專利名稱：雨滴傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及附接到擋風玻璃上的雨滴傳感器，用于通過接收從降落到附接了傳 感器的擋風玻璃上的雨滴反射朝向光源的光量來確定降雨水平。本發(fā)明還涉及一種雨滴傳感器，不受除了從雨滴反射的光信號之外的周圍光影 響，從而提升降雨水平的感知效率。
背景技術：
到目前為止，傳統(tǒng)的雨滴傳感器一直使用下述方法將光信號射向擋風玻璃以 通過檢測當雨滴落在擋風玻璃上時通過擋風玻璃到達附接到光源的相對側的光接收元件 的引導光量的降低來確定降雨水平；將傾斜信號光發(fā)送到擋風玻璃以通過檢測當雨滴落 在擋風玻璃上時由于反射率的改變導致的到達附接到光源的相對側的光接收元件的光量 的改變來確定降雨水平；以及將串行布置的雨滴傳感器附接到擋風玻璃以通過接收當雨 滴落到附接了傳感器的擋風玻璃上時反射回光源的光來確定降雨水平。在上述方法中， 第一方法要求復雜的光系統(tǒng)并且?guī)戆惭b困難，因為光耦合器必須與擋風玻璃緊密接觸 并且當感應信號光被發(fā)送到擋風玻璃上以被引導到內部時保持精確的入射角度。在第二 方法中，信噪比(下文中稱為“SNR”)降低，因為光接收元件不僅接收從雨滴反射的光 而且接收從擋風玻璃的表面反射的光，因為光接收元件安裝在傳感器的光源相對側。第 三方法的劣勢在于窄小的光源和光接收元件組的感應區(qū)域，因為需要多個光源和光接收 元件組來檢測落在由于光源和光接收元件的串行布置導致的寬廣區(qū)域上的雨滴。總之，使用擋風玻璃內部的內部光引導現(xiàn)象的傳統(tǒng)雨滴感應方法需要復雜的光 系統(tǒng)并帶來安裝困難；在測量來自雨滴的反射光的方法中，其中光源和光接收元件位于 彼此相對且遠離的位置，由于來自擋風玻璃表面的反射SNR降低；其中光源和光接收元 件串行布置的反射類型方法具有窄小的雨滴感應區(qū)域。一對雨刷安裝在擋風玻璃上以克服由于在下雨過程中雨滴導致的可視性障礙， 并且雨刷的間歇速度控制根據(jù)降雨水平以逐級方式實現(xiàn)。由于對于這樣的雨刷的速度控 制系統(tǒng)僅提供幾個級別，對于駕駛員不可能以對應于降雨水平的期望速度來操作雨刷。為了解決上述問題，采用了使用檢測到的雨滴水平的雨刷速度控制系統(tǒng)。傳統(tǒng) 的雨滴傳感器一直使用下述方法將光信號射向擋風玻璃以通過檢測當雨滴落在擋風玻 璃上時通過擋風玻璃到達附接到光源的相對側的光接收元件的引導光量的降低來確定降 雨水平；將傾斜信號光發(fā)送到擋風玻璃以通過檢測當雨滴落在擋風玻璃上時由于反射率 的改變導致的到達附接到光源的相對側的光接收元件的光量的改變來確定降雨水平；以 及將串行布置的雨滴傳感器附接到擋風玻璃以通過接收當雨滴落到附接了傳感器的擋風 玻璃上時反射回光源的光來確定降雨水平。在上述方法中，第一方法要求復雜的光系統(tǒng)并且?guī)戆惭b困難，因為光耦合器 必須與擋風玻璃緊密接觸并且當感應信號光被發(fā)送到擋風玻璃上以被引導到內部時保持 精確的入射角度。在第二方法中，信噪比(下文中稱為“SNR”)降低，因為光接收元件不僅接收從雨滴反射的光而且接收從擋風玻璃的表面反射的光，因為光接收元件安裝 在傳感器的光源相對側。第三方法的劣勢在于窄小的光源和光接收元件組的感應區(qū)域， 因為需要多個光源和光接收元件組來檢測落在由于光源和光接收元件的串行布置導致的 寬廣區(qū)域上的雨滴。即使在開發(fā)用于解決上述問題的產(chǎn)品中，由于除了從雨滴反射的光信號之外的 大量來自擋風玻璃的反射造成SNR降低，因而不能實現(xiàn)期望的感應效率性能。另外，在傳統(tǒng)方法中，由雨刷的交替動作導致的光信號也被接收；因而感應效 率變差，因為收到來自另一個人的車輛的前燈的影響。換句話說，在雨刷的操作中，除 了從雨滴反射的光之外，來自另一個人的車輛的頭燈也能夠被接收到，從而導致誤操作寸。

