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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regentropfenerfassungsvorrichtung.
Die Regentropfenerfassungsvorrichtung wird zum Beispiel geeignet
in einem Wischersteuergerät
für ein
Fahrzeug verwendet.
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Im
Allgemeinen ist, Bezug nehmend auf JP-T2-2001-521158 und JP-A-2001-66246,
eine Regentropfenerfassungsvorrichtung in einer Wischersteuervorrichtung
für ein
Fahrzeug vorgesehen, um Regentropfen zu erfassen, die zum Beispiel
auf einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs gelandet sind.
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Die
Regentropfenerfassungsvorrichtung hat eine erste Linseneinheit,
die Licht von einer Licht emittierenden Einheit in paralleles Licht
umwandelt, eine Licht leitende Einheit, die das parallele Licht
zu der Windschutzscheibe leitet und Licht, das durch eine äußere Fläche der
Windschutzscheibe reflektiert wird, leitet, und eine zweite Linseneinheit,
die Reflexionslicht bei einer Licht empfangenden Einheit konvergiert.
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In
diesem Fall gelangt Licht von der Licht emittierenden Einheit durch
das Innere der Windschutzscheibe und wird an der äußeren Fläche der Windschutzscheibe
reflektiert, wobei es dann durch die Licht empfangende Einheit empfangen
wird. Die Regentropfenerfassungsvorrichtung ist entsprechend der
Dicke konstruiert, auf der die erste Linseneinheit, die zweite Linseneinheit
und die Licht leitende Einheit montiert sind, so dass die Licht
empfangende Einheit das Licht von der Licht emittierenden Einheit
richtig empfangen kann.
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In
jüngerer
Zeit ist das Wischersteuergerät nicht
nur für
ein großes
Fahrzeug sondern auch für ein
kleines Fahrzeug vorgesehen, um eine Fahrsicherheit sogar bei einem Regenwetter
zu verbessern. Im Allgemeinen unterscheidet sich die Dicke der Windschutzscheibe
entsprechend den Fahrzeugbauarten. Zum Beispiel hat das kleine Fahrzeug
eine dünnere
Windschutzscheibe als das große
Fahrzeug. Somit ist die Regentropfenerfassungsvorrichtung entsprechend
der Dicke der Windschutzscheibe zu konstruieren, an der die erste
Linseneinheit, die zweite Linseneinheit und die Licht leitende Einheit montiert
sind. Daher sind die Herstellkosten erhöht.
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Darüber hinaus
Bezug nehmend auf JP-A-2001-66246 ist die Regentropfenerfassungsvorrichtung
mit der ersten Linseneinheit (auf der Seite der Licht emittierenden
Einheit), die mehrere Linsen mit kleinem Durchmesser mit einem dazwischen angeordneten
Spalt hat, vorgesehen. Die erste Linseneinheit hat eine Gestalt
und eine Konstruktion, die sich erheblich von diesem der zweiten
Linseneinheit unterscheidet (auf der Seite der Licht empfangenden Einheit),
womit die Konstruktion der optischen Achse kompliziert gemacht ist.
Ferner wird in diesem Fall Licht, das zu dem Spalt emittiert wird,
nicht verwendet (nicht durch die Licht empfangende Einheit empfangen),
um verschwendet zu werden.
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Hinsichtlich
des vorstehend beschriebenen Nachteils ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Regentropfenerfassungsvorrichtung zu schaffen, die
für Windschutzscheiben,
die unterschiedliche Dicken haben, geeignet verwendet werden kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat eine Regentropfenerfassungsvorrichtung mindestens eine
Licht emittierende Einheit zum Emittieren von Licht zu einer inneren
Seite einer Windschutzscheibe, eine Licht empfangende Einheit zum
Empfangen des Lichts, das durch eine äußere Fläche der Windschutzscheibe reflektiert
wird, eine erste Linseneinheit, die zwischen der Windschutzscheibe
und der Licht emittierenden Einheit angeordnet ist, um das Licht
von der Licht emittierenden Einheit in paralleles Licht umzuwandeln,
und eine zweite Linseneinheit, die zwischen der Windschutzscheibe
und der Licht empfangenden Einheit angeordnet ist, um das reflektierte
Licht an der Licht empfangenden Einheit zu konvergieren. Die zweite
Linseneinheit ist größer als ein
radialer Querschnitt des reflektierten Lichts. Eine Menge an Regentropfen,
die auf der äußeren Fläche der
Windschutzscheibe gelandet sind, wird basierend auf einer Intensität des Lichts
erfasst, das durch die Licht empfangende Einheit empfangen wird.
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Da
die zweite Linseneinheit größer als
der radiale Querschnitt des reflektierten Lichts ist. Ein Hauptteil
des Lichts, das durch die Windschutzscheibe reflektiert wird, kann
an der Licht empfangenen Einheit konvergiert werden, sogar wenn
das reflektierte Licht von einer Mittelachse der zweiten Linseneinheit
durch einen Dickenunterschied der Windschutzscheibe versetzt ist,
an der die Regentropfenerfassungsvorrichtung zu montieren ist. Dementsprechend
kann die Regentropfenerfassungsvorrichtung geeignet für die Windschutzscheiben
verwendet werden, die unterschiedliche Dicken haben. In dem Stand
der Technik ist jedoch die zweite Linseneinheit in der Größe im Wesentlichen
gleich dem radialen Querschnitt des reflektierten Lichts ausgebildet.
