JP2002504996A - ウィンドウガラスの濡れ状態を検出する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 外部光を検出し、昼夜の判別に関して評価を行う光学的レインセンサを備えたウィンドウガラスの濡れ状態を検出する装置を提供する。積分段（１６）で受信器（１４）に到来した光の光量が積分され、比較器段（２０）に供給される。送信器（１２）の光および場合により外部光から成る全光量のと、送信器（１２）の遮断時に検出された外部光量とが個別の時間間隔（Ｔｇ、Ｔｆ、Ｔｆ’）で測定される。その際に外部光量の測定に利用された時間間隔（Ｔｆ、Ｔｆ’）が所定数の測定サイクル（Ｍ）または所定の期間の後に延長されるか、および／または閾値（Ｓ２）が低下される。

Description

【発明の詳細な説明】 ウィンドウガラスの濡れ状態を検出する装置 従来の技術 本発明は独立請求項の上位概念記載の装置に関する。 先行の特許出願明細書（整理番号１９６２１６２７号）には光学的なレインセ ンサと評価装置とを有する装置が記載されている。レインセンサは光を放射する 送信器と、放射された光に応働してセンサ信号を評価装置へ送出する受信器とを 用いてウィンドウガラスの濡れ状態を検出する。光学的なビーム路にこのレイン センサの測定区間としてのウィンドウガラスが位置している。 レインセンサの測定回路は受信器に到来する光量を検出するための積分段とし てのコンデンサと、所定の時点から積分された光量が所定の時間間隔内で予め設 定された閾値を上回った場合にトリガ信号を評価装置へ送出する比較器段とを有 する。この場合送信器の光および場合により外部光から成る全光量は別々の時間 間隔で測定される。評価装置はクロック発生器ないしタイマを有しており、この クロック発生器は比較器段がトリガ信号を発生するまでの積分時間に相応するカ ウント値を形成する。 全光量測定に対する第１の時間間隔でレインセンサの送信器がスイッチオンさ れ、光が測定区間としてのウィンドウガラスを介して受信器へ放射される。この 場合同時に周囲からの外部光も受信器に達する。積分時間から全光量に対する値 が導出される。外部光測定に対する第２の時間間隔ではレインセンサの送信器が 遮断され、外部光のみが受信器に達するようにされる。この第２の積分時間から 外部光量に対する値が導出される。 全光量と外部光量との間の差から、ウィンドウガラスの濡れ状態に相応する有 効光量が求められる。この有効光量に依存して例えば自動的に車両のウィンドウ ワイパ装置が駆動される。 この場合の欠点は新たな外部光測定が全光量が変化した場合にしか行われず、 したがって全光量が変わらない場合の外部光の変化が識別されない点である。 また全光量がしばしば変化する場合、例えば影の多い道路を走行する場合やト ンネル走行時などに、外部光測定が同様に頻繁に行われて送信器ダイオードの不 規則なスイッチオン・スイッチオフ時間が発生していしまい、送信器のビームパ ワーの望ましくない不規則な変動を生じさせる欠点がある。 ここで特に不利なのは、外部光量が全光量との関連においてしか評価されず、 個別の外部光評価が行われないことである。昼夜の判別も行われていない。 ウィンドウガラスの濡れ状態を検出する送信器および受信器に加えて昼夜の判 別を行うフォトセルを有しており、レインセンサのトリガ感度を制御できるレイ ンセンサは市販でも周知である。ただしこの場合、フォトセルはレインセンサの 付加的な構成素子でありセンサの製造のコストが高くなる欠点がある。 本発明の利点 本発明の独立請求項の特徴部分に記載の構成を有する装置は、外部光が検出さ れ昼夜の判別の点で評価される利点を有する。この場合短い時間間隔における所 定数の外部光測定の後、より長い時間間隔にわたる外部光測定を行うか、または 僅かな外部光量を正確に検出するための小さな閾値を用いた外部光測定を行う。 特に有利には、レインセンサはただ１つの受信器を有しており、この受信器は ウィンドウガラスの濡れ状態を表す送信器の光と、昼夜を判別するための外部光 とを検出する。 従属請求項に記載の手段により独立請求項の特徴部分に記載の構成の有利な実 施形態および改善形態が得られる。