發(fā)明內容
設計用于解決上述問題的本發(fā)明的目的在于提供一種雨滴感應方法，能夠在反 射類型雨滴感應方法中使用較少的光源和光接收元件來在寬廣區(qū)域上高效地感應雨滴， 并且由于簡化的光系統(tǒng)而易于安裝，并且能夠通過使用調制的光源而最小化周圍光的影 響，并且不受來自擋風玻璃表面的反射光的影響，并且當從區(qū)域觀點看在雨滴感應方面 具有高效。設計用于解決上述問題的本發(fā)明的另一個目的在于提供一種雨滴傳感器，具有 簡化的光系統(tǒng)而易于安裝，并且能夠通過安裝將光發(fā)送到擋風玻璃的光源以及相對于擋 風玻璃的表面傾斜的、收集從雨滴反射的光的光接收元件來防止由于從除了雨滴之外的 從擋風玻璃的表面反射的光導致的SNR的降低，并且設計用于排除由于雨刷的交替運動 導致的光信號，從而防止在雨刷的操作中來自另一個人的車輛的頭燈的影響，以極大地 提升操作可靠性。為了實現(xiàn)上述目的，具有格狀布置圖案和降低的周圍光影響的本發(fā)明的雨滴感 應設備的特征在于包括光源(5)，根據(jù)發(fā)射器(11)中生成的信號來照射信號光；光接 收元件(6)，位于單元感應區(qū)域并且在周圍布置有四個光源(5)，用于接收光并且朝向由 光源(5)的照射光導致的來自雨滴的反射光；紅外濾波器，安裝在形成于雨滴感應設備 的外殼(1)的一側上的開口中；以及接收器(9)，排除來自擋風玻璃(2)的表面的反射導 致的噪聲分量并且僅提取光信號的調制頻率分量，以確定在擋風玻璃的表面上存在的雨 滴量從而最小化周圍光的影響并且提升預定感應概率。通過向單元感應區(qū)域的左右側或上下側以格狀圖案增加兩個光源(5)和一個光 接收元件(6)能夠擴展感應區(qū)域，其中單元感應區(qū)域包括由四個光源(5)包圍的光接收元 件(6)，所述由四個光源(5)包圍的光接收元件(6)用于接收光并且朝向由光源(5)的照 射光導致的來自雨滴的反射光。光源(5)是紅外LED并且以格狀圖案布置具有光接收元件(6)。雨滴感應設備的外殼(1)的內部是黑色的以吸收光并且表面被處理用于漫反射。發(fā)射器(11)由振動在IOKHz和IOOKHz頻率范圍之間的方波的振動器(13)和根 據(jù)振動信號調制紅外LED光源(5)的調制器(14)組成。
接收器(9)由放大來自光接收元件(6)的光電轉換后的電信號的放大器(15)以 及將與振動器(13)的振動頻率相同的頻率分量濾除的帶通濾波器(16)組成。安裝在光接收元件(6)的前表面上的紅外濾波器壓制除了光信號之外的外部可 見光頻率的接收。接收器(9)根據(jù)光信號的幅度向微計算機(10)傳遞信息，然后微計算機(10)根 據(jù)預先輸入的查找表確定雨刷的適當操作頻率并輸出雨滴感應信號(12)。

根據(jù)本發(fā)明的第一特征，為了降低雨滴傳感器的感應誤差，檢測寬廣的雨滴降 落區(qū)域并且光源和接收元件以格狀圖案布置；并且為了防止從擋風玻璃表面反射的光的 影響，以格狀圖案附接了光源和光接收元件的傳感器基板相對于擋風玻璃的表面傾斜地 附接。此時，以特定頻率調制的并且從光源照射的光信號被雨滴反射并且進入格狀的光 接收元件；然后接收的光信號被轉換為光信號，并且僅用于調制的特定頻率被濾除以最 小化周圍光的影響；并且解調信號與微計算機中的預先輸入的查找表比較，然后根據(jù)接 收的信號生成雨刷操作信號。