In diesem Fall, wenn das reflektierte Licht von der Mittelachse
der zweiten Linseneinheit durch den Dickenunterschied der Windschutzscheibe
versetzt ist, kann ein Teil des reflektierten Lichts nicht an der
Licht empfangenden Einheit konvergiert werden.
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Bevorzugt
ist jede von der ersten Linseneinheit und der zweiten Linseneinheit
aus einem von Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Acrylharz und Polyester
gemacht.
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Im
Allgemeinen ist die Regentropfenerfassungsvorrichtung an einer Position
montiert, die zur Sonne exponiert ist, so dass die Linseneinheit
durch Hitze verformt werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann, sogar wenn die erste Linseneinheit und die zweite Linseneinheit
thermisch verformt werden, ein Hauptteil des reflektierten Lichts
an der Licht empfangenden Einheit konvergiert werden. Da Polycarbonat
und dergleichen billig sind, können
die Herstellkosten der Regentropfenerfassungsvorrichtung verringert
werden.
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Bevorzugt
wird die erste Linseneinheit durch eine erste virtuelle Ebene, die
sich entlang einer Mittelachse der ersten Linseneinheit erstreckt
und die Windschutzscheibe mit einem zu dem zwischen der Mittelachse
und der Windschutzscheibe im Wesentlichen gleichen Winkel schneidet,
in zwei Teile geteilt. Die zwei Teile sind angeordnet, um voneinander
versetzt zu sein, so dass Strecken von der Licht emittierenden Einheit
zu den zwei Teilen verschieden sind und einen Unterschied zwischen
senkrechten Höhen der
zwei Teile in Bezug auf die Windschutzscheibe klein ist. Die zweite
Linseneinheit ist durch eine zweite virtuelle Ebene, die sich entlang
einer Mittelachse der zweiten Linseneinheit erstreckt und die Windschutzscheibe
mit einem im Wesentlichen gleichen Winkel zu dem zwischen der Mittelachse
und der Windschutzscheibe schneidet, in zwei Teile geteilt. Die
zwei Teile sind angeordnet, um voneinander versetzt zu sein, so
dass Strecken von der Licht empfangenden Einheit zu den zwei Teilen
verschieden sind und ein Unterschied zwischen senkrechten Höhen der
zwei Teile in Bezug auf die Windschutzscheibe klein ist.
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Da
der Unterschied zwischen den senkrechten Höhen der zwei Teile der Linseneinheit
in Bezug auf die Windschutzscheibe verringert ist, kann die senkrechte
Gesamthöhe
der Linseneinheit in Bezug auf die Windschutzscheibe verglichen mit
dem Fall verringert werden, in dem die Linseneinheit mit der einzelnen
Linse konstruiert ist.
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Das
Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.
In den Zeichnungen:
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1 ist
eine Explosionsperspektivansicht, die eine Regentropfenerfassungsvorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Draufsicht, die einen Zustand einer Gehäuseeinheit zeigt, an der eine
Leiterplatte und ein Stecker der Regentropfenerfassungsvorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
angebracht sind;
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3 ist
eine Schnittansicht der Gehäuseeinheit
entlang einer Linie III–III
in 2;
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4 ist
eine Schnittansicht, die eine Regentropfenerfassungsvorrichtung
gemäß einem
Vergleichsbeispiel zeigt;
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5 ist
ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Lichtmengenverhältnis einer
PD und einer Dicke einer Windschutzscheibe zeigt, an der die Regentropfenerfassungsvorrichtung
angebracht ist; und
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6 ist
eine Explosionsperspektivansicht, die eine Regentropfenerfassungsvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
ist unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Eine
Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird geeignet verwendet, um eine Menge
an Regentropfen, die zum Beispiel auf einer äußeren Fläche eines Fensterglases 9 (zum
Beispiel eine Windschutzscheibe) eines Fahrzeugs gelandet sind,
zu erfassen. Die Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 ist
an einer inneren Fläche
der Windschutzscheibe 9 angebracht, ohne die Sicht (Sichtfeld)
eines Fahrers einzuengen. Bezug nehmend auf 1 ist die
Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 mit einer Abdeckung 2,
einer Gehäuseeinheit 4,
einem Prisma 41, einer Leiterplatte 5, einem Stecker 6, einem
Stopper 3, einem Silikonblatt 8, einer Halterung 7 und
dergleichen versehen. Die Gehäuseeinheit 4 ist
einstückig
mit dem Prisma 41.
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Die
Halterung 7 ist vorhergehend an der Windschutzscheibe 9 an
der Position, an der die Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 zu
montieren ist, (zum Beispiel durch Kleben) fixiert. Wie in 1 gezeigt
ist, hat die Halterung 7 mehrere (zum Beispiel 4) Eingriffshakenabschnitte 71,
die gleichmäßig an zwei entgegen
gesetzten Seiten der Halterung 7 angeordnet sind. Die Halterung 7 hat
an ihrem im Wesentlichen mittleren Abschnitt eine Öffnung 72.
