検波・増幅回路３０に接続されている。
【００６４】
図１３及び図１４に示すように雨滴検出装置１００の光学体１２０には、第一実施形態の第一及び第二収束レンズ５８，５９とは異なる構成の第一及び第二収束レンズ１２２，１２３が備えられ、また新たな反射面１２６が備えられている。そこで以下では、第一実施形態の反射面５４と同一構成の反射面を第一反射面５４、反射面１２６を第二反射面１２６というものとする。
【００６５】
第一収束レンズ１２２は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第一収束レンズ１２２は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０が光軸上に位置する平凸レンズである。Ｘ方向において第一収束レンズ１２２は第二コリメートレンズ５３と第一受光素子１１０との間に位置しており、当該第一収束レンズ１２２の光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。第一収束レンズ１２２には、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一コリメートレンズ５２及び第一反射面５４を順次を経由した後、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第一光路Ｌ1の基準光が、プリズム５６を通じて入射される。第一収束レンズ１２２は、そのようにして入射される第一光路Ｌ1の基準光を、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０へ向かって自身の光軸に沿って導く。ここで、図１６に模式的に示す楕円形の領域Ｄ1は、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光を反射させて第一受光素子１１０に導くことが可能な領域である。この領域Ｄ1に雨滴が付着すると、ウインドシールド４による基準光の反射量が減少するため、第一受光素子１１０の受光量ｒ1が変化する。即ち領域Ｄ1は、第一光路Ｌ1の基準光を利用して第一受光素子１１０が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ1というものとする。尚、図１６において矩形の領域Ｓは、ウインドシールド４への雨滴検出装置１００の投影領域を模式的に示している。
【００６６】
第二収束レンズ１２３は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられ、また第二反射面１２６も、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第二反射面１２６は、ウインドシールド４の外壁９及び基板部４０の板面４２に対して略垂直とされ、Ｘ方向においては第一受光素子１１０よりも基板部４０の他端４５側に位置している。第二反射面１２６には、仮想平面Ｏに対して同じ側の第二コリメートレンズ５３を経由した後、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第二光路Ｌ2の基準光が、プリズム５６を通じて導かれる。このようにして導かれた第二光路Ｌ2の基準光を第二反射面１２６は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第二収束レンズ１２３へ向かって反射させる。
【００６７】
第二収束レンズ１２３は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０及び第二反射面１２６が光軸上に位置する平凸レンズである。Ｘ方向において第二収束レンズ１２３は第一受光素子１１０と第二反射面１２６との間に位置しており、当該第一収束レンズ１２２の光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜し且つ仮想平面Ｏに対して同じ側の第一収束レンズ１２２の光軸に対して約９０ー傾斜している。第二収束レンズ１２３には、仮想平面Ｏに対して同じ側の第二反射面１２６が反射した第二光路Ｌ2の基準光が入射される。第二収束レンズ１２３は、そのようにして入射される第二光路Ｌ2の基準光を、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０へ向かって自身の光軸に沿って導く。ここで、図１６に模式的に示す楕円形の領域Ｄ2は、ウインドシールド４の外壁９において第二光路Ｌ2の基準光を反射させて第一受光素子１１０に導くことが可能な領域であり、本実施形態では上記領域Ｄ1と重ならないように設定されている。この領域Ｄ2に雨滴が付着すると、ウインドシールド４による基準光の反射量が減少するため、第一受光素子１１０の受光量ｒ1が変化する。即ち領域Ｄ2は、第二光路Ｌ2の基準光を利用して第一受光素子１１０が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ2というものとする。
【００６８】
このような第五実施形態のワイパ自動制御処理では、初期雨判定及び通常雨判定をそれぞれ図１７及び図１８に示すフローチャートに従って実施する。
まず、図１７に示す第五実施形態の初期雨判定では、ステップＳ６１において各発光素子２４を順次発光させて、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1と第二受光素子２８の受光量ｒ2とをそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を設定値とするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を設定値とするための制御信号を与える。その結果、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００６９】
本実施形態のステップＳ６２，Ｓ６３では、第一実施形態の比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の場合と同様な原理によって、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1の和モｒ1と第二受光素子２８の受光量ｒ2との比ｒ2／モｒ1が監視される。具体的にステップＳ６２では、ステップＳ６１でＲＡＭ３６に記憶された各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を読み出し、それらの値ｒ1，ｒ1，ｒ2から比ｒ2／モｒ1を算出して現在比ＣRとする。また、ステップＳ６３では、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に設定された比ｒ2／モｒ1としての記憶比ＣmをＲＯＭ３５から読み出す。尚、記憶比Ｃmの設定は、上記基準時にステップＳ６１，Ｓ６２と同様な処理を実施し、それにより算出された比ｒ2／モｒ1を記憶比ＣmとしてＲＯＭ３５に記憶することで実現される。
ステップＳ６４，Ｓ６５では、第一実施形態による初期雨判定のステップＳ１４，Ｓ１５と同様な処理を実施する。
【００７０】
このような初期雨判定に対し、図１８に示す第五実施形態の通常雨判定ではステップＳ７１において、発光制御回路２２と検波・増幅回路２９，３０とを制御することにより、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の信号増幅率とを調整する。尚、本実施形態のステップＳ７１は、第一実施形態による初期雨判定のステップＳ２１と同様に、ワイパ通過直後等の雨滴付着がないタイミングで実行される。そこで、本実施形態のステップＳ７１では、各第一受光素子１１０の検出信号が表す受光量ｒ1，ｒ1がそれぞれ基準値ｒb1，ｒb1となるように上記調整を行い、それら基準値ｒb1，ｒb1を各第一受光素子１１０の基準時の受光量として設定する。
【００７１】
ステップＳ７２では、所定時間の遅延後等に各発光素子２４を順次発光させて、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1を検出する。このとき、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の信号増幅率とは、それぞれステップＳ７１で調整された値に保持される。その結果、各第一受光素子１１０の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９，３０から受信すると、それら検出信号が表す受光量ｒ1，ｒ1を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００７２】
ステップＳ７３では、ステップＳ７２でＲＡＭ３６に記憶された各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1の和モｒ1と、ステップＳ７１で定められた各第一受光素子１１０についての基準値ｒb1，ｒb1の和とから求められる比率｛１００−１００・（モｒ1）／（モｒb1）｝％を算出して低下率Ｆとする。
ステップＳ７４では、第一実施形態による通常雨判定のステップＳ２４と同様な処理を実施する。
【００７３】
以上、各第一受光素子１１０がそれぞれ特許請求の範囲に記載の「受光素子」に相当し、それら第一受光素子１１０の組が特許請求の範囲に記載の「受光部」に相当する。また、第一反射面５４が特許請求の範囲に記載の「反射部」及び「第一反射部」に相当し、第二反射面１２６が特許請求の範囲に記載の「第二反射部」に相当する。またさらに、初期雨判定のステップＳ６３において読み出される記憶比Ｃmが特許請求の範囲に記載の「基準時の注目比」に相当し、初期雨判定のステップＳ６２において算出される現在比ＣRが特許請求の範囲に記載の「雨滴検出時の注目比」に相当する。
【００７４】
このように第五実施形態では、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2に内在する周囲温度の依存分を第一実施形態の比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の場合と同様にキャンセルしてなる比ｒ2／モｒ1に基づき初期雨判定を行っている。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比ｒ2／モｒ1を取得するには、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を少なくとも一点の発光量について測定するだけでよい。したがって、コストの低減を図ることができる。
