传感器装置和刮水器控制器

摘要

一种用于检测挡风玻璃(4)上的潮湿度的传感器装置(20)，包括：用于发射光线的发光元件(24)；用于接收包含由挡风玻璃(4)反射重定向的第一光路(L1)中的光线的第一光接收元件(26)；以及用于接收不包含由挡风玻璃(4)重定向的第二光路(L2)中的光线的第二光接收元件(27)。传感器装置(20)使用第一光接收元件(26)所接收的光线量与第二光接收元件(27)所接收的光线量的比率，以确定挡风玻璃(4)上的潮湿度。

权利要求

1.一种用于检测挡风玻璃(4)上的潮湿度的传感器装置(20)，包括：用于发射光线的发光元件(24)；

用于接收包含由挡风玻璃(4)反射重定向的两个光路(L1，L2)中的光线的两个光接收元件(26，27)；以及用于接收不包含由挡风玻璃(4)重定向的一个另外光路(L3)中的光线的一个另外光接收元件(28)；

设置在挡风玻璃(4)内侧上的光学装置(50)，所述光学装置(50)使所述两个光路(L1，L2)中的光从发光元件(24)经过挡风玻璃(4)重定向到两个光接收元件(26，27)、以及使所述一个另外光路(L3)中的光从发光元件(24)直接重定向到所述一个另外光接收元件(28)；

其中，使用所述两个光接收元件(26，27)所接收的光线总量与所述一个另外光接收元件(28)所接收的光线量的比率，以确定挡风玻璃(4)上的潮湿度。

2.根据权利要求1所述传感器装置(20)，其特征在于：在接收确定指令时，挡风玻璃(4)上的潮湿度的确定被执行至少一次。

3.根据权利要求1所述传感器装置(20)，其特征在于：还包括基板(40)，所述基板(40)被设置在基本与挡风玻璃(4)平行的位置，以包括发光元件(24)、所述两个光接收元件(26，27)以及所述一个另外光接收元件(28)；

其中，被布置在基板(40)与挡风玻璃(4)之间的反射表面(60)使光从发光元件(24)直接重定向到所述一个另外光接收元件(28)。

4.根据权利要求1所述传感器装置(20)，其特征在于：根据所述光接收元件所接收的光线与所述另外光接收元件所接收的光线的比率产生用于自动地操纵刮水器(5)系统的操作信号。

5.一种用于检测挡风玻璃(4)上的潮湿度的传感器装置(20)，包括：发光器(24)；

用于反射性地改变从发光器(24)发射出的光线的方向的反射装置；

反射表面；

用于接收来自于发光器(24)的光线的光线接收器；

其中，所述反射表面使光路从发光元件(24)直接重定向到所述光线接收器；

所述反射装置使来自于发光器(24)的至少一个光路重定向通过挡风玻璃(4)朝向所述光线接收器；

所述光线接收器收集来自于发光器(24)通过挡风玻璃(4)朝向所述光线接收器的至少一个光路中的光线、以及来自于发光器(24)通过所述反射表面朝向所述光线接收器的光路中的光线；以及由所述光线接收器检测的光线量确定挡风玻璃(4)上的潮湿度。

6.根据权利要求5所述传感器装置(20)，其特征在于：所述光线接收器使用至少两个光接收元件，用于分别接收来自于发光器(24)通过挡风玻璃(4)朝向所述光线接收器的至少一个光路中的光线、以及来自于发光器(24)通过所述反射表面朝向所述光线接收器的光路中的光线。

7.根据权利要求6所述传感器装置(20)，其特征在于：还包括用于从内表面(8)将光线注入到挡风玻璃(4)中的光学装置(50)；

其中，所述光学装置(50)包括所述反射装置和所述反射表面。

8.根据权利要求6或7所述传感器装置(20)，其特征在于：发光器(24)和至少两个光接收元件被布置在基本与挡风玻璃(4)平行的基板(40)上；以及所述反射装置和所述反射表面被布置在基板(40)与挡风玻璃(4)之间。

9.根据权利要求8所述传感器装置(20)，其特征在于：所述反射装置、发光器(24)和至少两个光接收元件按上述顺序沿基本与传感器装置(20)的侧部平行的一条直线被布置在基板(40)上。

10.根据权利要求5所述传感器装置(20)，其特征在于：所述反射装置包括用于使得来自于发光元件(24)的光线通过挡风玻璃(4)分别朝向光线接收器的至少两个光接收元件改变方向的至少两个反射区域(54、126)。

11.根据权利要求10所述传感器装置(20)，其特征在于：还包括用于从内表面(8)将光线注入到挡风玻璃(4)中的光学装置(50)；

其中，所述光学装置(50)包括至少两个反射区域(54、126)和所述反射表面。

12.根据权利要求10或11所述传感器装置(20)，其特征在于：发光器(24)和光线接收器被布置在基本与挡风玻璃(4)平行的基板(40)上；以及所述至少两个反射区域(54、126)和所述反射表面被布置在所述基板(40)与挡风玻璃(4)之间。

13.根据权利要求12所述传感器装置(20)，其特征在于：至少两个反射区域(54、126)中的一个、发光器(24)、光线接收器、以及至少两个反射区域(54、126)中的另一个按被提及顺序沿直线被布置在基板(40)上。

14.一种用于自动地控制刮水器(5)系统的刮水器控制器(2)，包括：用于致动刮水器系统的驱动机构；以及

用于检测挡风玻璃(4)上的潮湿度的传感器装置(20)；

其中，传感器装置(20)包括用于发射光线的发光元件(24)、用于接收包含由挡风玻璃(4)反射重定向的两个光路(L1，L2)中的光线的两个光接收元件(26，27)、用于接收不包含由挡风玻璃(4)反射重定向的一个另外光路(L3)中的光线的一个另外光接收元件、以及设置在挡风玻璃(4)内侧上的光学装置(50)，所述光学装置(50)使所述两个光路中的光从发光元件(24)经过挡风玻璃(4)重定向到所述两个光接收元件(26，27)、以及使所述一个另外光路(L3)中的光从发光元件(24)直接重定向到所述一个另外光接收元件(28)，传感器装置(20)确定所述两个光接收元件(26，27)所接收的光线总量与所述一个另外光接收元件(28)所接收的光线量的比率。