Die Halterung 7 kann zum Beispiel durch Pressen eines Metallblatts
ausgebildet werden.
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Das
Silikonblatt 8 ist in der Öffnung 72 der Halterung 7 angeordnet,
die an der Windschutzscheibe 9 fixiert ist. Das Prisma 41 ist
an einer zu der Windschutzscheibe 9 entgegengesetzten Fläche des Silikonblatts 8 auf
eine Art und Weise montiert, um gegen die Windschutzscheibe 9 gedrückt zu werden. Das
heißt,
dass das Silikonblatt 8, das bis zu einem gewissen Ausmaß elastisch
ist, zwischen dem Prisma 41 und der Windschutzscheibe 9 positioniert
ist, um eine Ausbildung einer Luftschicht dazwischen zu beschränken. Das
Silikonblatt 8 hat einen im Wesentlichen gleichen Brechungsindex
wie das Prisma 41 und die Windschutzscheibe 9,
so dass Licht, das durch das Prisma 41 gelangt, zu der äußeren Fläche der
Windschutzscheibe 9 gerade weiter kommen kann, ohne an
Schnittstellen zwischen dem Silikonblatt 8 und dem Prisma 41 (oder
der Windschutzscheibe 9) gebrochen zu werden.
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Die
Gehäuseeinheit 4,
die mit dem Prisma 41 einstückig ist, ist aus Harz gemacht,
das eine optische Transparenz hat, wie beispielsweise Polycarbonat,
Polymethyl, Methacrylat, Acrylharz, Polyester und dergleichen. Wie
in 1 gezeigt ist, kann das Prisma an einer unteren
Fläche
der Gehäuseeinheit 4 einstückig ausgebildet
sein und die obere Seite der Gehäuseeinheit 4 offen
sein. Die Gehäuseeinheit 4 hat
eine Umfriedungswand, die einen Innenraum darin umgibt. Die Umfriedungswand
hat einen Ausnehmungsabschnitt 48, in den der Stecker 6 montiert
ist. Die Gehäuseeinheit 4 ist
mit zwei Flanschabschnitten 45 versehen, die jeweils von
zwei entgegengesetzten äußeren Flächen der
Umfriedungswand der Gehäuseeinheit 4 vorragen.
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Die
Gehäuseeinheit 4 hat
mehrere (zum Beispiel drei) Gewindelöcher 46 zur Fixierung
der Leiterplatte 5. Die Gewindelöcher 46 sind an einer
inneren Seite der Umfriedungswand der Gehäuseeinheit 4 ausgebildet.
Bezug nehmend auf 1 sind mehrere (zum Beispiel
zwei) Vorsprungsabschnitte 47 zum Positionieren der Leiterplatte 5 an
einer oberen Fläche
(an einer zu einem Silikonblatt 8 entgegengesetzten Seite)
der Umfriedungswand der Gehäuseeinheit 4 ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 2 und 3 ist die Regentropfenerfassungsvorrichtung
ferner mit Licht emittierenden Einheiten 53 und 54 (zum
Beispiel Licht emittierende Dioden), einer Licht empfangenden Einheit 55 (zum
Beispiel eine Photodiode) und einem Signalverarbeitungskreis (nicht
gezeigt) versehen, die an einer Fläche (auf der Seite der Windschutzscheibe 9)
der Leiterplatte 5 montiert sind. Die Licht emittierenden
Dioden (LED) 53 und 54 strahlen Licht zu dem Prisma 41 hin.
Die Photodiode (PD) 55 empfängt Licht von dem Prisma 41.
Der Stecker 6 ist an der Leiterplatte 5 angebracht,
um die PD 55, den Signalverarbeitungskreis, die LEDs 53 und 54 mit
außen
zu verbinden.
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Die
Leiterplatte 5 ist mit mehreren (zum Beispiel drei) Durchgangslöchern 51,
die jeweils korrespondierend zu den Gewindelöchern 46 positioniert sind,
und mehreren (zum Beispiel zwei) konkaven Abschnitten 52 versehen,
die jeweils korrespondierend zu Vorsprungsabschnitten 47 positioniert
sind, wenn die Leiterplatte 5 die obere Fläche der
Gehäuseeinheit 4 bedeckt.
Die konkaven Abschnitte 52 sind mit den Vorsprungsabschnitten 47 in
Eingriff, um die Leiterplatte 5 in Bezug auf die Gehäuseeinheit 4 zu positionieren.
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Mehrere
(zum Beispiel drei) Schrauben 10 sind durch die Durchgangslöcher 51 eingeführt und
in die Gewindelöcher 46 geschraubt,
so dass die Leiterplatte 5 an der Gehäuseeinheit 4 fixiert
ist. Somit sind unter Bezugnahme auf 1 die obere
Seite (die zu der Windschutzscheibe 9 entgegengesetzte
Seite) der Gehäuseeinheit 4 und
ihr Ausnehmungsabschnitt 48 jeweils durch die Leiterplatte 5 und
den Stecker 6 geschlossen (versperrt). Das heißt, dass
der Innenraum der Gehäuseeinheit 4 geschlossen
ist.