為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明的雨滴傳感器包括光源(5)，將光照射到擋風玻 璃(2)；光接收元件(6)，當來自光源(5)的照射光被落在擋風玻璃(2)上的雨滴反射時 通過感應光信號來執(zhí)行光電轉換；以及接收器(9)，通過接收光接收元件(6)的光電轉換 后的信號來判斷降雨水平，其中光源(5)和光接收元件(6)相對于擋風玻璃(2)的表面傾 斜，從而來自光源(5)的從擋風玻璃(2)的表面直接反射的光退出光接收元件(6)，并且 僅來自落在擋風玻璃(2)上的雨滴的反射光被接收以操作雨刷。光源(5)和光接收元件(6)被安裝在基板(4)上，并且基板(4)相對于擋風玻璃 2的表面傾斜，從而光源(5)和光接收元件(6)相對于擋風玻璃(2)的表面傾斜。光接收元件(6)在其外部區(qū)域安裝在基板(4)的中央?yún)^(qū)域。外殼⑴安裝在擋風玻璃(2)上，在擋風玻璃(2)上照射光源(5)的光從而前開 口(3)和擋風玻璃彼此面對，并且安裝具有光源(5)和光接收元件(6)的基板(4)被安裝 在外殼(1)的內部，并且安裝具有光源(5)和光接收元件(6)的基板(4)相對于擋風玻璃 (2)被傾斜地安裝。其中光源(5)由紅外LED組成并且光接收元件(6)由紅外傳感器組成。其中多個光源(5)以格狀圖案布置在光接收元件(6)的上、下、左、右側。通過在單元感應區(qū)域的上下側或左右側以格狀圖案增加兩個另外的光源(5)和 一個光接收元件(6)能夠擴展感應區(qū)域，其中在單元感應區(qū)域中在光接收元件(6)的上、 下、左、右側以格狀圖案設置多個光源(5)。與使用擋風玻璃作為光波導的感應方法或其中發(fā)射信號光的光源和光接收元件 被布置為彼此面對的方法，或其中光源和光接收元件被沿著相同方向串行設置的方法不 同，本發(fā)明的雨滴感應方法通過增加雨滴感應概率(其中光發(fā)射光源設置在接收元件周 圍)從而能夠在寬廣區(qū)域中監(jiān)測在擋風玻璃的表面落下的雨滴而具有降低雨滴傳感器的 誤操作的概率的充足效果。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種新型的雨滴傳感器，具有簡化的光系統(tǒng)而易于安 裝，并且能夠通過安裝將光發(fā)送到擋風玻璃的光源以及相對于擋風玻璃的表面傾斜的、 收集從雨滴反射的光的光接收元件來防止由于從除了雨滴之外的從擋風玻璃的表面反射的光導致的SNR的降低，并且設計用于排除由于雨刷的交替運動導致的光信號，從而防 止在雨刷的操作中來自另一個人的車輛的頭燈的影響，以極大地提升操作可靠性。另外，本發(fā)明不同于使用擋風玻璃作為光波導的感應方法或其中發(fā)射信號光的 光源和光接收元件被布置為彼此面對的方法，或其中光源和光接收元件被沿著相同方向 串行設置 的方法，本發(fā)明的雨滴感應方法通過增加雨滴感應概率(其中光發(fā)射光源設置 在接收元件周圍)從而能夠在寬廣區(qū)域中監(jiān)測在擋風玻璃的表面落下的雨滴而具有降低 雨滴傳感器的誤操作的概率的充足效果。


圖1是示出安裝在擋風玻璃上的本發(fā)明的雨滴傳感器的概念圖；圖2是示出在擋風玻璃的表面的光源的光反射處理的概念圖，光源是本發(fā)明的 主要元件；圖3是示出在雨滴處光源的光反射處理的概念圖，光源是本發(fā)明的主要元件；圖4是示出光源和光接收元件的布置的第一示例實施例的概念圖，光源和光接 收元件是本發(fā)明的主要元件；圖5是示出光源和光接收元件的布置的第二示例實施例的概念圖，光源和光接 收元件是本發(fā)明的主要元件；圖6是示出光源的脈沖信號的視圖，光源是本發(fā)明的主要元件；以及圖7示出了本發(fā)明的信號感應處理和周圍光減少方法的概念圖。