说明书

传感器装置和刮水器控制器

技术领域

[0001] 本发明大体上涉及雨滴检测装置和用于控制挡风玻璃的擦拭系统的刮水器控制器。

背景技术

[0002] 传统来说，刮水器控制器使用雨滴检测装置自动地控制擦拭系统，所述擦拭系统从机动车的挡风玻璃上去除雨滴。

[0003] 雨滴检测装置使用从发光装置发射并且由光线接收装置接收的光线检测挡风玻璃上的湿气。日本专利文献JP-A-2001-349961和美国专利文献US6433501披露了用于通过测量和检测光线接收装置所接收的光线量的差异而检测潮气所导致的挡风玻璃的潮湿状态的雨滴检测装置。也就是说，当挡风玻璃的表面潮湿时，光线接收装置所接收的光线量改变。

[0004] 雨滴检测装置中所使用的光线接收装置的特性根据周围环境的温度而改变。因此，了解如何结合考虑温度而补偿光线接收装置的特性是重要的。日本专利文献JP-A-2001-349961披露了准备和储存在光线接收装置中的特性和温度的校正执行特性的温度补偿。以这种方式，雨滴检测装置提高了挡风玻璃上的潮气的检测精确性。

[0005] 由于被设置在机动车驾驶员视线内的挡风玻璃上，因此传统雨滴检测装置在其壳体的尺寸上具有局限性。因此，从装置的投射尺寸的空间利用方面来说，雨滴检测装置的检测区域必须最大化。美国专利文献US6433501在其文献中披露了发光装置和光线接收装置布置在三角形/平行四边形的拐角处。在这种情况下，从发光装置中发射出的光线同时被两个光线接收装置接收，从而有效地利用了雨滴检测装置中的空间。

[0006] 然而，日本专利文献JP-A-2001-349961中披露的雨滴检测装置必须具有广范围温度的校正数据以便于在所述装置的生产之前校正光线接收装置的温度特性。通过样值输出进行的校正数据收集程序不仅是耗时的而且还导致生产成本的增加。另外，用于储存大量校正数据的数据储存装置还易于导致成本的增加。

[0007] 此外，美国专利文献US6433501中披露的雨滴检测装置在由位于三角形/平行四边形的拐角处的发光装置和光线接收装置限定的三角形/平行四边形形状的中央处包括不能用于雨滴检测的一个空间。因此，该文献中的雨滴检测装置中的空间利用不可避免受到限制。

发明内容

[0008] 考虑到上述和其他问题，本发明提供了在雨滴检测方面具有高精确性并且具有高性价比的雨滴检测装置。本发明还提供了当将其设置在机动车的挡风玻璃上时具有高空间效率的雨滴检测装置。

[0009] 根据本发明一方面，提供一种用于检测挡风玻璃上的潮湿度的传感器装置，包括：用于发射光线的发光元件；用于接收包含由挡风玻璃反射重定向的两个光路中的光线的两个光接收元件；以及用于接收不包含由挡风玻璃重定向的一个另外光路中的光线的一个另外光接收元件；设置在挡风玻璃内侧上的光学装置，所述光学装置使所述两个光路中的光从发光元件经过挡风玻璃重定向到两个光接收元件、以及使所述一个另外光路中的光从发光元件直接重定向到所述一个另外光接收元件；其中，使用所述两个光接收元件所接收的光线总量与所述一个另外光接收元件所接收的光线量的比率，以确定挡风玻璃上的潮湿度。

[0010] 根据本发明又一方面，提供一种用于检测挡风玻璃上的潮湿度的传感器装置，包括：发光器；用于反射性地改变从发光器发射出的光线的方向的反射装置；反射表面；用于接收来自于发光器的光线的光线接收器；其中，所述反射表面使光路从发光元件直接重定向到所述光线接收器；所述反射装置使来自于发光器的至少一个光路重定向通过挡风玻璃朝向所述光线接收器；所述光线接收器收集来自于发光器通过挡风玻璃朝向所述光线接收器的至少一个光路中的光线、以及来自于发光器通过所述反射表面朝向所述光线接收器的光路中的光线；以及由所述光线接收器检测的光线量确定挡风玻璃上的潮湿度。

[0011] 根据本发明再一方面，提供一种用于自动地控制刮水器系统的刮水器控制器，包括：用于致动刮水器系统的驱动机构；以及用于检测挡风玻璃上的潮湿度的传感器装置；其中，传感器装置包括用于发射光线的发光元件、用于接收包含由挡风玻璃反射重定向的两个光路中的光线的两个光接收元件、用于接收不包含由挡风玻璃反射重定向的一个另外光路中的光线的一个另外光接收元件、以及设置在挡风玻璃内侧上的光学装置，所述光学装置使所述两个光路中的光从发光元件经过挡风玻璃重定向到所述两个光接收元件、以及使所述一个另外光路中的光从发光元件直接重定向到所述一个另外光接收元件，传感器装置确定所述两个光接收元件所接收的光线总量与所述一个另外光接收元件所接收的光线量的比率。

[0012] 根据本发明的一个实施例，雨滴检测装置使用用于发射和接收光线的一个发光装置和两个光线接收装置。这两个光线接收装置从各不相同的光路中接收光线。也就是说，第一光线接收装置和第二光线接收装置用于接收光线，并且第一光线接收装置接收由挡风玻璃反射的光线，而第二光线接收装置接收未由挡风玻璃反射的光线。以这种方式，第一光线接收装置和第二光线接收装置接收从同一发光装置中发射出来的不同量的光线。因此，由这两个光线接收装置所接收的光线量的比率是与温度无关的，这是由于光线接收装置所接收的光线量中随温度而变的部分在计算比率的过程中被抵消，即，用具有相同温度系数的其他量除一个量。因此，用于根据挡风玻璃所反射的光线量中的变化检测雨滴的雨滴检测装置是精确的，与环境温度无关。另外，通过仅使用一个发光装置可确定由第一光线接收装置和第二光线接收装置接收的光线量的比率，从而减少收集大量数据所需的时间和成本。