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Somit
hat das Prisma 41, das in der Gehäuseeinheit 4 angeordnet
ist, keinen Kontakt zu einer Außenluft,
so dass ein Auftreten von Taukondensation auf der Oberfläche des
Prismas 41 beschränkt werden
kann. Dementsprechend ist es möglich,
ein Heizgerät
wegzulassen, das in einer Regentropfenerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik vorgesehen ist. Daher kann die Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung klein ausgeführt
sein.
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Die
Abdeckung 2 ist an der äußeren Seite der
Gehäuseeinheit 4 vorgesehen,
wo die Leiterplatte 5 fixiert ist, um einen Teil der äußeren Wand
der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 zu konstruieren.
Eine Öffnung 21,
durch die der Stopper 3 einzuführen ist, ist an einer Seitenwand
der Abdeckung 2 ausgebildet, wie in 1 gezeigt
ist.
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Der
Stopper 3 hat einen Außenwandabschnitt,
der einen Teil der äußeren Wand
der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 zusammen mit der
Abdeckung 2 konstruiert, und einen Einführabschnitt, der in die Öffnung 21 eingeführt ist.
Der Einführabschnitt
ist mit mehreren Höckern 31 und mehreren
Federn 32 versehen. Jeder der Höcker 31 ist mit beiden,
einer inneren Fläche
der Abdeckung 2 und dem Eingriffshakenabschnitt 71 der
Halterung 7, in Eingriff. Jede der Federn 32 drückt den
Flanschabschnitt 45 der Gehäuseeinheit 4 gegen
die Windschutzscheibe 9.
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Die
Abdeckung 2 ist durch Einführen des Stoppers 3 in
die Öffnung 21 der
Abdeckung 2, in der die Gehäuseeinheit 4 und die
Leiterplatte 5, die hieran fixiert ist, aufgenommen sind,
und durch Eingreifen der Höcker 31 des
Stoppers 3 mit den Eingriffshakenabschnitten 71 der
Halterung 7 an der Halterung 7 fixiert. In diesem
Fall wird eine Druckkraft zu der Windschutzscheibe 9 hin
durch den Stopper 3 (Federn 32), der an der Halterung 7 fixiert
ist, auf die Gehäuseeinheit 4 ausgeübt.
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Nachstehend
ist das Prisma 41, das mit der Gehäuseeinheit 4 einstückig ist,
beschrieben.
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Das
Prisma 41 ist aus Harz gemacht, das die gleiche optische
Transparenz wie die Gehäuseeinheit 4 hat.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, hat das Prisma 41 zwei
erste Linseneinheiten, eine Licht leitende Einheit 44 und
eine zweite Linseneinheit, die ausgangsseitige geteilte Linsen 431 und 432 hat.
Die eine erste Linseneinheit hat eingangsseitige geteilte Linsen 421 und 422.
Die andere erste Linseneinheit hat eingangsseitige geteilte Linsen 423 und 424.
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Die
PD 55, die LED 53 und die LED 54 sind an
der Leiterplatte 5 angebracht. Die LED 53 strahlt Licht
zu den eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422.
Die LED 54 strahlt Licht zu den eingangsseitigen geteilten
Linsen 423 und 424. Die PD 55 empfängt Licht
von den ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432.
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Die
LED 54 und die LED 53 sind gleich konstruiert
ausgebildet und zum Beispiel in Bezug auf die Mittellinie der Leiterplatte 5 symmetrisch
angeordnet. Gleichermaßen
können
die zwei ersten Linseneinheiten mit der gleichen Konstruktion ausgebildet
sein und zum Beispiel in Bezug auf die Mittellinie der Leiterplatte 5 symmetrisch
angeordnet sein. Die Positionsbeziehung zwischen der LED 54 und
den eingangsseitigen geteilten Linsen 423, 424 kann
zu der zwischen der LED 53 und den eingangsseitigen geteilten
Linsen 421, 422 gleich gesetzt sein, die wie nachstehend
beispielhaft ausgeführt
sind.
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Die
eingangsseitigen geteilten Linsen 421, 422 funktionieren,
um Licht, das von der LED 53 einfällt, in paralleles Licht umzuwandeln.
Die LED 53 ist an einer vorgegebenen Position auf der Montagefläche der
Leiterplatte 5 angeordnet. Die Licht leitende Einheit 44 leitet
das parallele Licht von den eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 zu
der äußeren Fläche der
Windschutzscheibe 9, ohne dass das Licht an der inneren Fläche der
Windschutzscheibe 9 reflektiert und gebrochen wird, und
leitet das Reflexionslicht, das durch die äußere Fläche reflektiert wird, zu den
ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 zu.
Die ausgangsseitig geteilten Linsen 431 und 432 konvergieren
das Reflexionslicht, das zu der PD 55 durch die Licht leitende
Einheit 44 gelangt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, sind die eingangsseitigen geteilten
Linsen 421 und 422 aus zwei Teilen einer einzigen
konvexen Linse konstruiert, die durch eine virtuelle Ebene (erste
virtuelle Ebene) in zwei Teile geteilt ist. Die virtuelle Ebene
erstreckt sich entlang einer Mittelachse der konvexen Linse und schneidet
die Windschutzscheibe 9 mit im Wesentlichen dem gleichen
Winkel wie dem zwischen der Mittelachse und der Windschutzscheibe 9.