また、第五実施形態でも、ワイパ自動制御処理の初期雨判定に続く通常雨判定を、初期雨判定の場合よりも少ない演算処理量で実現できるので、判定時間が短縮される。
【００７５】
さらに第五実施形態では、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光の検出領域Ｄ1と第二光路Ｌ2の基準光の検出領域Ｄ2とが互いに重複しないように雨滴検出装置１００を構成しているので、高いサイズ効率を実現することができる。しかも雨滴検出装置１００には、領域Ｄ1を検出対象とする受光素子と領域Ｄ2を検出対象とする受光素子とを一つの受光素子１１０によって実現しているので、部品点数さらにはコストが低減される。
【００７６】
またさらに第五実施形態では、雨滴検出装置１００において第一及び第二反射面５４，１２６と反射導光面６０をプリズム５６及び各種レンズ５２，５３，１２２，１２３と一体化してなる光学体１２０を用いている。したがって、第一及び第二反射面５４，１２６や反射導光面６０を光学体１２０の他の要素とは別体に形成する場合に比べて、雨滴検出装置１００の組立性が向上する。
【００７７】
加えて第五実施形態では、雨滴検出装置１００において各種素子２４，１１０，２８が実装される基板部４０とそれに略平行なウインドシールド４との間に、第一及び第二反射面５４，１２６と反射導光面６０を含む光学体５０を配置している。これにより、基板部４０とウインドシールド４との対向方向において雨滴検出装置１００の体格が小さくなるので、運転者の視界を悪化させることなくサイズ効率の向上を達成することができる。
【００７８】
尚、図１９及び図２０は、第五実施形態の変形例を示している。この変形例では、第一受光素子１１０が一つだけ仮想平面Ｏ上に配置されると共に、第一及び第二収束レンズ１２２，１２３が仮想平面Ｏの両側に跨る一平凸レンズから構成され、また第二反射面１２６が仮想平面Ｏの両側に跨る形態で形成されている。このような第五実施形態では、ワイパ自動制御処理の初期雨判定及び通常雨判定において、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1に関する内容を一つの第一受光素子１１０の受光量ｒ1に関する内容に変更することで、第五実施形態と同様の効果を享受することができる。
【００７９】
さらに第五実施形態（上記変形例を含む）では、第二実施形態に準じて通常雨判定を上記初期雨判定と同様な処理内容に変更してもよいし、あるいは第三実施形態に準ずる通常雨判定を上記通常雨判定に代えて実施してもよい。
またさらに第五実施形態（上記変形例を含む）では、第四実施形態に準ずる初期雨判定を上記初期雨判定に代えて実施してもよい。この場合、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1の和の単位発光量に対する変化率が上記変化率トとして用いられることとなる。
【００８０】
この他、第一〜第五実施形態では、反射導光面６０、（第一）反射面５４、第二反射面１２６のうち少なくとも一つを光学体５０，１２０とは別体に形成するようにしてもよい。また、第一〜第五実施形態では、反射導光面６０の配設位置に受光素子２８を配設して、当該受光素子２８により第三光路Ｌ3の基準光を発光素子２４から直に受けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
２ ワイパ自動制御装置、４ ウインドシールド、５ ワイパ、６ イグニションスイッチ、８ 内壁、９ 外壁、１０ ワイパ駆動装置（駆動手段）、１２ ワイパスイッチ、１４ ワイパモータ駆動回路、１６ ワイパモータ、２０，１００ 雨滴検出装置、２２ 発光制御回路、２４ 発光素子、２６ 第一光路受光素子、２７ 第二光路受光素子、２８ 第三光路受光素子，第二受光素子、２９，３０，３１ 各検波・増幅回路、３２ ＣＰＵ、３４ 記憶部、３５ ＲＯＭ、３６ ＲＡＭ、４０ 基板部、４４ 一端、４５ 他端、５０，１２０ 光学体、５２ 第一コリメートレンズ、５３ 第二コリメートレンズ、５４ 反射面・第一反射面、５６ プリズム、５８，１２２ 第一収束レンズ、５９，１２３ 第二収束レンズ、６０ 反射導光面、１１０ 第一受光素子、１２６ 第二反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウインドシールドに付着する雨滴を検出する雨滴検出装置並びにそれを備えたワイパ自動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウインドシールドに付着した雨滴を払拭するワイパを自動制御するワイパ自動制御装置等では、雨滴検出装置が利用されている。
従来、雨滴検出装置としては、ウインドシールドによって反射させた発光素子の光を受光素子に導くことで、当該受光素子による受光量を検出するものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。このような雨滴検出装置では、ウインドシールドへの雨滴の付着状態に応じて受光素子への導光量が変化することに着目し、受光素子の検出結果から雨滴の付着を判定している。
【０００３】
ところで、上記従来の雨滴検出装置においては、発光素子から発せられる発光量及び受光素子の受光量が変化するため、受光素子の出力が周辺温度に応じて変動する。したがって、そのような温度特性による検出精度の低下を回避することは重要となる。そこで、特許文献１の雨滴検出装置では、受光素子の出力と周辺温度との相関を表す相関データを予め取得しておき、当該相関データに基づいて受光素子の出力を補正することにより検出精度の向上を図っている。
【０００４】
また、自動車等のウインドシールドに装着される従来の雨滴検出装置では、サイズが大きくなると運転者の視界を遮ることとなるため、ウインドシールドへの投影領域のうち雨滴の検出領域が占める割合、即ちサイズ効率を向上することが望まれている。そこで、特許文献２の雨滴検出装置では、発光素子と受光素子とを仮想三角形又は仮想平行四辺形の頂点に配置し、一つの発光素子が発した光を二つの受光素子にて同時に受けるようにすることで、サイズ効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４９９６１号公報
【特許文献２】米国特許第６４３３５０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の雨滴検出装置では、上述の相関データを取得するために、工場出荷前等において受光素子の出力を広範囲の温度で測定しておく必要がある。このような広範囲の温度での測定は手間や時間のかかるものであり、コストアップを惹起する。また、そうした測定によって得られる相関データはサイズの大きなものとなるため、相関データを記憶しておく記憶手段としては記憶容量の大きなものが必要となり、価格が高くなる。
【０００７】
また、特許文献２の雨滴検出装置では、仮想三角形又は仮想平行四辺形の各辺で囲まれている部分が雨滴の非検出領域となる。即ち特許文献２の雨滴検出装置には、雨滴の検出に関与しない大きなデッドスペースが不可避的に存在するため、サイズ効率を向上する上で限界が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、雨滴の検出精度とコスト性とを両立する雨滴検出装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、サイズ効率を向上する雨滴検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、受光部は、発光素子から発せられ反射部を経由する第一光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された基準光を受ける。それと共に受光部は、発光素子から発せられ反射部を経由しない第二光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された基準光も受ける。このような受光部の受光量に基づいて判定手段が雨滴の付着判定をする請求項１に記載の発明では、ウインドシールドにおいて各光路の基準光を反射する領域が雨滴の検出領域と略一致する。ここで、第一光路の基準光を反射する領域については、当該第一光路が経由する反射部の位置を調整することで、自由に位置設定をすることができる。したがって、第一光路の基準光を反射する領域について、第二光路の基準光を反射する領域の外側をカバーするように位置設定をすることで、雨滴検出装置のウインドシールドへの投影領域から雨滴の非検出領域が減少する。これにより、雨滴の検出に関与しないデッドスペースが低減されるので、サイズ効率の向上が図られる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によると、受光部は、ウインドシールドによって反射された第一光路の基準光を受ける第一光路受光素子と、ウインドシールドによって反射された第二光路の基準光を受ける第二光路受光素子とを有する。このように第一光路の基準光と第二光路の基準光とを各別の受光素子によって受けることで、それら各光路の基準光について光量をより正確に知ることができる。したがって、判定手段による雨滴の付着の判定精度、換言すれば雨滴の検出精度が向上する。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、基準光をウインドシールドの内壁側からウインドシールドに入射させる光学体に反射部が形成されるので、従来から存在する光学体を利用して安価に雨滴検出装置の組立性を向上することができる。