[0013] 根据本发明的一个方面，这两个光线接收装置中的每一个都相对于发光装置最初发射的光线量以各不相同的比率接收光线。因此，每个接收率都与环境温度无关，这是由于光线的原始量和光线的接收量中随温度而变的因数在接收率中相互抵消。因此，这两个接收率的比率也是与温度无关的，并且雨滴检测装置可通过计算从这两个光线接收装置中得出的接收率的比率精确地检测雨滴。另外，通过测量由两个发光装置发射的两个光线量可确定由第一光线接收装置和第二光线接收装置所接收的光线的这两个接收率的比率，从而减少数据收集所需的时间和成本。

[0014] 根据本发明的另一个方面，通过考虑温度变化的补偿可精确地确定由光线接收装置所接收的光线量的变化。因此，在接收了检测指令后，雨滴检测装置可从第一检测操作中精确地检测出挡风玻璃上的雨滴。

[0015] 根据本发明的另一个方面，通过仅储存从一个发光装置中接收的光线量的比率或两个光线接收装置从两个发光装置中接收的光线量的比率可减少雨滴检测所使用的数据量。因此，可减小数据储存的容量从而可成本有效地制造出雨滴检测装置。

[0016] 根据本发明的另一个方面，使用光学装置(诸如棱镜等)中的反射表面使得发光装置所发射的光线改变方向。因此，减少了在光线接收装置的位置方面的限制。

[0017] 根据本发明的另一个方面，在本实施例中，传统来说用在雨滴检测装置中的光学装置包括用于使得发光装置所发射的光线改变方向的反射表面。因此，在不用损害从挡风玻璃内表面可靠地将光线发射到挡风玻璃中的情况下可容易地装配雨滴检测装置。

[0018] 根据本发明的另一个方面，反射表面被形成在挡风玻璃与基板之间的位置，所述基板被设置得基本与挡风玻璃平行以便于支撑发光装置和光线接收装置。因此，雨滴检测装置可具有较小主体。

[0019] 根据本发明的另一个方面，光线接收装置集中地接收由发光装置从多个光路发射的光线。也就是说，反射表面和挡风玻璃使得第一光路反射性地改变方向，而挡风玻璃的不同部分使得第二光路反射性地改变方向。以这种方式，由雨滴检测装置有效地检测挡风玻璃上的雨滴。因此，增加了雨滴检测装置的主体的投影中的检测区域的比率。也就是说，有效地利用了雨滴检测装置中的空间。

[0020] 根据本发明的另一个方面，由发光装置发射的光线在由挡风玻璃反射性地改变方向之后被两个独立的光线接收装置接收。因此，由于可更精确地确定由两个独立光线接收装置所接收的每个的光线量，因此提高了雨滴检测装置的精确性。

[0021] 根据本发明的另一个方面，光学装置具有用于使得由发光装置所发射的光线改变方向的一个或多个反射表面。另外，所述反射表面可被布置在挡风玻璃与用于支撑发光装置和光线接收装置的基板之间。因此，在无需牺牲制造成本和挡风玻璃上的投影尺寸的情况下可容易地装配雨滴检测装置。

[0022] 体现为刮水器控制器的本发明的另一个实施例使用以上所述的雨滴检测装置以便于适当地控制和开动擦拭系统。所述刮水器控制器包含以上所述的雨滴检测装置的实施例的所有优点。

附图说明

[0023] 从以下结合附图所作出的详细描述中可更加明白本发明的其他目的、特征和优点，其中：

[0024] 图1示出了本发明第一实施例中的雨滴检测系统的侧视图；

[0025] 图2示出了第一实施例中的刮水器控制器的框图；

[0026] 图3示出了沿图1中的III-III线所截的雨滴检测系统的横截面图；

[0027] 图4示出了第一实施例中的雨滴检测系统的检测区域的示意图；

[0028] 图5示出了第一实施例中自动模式下的刮水器控制程序的流程图；

[0029] 图6示出了第一实施例中在图5中的初始雨滴检测步骤中的刮水器控制程序的流程图；

[0030] 图7A示出了在第一实施例中在初始雨滴检测步骤中在干燥的挡风玻璃上所发射的光线总量与所接收的光线总量之间的关系图；

[0031] 图7B示出了在第一实施例中在初始雨滴检测步骤中在潮湿的挡风玻璃上所发射的光线总量与所接收的光线总量之间的关系图；

[0032] 图8示出了第一实施例中在常规雨滴检测步骤中的刮水器控制程序的流程图；

[0033] 图9示出了第二实施例中在常规雨滴检测步骤中的刮水器控制程序的流程图；

[0034] 图10示出了第三实施例中在常规雨滴检测步骤中的刮水器控制程序的流程图；

[0035] 图11示出了第四实施例中在常规雨滴检测步骤中的刮水器控制程序的流程图；

[0036] 图12A示出了在第四实施例中在初始雨滴检测步骤中在干燥的挡风玻璃上所发射的光线总量与所接收的光线总量之间的关系图；

[0037] 图12B示出了在第四实施例中在初始雨滴检测步骤中在潮湿的挡风玻璃上所发射的光线总量与所接收的光线总量之间的关系图；

[0038] 图13示出了第五实施例中雨滴检测系统的侧视图；

[0039] 图14是沿图13中雨滴检测系统的XIV-XIV线所截的雨滴检测系统的横截面图；

[0040] 图15示出了第五实施例中刮水器控制器的框图；

[0041] 图16示出了第五实施例中的雨滴检测系统的检测区域的示意图；

[0042] 图17示出了第五实施例中的初始雨滴检测步骤中的刮水器控制程序的流程图；

[0043] 图18示出了第一实施例中在常规雨滴检测步骤中的刮水器控制程序的流程图；

[0044] 图19示出了第五实施例中雨滴检测系统的修正的侧视图；以及

[0045] 图20示出了沿图19中雨滴检测系统的XX-XX线所截的雨滴检测系统的横截面图。

具体实施方式

[0046] 下面将参照附图描述本发明的雨滴检测装置。

[0047] (第一实施例)