Die zwei Teile (geteilte Linsen 421 und 422) sind
versetzt voneinander unter Aufrechterhalten der geteilten Flächen (die
Flächen,
die einander zugewandt sind) der geteilten Linsen 421 und 422 in
der ersten virtuellen Ebene angeordnet, so dass Strecken von einer
Lichtquelle der LED 53 zu Linsenoberflächen der geteilten Linsen 421 und 422 verschieden
werden und ein Unterschied zwischen senkrechten Höhen der
geteilten Linsen 421 und 422 in Bezug auf die
Windschutzscheibe 9 klein wird. Das heißt, dass die zwei Teile (die
geteilten Linsen 421 und 422) der einzelnen konvexen
Linse entlang der ersten virtuellen Ebene voneinander versetzt sind
und die geteilten Flächen
der zwei Teile einander berühren.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
sind die eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 aus zwei
Teilen der einzigen Linse konstruiert und die eingangsseitigen geteilten
Linsen 421 und 422 sind angeordnet, um den Unterschied
zwischen den senkrechten Höhen
der eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 in
Bezug auf die Windschutzscheibe 9 zu verringern. Daher
kann die senkrechte Gesamthöhe
der eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 in
Bezug auf die Windschutzscheibe 9 verglichen mit dem Fall
verringert werden, in dem die eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 aus
der einzelnen Linse konstruiert sind.
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Die
Oberflächen
der eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 sind
so geformt, dass Fokuspunkte der eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 mit
der Lichtquelle der LED 53 übereinstimmen. Somit kann einfallendes
Licht von der LED 53 in das parallele Licht umgewandelt
werden, sogar wenn die einzige konvexe Linse in die eingangsseitigen
geteilten Linsen 421 und 422 geteilt ist.
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Die
ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 sind
aus zwei Teilen einer einzigen konvexen Linse konstruiert, die in
die zwei Teile durch eine virtuelle Ebene geteilt sind (zweite virtuelle
Ebene). Die virtuelle Ebene versteckt sich entlang einer Mittelachse
der konvexen Linse und schneidet die Windschutzscheibe 9 mit
im Wesentlichen dem gleichen Winkel wie dem zwischen der Mittelachse
und der Windschutzscheibe 9. Die zwei Teile (geteilte Linsen 431 und 432)
sind versetzt voneinander unter Aufrechterhalten der geteilten Flächen (die
Flächen
die einander zugewandt sind) der zwei Teile in der zweiten virtuellen
Ebene angeordnet, so dass die Strecken von einer Lichtquelle der
PD 55 zu Linsenflächen
der geteilten Linsen 431 und 432 verschieden werden
und ein Unterschied zwischen senkrechten Höhen der geteilten Linsen 431 und 432 in
Bezug auf die Windschutzscheibe 9 klein wird. Das heißt, das die
zwei Teile (geteilte Linsen 431 und 432) der einzigen
konvexen Linse voneinander entlang der zweiten virtuellen Ebene
versetzt sind und die geteilten Flächen der zwei Teile einander
berühren.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
sind die ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 aus den
zwei Teilen der einzigen Linse konstruiert und die ausgangsseitigen geteilten
Linsen 431 und 432 sind angeordnet, um den Unterschied
zwischen den senkrechten Höhen
der ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 in
Bezug auf die Windschutzscheibe 9 zu verringern. Daher
kann die senkrechte Gesamthöhe
der ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 in
Bezug auf die Windschutzscheibe verglichen mit dem Fall verringert
werden, in dem die ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 aus
der einzigen Linse konstruiert sind.
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Die
Flächen
der ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 sind
so geformt, dass Fokuspunkte der ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 mit
dem Lichtempfangspunkt der PD 55 übereinstimmen. Daher kann Licht
an der PD 55 konvergiert werden, sogar wenn die einzige
konvexe Linse in die ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 geteilt
ist.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist das Prisma 41 aus den eingangsseitigen geteilten Linsen 421, 422, 423, 424 und
den ausgangsseitigen geteilten Linsen 431, 432 wie
vorstehend beschrieben konstruiert. Daher kann eine senkrechte Höhe (Gesamthöhe des Prismas 41)
in Bezug auf die Windschutzscheibe 9 im Vergleich zu einem
Prisma verringert sein, das aus geteilten Linsen konstruiert ist,
die in einer einzigen Linse korrespondierend zu entsprechenden Formen
verbunden sind.
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Die
zweite Linseneinheit (einschließlich
der ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432)
ist an der Licht leitenden Einheit 44 ausgebildet, durch die
Reflexionslicht gelangt. Wie in 2 und 3 gezeigt
ist, ist jede der zweiten Linseneinheiten und der Licht leitenden
Einheit 44 größer als
radiale Schnitte von Reflexionslicht, das durch Reflektieren (durch
eine Windschutzscheibe 9) von parallelem Licht von den
eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 ausgebildet ist,
und des Reflexionslichts, das durch Reflektieren (durch eine Windschutzscheibe 9)
von parallelem Licht von den eingangsseitigen geteilten Linsen 423 und 424 ausgebildet
wird.