特に有利には、この装置をウィンドウワイパ 装置および別の装置の駆動制御に用いることができる。ウィンドウガラスの濡れ 状態および／または昼夜の判別に依存して例えばウィンドウガラスワイパが駆動 され、ヘッドランプのスイッチオンないしオフ、またはサンルーフの操作が行わ れる。 有利にはさらに外部光量に依存してレインセンサの感度または切換閾値または センサ信号の増幅度を調整することができる。 図面 本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明する。図１にはレインセンサ装置 のブロック回路図が示されでおり、図２のａには送信器電流の信号特性が示され ており、図２のｂには積分された光量の信号特性が示されており、図２のｃには そのつど設定される閾値が時間に関して示されている。 実施例の説明 図１にはレインセンサ装置のブロック回路図が示されている。送信器１２とし てのダイオードは送信器の電流回路内でバッテリ電圧Ｕ_Batから給電される。電 流回路のスイッチ２４は送信器電流Ｉを切り換える。送信器１２から放射された 光は光学的な測定区間１３、例えば車両のウィンドウガラスを介して受信器１４ へ案内される。同様にバッテリ電圧Ｕ_Batで作動される受信器１４は定電流源と して実現されており、この定電流源は検出された光量に依存してコンデンサ１６ のチャージ電流、すなわち関連するコンデンサ電圧Ｕを形成する。このコンデン サ電圧は光量の積分値に比例する。コンデンサ１６は積分段を形成している。 コンデンサ１６に対して並列に別のスイッチ１８が配置されており、このスイ ッチは閉成された状態でコ ンデンサ１６を短絡する。２つのスイッチ１８、２４は評価回路２２例えばマイ クロコントローラにより制御される。 コンデンサ電圧Ｕは後置接続された比較器２０の入力側２０１に印加される。 比較器の出力側は評価回路２２の入力側に接続されている。評価回路は比較器２ ０の第２の入力側２０２へ第１の閾値Ｓ１および第２の閾値Ｓ２を印加する。 評価回路２２は後置接続された装置、例えばウィンドウワイパおよびサンルー フの図示されない制御装置に対する出力側２６１、２６２を有している。 図２のａにはスイッチ２４により切り換えられる正規化された送信器電流Ｉが 時間ｔに関して示されている。 送信器１２は全光測定に対するｔ１〜ｔ３の一定の時間間隔Ｔｇ中にスイッチ オンされ、続く外部光測定に対するｔ３〜ｔ５の一定の時間間隔Ｔｆ中にはオフ にされている。全光測定Ｔｇ中、送信器の光と、場合により光学的な測定区間１ ３を介して受信器１４に達することのある外部光とが検出される。全光測定Ｔｇ および外部光測定Ｔｆは例えば９ｍｓの測定サイクルＭを成している。 連続する所定数の測定サイクルＭの後、いわゆる夜間測定サイクルＮに対して 、延長された時間間隔Ｔｆ’、例えば１ｓの時間間隔での外部光測定が行われる 。夜間測定サイクルＮは例えば黄昏時または夜間に生じるきわめて僅かな外部光 量を検出する場合に適している。 図２のｂにはコンデンサ電圧Ｕの信号特性が時間軸ｔに関して示されている。 コンデンサ１６は時間間隔Ｔｇ、Ｔｆ、Ｔｆ’中に検出された全光量または外部 光量を積分し、それぞれの時間間隔の終了時にゼロにリセットする。短い線によ り２つの閾値Ｓ１、Ｓ２が示されており、ここで第１の閾値Ｓ１は全光測定に対 して使用され、第２の閾値Ｓ２は外部光測定に対して使用される。 コンデンサ電圧Ｕがゼロにリセットされてからこの電圧Ｕが第１の閾値Ｓ１な いし第２の閾値Ｓ２に達するまでの時間を全光測定に対する積分時間ｔｇないし 外部光測定に対する積分時間ｔｆと称する。 図２のｃには評価回路２２から比較器２０の第２の入力側２０２へ交番的に印 加される閾値Ｓ１、Ｓ２が示されている。 図１の装置の機能を図２に即して詳細に説明する。ｔ１〜ｔ５の時間範囲はそ れぞれの測定サイクルＭないし夜間測定サイクルＮを表している。第１の測定サ イクルＭの電圧特性は例えば日中検出された全光量および外部光量を表しており 、このサイクルにおいては外部光成分がきわめて大きくなっている。