具體實施例方式提供了一種雨滴傳感器，包括光源5，根據(jù)發(fā)射器11中生成的信號來照射信 號光；光接收元件6，位于單元感應區(qū)域并且在周圍布置有四個光源5，用于接收光并且 朝向由光源5的照射光導致的來自雨滴的反射光；紅外濾波器，安裝在形成于雨滴感應 設備的外殼1的一側上的開口中；以及接收器9，排除來自擋風玻璃2的表面的反射導致 的噪聲分量并且僅提取光信號的調制頻率分量，以確定在擋風玻璃的表面上存在的雨滴 量從而最小化周圍光的影響并且提升雨滴感應概率。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種雨滴傳感器，包括光源5，將光照射到擋風玻璃2; 光接收元件6，當來自光源5的照射光被落在擋風玻璃2上的雨滴反射時通過感應光信號 來執(zhí)行光電轉換；以及接收器9，通過接收光接收元件6的光電轉換后的信號來判斷降雨 水平，其中光源5和光接收元件6相對于擋風玻璃2的表面傾斜，從而來自光源5的從擋 風玻璃2的表面直接反射的光退出光接收元件6，并且僅來自落在擋風玻璃2上的雨滴的 反射光被接收以操作雨刷，和其中光源5和光接收元件6被安裝在基板4上，并且基板 4相對于擋風玻璃2的表面傾斜，從而光源5和光接收元件6相對于擋風玻璃2的表面傾 斜。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的雨滴傳感器的概念圖，并且將感應基板附接到擋風玻 璃上并且相對于擋風玻璃傾斜作為光源的方法，光源和光接收元件以格狀圖案附接到基 板上。圖2是示出傳感器內部的周圍光減少的方法的概念圖。參考圖1，附圖標記1表示本發(fā)明的雨滴傳感器的外殼，附圖標記2表示擋風玻璃，附圖標記4表示格狀基板，其中光源和光接收元件以格狀圖案布置并且附接，附圖 標記5表示用作光源的LED，附圖標記6表示用于將接收到的信號光轉換成電信號的光接 收元件，附圖標記7表示用于固定格狀基板的托架，并且附圖標記8表示落在擋風玻璃表 面的雨滴。在上述配置中，從用作光源的LED 5照射的紅外信號光經(jīng)過紅外濾波器以及擋 風玻璃2，并且部分信號光被從落在擋風玻璃2上的雨滴8反射回并且再次經(jīng)過擋風玻璃 2以及紅外帶通濾波器3并且在光接收元件6中被光電轉換，光接收元件6位于與光源5 中的LED相同的方向。被光電轉換后的電信號被重整為接收器中的信號，并且通過與預 先輸入的查找表比較而生成對應于接收的信號的雨刷操作信號。此時，由于一個光接收 元件6被四個LED 5包圍，該四個LED 5在第一單元感應區(qū)域的配置中用作光源，因而 一個光接收元件6能夠包括四條光路，因而在所需光接收元件的數(shù)目方面是經(jīng)濟的。此 外，由于通過向周圍感應區(qū)域增加兩個LED 5和一個光接收元件6能夠實現(xiàn)與在第一單元 感應區(qū)域中使用四個LED 5相同的效果，在減少元件數(shù)目并同時擴展感應區(qū)域方面具有 優(yōu)勢。同時，參考圖2，附圖標記9表示接收器，附圖標記10表示微計算機，附圖標 記11表示發(fā)射器，附圖標記12表示用于操作雨刷的雨滴感應信號，附圖標記13表示用 于光源的調制的振動器生成振動頻率，附圖標記14表示調制器，附圖標記15表示用于放 大在光接收元件中被光電轉換的信號的放大器，并且附圖標記16表示帶通濾波器，其從 放大器輸出中包括的頻率中僅提取與發(fā)射器中使用的調制頻率相同的頻率分量。在上述配置中，IOkHz和IOOkHz之間的正弦波由振動器13振動，并且LED 5由 調制器14根據(jù)振動信號而光學調制。該生成的光信號被從落在擋風玻璃2上的雨滴8反 射并且經(jīng)過紅外濾波器3并由光接收元件6接收。紅外濾波器3具有壓制除了紅外信號 光之外的外部可見光的接收的效果。來自光接收元件的被光電轉換的電信號在放大器15 中被放大并且在帶通濾波器16中僅濾除了與振動器13的振動頻率相同的頻率分量。