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Nachstehend
ist der Betrieb der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Wenn
Licht, das eine vorgegebene Ausrichtung hat, von der LED 53 auf
die eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 einfällt, wandeln
die eingangsseitigen geteilten Linsen 421 und 422 das Licht
in paralleles Licht um (durch gestrichelte Linien in 3 angezeigt).
Das parallele Licht fällt
mit einem vorgegebenen Winkel auf die Licht leitende Einheit 44 ein
und kommt durch das Silikonblatt 8 zu der inneren Fläche der
Windschutzscheibe 9. Das Silikonblatt 8 ist an
der unteren Seite der Licht leitenden Einheit 44 angeordnet.
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Die
Licht leitende Einheit 44, das Silikonblatt 8 und
die Windschutzscheibe 9 sind mit im Wesentlichen gleichen
Brechungsindizes vorgesehen. Somit kann das einfallende parallele
Licht gerade zu der äußeren Fläche der
Windschutzscheibe 9 fortschreiten, ohne an den Schnittstellen
zwischen der Licht leitenden Einheit 44, dem Silikonblatt 8 und
der Windschutzscheibe 9 gebrochen zu werden, obwohl es
an den Schnittstellen bis auf ein gewisses Ausmaß reflektiert wird.
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Das
parallele Licht von den eingangsseitig geteilten Linsen 421 und 422 wird
bei einem vorgegebenen Reflexionskoeffizienten an der Schnittstelle (äußere Fläche der
Windschutzscheibe 9) zwischen der Windschutzscheibe 9 und
der Außenluft
reflektiert, um Reflexionslicht zu werden. Der Reflexionskoeffizient
an der Schnittstelle wird, wenn Regentropfen, Wassertröpfchen oder
dergleichen an der äußeren Fläche der
Windschutzscheibe 9 anhaften, verglichen mit dem bei einem
guten Wetter verringert. Wenn der Reflexionskoeffizient klein wird,
wird die Menge an Reflexionslicht, die an der Schnittstelle reflektiert
wird, verringert.
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Das
Reflexionslicht wird in die Licht leitende Einheit 44 zu
den ausgangsseitigen geteilten Linsen 431 und 432 fortschreiten.
Somit wird das Reflexionslicht, das an den ausgangsseitigen geteilten
Linsen 431 und 432 einfällt, an der PD 55 konvergiert.
In diesem Fall wird eine Ausgangsspannung korrespondierend zu der
Menge des Reflexionslichts, das an der PD 55 konvergiert
wird, in der PD 55 generiert und zu dem Signalverarbeitungskreis
gesandt.
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Der
Signalverarbeitungskreis berechnet eine Verringerungsrate der gegenwärtigen Ausgangsspannung
durch einen Vergleich mit einer Ausgangsspannung (die zuvor gespeichert
worden ist) bei einem guten Wetter. Dann kann eine Menge an Regentropfen,
die an (darauf gelandet ist) der Windschutzscheibe 9 anhaftend
ist, auf der Grundlage der Verringerungsrate durch den Signalverarbeitungskreis berechnet
werden.
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Alternativ
kann die Menge an Regentropfen durch Durchführen eines Vergleichs zwischen
einer Vielzahl von vorgegebenen Beurteilungswerten und der gegenwärtigen Ausgangsspannung
(oder Verringerungsrate) berechnet werden. Ferner kann alternativ
die Menge der Regentropfen direkt aus der gegenwärtigen Ausgangsspannung oder
der Verringerungsrate berechnet werden.
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Nachstehend
ist die Wirkung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zunächst ist
als ein Vergleich mit der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1,
die in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, eine Regentropfenerfassungsvorrichtung 100 gemäß einem
Stand der Technik unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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In
der Regentropfenerfassungsvorrichtung 100 ist ein Prisma 100,
das eine eingangsseitige Linse 410, eine ausgangsseitige
Linse 430 und eine Licht leitende Einheit 420 hat,
entsprechend einer Dicke einer Windschutzscheibe 900 konstruiert
(durch eine durchgezogene Linie in 4 angezeigt).
In diesem Fall hat die ausgangsseitige Linse 430 die zu
einem radialen Querschnitt eines Reflexionslichts (durch gestrichelte
Linien angezeigt), das an einer äußeren Fläche der
Windschutzscheibe 900 reflektiert wird, im Wesentlichen
gleiche Größe.
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Wenn
das Prisma 400, das entsprechend der Dicke der Windschutzscheibe 900 konstruiert
ist, an einer Windschutzscheibe 910 (durch eine Ein-Punkt-Strich-Linie
in 4 angezeigt), die eine von der der Windschutzscheibe 900 verschiedene Dicke
hat, angebracht ist, kann das nachstehende Problem verursacht werden.
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Zum
Beispiel wird in dem Fall, in dem die Windschutzscheibe 910 eine
größere Dicke
als die der Windschutzscheibe 900 hat, die Reflexionsposition
von parallelem Licht zu der Seite einer PD 550 korrespondierend
zu dem Dickenunterschied (verglichen mit der Windschutzscheibe 900)
der Windschutzscheibe 910 hin versetzt. Daher wird Reflexionslicht
(durch eine Zwei-Punkt-Strich-Linie angezeigt), das an einer äußeren Fläche der
Windschutzscheibe 910 reflektiert wird, insgesamt zu der
PD 550 von einer Mittelachse der ausgangsseitigen Linse 430 versetzt.