請求項４，５に記載の発明によると、発光素子、第一光路受光素子及び第二光路受光素子が実装される基板部と、それに略平行なウインドシールドとの間に反射部が設けられるので、雨滴検出装置の体格をコンパクトにすることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明によると、受光部の受光素子は、発光素子から発せられ第一反射部を経由する第一光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された基準光を受ける。また、同受光素子は、発光素子から発せられ反射部を経由しない第二光路によってウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールド及び第二反射部によって順次反射された基準光も受ける。このような構成によれば、第一光路の基準光を受ける受光素子と第二光路の基準光を受ける受光素子とが共通化されるので、部品点数を低減してコスト性を向上することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、基準光をウインドシールドの内壁側からウインドシールドに入射させる光学体に第一及び第二反射部が形成されるので、従来から存在する光学体を利用して安価に雨滴検出装置の組立性を向上することができる。
請求項８，９に記載の発明によると、発光素子及び受光素子が実装される基板部と、それに略平行なウインドシールドとの間に第一及び第二反射部が設けられるので、雨滴検出装置の体格をコンパクトにすることができる。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明である雨滴検出装置と、当該雨滴検出装置の判定手段が雨滴の付着ありと判定した場合にワイパを駆動する駆動手段とを備えたワイパ自動制御装置である。かかるワイパ自動制御装置によれば、雨滴検出装置として備えた請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態による雨滴検出装置を示す側面図である。
【図２】第一実施形態によるワイパ自動制御装置を示すブロック図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】第一実施形態による雨滴検出装置の検出領域を示す模式図である。
【図５】第一実施形態によるワイパ自動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第一実施形態による初期雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図７】第一実施形態による初期雨判定の原理を説明するための特性図である。
【図８】第一実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図９】第二実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第三実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第四実施形態による初期雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１２】第四実施形態による初期雨判定の原理を説明するための特性図である。
【図１３】第五実施形態による雨滴検出装置を示す側面図である。
【図１４】図１３のXIV−XIV断面図である。
【図１５】第五実施形態によるワイパ自動制御装置を示すブロック図である。
【図１６】第五実施形態による雨滴検出装置の検出領域を示す模式図である。
【図１７】第五実施形態による初期雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１８】第五実施形態による通常雨判定の流れを示すフローチャートである。
【図１９】第五実施形態の変形例による雨滴検出装置を示す側面図である。
【図２０】図１９のXX−XX断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態によるワイパ自動制御装置を図２に示す。ワイパ自動制御装置２は車両に搭載され、車室前面のウインドシールド４に付着した雨滴を払拭するワイパ５を自動制御する。
【００１７】
まず、ワイパ自動制御装置２の全体構成について説明する。
ワイパ自動制御装置２は、ワイパ駆動装置１０及び雨滴検出装置２０等から構成されている。ワイパ駆動装置１０と雨滴検出装置２０とは、車両のイグニションスイッチ６を介して車両のバッテリ７から電力を供給される。
【００１８】
ワイパ５を駆動するワイパ駆動装置１０は、ワイパスイッチ１２、ワイパモータ駆動回路１４及びワイパモータ１６を備えている。ワイパスイッチ１２は車室の運転席に設置され、オート、低中高速、停止等の複数の作動位置を有している。ワイパスイッチ１２は、作動位置を表す信号をワイパモータ駆動回路１４と雨滴検出装置２０のＣＰＵ３２とに出力する。ワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２と雨滴検出装置２０のＣＰＵ３２との各々から受信する信号に応じてワイパモータ１６の駆動状態を切り換える。具体的にワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２の作動位置としてオートを表す信号を受信するとき、ＣＰＵ３２から受信する制御信号に従ってワイパモータ１６を駆動する。また、ワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２の作動位置として低中高速のいずれかを表す信号を受信するとき、当該いずれかの作動速度を実現するようにワイパモータ１６を駆動する。さらにまた、ワイパモータ駆動回路１４は、ワイパスイッチ１２の作動位置として停止を表す信号を受信するとき、ワイパモータ１６を停止させる。ワイパモータ１６は、ワイパモータ駆動回路１４によって駆動されるときワイパ５を揺動運動させ、またワイパモータ駆動回路１４によって停止させられるときワイパ５を車両のカウルトップパネルの上方に定位させる。
【００１９】
図１に示すように雨滴検出装置２０はウインドシールド４の内壁８側に装着され、ウインドシールド４の外壁９側に付着する雨滴を検出する。雨滴検出装置２０は、ウインドシールド４においてワイパ５により払拭される領域内に当該装置２０のウインドシールド４への投影領域が収まる形態で配置されている。
図２に示すように雨滴検出装置２０は、発光制御回路２２、発光素子２４、第一〜第三光路受光素子２６〜２８、検波・増幅回路２９〜３１、ＣＰＵ３２並びに記憶部３４を備えている。
【００２０】
発光制御回路２２は、発光素子２４に供給する電流の大きさを、ＣＰＵ３２から受信する制御信号に従って調整する。
発光素子２４は発光ダイオードからなり、発光制御回路２２からの供給電流に従う発光量となるように基準光を発する。ここで発光素子２４の発する基準光としては、例えば赤外光等が用いられる。
【００２１】
第一〜第三光路受光素子２６〜２８はいずれもフォトダイオードからなり、それぞれ異なる光路によって導かれた基準光を受ける。各受光素子２６〜２８は対応する検波・増幅回路２９〜３１に接続されており、基準光の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を表す検出信号を当該検波・増幅回路２９〜３１に出力する。
【００２２】
検波・増幅回路２９〜３１は、対応する受光素子２６〜２８の検出信号を線形増幅してＣＰＵ３２に出力する。ここで、各検波・増幅回路２９〜３１における信号増幅処理は、検出信号の受信と略同期して行われる。また、各検波・増幅回路２９〜３１における信号増幅率は、ＣＰＵ３２から受信する制御信号に従って調整される。
【００２３】
ＣＰＵ３２は、記憶部３４のＲＯＭ３５に記憶されている制御プログラムを実行することで、ワイパモータ駆動回路１４、発光制御回路２２及び検波・増幅回路２９〜３１に出力する制御信号を生成し、ワイパ駆動装置１０の作動全体を制御する。この制御に際して記憶部３４のＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３２の演算によって得られる各種データが一時的に記憶される。
【００２４】
次に、雨滴検出装置２０の構造について説明する。尚、以下の説明では、図３の横方向及び縦方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向と定義する。
雨滴検出装置２０は、上記要素２２，２４，２６〜３２，３４に加え、図１及び図３に示す如き基板部４０及び光学体５０を備えている。
【００２５】
基板部４０は、ケース等の図示しない部材を介してウインドシールド４の内壁８に固定されている。基板部４０は平板状に形成されており、ウインドシールド４の内壁８に対して略平行な板面４２を有している。この基板部４０の板面４２上には、発光素子２４及び第一〜第三光路受光素子２６〜２８が実装されている。ここで、基板部４０のＹ方向の中心部を通り板面４２に直交する仮想平面Ｏを定義すると、発光素子２４は、当該仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ配置されている。第一〜第三光路受光素子２６〜２８は、仮想平面Ｏ上にそれぞれ一つずつ配置されている。基板部４０の一端４４側から他端４５側に向かうＸ方向において発光素子２４、第三光路受光素子２８、第一光路受光素子２６及び第二光路受光素子２７はこの順で並んでいる。
【００２６】
光学体５０は樹脂で形成され、第一及び第二コリメートレンズ５２，５３、反射面５４、プリズム５６、第一及び第二収束レンズ５８，５９、並びに反射導光面６０を有している。プリズム５６は、光透過性のシリコンシート６２を介してウインドシールド４の内壁８に装着されており、当該プリズム５６の内壁８とは反対側には、光学体５０の他の要素５２〜５４，５８〜６０が一体に形成されている。これにより、光学体５０の略全体が基板部４０とウインドシールド４との間に配置されている。
【００２７】