[0048] 图2示出了本发明第一实施例中的刮水器控制器的框图。刮水器控制器2控制机动车中所使用的用于刮除挡风玻璃4上的雨滴的刮水器5。

[0049] 刮水器控制器2包括刮水器驱动装置10和雨滴检测装置20。通过点火开关6从电池7中向刮水器驱动装置10和雨滴检测装置20提供电力供应。

[0050] 刮水器驱动装置10包括刮水器开关12、刮水器马达驱动电路14、以及刮水器马达16。在机动车中，刮水器开关12被设置在靠近于驾驶员座椅的位置处。刮水器开关12具有用于刮除操作的多个控制位置，诸如“自动”、“低档”、“中档”、“高档”、“停止”等。刮水器开关12向刮水器马达驱动电路14和雨滴检测装置20中的CPU32输出用于表示开关12的控制位置的控制位置信号。刮水器马达驱动电路14根据来自于刮水器开关12和雨滴检测装置20中的CPU32的信号控制刮水器马达16的操作。更实际地说，当来自于刮水器开关
12的控制位置信号表示开关12的控制位置处于“自动”位置时，刮水器马达驱动电路14根据来自于CPU32的信号驱动刮水器马达16。当来自于刮水器开关12的控制位置信号表示开关12的控制位置处于“低档”、“中档”或“高档”位置时，刮水器马达驱动电路14在与控制位置信号相对应的速度下驱动刮水器马达16。当来自于刮水器开关12的控制位置信号表示开关12的控制位置处于“停止”位置时，刮水器马达驱动电路14停止刮水器马达16的操作。刮水器马达16根据来自于刮水器马达驱动电路14的信号以摇动的方式驱动刮水器5，并且当刮水器马达驱动电路14停止刮水器马达16的操作时，将刮水器5保持在靠近于机动车的发动机罩的位置处。

[0051] 如图1中所示，雨滴检测装置20被设置在挡风玻璃4的内表面8上，并且用于检测挡风玻璃4外表面9上的雨滴、湿气等。雨滴检测装置20在挡风玻璃4上的投影部分落在刮水器5的清扫面积范围内。

[0052] 雨滴检测装置20包括发光控制电路22、发光元件24、第一、第二和第三光接收元件26、27、28、检测器/放大器电路29、30、31、CPU32以及存储器34。

[0053] 发光控制电路22根据来自于CPU32的控制信号控制供应到发光元件24的电流。

[0054] 发光元件24中的发光二极管通过接纳从光线控制电路22中供应的电流而发射出光线(诸如红外线)。

[0055] 第一、第二和第三光接收元件26、27、28中的光电二极管接收来自于不同光路的光线。这三个光接收元件26、27、28与相应的检测器/放大器电路29、30、31相连接，并且向检测器/放大器电路29、30、31输出表示由光接收元件所接收的光线量R1、R2、R3的检测信号。

[0056] 这三个检测器/放大器电路29、30、31线性放大来自于相应光接收元件的检测信号，以便于将它们输出到CPU32。所述信号放大处理基本与检测信号的接收处理同步发生。而且，检测器/放大器电路29、30、31的增益由来自于CPU32的其他控制信号控制。

[0057] CPU32执行储存在存储器34的ROM35中的控制程序，以便于产生将被发送到刮水器马达驱动电路14、发光控制电路22、以及检测器/放大器电路29、30、31的控制信号。存储器34中的RAM36临时储存CPU32中所使用的用于计算的计算数据。

[0058] 图1和图3中所示的雨滴检测装置20还包括基板40和光学装置50。在以下的描述中，图3中的水平方向被定义为X方向，而图3中的竖直方向被定义为Y方向。

[0059] 基板40通过插在基板40与挡风玻璃4内表面8之间的部件(未示出)被固定在挡风玻璃4的内表面8上。基板40基本上是平面控制板形状的，并且具有基本与挡风玻璃4内表面8平行的板表面42。基板40在板表面42上具有发光元件24以及第一到第三光接收元件26到28。这两个发光元件24以在虚平面O(ou)的两侧上对称的方式被设置在板表面42上，所述虚平面O与基板40的板表面42相交并且沿图3中的Y方向将基板40的板表面42分成为两等分。光接收元件26到28也被布置在虚平面O上。当X方向被定义为从基板44的第一端44到第二端45的方向时，发光元件24、第三光接收元件28、第一光接收元件26和第二光接收元件27沿所述顺序被布置在虚平面O上。

[0060] 光学装置50是用树脂制成的，并且包括第一和第二准直透镜52、53、第一反射器54、棱镜56、第一和第二会聚透镜58、59以及反射表面60。棱镜56通过插在棱镜56和挡风玻璃4的内表面8之间的透明硅钢片62被固定在挡风玻璃4的内表面8上。光学装置
50具有相对于内表面8设置在棱镜56的相对侧上的这些元件52到54和58到60。以这种方式，光学装置50的整体部分被设置在基板40和挡风玻璃4之间。

[0061] 第一准直透镜52被设置在虚平面O的两侧上，并且第一反射器54以相同的方式被设置在虚平面O的两侧上。第一准直透镜52是其光轴剌穿虚平面O同一侧上的发光元件24和第一反射器54的平凸透镜。也就是说，来自于发光元件24的光线通过第一准直透镜52朝向第一反射器54改变方向。第一准直透镜52沿X方向相对于发光元件24被布置在基板40的第一端44侧上，并且第一准直透镜52的光轴相对于挡风玻璃4的外表面9基本具有45度的角度。第一反射器54基本垂直于挡风玻璃4的外表面9以及垂直于基板40的板表面42。第一反射器54沿X方向相对于发光元件24和第一准直透镜52被布置在第一端44一侧上。第一反射器54用于朝向棱镜56改变来自于第一准直透镜52的光线的方向。

[0062] 第二准直透镜53被设置在虚平面O的两侧上。第二准直透镜53是其光轴剌穿虚平面O同一侧上的发光元件24的平凸透镜。也就是说，来自于发光元件24的光线通过第二准直透镜53朝向棱镜56改变方向。第二准直透镜53的光轴相对于挡风玻璃4的外表面9基本具有45度的角度，同时，相对于第一准直透镜52的光轴基本具有90度的角度。第二准直透镜53沿X方向相对于发光元件24被布置在基板40的第二端45一侧上。