因 而使用上述方法，除了信號光之外的外部光的大部分影響能夠被去除。在微計算機中使 用預先輸入的查找表根據(jù)生成的信號光的幅度來確定雨刷的正確操作頻率，并且輸出結 果(12)。圖3是示出安裝在擋風玻璃上的本發(fā)明的雨滴傳感器的概念圖；圖4是示出在擋 風玻璃的表面的光源的光反射處理的概念圖，光源是本發(fā)明的主要元件；圖5是示出在 雨滴處光源的光反射處理的概念圖，光源是本發(fā)明的主要元件；圖6是示出光源和光接 收元件的布置的第一示例實施例的概念圖，光源和光接收元件是本發(fā)明的主要元件；圖 7是示出光源和光接收元件的布置的第二示例實施例的概念圖，光源和光接收元件是本發(fā) 明的主要元件；圖8是示出光源的脈沖信號的視圖，光源是本發(fā)明的主要元件；以及圖9 示出了本發(fā)明的信號感應處理和周圍光減少方法的概念圖。根據(jù)圖3至圖9的本發(fā)明，安裝有光源5和光接收元件6的基板4被安裝在外殼 1的內部，并且安裝有光源5和光接收元件6的基板4被安裝為相對于擋風玻璃2傾斜。外殼1由具有在面對擋風玻璃2的表面上形成的開口 3的基本矩形形狀盒組成， 并且在開口 3的外表面上準備了雙面膠帶20，從而通過雙面膠帶20將外殼附接到擋風玻
璃2.
安裝有光源5和光接收元件6的基板4被安裝在外殼1的內部。此時，使用例 如托架的支撐7 (在圖5中示出)將基板4布置得相對于外殼1的開口 3傾斜，從而光源5 和光接收元件6被安裝為相對于擋風玻璃2傾斜?；?相對于擋風玻璃2的表面的傾 斜角度是不超過90度的銳角。此時，注意紅外LED被作為光源5而紅外傳感器被作為光接收元件6，這些特征 將在后面描述。根據(jù)本發(fā)明的上述配置，在雨中從用作光源5的紅外LED照射的紅外信號光經(jīng) 過外殼1的開口 3以及擋風玻璃2，并且部分信號光被從落在擋風玻璃2上的雨滴8反射 回并且再次經(jīng)過擋風玻璃2并且在靠近作為光源5的LED的光接收元件6中被光電轉換； 被光電轉換后的電信號被重整為接收器9中的信號，并且通過與預先輸入的查找表比較 而根據(jù)接收到的信號生成擋風玻璃2上的雨刷的操作信號。根據(jù)預先輸入的查找表，通 過上述處理生成的信號光的幅度在微計算機10中確定擋風玻璃2上的雨刷的正確操作頻 率。此時，安裝有光接收元件6和光源5的基板4被布置為相對于擋風玻璃2傾斜； 因而當從光源5發(fā)射的光進入擋風玻璃2時，從擋風玻璃2的表面反射的光不由光接收元 件6接收而是退到外部；由于密度差異，進入擋風玻璃2的光以特定角度衍射，并且衍射 光在擋風玻璃2外部消失；同時發(fā)射通過擋風玻璃2的光經(jīng)過雨滴8并且以特定角度衍射 并且在雨滴8的外表面散開；僅從雨滴8散開的光被光接收元件6接收，從而從擋風玻璃 2的表面反射的光的效果被最小化，因而有效地防止除了從雨滴8反射的光之外的從擋風 玻璃8的表面反射的光的影響導致的SNR的降低；這表示能夠實現(xiàn)以雨滴8感應效率表 示的期望性能，因而通過車輛的雨刷的交替速度的精確控制能夠獲取有效的效率。換句 話說，本發(fā)明通過僅接收從雨滴8散開的光并同時使得從擋風玻璃的表面的直接反射的 量最小化而在提升雨滴8感應方面的性能非常有效?？傊?，本發(fā)明最重要的特征在于通過將安裝有光源5和光接收元件6的基板4布 置為相對于擋風玻璃2傾斜而僅接收從雨滴8本身散開的光并同時使得從擋風玻璃2的表 面的反射的光的影響最小化，能夠提升雨滴感應效率。如圖2和3所示，來自光源5的光以逐漸擴展的形狀被照射；照射角度被調整使 得朝向光接收元件的來自光源5的照射光中的光相對于擋風玻璃2形成銳角(即小于90 度)。