第一コリメートレンズ５２は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられ、また反射面５４も、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第一コリメートレンズ５２は、仮想平面Ｏに対して同じ側の発光素子２４及び反射面５４が光軸上に位置する平凸レンズであり、当該発光素子２４から入射された基準光を自身の光軸に沿って当該反射面５４へと導く。ここで、Ｘ方向において第一コリメートレンズ５２は発光素子２４よりも基板の一端４４側に位置しており、当該第一コリメートレンズ５２の光軸は、ウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。反射面５４は、ウインドシールド４の外壁９及び基板部４０の板面４２に対して略垂直とされ、Ｘ方向においては発光素子２４及び第一コリメートレンズ５２よりも基板部４０の一端４４側に位置している。反射面５４は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一コリメートレンズ５２から導かれた基準光を反射してプリズム５６へと導く。
【００２８】
第二コリメートレンズ５３は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第二コリメートレンズ５３は、仮想平面Ｏに対して同じ側の発光素子２４が光軸上に位置する平凸レンズであり、当該発光素子２４から入射される基準光を自身の光軸に沿ってプリズム５６へと導く。ここで第二コリメートレンズ５３の光軸は、ウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜し且つ仮想平面Ｏに対して同じ側の第一コリメートレンズ５２の光軸に対して約９０ー傾斜している。これにより第二コリメートレンズ５３は、Ｘ方向においては発光素子２４よりも基板部４０の他端４５側に位置している。
プリズム５６は、第一コリメートレンズ５２及び反射面５４を経由する第一光路Ｌ1と、第二コリメートレンズ５３を経由する第二光路Ｌ2とによって導かれた基準光を内壁８側からウインドシールド４に入射させ、当該ウインドシールド４の外壁９によって反射させる。
【００２９】
第一収束レンズ５８は、仮想平面Ｏの両側に跨る形態で設けられている。第一収束レンズ５８は、第一光路受光素子２６が光軸上に位置する平凸レンズである。Ｘ方向において第一収束レンズ５８は発光素子２４及び第二コリメートレンズ５３よりも基板部４０の他端４５側に位置しており、当該第一収束レンズ５８の光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。第一収束レンズ５８には、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第一光路Ｌ1の基準光がプリズム５６を通じて入射される。第一収束レンズ５８は、そのようにして入射される第一光路Ｌ1の基準光を自身の光軸に沿って第一光路受光素子２６へと導く。ここで、図４に模式的に示す楕円形の領域Ｄ1は、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光を反射させて第一光路受光素子２６に導くことが可能な領域である。この領域Ｄ1に雨滴が付着すると、ウインドシールド４による基準光の反射量が減少するため、第一光路受光素子２６の受光量Ｒ1が変化する。即ち領域Ｄ1は、第一光路Ｌ1の基準光を利用して第一光路受光素子２６が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ1というものとする。尚、図４において矩形の領域Ｓは、ウインドシールド４への雨滴検出装置２０の投影領域を模式的に示している。
【００３０】
図１及び図３に示すように第二収束レンズ５９は、仮想平面Ｏの両側に跨る形態で設けられている。第二収束レンズ５９は、Ｘ方向に並び第二光路受光素子２７がそれぞれの光軸上に位置する二つの平凸レンズ６４，６５を組み合わせてなる。Ｘ方向において第二収束レンズ５９は発光素子２４及び第一収束レンズ５８よりも基板部４０の他端４５側に位置しており、当該第二収束レンズ５９をなす平凸レンズ６４，６５の各光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。第二収束レンズ５９には、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第二光路Ｌ2の基準光がプリズム５６を通じて入射される。第二収束レンズ５９は、そのようにして入射される第二光路Ｌ2の基準光を各平凸レンズ６４，６５の光軸に沿って第二光路受光素子２７へと導く。ここで、図４に模式的に示す楕円形の領域Ｄ2は、ウインドシールド４の外壁９において第二光路Ｌ2の基準光を反射させて第二光路受光素子２７に導くことが可能な領域であり、本実施形態では上記領域Ｄ1と重ならないように設定されている。この領域Ｄ2に雨滴が付着すると、外壁９による基準光の反射量が減少するため、第二光路受光素子２７の受光量Ｒ2が変化する。即ち領域Ｄ2は、第二光路Ｌ2の基準光を利用して第二光路受光素子２７が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ2というものとする。
【００３１】
図１及び図３に示すように反射導光面６０は、仮想平面Ｏの両側に跨る形態で設けられている。反射導光面６０は、ウインドシールド４の外壁９及び基板部４０の板面４２に対して略平行であり、Ｘ方向において発光素子２４と第三光路受光素子２８との間且つ第一コリメートレンズ５２と第二コリメートレンズ５３との間となる位置に配置されている。反射導光面６０は、各発光素子２４から導かれた基準光を反射して同じ第三光路受光素子２８へと導く。即ち、反射導光面６０の反射作用を利用することで、ウインドシールド４を経由せずに基準光を第三光路受光素子２８まで導く第三光路Ｌ3が形成されている。
【００３２】
次に、ＣＰＵ３４が制御プログラムに従って実施するワイパ自動制御処理について、図５のフローチャートに従って説明する。尚、本自動制御処理は、イグニションスイッチ６がオンにされ且つワイパスイッチ１２の作動位置としてオートが選択されることで開始され、イグニションスイッチ６がオフにされる又はワイパスイッチ１２の作動位置としてオート以外が選択されることで終了する。
【００３３】
ワイパ自動制御処理のステップＳ１では、ＲＡＭ３６を初期化する。続くステップＳ２では、ウインドシールド４への雨滴の付着を判定する初期雨判定を実施する。その結果、雨滴の付着ありと判定されると、ステップＳ３において、ワイパ６を一回だけ駆動する制御信号をワイパモータ駆動回路１４に与えた後、ステップＳ４に移行する。一方、雨滴の付着なしと判定されると、ステップＳ４に直接移行する。
【００３４】
ステップＳ４では、ＲＡＭ３６を初期化する。続くステップＳ５では、ウインドシールド４への雨滴の付着を判定する通常雨判定を実施する。その結果、雨滴の付着ありと判定されると、ステップＳ６において、ワイパ６を所定速度で所定回数駆動する制御信号をワイパモータ駆動回路１４に与えた後、ステップＳ４に戻る。一方、雨滴の付着なしと判定されると、ステップＳ４に直接戻る。
【００３５】
ここで、上記ステップＳ２における初期雨判定と、上記ステップＳ５における通常雨判定とについて詳細に説明する。
まず、初期雨判定について図６のフローチャートに従って説明する。
初期雨判定のステップＳ１１では、各発光素子２４を順次発光させて、第一〜第三光路受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3をそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を設定値とするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を設定値とするための制御信号を与える。その結果、各受光素子２６〜２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００３６】
図７において「○」は、ステップＳ１１で抽出される第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2の和Ｒ1＋Ｒ2を示している。かかる図７から判るように、受光量和Ｒ1＋Ｒ2は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）に比べ、雨滴の付着があるとき（Ｂ）で減少する。これは、ウインドシールド４の領域Ｄ1，Ｄ2による反射量が雨滴の付着によって減少することに起因する。
【００３７】
図７において「●」は、ステップＳ１１で抽出される第三光路受光素子２８の受光量Ｒ3を示している。かかる図７から判るように、受光量Ｒ3は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）と雨滴の付着があるとき（Ｂ）とで実質的に変化しない。これは、基準光がウインドシールド４を経由することなく直接的に第三光路受光素子２８へ導光されていることに起因する。
【００３８】
上述したように受光量和Ｒ1＋Ｒ2は、ウインドシールド４への雨滴の付着があるときとないときとで変化するため、当該和Ｒ1＋Ｒ2を監視すれば雨滴の付着判定が可能になると予測される。しかし、第一及び第二光路受光素子２６，２７の出力即ちそれら各素子２６，２７の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2は周囲温度によって変動するため、受光量和Ｒ1＋Ｒ2を単に監視するだけでは、雨滴の付着を正確に判定することができない。そこで本発明者らは、各受光素子２６〜２８の出力即ちそれら各素子２６〜２８の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3について周囲温度に対する変動係数が互いに略等しくなることを発見し、受光量和Ｒ1＋Ｒ2と受光量Ｒ3との比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）をとって監視することにした。これは、比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）をとることで、周囲温度に対する各値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の変動係数がキャンセルされ、しかも値Ｒ3は、理論上、雨滴の付着という点で当該比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の値に影響を及ぼすことがないからである。
【００３９】