[0063] 棱镜56对通过第一准直透镜52和第一反射器54的第一光路L1中的光线、以及通过第二准直透镜53从挡风玻璃4的内表面侧朝向挡风玻璃4的外表面9进入挡风玻璃4的第二光路L2中的光线改变方向。之后，通过挡风玻璃4的外表面9改变光线的方向。

[0064] 第一会聚透镜58沿Y方向从基板40的一侧向另一侧延伸，也就是说，虚平面O的两侧由单一第一会聚透镜58覆盖。第一会聚透镜58是其光轴剌穿第一光接收元件26的平凸透镜。第一会聚透镜58沿X方向相对于发光元件24和第二准直透镜53被布置在基板40的第二端45一侧上。第一会聚透镜58的光轴相对于挡风玻璃4的外表面9基本具有45度的角度。第一会聚透镜58接收通过棱镜56由挡风玻璃4的外表面9改变方向的第一光路L1中的光线。之后，第一会聚透镜58朝向第一光接收元件26改变光线的方向。图4中的示意图中所示的椭圆区域D1是挡风玻璃4上外表面9上的检测区域。当区域D1被潮气(例如，雨滴)覆盖时，由第一光接收元件26所接收的光线量R1减少。也就是说，在图4中，区域D1是投射在雨滴检测装置20的主体的挡风玻璃4上的矩形投影区域S中的用于雨滴检测的区域。

[0065] 如图1和3所示，第二会聚透镜59沿Y方向从基板40的一侧向另一侧延伸，也就是说，虚平面O的两侧由单一第二会聚透镜59覆盖。第二会聚透镜59是其光轴剌穿第二光接收元件27的沿X方向成一直线的两个平凸透镜64、65的组合。第二会聚透镜59沿X方向相对于发光元件24和第一会聚透镜58被布置在基板40的第二端45一侧上。第二会聚透镜59中平凸透镜64、65的光轴相对于挡风玻璃4的外表面9基本具有45度的角度。第二会聚透镜59接收通过棱镜56由挡风玻璃4的外表面9改变方向的第二光路L2中的光线。之后，第二会聚透镜59朝向第二光接收元件27改变光线的方向。图4中的示意图中所示的椭圆区域D2是挡风玻璃4外表面9上的检测区域。在该实施例中区域D2被布置在区域D1的外部。在该区域D2中改变方向的光线可由第二光接收元件27接收。当区域D2被潮气(例如，雨滴)覆盖时，由第二光接收元件27所接收的光线量R2减少。也就是说，在图4中，区域D2是挡风玻璃4上用于雨滴检测的区域。

[0066] 如图1和3中所示的，反射表面60沿Y方向从基板40的一侧向另一侧延伸。反射表面60被布置得基本与挡风玻璃4的外表面9和基板40的板表面42平行。除被布置在第一准直透镜52和第二准直透镜53之间之外，反射表面60被布置在发光元件24和第三光接收元件28之间。反射表面60朝向第三光接收元件28改变来自于发光元件24的光线的方向。因此，光线在未穿过挡风玻璃4的情况下通过反射表面60在第三光路L3中从发光元件24朝向光接收元件28改变方向。

[0067] 下面将参照图5中的流程图描述自动刮水器控制程序。当点火开关6被转为ON并且刮水器开关12的位置处于“自动”位置时，自动刮水器控制程序开始，而当点火开关6被转为OFF或者当刮水器开关12处于除“自动”位置以外的位置中时自动刮水器控制程序结束。

[0068] 在步骤S 1中，程序初始化RAM36。在步骤S2中，执行初始雨滴检测以便于初始检测挡风玻璃4上的潮气。当在前进到步骤S4之前检测到潮气时通过向刮水器马达驱动电路14输出控制信号，从而程序前进到步骤S3以便于驱动刮水器5。当未检测到潮气时程序直接前进到步骤S4。

[0069] 在步骤S4中，RAM36被初始化。在步骤S5中，执行常规雨滴检测以便于有规律地检测挡风玻璃4上的潮气。在步骤S6中，当在返回到步骤S4之前检测到潮气时，用于在某一速度下以预定周期驱动刮水器5的控制信号被输出到刮水器马达驱动电路14。当未检测到潮气时程序直接返回到步骤S4。

[0070] 在下文中将详细描述初始雨滴检测和常规雨滴检测。

[0071] 下面将参照图6中的流程图描述初始雨滴检测的程序。

[0072] 在步骤S11中，每个发光元件24都用于按次序发射光线，并且由第一、第二和第三光接收元件所接收的光线量R1、R2、R3被检测。发光控制电路22和每个检测器/放大器电路在总发光量和检测信号的增益方面分别由控制信号控制。检测信号被翻译为所接收的光线量R1、R2、R3。之后，由光接收元件所接收的光线量R1、R2、R3被储存在RAM36中。

[0073] 图7A和7B的示意图中具有白圈的虚线示出了从发光元件24中发射的光线总量与第一和第二光接收元件26、27所接收的光线总量(R1+R2)之间的关系。在步骤S11中计算这些量。所述示意图示出了当挡风玻璃4上具有潮气时所接收的光线量减少。这是由于当挡风玻璃4潮湿时区域D1和D2反射更少量的光线。

[0074] 图7A和7B的示意图中具有黑圈的虚线示出了从发光元件24中发射的光线总量与第三光接收元件28所接收的光线总量(R3)之间的关系。在步骤S11中计算这些量。图7A和7B中的示意图示出了当挡风玻璃4上具有潮气时所接收的光线量基本没有改变。这是由于第三光接收元件28所接收的光线采用未由挡风玻璃4反射的光路。

[0075] 所接收的光线总量(R1+R2)与所接收的光线总量(R3)的比率可用作挡风玻璃4上潮气的指数，这是由于对于所有这三个元件来说，光接收元件的温度特征是相同的。也就是说，通过取得这两个接收光线量的比率，在不会导致潮气相关因素改变的情况下，从计算中剔除了温度波动因素。

[0076] 在步骤S12中，从RAM36中检索量R1、R2、R3，并且计算出当前比率Cr＝R3/(R1+R2)。在步骤S13中，从ROM35中检索在工厂中使用相同等式计算出的用作干燥状态的标准值的标准比率Cm。