第２の測定 サイクルＭおよび夜間測定サイクルＮは夜間に典型的 な僅かな外部光成分を有する電圧特性を示している。 各測定サイクルＭ、Ｎの時点ｔ１で全光測定の時間間隔Ｔｇ（例えば６ｍｓ） が開始され、送信器の光および外部光が同時に受信器１４によって検出される。 このために送信器電流回路のスイッチ２４は評価回路２２によって閉成されて送 信器電流Ｉが流れ、送信器１２により光が測定区間から受信器１４へ放射される 。受信器１４は検出された全光量に比例してコンデンサ１６をチャージするチャ ージ電流を形成する。第１のスイッチ１８は開放されており、コンデンサ１６を 介して電圧Ｕが形成される。電圧Ｕは比較器２０へ供給される。この比較器２０ の第２の入力側２０２へ第１の閾値Ｓ１が印加される。 評価回路２２に設けられているクロック発生器は評価回路によって作動され、 ２μｓごとにカウントレベルを増加させる。 時点ｔ２でコンデンサ電圧Ｕは第１の閾値Ｓ１に達し、比較器２０はトリガ信 号２１を評価回路２２へ送出される。これに応じてクロック発生器はスイッチオ フされる。クロック発生器のカウントレベルは全光量の積分時間ｔｇ＝ｔ２−ｔ １に相応する。前述のクロック発生器の分解能および測定期間ではカウントレベ ルは９〜３０００のインクリメントの間の値を有しており、この場合大きな全光 量は小さな積分時間ｔｇおよび小さなカウント値に相応する。 評価回路２２では求められた積分時間ｔｇから逆数形成器によって逆数が形成 され、小数点位置を回避するために係数と乗算され、一時記憶される。１６Bit のクロック発生器ではこの係数は有利には６５５３５、すなわち１６進法におけ るＦＦＦＦである。これに代えて求められた積分時間ｔｇがまず一時記憶され、 続いて評価される。 時点ｔ３で評価回路２２によって予め設定された６ｍｓの全光測定に対する時 間間隔Ｔｇが終了する。送信器電流回路に対するスイッチ２４が開放され、送信 器電流Ｉがゼロとなり送信器１２が遮断される。同時にスイッチ１８が閉成され てコンデンサ１６が短絡され、再び開放される。これによりコンデンサ１６は積 分段として後続の時間間隔Ｔｆのために再び準備される。スイッチ１８の開放お よび閉成は図２では時間的に分離されていない。 第２の閾値Ｓ２は比較器２０の入力側２０２に印加される。この閾値は例えば 第１の閾値Ｓ１の１／８の値である。 例えば３ｍｓの外部光測定に対する時間間隔Ｔｆが開始され、この外部光測定 に比例するコンデンサ電圧Ｕがコンデンサ１６により形成される。クロック発生 器が再び作動される。 時点ｔ４で電圧Ｕは比較器２０に印加された第２の閾値Ｓ２に達する。比較器 ２０はトリガ信号２１を評 価回路２２へ送出する。これにより外部光測定に対する積分時間ｔｆに相応する クロック発生器のカウントレベルが停止され、検出される。このカウントレベル は３ｍｓの積分時間Ｔｆと前述の分解能では０〜１５００のインクリメントを有 する。 図２のｂでは、第２の測定サイクルＭ中に第２の閾値Ｓ２に達していない。こ れは外部光成分がきわめて小さい場合に生じる。その場合には最大の積分値ｔｆ ここでは１５００のインクリメントが評価回路２２によって検出される。 僅かな外部光量で同様に積分値ｔｆを求めることができるようにするために、 所定数の測定サイクルＭ例えば５回の測定サイクル、または所定の時間１ｓ〜１ ｍｉｎの後に、延長された外部光測定に対する時間間隔Ｔｆ’を有する夜間測定 サイクルＮが行われる（例えばＴｆ’＝１ｓ）。この延長された時間間隔Ｔｆ’ ではどんなに暗くても外部光量に比例するコンデンサ電圧Ｕは第２の閾値Ｓ２に 達し、クロック発生器により積分時間ｔｆが求められる。時間間隔Ｔｆ’は図２ では縮尺通りには示されていない。 外部光測定に対する積分時間ｔｆは、上述の全光測定に対する積分時間と同様 に評価され、一時記憶される。 時点ｔ５で外部光測定に対する時間間隔Ｔｆ、Ｔｆ’は終了し、スイッチ１８ を介してコンデンサ１６が 短絡される。電圧Ｕがコンデンサ１６を介してゼロにリセットされると、スイッ チ１８は再び開放される。その時点での測定サイクルＭ、Ｎの時点ｔ５は後続の 測定サイクルＭ、Ｎの時点ｔ１に対応している。全光測定に対する時間間隔Ｔｇ は外部光測定に対する時間間隔Ｔｆ、Ｔｆ’に続く。 