以上より、ステップＳ１２では、ステップＳ１１においてＲＡＭ３６に記憶された各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を読み出し、それらの値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3から比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を算出して現在比ＣRとする。また、ステップＳ１３では、工場出荷前等、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に設定された比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）である記憶比ＣmをＲＯＭ３５から読み出す。尚、記憶比Ｃmの設定は、上記基準時にステップＳ１１，Ｓ１２と同様な処理を実施し、それにより算出された比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を記憶比ＣmとしてＲＯＭ３５に記憶することで実現される。
【００４０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３において読み出された記憶比Ｃmと、ステップＳ１２において算出された現在比ＣRとの比ＣR／Ｃmを低下率Ｆとして算出する。尚、ステップＳ１１の実行時においてウインドシールド４への雨滴の付着がある場合、低下率Ｆは１よりも大きな値となる。
【００４１】
ステップＳ１５では、ステップＳ１４において算出された低下率Ｆが閾値Ｆth以上であるか否かを判定する。そして、低下率Ｆが閾値Ｆth以上である場合には、ウインドシールド４への雨滴の付着ありと判定する一方、低下率Ｆが閾値Ｆth未満である場合には、雨滴の付着なしと判定する。尚、本初期雨判定における閾値Ｆthは、外乱等により低下率Ｆに生じる誤差を加味しつつ、１よりも大きな値に設定されている。
【００４２】
次に、通常雨判定について図８のフローチャートに従って説明する。
通常雨判定のステップＳ２１では、ワイパ通過直後等の雨滴付着がないタイミングで発光制御回路２２と検波・増幅回路２９，３０とを制御することにより、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の各信号増幅率とを調整する。尚、本実施形態では、ステップＳ２の雨滴付着なしの判定後、又はステップＳ３若しくはＳ６の実行によるワイパ６の駆動に伴ってステップＳ２１が実行される。そのため、上記調整中に各検波・増幅回路２９，３０から出力される検出信号は、雨滴がウインドシールド４に付着していない基準時の受光量Ｒ1，Ｒ2を表すものとして擬制することができる。そこで、本実施形態のステップＳ２１では、第一及び第二光路受光素子２６，２７の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2が基準値Ｒb1，Ｒb2となるように上記調整を行い、当該基準値Ｒb1，Ｒb2を基準時の受光量として設定する。
【００４３】
ステップＳ２２では、所定時間の遅延後等に各発光素子２４を順次発光させて、第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2を検出する。このとき、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の各信号増幅率とは、それぞれステップＳ２１で調整された値に保持される。その結果、第一及び第二光路受光素子２６，２７の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９，３０から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００４４】
ステップＳ２３では、ステップＳ２２においてＲＡＭ３６に記憶された受光量Ｒ1，Ｒ2の和と、ステップＳ２１において定められた基準値Ｒb1，Ｒb2の和とから求められる比率｛１００−１００・（Ｒ1＋Ｒ2）／（Ｒb1＋Ｒb2）｝％を算出して低下率Ｆとする。尚、ステップＳ２２の実行時においてウインドシールド４への雨滴の付着がある場合、低下率Ｆは０％よりも大きな値となる。
【００４５】
ステップＳ２４では、ステップＳ２３において算出された低下率Ｆが閾値Ｆth以上であるか否かを判定する。そして、低下率Ｆが閾値Ｆth以上である場合には、ウインドシールド４への雨滴の付着ありと判定する一方、低下率Ｆが閾値Ｆth未満である場合には、雨滴の付着なしと判定する。尚、本通常雨判定における閾値Ｆthは、外乱等により低下率Ｆに生じる誤差を加味しつつ、０％よりも大きな値に設定されている。
【００４６】
このように第一実施形態では、ワイパ自動制御処理の初期雨判定において、各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3に内在する周囲温度の依存分をキャンセルしてなる比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）に基づき雨滴の付着判定をしているので、その判定が正確なものとなる。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を取得するには、各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を少なくとも一点の発光量について測定するだけでよい。したがって、基準時の各受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の測定に必要な時間が短縮されるばかりでなく、ＲＡＭ３６の記憶容量が小さくて済むので、コストの低減を図ることができる。
また、第一実施形態では、ワイパ自動制御処理の初期雨判定に続く通常雨判定を、初期雨判定の場合よりも少ない演算処理量で実現できるので、判定時間が短縮される。
【００４７】
さらに第一実施形態では、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光の検出領域Ｄ1と第二光路Ｌ2の基準光の検出領域Ｄ2とが互いに重複しないように雨滴検出装置２０を構成している。これにより、ウインドシールド４への雨滴検出装置２０の投影領域Ｓでは、雨滴の検出に関与しないデッドスペースが減少することとなるので、投影領域Ｓのうち検出領域Ｄ1，Ｄ2が占める割合、即ちサイズ効率が向上する。しかも雨滴検出装置２０には、領域Ｄ1を検出対象とする受光素子と領域Ｄ2を検出対象とする受光素子とを別々に設けているので、第一及び第二光路Ｌ1，Ｌ2の基準光について各光量をより正確に知ることができる。
【００４８】
またさらに第一実施形態では、雨滴検出装置２０において反射面５４及び反射導光面６０をプリズム５６及び各種レンズ５２，５３，５８，５９と一体化してなる光学体５０を用いている。したがって、反射面５４や反射導光面６０を光学体５０の他の要素とは別体に形成する場合に比べて、雨滴検出装置２０の組立性が向上する。
【００４９】
加えて第一実施形態では、雨滴検出装置２０において各種素子２４，２６〜２８が実装される基板部４０とそれに略平行なウインドシールド４との間に、反射面５４及び反射導光面６０を含む光学体５０を配置している。これにより、基板部４０とウインドシールド４との対向方向において雨滴検出装置２０の体格が小さくなるので、車両の運転者の視界を悪化させることなくサイズ効率の向上を達成することができる。
【００５０】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態によるワイパ自動制御処理では、図９に示すように、通常雨判定のステップＳ３１〜Ｓ３５を初期雨判定のステップＳ１１〜Ｓ１５と同様に実施する。 このような第二実施形態によれば、通常雨判定においても、雨滴の付着判定を比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）に基づいて正確に行うことができるので、ワイパスイッチ１２によりオートが選択されている間は継続して高精度の判定が実現される。
【００５１】
（第三実施形態）
本発明の第三実施形態によるワイパ自動制御処理では、通常雨判定を図１０に示すフローチャートに従って実施する。
具体的に第三実施形態の通常雨判定では、まずステップＳ４１において、初期雨判定のステップＳ１１と同様な処理を実施する。
【００５２】
続くステップＳ４２では、フェイルセーフ判定を行う。このフェイルセーフ判定では、次の条件（１）〜（３）のうち少なくとも一つが成立しないとき、正常である判定してステップＳ４３に移行する。一方、条件（１）〜（３）が全て成立するときには、異常であると判定してステップＳ４７に移行する。
（１）ステップＳ４１においてＲＡＭ３６に記憶された第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2が共に０ではない。
（２）ステップＳ４１においてＲＡＭ３６に記憶された第三光路受光素子２８の受光量Ｒ3が０である。
（３）発光制御回路２２への制御信号の出力が０でない。
【００５３】
正常と判定された後のステップＳ４３〜Ｓ４６では、初期雨判定のステップＳ１２〜Ｓ１５と同様な処理を実施する。一方、異常と判定された後のステップＳ４７〜Ｓ５０では、第一実施形態による通常雨判定のステップＳ２１〜Ｓ２４と同様な処理を実施する。
【００５４】
このような第三実施形態によれば、上記条件（１）〜（３）のうち少なくとも一つが成立しない正常時には、第二実施形態と同様、ワイパスイッチ１２によりオートが選択されている間継続して、比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）に基づく正確な通常雨判定を実現することができる。また一方、上記条件（１）〜（３）が全て成立する異常時には、比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）を用いない通常雨判定を初期雨判定に継続して実施することができるので、当該異常によりワイパ５を自動制御不能となる事態が回避される。
【００５５】
（第四実施形態）
本発明の第四実施形態による自動制御処理では、初期雨判定を図１１に示すフローチャートに従って実施する。