[0077] 在步骤S14中，用标准比率Cm除当前比率Cr。将这两个比率的比率计算为减少比F。当挡风玻璃4潮湿时减少比F大于1。

[0078] 在步骤S15中，比较减少比F与阈值Fth。当减少比F等于或大于阈值Fth时确定挡风玻璃4是潮湿的。当减少比F小于阈值Fth时确定挡风玻璃4是干燥的。考虑到外界干扰等导致的误差将阈值Fth限定为大于1的某一数值。

[0079] 图8示出了用于常规雨滴检测的程序的流程图。

[0080] 在步骤S21中，在挡风玻璃4上不存在潮气的情况下，即，例如当刮水器5刮擦雨滴检测装置20的检测区域时，从发光元件24中发射的光线总量和检测器/放大器电路29、30的增益根据发光控制电路22和检测器/放大器电路29、30的运行被调节。在本实施例中，在步骤S2中的初始雨滴检测给出否定结果(NO分支)之后，或者在步骤S3或步骤S6中刮水器5的刮擦之后执行步骤S21。在该步骤中，所接收的光线量R1和R2可被看作是干燥状态下的量。因此，该步骤中检测的量R1和R2被储存为用于雨滴检测的标准量Rb1和Rb2。

[0081] 在步骤S22中，每个发光元件24都在预定间隔下发光，以便测量第一和第二光接收元件26、27所接收的光线R1和R2的量。发射的光线总量和检测器/放大器电路29、30的增益被控制为步骤S21中限定的值。该步骤中由光接收元件26、27所接收的光线量被储存在RAM36中。

[0082] 在步骤S23中，将量R1+R2与量Rb1+Rb2的比率计算为减少比F。在该步骤中，将减少比F计算为百分数。当挡风玻璃4潮湿时减少比F大于0％。

[0083] 在步骤S24中，比较减少比F与阈值Fth。当减少比F等于或大于阈值Fth时确定挡风玻璃4是潮湿的。当减少比F小于阈值Fth时确定挡风玻璃4是干燥的。考虑到外界干扰等导致的误差将阈值Fth限定为大于0的某一数值。

[0084] 有利的是，在本实施例中，刮水器控制程序中的初始雨滴检测精确地检测了挡风玻璃4上的潮气，这是由于通过取得来自于各不相同的光路中的两个光线量的比率而剔除了温度因素。也就是说，在刮水器开关12被放置在“自动”位置之后可立即精确地检测出挡风玻璃4上的潮气。而且，通过仅测量一组R1、R2、R3的数值可确定用作准数的标准比率。以这种方式，减少了数据储存所需的测量时间和成本。而且，由于与初始雨滴检测比较执行了更少数量的常规雨滴检测，因此可更有效地进行潮气检测。

[0085] 有利的是，由于检测区域D1和D2不重叠，因此雨滴检测装置20在挡风玻璃4上的投影部分有效地用于检测潮气。也就是说，装置20的投影部分只包含极少部分不用于检测潮气的空间。而且，通过使用用于来自于检测区域D1和D2的每个光路的独立光接收元件精确地检测出光线量。

[0086] 有利的是，除具有一个主体中的透镜52、53、58、59以外，光学装置50还整体包含棱镜56、第一反射器54和反射表面60。以这种方式，简化了雨滴检测装置20的装配的程序。

[0087] 有利的是，通过将光学装置50布置在基板40与挡风玻璃4之间，雨滴检测装置20的主体具有紧密性。以这种方式，机动车的驾驶员可具有穿过挡风玻璃4的增加面积的视野。

[0088] (第二实施例)

[0089] 在本实施例中，刮水器控制器以与第一实施例中所述的初始雨滴检测相同的方式进行常规雨滴检测。也就是说，图9流程图中的步骤S31到S35与第一实施例中图6流程图中的步骤S11到S15相同。以这种方式，在没有损害检测精确性的情况下简化了刮水器控制器的控制程序。

[0090] (第三实施例)

[0091] 下面将参照图10中的流程图描述本发明第三实施例的刮水器控制程序的常规雨滴检测。

[0092] 常规雨滴检测开始于步骤S41，步骤S41是与初始雨滴检测中的步骤S11相同的处理。

[0093] 在步骤S42中，检查三个故障保险准数。也就是说，如果满足这三个准数中至少一个的话，程序前进到步骤S43。在这种情况下，该程序被确定为正常状态。如果满足所有这三个准数的话，程序前进到步骤S47。程序前进到步骤S47以便于根据这三个准数的检查处理异常状态。

[0094] 用于故障保险的这三个准数如下：

[0095] (1)在步骤S41中储存在RAM36中的由第一和第二光接收元件所接收的每个光线量R1、R2都不为0；

[0096] (2)由第三光接收元件所接收的光线量R3为0；以及

[0097] (3)给予发光控制电路22的控制信号不为0。

[0098] 在步骤S43到S46中，程序与步骤S12到S15的初始雨滴检测相同。在步骤S47到S50中，程序与第一实施例中步骤S21到S24的常规雨滴检测相同。

[0099] 在基于上述准数的正常状态中，在刮水器开关12被放置在“自动”位置时，根据比率R3/(R1+R2)精确地控制刮水器5。在基于上述准数的异常状态中，根据用于常规雨滴检测的程序执行刮水器控制。以这种方式，避免了刮水器开关12的“自动”位置不能正常工作的情况。

[0100] (第四实施例)

[0101] 下面将参照图11中的流程图描述本发明第四实施例中初始雨滴检测的程序。

[0102] 在步骤S51中，初始雨滴检测的程序如下开始，使用每个发光元件24以便于向第一、第二和第三光接收元件26到28发射光线，从而检测来自于发光元件24的光线量。发光控制电路22根据所接收的信号将从发光元件24中发射的光线总量控制为数值T1，并且根据其他接收信号，检测器/放大器电路29到31的增益分别被控制为数值A1、A2、A3。以这种方式，光接收元件26到28所接收的光线量在RAM36中被储存为数值R1、R2、R3。