因而從擋風玻璃2的表面直接反射的光退出光接收元件6的接收區(qū)域，從而使得 由來自擋風玻璃2的反射導致的由光接收元件6接收的光量最小化，因而僅從雨滴8反射 的光量被光接收元件6接收，從而僅從雨滴8散開的信號被檢測到。此時，由于在外殼1的外部表面處準備的雙面膠帶20，其中安裝了具有光接收 元件6和光源5的基板4的外殼1能夠由雙面膠帶20快速和容易地附接到擋風玻璃2和 從擋風玻璃2分離。同時，本發(fā)明的配置采用了如下布置如圖5所示，多個光源5以格狀圖案沿著 相對于光接收元件6的上、下、左、右方向設置。更詳細地，多個光源5以格狀圖案沿 著相對于光接收元件6的上、下、左、右方向布置。由于在第一單元感應區(qū)域的配置中，一個光接收元件6由用作光源的四個LED
9圍繞，一個光接收元件6包括四條光路，因此在光接收元件6的所需數(shù)目方面是經(jīng)濟的， 并且在雨滴8感應區(qū)域帶來擴展效果。另外，能夠向第一單元感應區(qū)域(即由一個光接收元件6和四個光源5組成的感 應區(qū)域)增加兩個光源5和一個光接收元件6來擴展感應區(qū)域，因而由于通過向鄰近感應 區(qū)域增加兩個LED 5和一個光接收元件能夠得到與在第一單元感應區(qū)域中使用四個LED 的相同效果，具有能夠減少元件數(shù)目并同時擴展感應區(qū)域的優(yōu)勢。本發(fā)明的另一個特別的特征在于光源5由紅外LED組成并且光接收元件6由 紅外傳感器組成。換句話說，具有比可見光的波長長的波長的紅外光是不可見光，并且 用作光源5的紅外LED發(fā)射比周圍光強幾十倍的紅外光，并且用作光接收元件6的紅外 傳感器僅接收不可見光從而在雨中當在夜晚行駛時不接收通過雨刷運動進入的其他人的 頭燈光，而僅接收從LED發(fā)射的并且從雨滴反射的不可見光，從而實現(xiàn)不受周圍光影響 的高效操作。換句話說，由于紅外LED不發(fā)射可見光并且用作光接收元件6的紅外傳感 器不接收可見光，由于雨刷的交替運動導致的來自其他人車輛的光信號被排除，因而具 有防止可能的操作失誤等的效果。由于外殼1的內部是黑色以吸收光并且外殼1的表面被處理用于漫反射，由于安 裝了光接收元件6的內部的黑色以及表面被處理用于漫反射，來自擋風玻璃2的表面的大 部分反射光減弱，因而除了來自雨滴8的反射光的影響肯定能夠被減小。此時，如圖6所示，用作光源5的紅外LED被設計用于生成脈沖光信號并生成 具有幾百毫安(mA)的峰值功率的序列脈沖光信號；并且光接收元件6被設計為具有時間 延遲從而不響應于具有短脈沖寬度的光信號，從而能夠期望提升感應效率。換句話說， 當操作雨刷時，應用時間延遲從而不響應于即時產(chǎn)生的具有短脈沖寬度的光信號，因而 肯的那個能夠提升感應效率。圖7示出了本發(fā)明的周圍光減少方法，光源5根據(jù)發(fā)射器11中生成的信號發(fā)射 信號光。本發(fā)明的發(fā)射器11由振動在IOKHz和IOOKHz頻率范圍之間的方波的振動器 13和根據(jù)振動信號調制紅外LED光源5的調制器14組成；接收器9由放大來自光接收 元件6的光電轉換后的電信號的放大器15以及將與振動器13的振動頻率相同的頻率分量 濾除的帶通濾波器16組成。振動器13振動在IOKHz和IOOKHz頻率范圍之間的方波并且調制器14根據(jù)振動 信號光學地調制LED 5。因而生成的信號光被從落在擋風玻璃2上的雨滴2反射并且由 光接收元件6接收。在光接收元件6中被光電轉換的電信號被在放大器15中放大，然后 在帶通濾波器16中僅濾除與振動器13的振動頻率相同的頻率分量。根據(jù)生成的信號光 的幅度，使用預先輸出的查找表，在微計算機10中確定雨刷的正確操作頻率，并且輸出 結果(12)，從而響應于降雨水平而操作雨刷。工業(yè)實用性本發(fā)明能夠用作雨滴傳感器，具有簡化的光系統(tǒng)而易于安裝，并且能夠通過安 裝將光發(fā)送到擋風玻璃的光源以及相對于擋風玻璃的表面傾斜的、收集從雨滴反射的光 的光接收元件來防止由于從除了雨滴之外的從擋風玻璃的表面反射的光導致的SNR的降 低，并且設計用于排除由于雨刷的交替運動導致的光信號，從而防止在雨刷的操作中來 自另一個人的車輛的頭燈的影響，以極大地提升操作可靠性。