具体的に第四実施形態の初期雨判定では、そのステップＳ５１において、各発光素子２４を順次発光させて第一〜第三光路受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3をそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を設定値Ｔ1とするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を設定値Ａ1，Ａ2，Ａ3とするための制御信号を与える。その結果、各受光素子２６〜２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００５６】
ステップＳ５２では、各発光素子２４の発光をステップＳ５１とは発光量を変えて実施して、第一〜第三光路受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3をそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を上記設定値Ｔ1と異なる設定値Ｔ2にするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を上記設定値Ａ1，Ａ2，Ａ3とするための制御信号を与える。その結果、各受光素子２６〜２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００５７】
図１２において「○」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２で抽出される第一及び第二光路受光素子２６，２７の受光量Ｒ1，Ｒ2の和Ｒ1＋Ｒ2を示している。また、図１２において「ト」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２における受光量和Ｒ1＋Ｒ2の差と各ステップＳ５１，Ｓ５２における発光量Ｔ1，Ｔ2の差との比、即ち単位発光量に対する受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率を示している。かかる図１２から判るように、発光量に対する受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率ト（以下、単に受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率という）は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）に比べ、雨滴の付着があるとき（Ｂ）で減少する。これは、ウインドシールド４の領域Ｄ1，Ｄ2による反射量が雨滴の付着によって減少することに起因する。
【００５８】
図１２において「●」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２で抽出される第三光路受光素子２８の受光量Ｒ3を示している。また、図１２において「艟」は、各ステップＳ５１，Ｓ５２における受光量Ｒ3の差と各ステップＳ５１，Ｓ５２における発光量Ｔ1，Ｔ2の差との比、即ち単位発光量に対する受光量3の変化率を示している。かかる図１２から判るように、発光量に対する受光量Ｒ3の変化率艟（以下、単に受光量Ｒ3の変化率という）は、ウインドシールド４への雨滴の付着がないとき（Ａ）と、雨滴の付着があるとき（Ｂ）とで実質的に変化しない。これは、基準光がウインドシールド４を経由することなく直接的に第三光路受光素子２８へ導光されていることに起因する。
【００５９】
上述したように受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率トは、ウインドシールド４への雨滴の付着があるときとないときとで変化するため、当該変化率トを監視すれば雨滴の付着判定が可能になると予測される。しかし、第一及び第二光路受光素子２６，２７の各検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2の発光量に対する変化率は周囲温度によって変動するため、受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率ト（ここでは、各受光量Ｒ1，Ｒ2の発光量に対する変化率の和に等しい）を単に監視するだけでは、雨滴の付着を正確に判定することができない。そこで本発明者らは、各受光素子２６〜２８の検出信号が表す受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の発光量に対する変化率について当該変化率の周囲温度に対する変動係数が互いに略等しくなることを発見し、受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率トと受光量Ｒ3の変化率艟との比艟／トをとって監視することにした。これは、比艟／トをとることで、各値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3についてその発光量に対する変化率の周囲温度に対する変動係数がキャンセルされ、しかも値艟は、理論上、雨滴の付着という点で当該比艟／トの値に影響を及ぼすことがないからである。
【００６０】
以上より、ステップＳ５３では、各ステップＳ５１，Ｓ５２においてＲＡＭ３６に記憶された受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を読み出し、それらの値から受光量和Ｒ1＋Ｒ2の変化率ト並びに受光量Ｒ3の変化率艟を算出する。そしてさらに、算出された変化率ト，艟から比艟／トを算出して現在比ＣRとする。また、ステップＳ５４では、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に設定された比艟／トとしての記憶比ＣmをＲＯＭ３５から読み出す。尚、記憶比Ｃmの設定は、上記基準時にステップＳ５１〜Ｓ５３と同様な処理を実施し、それにより算出された比艟／トを記憶比ＣmとしてＲＯＭ３５に記憶することで実現される。
【００６１】
この後、ステップＳ５５，Ｓ５６では、第一実施形態による初期雨判定のステップＳ１４，Ｓ１５と同様な処理を実施することで、初期雨判定を完了する。
【００６２】
このような第四実施形態によれば、初期雨判定において、受光量和Ｒ1＋Ｒ2及び受光量Ｒ3の各変化率ト，艟に内在する周囲温度の依存分をキャンセルしてなる比艟／トに基づき雨滴の付着判定をしているので、その判定が正確なものとなる。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比艟／トを取得するには、各受光素子２６〜２８の受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を少なくとも二点の発光量について測定すればよい。したがって、基準時の各受光量Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の測定に必要な時間が短縮されるばかりでなく、ＲＡＭ３６の記憶容量が小さくて済むので、コストの低減を図ることができる。
尚、以上説明した第四実施形態の初期雨判定については、第二実施形態の通常雨判定や第三実施形態の初期雨判定及び通常雨判定において第一実施形態の初期雨判定に対応する部分に適用することも可能である。
【００６３】
（第五実施形態）
本発明の第五実施形態によるワイパ自動制御装置の雨滴検出装置は、図１３及び図１４に示す如き構造を有している。
第五実施形態の雨滴検出装置１００において基板部４０の板面４２上には、第一実施形態の第一及び第二光路受光素子２６，２７が実装されていない。その代わりに板面４２上には、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ配置された受光素子１１０が実装されている。そこで以下では、受光素子１１０を第一受光素子１１０といい、第一実施形態の第三光路受光素子２８と同一構成の受光素子を第二受光素子２８というものとする。基板部４０の一端４４側から他端４５側に向かうＸ方向においては、反射面５４、第一コリメートレンズ５２、発光素子２４、第二受光素子２８、第二コリメートレンズ５３及び第一受光素子１１０がこの順で並んでいる。尚、図１５に示すように本実施形態では、一方の第一受光素子１１０が検波・増幅回路２９に接続され、他方の第一受光素子１１０が検波・増幅回路３０に接続されている。
【００６４】
図１３及び図１４に示すように雨滴検出装置１００の光学体１２０には、第一実施形態の第一及び第二収束レンズ５８，５９とは異なる構成の第一及び第二収束レンズ１２２，１２３が備えられ、また新たな反射面１２６が備えられている。そこで以下では、第一実施形態の反射面５４と同一構成の反射面を第一反射面５４、反射面１２６を第二反射面１２６というものとする。
【００６５】
第一収束レンズ１２２は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第一収束レンズ１２２は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０が光軸上に位置する平凸レンズである。Ｘ方向において第一収束レンズ１２２は第二コリメートレンズ５３と第一受光素子１１０との間に位置しており、当該第一収束レンズ１２２の光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜している。第一収束レンズ１２２には、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一コリメートレンズ５２及び第一反射面５４を順次を経由した後、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第一光路Ｌ1の基準光が、プリズム５６を通じて入射される。第一収束レンズ１２２は、そのようにして入射される第一光路Ｌ1の基準光を、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０へ向かって自身の光軸に沿って導く。ここで、図１６に模式的に示す楕円形の領域Ｄ1は、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光を反射させて第一受光素子１１０に導くことが可能な領域である。この領域Ｄ1に雨滴が付着すると、ウインドシールド４による基準光の反射量が減少するため、第一受光素子１１０の受光量ｒ1が変化する。即ち領域Ｄ1は、第一光路Ｌ1の基準光を利用して第一受光素子１１０が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ1というものとする。尚、図１６において矩形の領域Ｓは、ウインドシールド４への雨滴検出装置１００の投影領域を模式的に示している。