[0103] 在步骤S52中，每个发光元件24都用于向光接收元件26到28发射不同的光线量。发光控制电路22根据所接收的信号将从发光元件24中发射的光线总量控制为数值T2，并且根据其他接收信号，检测器/放大器电路29到31的增益分别被控制为相同数值A1、A2、A3。以这种方式，光接收元件26到28所接收的光线量在RAM36中被储存为数值R1、R2、R3。

[0104] 图12A和12B示出了关系。

[0105] 图12A和12B的示意图中具有白圈的虚线示出了从发光元件24中发射的光线总量与第一和第二光接收元件26、27所接收的光线总量(R1+R2)之间的关系。图12A和12B中的符号“Δ”表示两个差异的比率，即，步骤S51和52中所接收的光线的两个总量(R1+R2)之间的差异与发射的光线量T1和T2之间的差异之间的比率。该比率表示接收的光线总量R1+R2与发射光线的单位量的改变比率。当挡风玻璃4上具有潮气时改变比率Δ减少。在图12A和12B中示出了改变比率Δ的减少。这是由于当挡风玻璃4潮湿时挡风玻璃4上的区域D1和D2反射更少量的光线。

[0106] 图12A和12B的示意图中具有黑圈的虚线示出了从发光元件24中发射的光线量与第三光接收元件28所接收的光线量(R3)之间的关系。图12A和12B中的符号“δ”表示两个差异的比率，即，步骤S51和52中所接收的两个光线量R3之间的差异与发射的光线量T1和T2之间的差异之间的比率。图12A和12B中的示意图示出了当挡风玻璃4上具有潮气时所接收的光线量基本没有改变。这是由于第三光接收元件28所接收的光线采用未由挡风玻璃4反射的光路。该比率表示所接收的光线量R3与发射光线的单位量之间的改变比率。对于挡风玻璃4的潮湿状态和干燥状态来说，改变比率δ是相同的。在图12A和12B中示出了改变比率Δ的减少。这是由于从发光元件24中发射的光线不穿过挡风玻璃
4。

[0107] 改变比率Δ可独立用作雨滴检测的指数。然而，当雨滴检测装置20周围的温度改变时，改变比率Δ波动。通过采用改变比率Δ与改变比率δ的比率，改变比率Δ中的随温度而变的因数可被抵消，这是由于光接收元件26、27和发光元件24的温度特征基本是相同的。由于改变比率δ与挡风玻璃4的状态无关，因此它适合作分母。

[0108] 在步骤S53中，根据检测到的储存在RAM36中的所接收的光线量R1、R2、R3计算改变比率Δ与改变比率δ。因此计算出当前比率Cr＝δ/Δ。在步骤S54中，从ROM35中检索出计算为挡风玻璃4干燥状态的代表值的标准比率Cm。

[0109] 在步骤S55和S56中，程序与第一实施例中所述的用于终止初始雨滴检测的步骤S14和S15相同。

[0110] 因此，通过计算改变比率Δ和δ，初始雨滴检测的程序可精确地检测挡风玻璃4上的潮气，这是由于在刮水器开关12被放置在“自动”位置时开始刮水器操作之后立刻从输出信号中剔除了温度因素。通过仅在两点处测量光线量可计算出比率。因此，减少了测量所需的时间和储存测量数据所需的成本。

[0111] 此外，第四实施例中的初始雨滴检测可用作第一实施例中的常规雨滴检测、第二实施例中的常规雨滴检测、以及第三实施例中的初始及常规雨滴检测。

[0112] (第五实施例)

[0113] 下面将参照附图描述本发明的第五实施例。

[0114] 图13和14示出了雨滴检测装置100的侧视图和顶视图。更具体地说，图14示出了从基板40的挡风玻璃4侧表面得到的雨滴检测装置100的顶视图。

[0115] 雨滴检测装置100包括基板40，并且基板40的板表面42具有分别位于虚平面O两侧上的两个光接收元件110。在本实施例中，这两个光接收元件110被指定为第一光接收元件110，而光接收元件28被指定为第二光接收元件28。基板40具有沿从第一端44到第二端45的X方向按顺序设置在其上的第一准直透镜52、发光元件24s、第二光接收元件28、第二准直透镜53和第一光接收元件110。如图15中所示，这两个光接收元件110中的一个与检测器/放大器电路29相连接，而另一个光接收元件110与检测器/放大器电路30相连接。

[0116] 本实施例的雨滴检测装置100中的光学装置120的形状不同于第一实施例中的光学装置50。也就是说，包含在光学装置120中的第一和第二会聚透镜122、123不同于第一实施例中所使用的第一和第二会聚透镜58、59。除第一反射器54以外，光学装置120还包括第二反射器126。

[0117] 第一会聚透镜122被设置在虚平面O的两侧上。虚平面O的两侧上的第一会聚透镜122是其光轴剌穿第一光接收元件110的平凸透镜。第一会聚透镜122被设置在第二准直透镜53与第一光接收元件110之间。第一会聚透镜122的光轴相对于挡风玻璃4的外表面9基本具有45度的角度。第一会聚透镜122接收虚平面一侧上具有第一直透镜52、第一反射器54、挡风玻璃4的外表面9、以及棱镜56的第一光路L1中的光线。之后，第一会聚透镜122朝向第一光接收元件110改变光线的方向。图16中的示意图中所示的椭圆区域D1是挡风玻璃4上外表面9上的检测区域。在椭圆区域D1中改变方向的光线可由第一光接收元件110接收。当区域D1被潮气(例如，雨滴)覆盖时，由第一光接收元件110所接收的光线量r1减少。也就是说，在图16中，区域D1是挡风玻璃4上的雨滴检测装置100的矩形投影部分S中的用于雨滴检测的区域。

[0118] 两个第二会聚透镜123被设置在基板40上，即，相对于虚平面O的每侧上设置一个。两个第二反射器126也被设置在虚平面O的两侧上。也就是说，虚平面O的两侧中的每一侧都具有一个第二反射器126。第二反射器126基本垂直于挡风玻璃4的外表面9以及垂直于基板40的板表面42。相对于第一光接收元件110，第二反射器126被布置在基板40的第二端45侧上。第二反射器126接收第二光路L2中的光线，所述光线穿过第二准直透镜53以便于通过挡风玻璃4的外表面9朝向棱镜56改变方向。之后，通过第二反射器
126使得来自于棱镜56的光线朝向相对于虚平面O位于同一侧上的第二会聚透镜123改变方向。