10
權利要求
1.一種用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，包括光源(5)，根據(jù)發(fā)射器(11)中生成的信號來照射信號光；光接收元件(6)，位于單元感應區(qū)域，并且在該光接收元件周圍布置有四個光源 (5)，該光接收元件用于接收光并且面對著由光源(5)的照射光導致的來自雨滴的反射 光；紅外濾波器，安裝在形成于雨滴感應設備的外殼(1)的一側上的開口中；以及接收器(9)，排除來自擋風玻璃(2)的表面的反射導致的噪聲分量并且僅提取光信號 的調制頻率分量，以確定在擋風玻璃的表面上存在的雨滴量從而最小化周圍光的影響并 且提升雨滴感應概率。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，其中通過向單元感應 區(qū)域的左右側或上下側以格狀圖案增加兩個光源(5)和一個光接收元件(6)能夠擴展所述 感應區(qū)域，其中單元感應區(qū)域包括由四個光源(5)包圍的光接收元件(6)，所述由四個光 源(5)包圍的光接收元件(6)用于接收光并且面對著由光源(5)的照射光導致的來自雨滴 的反射光。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，其中光源(5)是紅外 LED并且以格狀圖案與光接收元件(6) —起布置。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，其中雨滴感應設備的 外殼(1)的內部是黑色的以吸收光并且表面被處理用于漫反射。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，其中發(fā)射器(11)由 振動在IOKHz和IOOKHz頻率范圍之間的方波的振動器(13)和根據(jù)振動信號調制紅外 LED光源(5)的調制器(14)組成。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，其中接收器(9)由放 大來自光接收元件(6)的光電轉換后的電信號的放大器(15)以及將與振動器(13)的振動 頻率相同的頻率分量濾除的帶通濾波器(16)組成。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，其中安裝在光接收元 件(6)的前表面上的紅外濾波器壓制除了光信號之外的外部可見光頻率的接收。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴感應設備，其中接收 器(9)根據(jù)信號光的幅度向微計算機(10)傳遞信息，然后微計算機(10)根據(jù)預先輸入的 查找表確定雨刷的適當操作頻率并輸出雨滴感應信號(12)。