【００６６】
第二収束レンズ１２３は、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられ、また第二反射面１２６も、仮想平面Ｏを挟む両側に一つずつ設けられている。第二反射面１２６は、ウインドシールド４の外壁９及び基板部４０の板面４２に対して略垂直とされ、Ｘ方向においては第一受光素子１１０よりも基板部４０の他端４５側に位置している。第二反射面１２６には、仮想平面Ｏに対して同じ側の第二コリメートレンズ５３を経由した後、ウインドシールド４の外壁９によって反射された第二光路Ｌ2の基準光が、プリズム５６を通じて導かれる。このようにして導かれた第二光路Ｌ2の基準光を第二反射面１２６は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第二収束レンズ１２３へ向かって反射させる。
【００６７】
第二収束レンズ１２３は、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０及び第二反射面１２６が光軸上に位置する平凸レンズである。Ｘ方向において第二収束レンズ１２３は第一受光素子１１０と第二反射面１２６との間に位置しており、当該第一収束レンズ１２２の光軸はウインドシールド４の外壁９に対して約４５ー傾斜し且つ仮想平面Ｏに対して同じ側の第一収束レンズ１２２の光軸に対して約９０ー傾斜している。第二収束レンズ１２３には、仮想平面Ｏに対して同じ側の第二反射面１２６が反射した第二光路Ｌ2の基準光が入射される。第二収束レンズ１２３は、そのようにして入射される第二光路Ｌ2の基準光を、仮想平面Ｏに対して同じ側の第一受光素子１１０へ向かって自身の光軸に沿って導く。ここで、図１６に模式的に示す楕円形の領域Ｄ2は、ウインドシールド４の外壁９において第二光路Ｌ2の基準光を反射させて第一受光素子１１０に導くことが可能な領域であり、本実施形態では上記領域Ｄ1と重ならないように設定されている。この領域Ｄ2に雨滴が付着すると、ウインドシールド４による基準光の反射量が減少するため、第一受光素子１１０の受光量ｒ1が変化する。即ち領域Ｄ2は、第二光路Ｌ2の基準光を利用して第一受光素子１１０が雨滴の付着を検出する領域であり、以下では、検出領域Ｄ2というものとする。
【００６８】
このような第五実施形態のワイパ自動制御処理では、初期雨判定及び通常雨判定をそれぞれ図１７及び図１８に示すフローチャートに従って実施する。
まず、図１７に示す第五実施形態の初期雨判定では、ステップＳ６１において各発光素子２４を順次発光させて、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1と第二受光素子２８の受光量ｒ2とをそれぞれ検出する。このとき、発光制御回路２２には各発光素子２４の発光量の和を設定値とするための制御信号を与え、また各検波・増幅回路２９〜３１にはそれぞれ信号増幅率を設定値とするための制御信号を与える。その結果、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９〜３１から受信すると、それら検出信号が表す受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００６９】
本実施形態のステップＳ６２，Ｓ６３では、第一実施形態の比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の場合と同様な原理によって、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1の和モｒ1と第二受光素子２８の受光量ｒ2との比ｒ2／モｒ1が監視される。具体的にステップＳ６２では、ステップＳ６１でＲＡＭ３６に記憶された各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を読み出し、それらの値ｒ1，ｒ1，ｒ2から比ｒ2／モｒ1を算出して現在比ＣRとする。また、ステップＳ６３では、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に設定された比ｒ2／モｒ1としての記憶比ＣmをＲＯＭ３５から読み出す。尚、記憶比Ｃmの設定は、上記基準時にステップＳ６１，Ｓ６２と同様な処理を実施し、それにより算出された比ｒ2／モｒ1を記憶比ＣmとしてＲＯＭ３５に記憶することで実現される。
ステップＳ６４，Ｓ６５では、第一実施形態による初期雨判定のステップＳ１４，Ｓ１５と同様な処理を実施する。
【００７０】
このような初期雨判定に対し、図１８に示す第五実施形態の通常雨判定ではステップＳ７１において、発光制御回路２２と検波・増幅回路２９，３０とを制御することにより、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の信号増幅率とを調整する。尚、本実施形態のステップＳ７１は、第一実施形態による初期雨判定のステップＳ２１と同様に、ワイパ通過直後等の雨滴付着がないタイミングで実行される。そこで、本実施形態のステップＳ７１では、各第一受光素子１１０の検出信号が表す受光量ｒ1，ｒ1がそれぞれ基準値ｒb1，ｒb1となるように上記調整を行い、それら基準値ｒb1，ｒb1を各第一受光素子１１０の基準時の受光量として設定する。
【００７１】
ステップＳ７２では、所定時間の遅延後等に各発光素子２４を順次発光させて、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1を検出する。このとき、各発光素子２４の発光量（の和）と検波・増幅回路２９，３０の信号増幅率とは、それぞれステップＳ７１で調整された値に保持される。その結果、各第一受光素子１１０の検出信号をそれぞれ検波・増幅回路２９，３０から受信すると、それら検出信号が表す受光量ｒ1，ｒ1を抽出してＲＡＭ３６に記憶する。
【００７２】
ステップＳ７３では、ステップＳ７２でＲＡＭ３６に記憶された各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1の和モｒ1と、ステップＳ７１で定められた各第一受光素子１１０についての基準値ｒb1，ｒb1の和とから求められる比率｛１００−１００・（モｒ1）／（モｒb1）｝％を算出して低下率Ｆとする。
ステップＳ７４では、第一実施形態による通常雨判定のステップＳ２４と同様な処理を実施する。
【００７３】
以上、各第一受光素子１１０がそれぞれ特許請求の範囲に記載の「受光素子」に相当し、それら第一受光素子１１０の組が特許請求の範囲に記載の「受光部」に相当する。また、第一反射面５４が特許請求の範囲に記載の「反射部」及び「第一反射部」に相当し、第二反射面１２６が特許請求の範囲に記載の「第二反射部」に相当する。またさらに、初期雨判定のステップＳ６３において読み出される記憶比Ｃmが特許請求の範囲に記載の「基準時の注目比」に相当し、初期雨判定のステップＳ６２において算出される現在比ＣRが特許請求の範囲に記載の「雨滴検出時の注目比」に相当する。
【００７４】
このように第五実施形態では、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2に内在する周囲温度の依存分を第一実施形態の比Ｒ3／（Ｒ1＋Ｒ2）の場合と同様にキャンセルしてなる比ｒ2／モｒ1に基づき初期雨判定を行っている。したがって、イグニションスイッチ６のオン且つワイパスイッチ１２におけるオートの選択操作が行われた直後であっても、高い判定精度を実現することができる。しかも、ウインドシールド４への雨滴の付着がない基準時に上記比ｒ2／モｒ1を取得するには、各第一受光素子１１０及び第二受光素子２８の受光量ｒ1，ｒ1，ｒ2を少なくとも一点の発光量について測定するだけでよい。したがって、コストの低減を図ることができる。
また、第五実施形態でも、ワイパ自動制御処理の初期雨判定に続く通常雨判定を、初期雨判定の場合よりも少ない演算処理量で実現できるので、判定時間が短縮される。
【００７５】
さらに第五実施形態では、ウインドシールド４の外壁９において第一光路Ｌ1の基準光の検出領域Ｄ1と第二光路Ｌ2の基準光の検出領域Ｄ2とが互いに重複しないように雨滴検出装置１００を構成しているので、高いサイズ効率を実現することができる。しかも雨滴検出装置１００には、領域Ｄ1を検出対象とする受光素子と領域Ｄ2を検出対象とする受光素子とを一つの受光素子１１０によって実現しているので、部品点数さらにはコストが低減される。
【００７６】
またさらに第五実施形態では、雨滴検出装置１００において第一及び第二反射面５４，１２６と反射導光面６０をプリズム５６及び各種レンズ５２，５３，１２２，１２３と一体化してなる光学体１２０を用いている。したがって、第一及び第二反射面５４，１２６や反射導光面６０を光学体１２０の他の要素とは別体に形成する場合に比べて、雨滴検出装置１００の組立性が向上する。
【００７７】
加えて第五実施形態では、雨滴検出装置１００において各種素子２４，１１０，２８が実装される基板部４０とそれに略平行なウインドシールド４との間に、第一及び第二反射面５４，１２６と反射導光面６０を含む光学体５０を配置している。これにより、基板部４０とウインドシールド４との対向方向において雨滴検出装置１００の体格が小さくなるので、運転者の視界を悪化させることなくサイズ効率の向上を達成することができる。
【００７８】
尚、図１９及び図２０は、第五実施形態の変形例を示している。この変形例では、第一受光素子１１０が一つだけ仮想平面Ｏ上に配置されると共に、第一及び第二収束レンズ１２２，１２３が仮想平面Ｏの両側に跨る一平凸レンズから構成され、また第二反射面１２６が仮想平面Ｏの両側に跨る形態で形成されている。このような第五実施形態では、ワイパ自動制御処理の初期雨判定及び通常雨判定において、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1に関する内容を一つの第一受光素子１１０の受光量ｒ1に関する内容に変更することで、第五実施形態と同様の効果を享受することができる。