異なる閾値Ｓ１、Ｓ２に関連する積分時間ｔｇ、ｔｆまたはそこから求められ た値を更に評価するために、測定と同時にではあるがこれとは独立してこれらの 積分時間または値が相互に比較できるように変換される。同じ測定サイクルＭ、 Ｎで求められた値により全光量と外部光量との差から有効光量が計算され、有効 光信号が形成される。この信号は評価回路２２の第１の出力側２６１を介して後 置接続された装置のための制御装置へ供給される。光学的なレインセンサではこ の有効光信号と例えば降水、霧または汚れによるウィンドウガラスの濡れ状態と が相関される。 レインセンサが車両のウィンドウガラス、例えばフロントガラスの濡れ状態を 検出する場合、通常有効光信号は後置接続される装置としての車両のウィンドウ ワイパの自動制御のために、この有効光信号が例えば装置によって予め設定され た切換閾値を下回った場合に使用される。 これに代えてまたは付加的に、有効光信号は車両のサンルーフの制御に使用さ れる。つまりレインセンサ によって降雨が検出された際にサンルーフを調整したりまたは閉めたりする。 さらに有効光信号はヘッドランプやフォグランプの制御のために評価され、予 め定められた降雨量または霧密度からこれらのランプがスイッチオンおよび再ス イッチオフされる。 付加的に外部光量は全光量とは独立に評価される。これは全光量から導出され る外部光量を第２の出力側２６２を介して制御装置または別の制御装置に供給す ることにより行われる。この制御装置により外部光量およびこれに関連する昼夜 判別に依存して後置接続された装置が駆動制御される。 例えば夜間走行時またはトンネル走行時には暗さを本発明の装置により判別し てヘッドランプ、付属品照明装置その他がスイッチオンされる。ハイビームとロ ービームとの間の切換も同様に制御装置によって行われる。 一般的にはウィンドウガラスワイパ／ウォッシャ装置と同時に作動されるヘッ ドランプワイパ／ウォッシャ装置において、ワイパ／ウォッシャ装置の手動また は自動のスイッチオンは明るい場合にはウィンドウガラスのワイパ／ウォッシャ 装置のトリガのみとなる。なぜなら日中遮断されていたヘッドランプには洗浄の 必要がないからである。 車両の換気制御は暗さが検出された場合のサンルー フの自動閉鎖により付加的な温度センサに関連して行われる。 ウィンドウガラスの湿り状態の識別は同様に昼夜の判別に関連して評価される 。例えば外部光量がレインセンサの感度または切換閾値の調整またはセンサ信号 の増幅に用いられる。暗い場合には最高の感度ないし最小の切換閾値が評価回路 ２２で調整され、明るい場合には最小の感度ないし最大の切換閾値が評価回路２ ２で調整される。これにより例えば自動のウィンドウワイパ装置の最適な応答が 保証される。 選択的な実施例では夜間測定サイクルＮにおける外部光測定に対して外部光測 定の時間間隔Ｔｆが維持されるが、比較器２０に供給される第２の閾値Ｓ２は低 減され、僅かな外部光量が検出される。評価回路２２の種々の抵抗回路を介して 、例えば２、８、または１６の第２の閾値Ｓ２の最適な閾値状態が実現される。 さらに閾値Ｓ２の低減は時間間隔Ｔｆ’の延長と共に実現することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年７月８日（１９９９．７．８） 【補正内容】 請求の範囲 １． 測定回路とセンサ信号のための評価回路（２２）とを有するレインセン サを備えており、 前記測定回路は光を放射する送信器（１２）と放射された光および外部光に応 働してセンサ信号を送出する受信器（１４）とを有しており、 かつ前記測定回路は前記受信器に到来した光の光量を検出する積分段（１６） と、所定の時点（ｔ１、ｔ３）から積分された光量が閾値（Ｓ１、Ｓ２）を上回 った場合にトリガ信号（２１）を前記評価回路（２２）へ送出する比較器段（Ｋ ）とを有しており、 送信器（１２）の光および場合により外部光から成る全光量の測定と、送信器 （１２）の遮断時に検出される外部光の測定とは個別の一定の時間間隔（Ｔｇ、 Ｔｆ、Ｔｆ’）で行われる、 ウィンドウガラスの濡れ状態および光量を検出する装置において、 外部光を検出し昼夜の判別に関して評価するために、一定の短い時間間隔（Ｔ ｆ）における所定数の外部光の測定の後、より長い時間間隔（Ｔｆ’）にわたる 外部光測定が行われるか、またはより小さい閾値（Ｓ２）を用いた外部光測定が 行われる、 ことを特徴とするウィンドウガラスの濡れ状態および光量を検出する装置。 ２． 前記時間間隔（Ｔｇ、Ｔｆ、Ｔｆ’）の長さが評価回路（２２）により 定められている、請求項１記載の装置。 ３． 外部光の測定に対して延長された時間間隔（Ｔｆ’）の期間は１０ｍｓ から１０ｓである、請求項１記載の装置。 ４． 前記所定の期間は１ｓから１ｍｉｎの間である、請求項１記載の装置。 ５． 外部光測定に対する第２の閾値（Ｓ２）は全光測定に対する第１の閾値 （Ｓ１）よりも小さく、有利には係数８だけ小さい、請求項１記載の装置。 ６． 外部光測定に対する第２の閾値（Ｓ２）は可変に調整可能であるか、ま たは異なる値に調整可能である、請求項１記載の装置。 ７． ウィンドウワイパおよび別の装置、例えばヘッドランプ、ヘッドランプ ワイパ／ウォッシャ装置、付属品照明装置、サンルーフまたはパワーウィンドウ の制御のために使用される、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 ８． 外部光量に依存してセンサ信号の増幅度、レインセンサの感度または切 換閾値が評価回路（２２）で調整可能である、請求項７記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング ヘルマン ドイツ連邦共和国 Ｄ―85354 フライジ ング ガンツェンミュラーシュトラーセ ４ (72)発明者 ヘンリー ブリッツケ ドイツ連邦共和国 Ｄ―77815 ビュール フォルレンシュトラーセ ３ (72)発明者 ギュンター ハーデラー ドイツ連邦共和国 Ｄ―77815 ビュール イム グリューン 34 アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 測定回路とセンサ信号のための評価回路（２２）とを有するレインセン サを備えており、 前記測定回路は光を放射する送信器（１２）と放射された光に応働してセンサ 信号を送出する受信器（１４）とを有しており、 かつ前記測定回路は受信器に到来した光の光量を検出する積分段（１６）と、 所定の時点（ｔ１、ｔ３）から積分された光量が閾値（Ｓ１、Ｓ２）を上回った 場合にトリガ信号（２１）を前記評価回路（２２）へ送出する比較器段（２０） とを有しており、 送信器（１２）の光および場合により外部光から成る全光量と、送信器（１２ ）の遮断時に検出された外部光とが個別の一定の時間間隔（Ｔｇ、Ｔｆ、Ｔｆ’ ）で測定され、 昼夜の判別のために外部光量の測定に利用される時間間隔（Ｔｇ、Ｔｆ）が所 定数の測定サイクル（Ｍ）または所定の期間の後に延長されるか、および／また は前記閾値（Ｓ２）が低減される、 ことを特徴とするウィンドウガラスの濡れ状態を検出する装置。 ２． 前記時間間隔（Ｔｇ、Ｔｆ、Ｔｆ’）の長さが評価回路（２２）により 定められている、請求項１記載の装置。 ３． 外部光の測定に対して延長された時間間隔（Ｔｆ’）の期間は１０ｍｓ から１０ｍｓである、請求項１記載の装置。 ４． 前記所定の期間は１ｓから１ｍｉｎの間である、請求項１記載の装置。 ５． 外部光測定に対する第２の閾値（Ｓ２）は全光測定に対する第１の閾値 （Ｓ１）よりも小さく、有利には係数８だけ小さい、請求項１記載の装置。 ６． 外部光測定に対する第２の閾値（Ｓ２）は可変に調整可能であるか、ま たは異なる値に調整可能である、請求項１記載の装置。 ７． ウィンドウワイパおよび別の装置、例えばヘッドランプ、ヘッドランプ ワイパ／ウォッシャ装置、付属品照明装置、サンルーフまたはパワーウィンドウ の制御のために使用される、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 ８． 外部光量に依存してセンサ信号の増幅度、レインセンサの感度または切 換閾値が評価回路（２２）で調整可能である、請求項７記載の装置。