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Dementsprechend
fällt ein
Teil des Reflexionslichts nicht an der ausgangsseitigen Linse 430 aus
und wird nicht an der PD 550 konvergiert. Somit wird die
berechnete Verringerungsrate der gegenwärtigen Ausgangsspannung größer werden.
Zum Beispiel kann durch das berechnete Verringerungsverhältnis, das
erhöht
ist, gutes Wetter falsch als Regenwetter bestimmt werden. Somit
kann ein Fehler in der Regentropfenerfassung durch die Regentropfenerfassungsvorrichtung 100 verursacht
werden.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sind unter Bezugnahme auf 3 die
ausgangsseitigen geteilten Linsen 431, 432 und
die Licht leitende Einheit 44, durch die Reflexionslicht
gelangt, größer als
die Querschnitte des Reflexionslichts, das durch Reflektieren (durch
eine Windschutzscheibe 9) des parallelen Lichts von den eingangsseitigen
geteilten Linsen 421 und 422 ausgebildet wird,
und dem Reflexionslicht ausgebildet, das durch Reflektieren (durch
eine Windschutzscheibe 9) des parallelen Lichts von den
eingangsseitigen geteilten Linsen 423 und 424 ausgebildet
wird.
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Wenn
die Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 an der Windschutzscheibe 91 (durch
eine Ein-Punkt-gestrichelte Linie angezeigt) angebracht wird, die
eine von der der Windschutzscheibe 9 verschiedene Dicke
hat, wird Reflexionslicht (durch eine Zwei-Punkt-gestrichelte Linie
angezeigt) von der Mittelachse der ausgangsseitigen geteilten Linsen 431, 432 zu
der PD 55 hin versetzt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann ein Hauptteil des Reflexionslichts
auf die ausgangsseitigen geteilten Linsen 431, 432 einfallen,
um an der PD 550 konvergiert zu werden. Daher ist ein Fehler
in der Regentropfenerfassung verringert. Dementsprechend kann die
Regentropfenerfassungsvorrichtung 1, in der das Prisma 41 nicht
auf der Grundlage der Dicke der Windschutzscheibe konstruiert ist,
an den Windschutzscheiben montiert werden, die unterschiedliche
Dicke haben.
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5 zeigt
eine Beziehung (durch eine durchgezogene Linie angezeigt) zwischen
einem Lichtmengenverhältnis
einer PD und einer Dicke einer Windschutzscheibe, an der die Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 der
vorliegenden Erfindung angebracht ist, und eine Beziehung (durch
eine gestrichelte Linie angezeigt) zwischen einem Lichtmengenverhältnis einer
PD und einer Dicke einer Windschutzscheibe, an der die Regentropfenerfassungsvorrichtung 100 des
Vergleichsbeispiels angebracht ist.
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Wie
in 5 gezeigt ist, zeigt die Abszissenachse die Dicke
der Windschutzscheibe an und die Ordinatenachse zeigt das Lichtmengenverhältnis der PD
an. Das Lichtmengenverhältnis
ist ein Verhältnis eines
Reflexionslichts, das durch die PD empfangen wird, zu einem Reflexionslicht,
das durch die Windschutzscheibe reflektiert wird. Wenn die PD das
gesamte Reflexionslicht empfängt,
das durch die Windschutzscheibe reflektiert wird, wird das Lichtmengenverhältnis 1.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann in der Regentropfenerfassungsvorrichtung 100 ein
Teil des Reflexionslichts nicht an der PD konvergiert werden, so
das das Lichtmengenverhältnis
klein wird. In 5 reicht die Dicke der Windschutzscheibe
unter Berücksichtigung
der Dicke der Windschutzscheibe, die an im Allgemeinen großen und
kleinen Fahrzeugen montiert ist, von 4 mm bis 6 mm.
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In
der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
kann ein Hauptteil des Reflexionslichts an der PD 55 konvergiert werden,
sogar wenn es an der Windschutzscheibe 91 angebracht ist,
die die unterschiedliche Dicke hat. Daher ist, wie in 5 gezeigt
ist, das Lichtmengenverhältnis
der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 in der Nähe von 1 entsprechend
der unterschiedlichen Windschutzscheibendicken aufrechterhalten. Das
Lichtmengenverhältnis
der Regentropfenerfassungsvorrichtung 100 des Vergleichsbeispiels
ist mit Ausnahme eines gewissen Bereichs der Windschutzscheibendicke
gesenkt. Die Verbesserung des Lichtmengenverhältnisses der PD durch die Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 ist
in 5 gezeigt.
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Ferner
ist gemäß dem Stand
der Technik eine Regentropfenerfassungsvorrichtung (Prisma) aus
einem Material konstruiert, das eine niedrige thermische Festigkeit
hat, womit es in einer Hochtemperaturumgebung (zum Beispiel bei
Exponierung zur Sonne oder im Sommer, leicht thermisch verformt wird.