【００７９】
さらに第五実施形態（上記変形例を含む）では、第二実施形態に準じて通常雨判定を上記初期雨判定と同様な処理内容に変更してもよいし、あるいは第三実施形態に準ずる通常雨判定を上記通常雨判定に代えて実施してもよい。
またさらに第五実施形態（上記変形例を含む）では、第四実施形態に準ずる初期雨判定を上記初期雨判定に代えて実施してもよい。この場合、各第一受光素子１１０の受光量ｒ1，ｒ1の和の単位発光量に対する変化率が上記変化率トとして用いられることとなる。
【００８０】
この他、第一〜第五実施形態では、反射導光面６０、（第一）反射面５４、第二反射面１２６のうち少なくとも一つを光学体５０，１２０とは別体に形成するようにしてもよい。また、第一〜第五実施形態では、反射導光面６０の配設位置に受光素子２８を配設して、当該受光素子２８により第三光路Ｌ3の基準光を発光素子２４から直に受けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
２ ワイパ自動制御装置、４ ウインドシールド、５ ワイパ、６ イグニションスイッチ、８ 内壁、９ 外壁、１０ ワイパ駆動装置（駆動手段）、１２ ワイパスイッチ、１４ ワイパモータ駆動回路、１６ ワイパモータ、２０，１００ 雨滴検出装置、２２ 発光制御回路、２４ 発光素子、２６ 第一光路受光素子、２７ 第二光路受光素子、２８ 第三光路受光素子，第二受光素子、２９，３０，３１ 各検波・増幅回路、３２ ＣＰＵ、３４ 記憶部、３５ ＲＯＭ、３６ ＲＡＭ、４０ 基板部、４４ 一端、４５ 他端、５０，１２０ 光学体、５２ 第一コリメートレンズ、５３ 第二コリメートレンズ、５４ 反射面・第一反射面、５６ プリズム、５８，１２２ 第一収束レンズ、５９，１２３ 第二収束レンズ、６０ 反射導光面、１１０ 第一受光素子、１２６ 第二反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウイ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、
基準光を発する発光素子と、
前記基準光を前記ウインドシールドに向けて反射する反射部と、
前記反射部を経由する第一光路によって前記ウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された前記基準光と、前記反射部を経由しない第二光路によって前記ウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された前記基準光とを受ける受光部と、
前記受光部の受光量に基づいて前記ウインドシールドへの雨滴の付着を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項２】
前記受光部は、前記ウインドシールドによって反射された前記第一光路の前記基準光を受ける第一光路受光素子と、前記ウインドシールドによって反射された前記第二光路の前記基準光を受ける第二光路受光素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の雨滴検出装置。
【請求項３】
前記基準光を前記ウインドシールドの内壁側から前記ウインドシールドに入射させる光学体を備え、
前記反射部は前記光学体に形成されることを特徴とする請求項２に記載の雨滴検出装置。
【請求項４】
前記ウインドシールドに略平行に設けられ、前記発光素子、前記第一光路受光素子及び前記第二光路受光素子が実装される基板部を備え、
前記反射部は、前記基板部と前記ウインドシールドとの間に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の雨滴検出装置。
【請求項５】
前記基板部の一端側から他端側に向かう方向において、前記反射部、前記発光素子、前記第一光路受光素子及び前記第二光路受光素子はこの順で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の雨滴検出装置。
【請求項６】
前記反射部を第一反射部として備えると共に、前記ウインドシールドによって反射された前記第二光路の前記基準光を反射する第二反射部を備え、
前記受光部は、前記ウインドシールドによって反射された前記第一光路の前記基準光と、前記ウインドシールド及び前記第二反射部によって順次反射された前記第二光路の前記基準光とを受ける受光素子を有することを特徴とする請求項１に記載の雨滴検出装置。
【請求項７】
前記基準光を前記ウインドシールドの内壁側から前記ウインドシールドに入射させる光学体を備え、
前記第一反射部及び前記第二反射部は前記光学体に形成されることを特徴とする請求項６に記載の雨滴検出装置。
【請求項８】
前記ウインドシールドに略平行に設けられ、前記発光素子及び前記受光素子が実装される基板部を備え、
前記第一反射部及び前記第二反射部は、前記基板部と前記ウインドシールドとの間に設けられることを特徴とする請求項６又は７に記載の雨滴検出装置。
【請求項９】
前記基板部の一端側から他端側に向かう方向において、前記第一反射部、前記発光素子、前記受光素子及び前記第二反射部はこの順で配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の雨滴検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の雨滴検出装置と、
前記判定手段が雨滴の付着ありと判定した場合に、前記ウインドシールドを払拭するワイパを駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とするワイパ自動制御装置。
【請求項１】
ウイ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、
基準光を発する発光素子と、
前記基準光を前記ウインドシールドに向けて反射する反射部と、
前記反射部を経由する第一光路によって前記ウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された前記基準光と、前記反射部を経由しない第二光路によって前記ウインドシールドに導かれた後、当該ウインドシールドによって反射された前記基準光とを受ける受光部と、
前記受光部の受光量に基づいて前記ウインドシールドへの雨滴の付着を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする雨滴検出装置。
【請求項２】
前記受光部は、前記ウインドシールドによって反射された前記第一光路の前記基準光を受ける第一光路受光素子と、前記ウインドシールドによって反射された前記第二光路の前記基準光を受ける第二光路受光素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の雨滴検出装置。
【請求項３】
前記基準光を前記ウインドシールドの内壁側から前記ウインドシールドに入射させる光学体を備え、
前記反射部は前記光学体に形成されることを特徴とする請求項２に記載の雨滴検出装置。
【請求項４】
前記ウインドシールドに略平行に設けられ、前記発光素子、前記第一光路受光素子及び前記第二光路受光素子が実装される基板部を備え、
前記反射部は、前記基板部と前記ウインドシールドとの間に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の雨滴検出装置。
【請求項５】
前記基板部の一端側から他端側に向かう方向において、前記反射部、前記発光素子、前記第一光路受光素子及び前記第二光路受光素子はこの順で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の雨滴検出装置。
【請求項６】
前記反射部を第一反射部として備えると共に、前記ウインドシールドによって反射された前記第二光路の前記基準光を反射する第二反射部を備え、
前記受光部は、前記ウインドシールドによって反射された前記第一光路の前記基準光と、前記ウインドシールド及び前記第二反射部によって順次反射された前記第二光路の前記基準光とを受ける受光素子を有することを特徴とする請求項１に記載の雨滴検出装置。
【請求項７】
前記基準光を前記ウインドシールドの内壁側から前記ウインドシールドに入射させる光学体を備え、
前記第一反射部及び前記第二反射部は前記光学体に形成されることを特徴とする請求項６に記載の雨滴検出装置。
【請求項８】
前記ウインドシールドに略平行に設けられ、前記発光素子及び前記受光素子が実装される基板部を備え、
前記第一反射部及び前記第二反射部は、前記基板部と前記ウインドシールドとの間に設けられることを特徴とする請求項６又は７に記載の雨滴検出装置。
【請求項９】
前記基板部の一端側から他端側に向かう方向において、前記第一反射部、前記発光素子、前記受光素子及び前記第二反射部はこの順で配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の雨滴検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の雨滴検出装置と、
前記判定手段が雨滴の付着ありと判定した場合に、前記ウインドシールドを払拭するワイパを駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とするワイパ自動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−１０９５１８（Ｐ２００９−１０９５１８Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３４４７６（Ｐ２００９−３４４７６）
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【分割の表示】特願２００４−２９７６８０（Ｐ２００４−２９７６８０）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【分割の表示】特願２００４−２９７６８０（Ｐ２００４−２９７６８０）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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