9.一種用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，包括光源(5)，將光照射到擋風玻璃(2)；光接收元件(6)，當來自光源(5)的照射光被落在擋風玻璃(2)上的雨滴反射時通過 感應光信號來執(zhí)行光電轉換；以及接收器(9)，通過接收光接收元件(6)的光電轉換后的信號來判斷降雨水平，其中，光源(5)和光接收元件(6)相對于擋風玻璃(2)的表面傾斜，從而來自光源 (5)的從擋風玻璃(2)的表面直接反射的光退出光接收元件(6)，并且僅來自落在擋風玻 璃(2)上的雨滴的反射光被接收以操作雨刷，和其中，光源(5)和光接收元件(6)被安裝在基板(4)上，并且基板(4)相對于擋風玻 璃2的表面傾斜，從而光源(5)和光接收元件(6)相對于擋風玻璃(2)的表面傾斜。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，其中多個光源(5)以 格狀圖案布置在光接收元件(6)的上、下、左、右側。
11.根據(jù)權利要求10所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，其中通過在單元感應 區(qū)域的上下側或左右側以格狀圖案增加兩個另外的光源(5)和一個光接收元件(6)能夠擴 展感應區(qū)域，其中在單元感應區(qū)域中在光接收元件(6)的上、下、左、右側以格狀圖案 設置多個光源(5)。
12.根據(jù)權利要求9所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，其中光源(5)右紅外 LED組成并且光接收元件(6)由紅外傳感器組成。
13.根據(jù)權利要求9所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，其中外殼(1)安裝在 光源(5)的光正在照射的擋風玻璃(2)上，照射從而前開口(3)和擋風玻璃彼此面對，并 且安裝有光源(5)和光接收元件(6)的基板(4)被安裝在外殼(1)的內部，并且安裝有光 源(5)和光接收元件(6)的基板(4)相對于擋風玻璃(2)被傾斜地安裝，并且外殼(1)的 內部被表面處理用于漫反射以吸收光。
14.根據(jù)權利要求13所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，其中用作光源(5)的 紅外LED被設計用于生成脈沖信號光，并且光接收元件(6)被設計具有時間延遲以不響 應于具有與光源(5)的脈沖信號不匹配的短脈沖寬度的周圍光信號。
15.根據(jù)權利要求13所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，其中光源(5)被配 置用于根據(jù)發(fā)射器(11)生成的信號發(fā)送光信號，并且發(fā)射器(11)由振動在IOKHz和 IOOKHz頻率范圍之間的方波的振動器(13)和根據(jù)振動信號調制紅外LED光源(5)的調 制器(14)組成。
16.根據(jù)權利要求15所述的用于在雨中檢測降雨的雨滴傳感器，其中接收器(9)由放 大來自光接收元件(6)的光電轉換后的電信號的放大器(15)以及將與振動器(13)的振動 頻率相同的頻率分量濾除的帶通濾波器(16)組成。
全文摘要
在雨中，包括光源(5)，用于照射光從而光被發(fā)送經(jīng)過車輛窗戶(2)；光接收元件(6)，用于當由光源(5)照射的光被從落在車輛窗戶(2)上的雨滴反射時感應光信號并且執(zhí)行光電轉換；以及接收器(9)，用于接收來自光接收元件(6)的光電轉換后的信號并且判斷降雨水平。光源(5)和光接收元件(6)相對于車輛窗戶(2)傾斜從而從那個車輛窗戶(2)直接反射的光源(5)的光退出光接收元件(6)并且從車輛窗戶(2)上的雨滴(8)反射的光由光接收元件(6)接收以操作車輛雨刷。
文檔編號G01N21/17GK102015384SQ200980113915
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權日2008年4月21日
發(fā)明者韓侍淵 申請人:株式會社Fsc