Daher wird ein zu der Versetzung des Reflexionslichts durch den
Unterschied der Windschutzscheibendicken ähnliches Phänomen generiert. Als ein Ergebnis
kann ein Teil des Reflexionslichts nicht durch die PD empfangen
werden, womit ein Fehler in der Regentropfenerfassung verursacht
wird.
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Im
Gegensatz dazu wird das Problem in dem Stand der Technik durch Vorsehen
einer Regentropfenerfassungsvorrichtung (Prisma) gelöst, die
aus einem Material ist, das eine hohe thermische Festigkeit hat,
zum Beispiel Cycloolefinpolymer, ringförmiger Olefincopolymer und
Norbornenharz. Diese Materialien sind jedoch verhältnismäßig teuer,
so dass die Herstellungskosten erhöht sind.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist das Prisma 41 aus einem Material
konstruiert, das eine niedrige thermische Festigkeit hat. Wie vorstehend
beschrieben ist, kann, sogar wenn das Prisma 41 durch die
direkte Sonnenstrahlung oder dergleichen thermisch verformt wird, die
Versetzung des Reflexionslichts kompensiert werden, da ein Hauptteil
des Reflexionslichts an der PD 55 konvergiert wird. Daher
können
die Herstellkosten der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 verglichen
mit der Regentropfenerfassungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik verringert
werden.
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Ferner
sind gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
das Prisma 41 und die Gehäuseeinheit 4 miteinander
integriert. Daher kann eine Verformung (wie beispielsweise eine
Wölbung
(des Prismas 41 durch Wärme
oder dergleichen durch eine Verstärkung der Gehäuseeinheit 4 beschränkt werden.
Daher ist die Festigkeit des Prismas 41 gegen die thermische
Verformung verbessert.
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Ferner
ist die Leiterplatte 5, die in 1 gezeigt
ist, durch die Schrauben 10 an der Gehäuseeinheit 4 fixiert.
Daher können
die LED 53, 54 und die PD 55 (die auf
der Leiterplatte 5 montiert sind, leicht in Bezug auf die
eingangsseitigen geteilten Linsen 421, 422, 423, 424 und
die ausgangsseitigen geteilten Linsen 431, 432,
die in dem Prisma 41 ausgebildet sind, positioniert werden.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in Bezug auf 6 beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel
ist eine Modifikation des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
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Bezug
nehmend auf 6 sind Ausnehmungsabschnitte 49 zum
Aufnehmen einer Feder 321 jeweils an zwei entgegen gesetzten
Seiten der Umfriedungswand der Gehäuseeinheit 4 ausgebildet.
Die Feder 321 kann zum Beispiel aus einem Stahlblech konstruiert
sein und in einer Form gebogen sein, die in 6 gezeigt
ist. Die Feder 321 drückt
das Prisma 41 an einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt
des Prismas 41 zu der Windschutzscheibe 9 hin.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird die einzige Feder 321 anstelle der zwei Federn 32 verwendet,
die für
den Stopper 3 vorgesehen sind, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben ist.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel sind
zwei Enden in die Längsrichtung
der Feder 321 an der äußeren Seite
der Gehäuseeinheit 4 positioniert,
wenn es an dem Prisma 41 angebracht ist. Somit werden,
wenn die Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 an der Windschutzscheibe 9 montiert
ist, zwei Enden der Feder 321 gegen die innere Fläche der
Abdeckung 2 gedrückt.
Daher kann das Prisma 41 gegen die Windschutzscheibe 9 gedrückt werden.
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In
diesem Fall sind die Ausnehmungsabschnitte 49 an der Gehäuseeinheit 4 ausgebildet,
so dass die Schließleistung
der Gehäuseeinheit 4 verglichen
mit der der Regentropfenerfassungsvorrichtung 1 gesenkt
ist, die in dem. ersten Ausführungsbeispiel beschrieben
ist. Da die Gehäuseeinheit 4 mit
der Abdeckung 2 und dem Stopper 3 umgeben ist,
ist es jedoch möglich,
die Schließleistung
auf ein derartiges Ausmaß aufrecht
zu erhalten, dass eine Taukondensation auf der Oberfläche des
Prismas 41 nicht generiert wird. Dem entsprechend kann
ein Heizgerät
zum Verhindern der Taukondensation weggelassen werden.
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Eine
Regentropfenerfassungsvorrichtung (1) hat mindestens eine
Licht emittierende Einheit (53, 54) zum Emittieren
von Licht zu einer inneren Seite einer Windschutzscheibe (9),
eine Licht empfangende Einheit (55) zum Empfangen des Lichts,
das durch eine äußere Fläche der
Windschutzscheibe (9) reflektiert wird, eine erste Linseneinheit
(421, 422, 423, 424), die zwischen
der Windschutzscheibe (9) und der Licht emittierenden Einheit
(53, 54) angeordnet ist, um das Licht von der
Licht emittierenden Einheit (53, 54) in paralleles
Licht umzuwandeln, und eine zweite Linseneinheit (431, 432),
die zwischen der Windschutzscheibe (9) und der Licht empfangenden Einheit
(55) angeordnet ist, um das reflektierte Licht an der Licht
empfangenden Einheit (55) umzuwandeln. Die zweite Linseneinheit
(431, 432) ist größer als ein radialer Querschnitt
des reflektierten Lichts.