[0119] 第二会聚透镜123是其光轴剌穿相对于虚平面O位于同一侧上的第一光接收元件110和第二反射器126的平凸透镜。第二会聚透镜123被布置在第一光接收元件110与第二反射器126之间。第二会聚透镜123的光轴相对于挡风玻璃4的外表面9基本具有45度的角度，并且与相对于虚平面O位于同一侧上的第一会聚透镜122的光轴基本具有90度的角度。第二会聚透镜123接收来自于相对于虚平面O位于同一侧上的第二光路L2中的光线，并且朝向相对于虚平面O位于同一侧上的第一光接收元件110改变光线的方向。图
16中的示意图中所示的椭圆区域D2是挡风玻璃4上外表面9上的检测区域。在本实施例中区域D2被布置在检测区域D1的外部。当区域D2被潮气(例如，雨滴)覆盖时，由第一光接收元件110所接收的光线量r1减少。也就是说，在图16中，区域D2是通过使用第二光路L2中的光线用作雨滴检测区域D2的区域。

[0120] 下面将参照图17和18中的流程图描述本实施例中的初始雨滴检测和常规雨滴检测。

[0121] 第五实施例中的初始雨滴检测如图17中的流程图所示。在步骤S61中，两个第一发光元件24中的每个都用于按顺序地发射光线，并且第一和第二光接收元件110和28所接收的光线量r1、r2被检测。发光控制电路22和每个检测器/放大器电路29到31分别被用于设定总发光量和检测信号的增益的控制信号控制。来自于光接收元件110和28的检测信号由检测器/放大器电路29到31处理，并且被翻译为第一和第二光接收元件110、110和28所接收的光线量r1、r1、r2。之后，所述量r1、r1、r2被储存在RAM36中。

[0122] 在步骤S62和S63中，以与第一实施例相同的方式计算第二光接收元件28所接收的光线量r2与两个第一光接收元件110、110所接收的光线量r1+r1的比率。也就是说，在步骤S62中，通过从RAM36中检索分别由两个第一光接收元件110和第二光接收元件28所接收的光线量r1、r1、r2而计算出当前比率Cr。在步骤S63中，从ROM35中检索表示挡风玻璃4干燥状态的标准比率Cm。

[0123] 在步骤S64和S65中，执行与第一实施例中的步骤S14和S15相同的程序。

[0124] 第五实施例中的常规雨滴检测如图18中的流程图所示。在步骤S71中，从发光元件24中发射的光线总量和检测器/放大器电路29、30的增益通过控制发光控制电路22和检测器/放大器电路29、30被调节。以与第一实施例中初始雨滴检测中的步骤S21相同的时限下执行步骤S71。也就是说，在刮水器5的刮擦之后当挡风玻璃4上没有潮气时立刻执行步骤S71。以这种方式，第一光接收元件110所接收的光线量r1和r2被定义为标准量rb1和rb2。

[0125] 在步骤S72中，每个发光元件24都以预定间隔发光，以便测量由这两个第一光接收元件110所接收的光线量r1、r1。从发光元件24中发射的光线总量和检测器/放大器电路29、30的增益被控制为步骤S71中限定的值。该步骤中由光接收元件26、27接收的光线量r1、r1由检测器/放大器电路29、30处理以便于被储存在RAM36中。

[0126] 在步骤S73中，将量r1+r2与量rb1+rb2的比率计算为减少比F。在该步骤中，将减少比F计算为百分数。

[0127] 在步骤S74中，执行第一实施例中的常规雨滴检测中的步骤S24。

[0128] 本发明第五实施例通过计算第一光接收元件110所接收的光线量与第二光接收元件28所接收的光线量的比率确定在挡风玻璃4上是否存在潮气。以这种方式，从所计算的比率中剔除了与温度有关的因数。因此，在刮水器开关12被放置在“自动”位置之后可立即精确地检测出挡风玻璃4上的潮气。而且，通过收集少量数据可容易地确定用作检测准数的标准比率。而且，用于常规雨滴检测的简化程序减少了检测的处理时间。而且，在空间利用方面，雨滴检测装置100的投影区域中的检测区域被高度有效地布置。而且，检测区域D1和D2仅由一个第一光接收元件110覆盖，从而能够具有减少数量的部件和降低的制造成本。

[0129] 而且，具有组合在其中的棱镜56和透镜52、53、122、123的光学装置120的整体主体有助于装配的便利性。

[0130] 而且，反射器54、126和光学装置120的布置有助于雨滴检测装置100的主体的简洁性。以这种方式，机动车的驾驶员可具有穿过挡风玻璃4的增加面积的视野。

[0131] 尽管已参照附图结合其优选实施例全面地描述了本发明，但是应该注意的是，本领域中普通技术人员将明白各种改变和修正。

[0132] 例如，雨滴检测装置100可仅使用一个第一光接收元件110而不是使用两个。而且，第一和第二会聚透镜122、123可分别为在基板40的Y方向的整个宽度上具有圆形形状的单个平凸透镜，取代由虚平面O分开的两个分开形状的透镜。而且，第二反射器126可具有一个反射表面，取代由虚平面O分开的两个表面。以这种方式，通过用一个光线量r1代替两个光线量r1、r1，第五实施例的修正可具有与第五实施例相同的效果。在图19和图20中示出了第五实施例的修正。

[0133] 而且，在第五实施例中，第五实施例中的常规雨滴检测可由第二实施例中所述的初始雨滴检测取代，或者第三实施例中的常规雨滴检测可由第五实施例中的常规雨滴检测取代。

[0134] 而且，第五实施例中的初始雨滴检测可由第二实施例中所述的初始雨滴检测取代。在这种情况下，改变比率表示两个量r1、r1的合计。

[0135] 而且，反射表面60、第一反射器54、第二反射器126中的至少一个可独立于上述实施例中的光学装置50或120形成。

[0136] 而且，光接收元件28可被设置在反射表面60的位置处，用于接收直接来自于发光元件24的第三光路L3中的光线。

[0137] 应将所述改变和修正理解为落在所附权利要求所限定的本发明的保护范围内。