JP3034031B2 - 雨滴応答型ワイパ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は、車輌のウインドシールドのワイパモータに
使用される制御回路に関し、より詳細に言えば、車輌の
窓に付いた水滴を感知してワイパモータを作動させ、か
つその速度を遭遇した降水強度に連関して調整する回路
に関する。

背景技術 ワイパを備えた現在の自動車の大部分は、ワイパモー
タが、運転者による手動式スイッチレバーの設定によっ
て間欠的にまたは低速若しくは高速で動作するように制
御されるワイパシステムを用いている。また、このよう
なワイパ制御システムは、間欠モードで作動させた時に
各拭き動作の時間的な間隔を調整し得る可変遅れ特性を
備えたものが多い。

本願出願人による米国特許第4,620,141号明細書に
は、予め確立されたデューティサイクルに従ってパルス
状にオン・オフされるLEDのような複数の放射エネルギ
ー発生源と、ウインドシールドの外面で横切るように光
の通路に関して配設された例えばフォトトランジスタの
ような別の複数の放射エネルギー発生源とを組込んだウ
インドシールド取付型センサモジュールを有するワイパ
モータの電子制御回路が開示されている。複数の前記セ
ンサがブリッジの形に接続され、水滴がウインドシール
ドに当たると、前記放射エネルギー発生源からの光が屈
折して前記ブリッジの平衡状態を失わせるようになって
いる。同期検波器が前記ブリッジからの出力を受取り、
前記センサモジュールの前記放射エネルギー発生源のパ
ルス状の電圧印加に同調して前記同期検波器のスイッチ
ングが行なわれる。

次に、同期検波器からの出力が、該信号を所定の基準
値と比較するように構成されたAGC増幅器に送られる。
前記センサのブリッジがウインドシールド上の水滴によ
って非平衡状態になると、前記信号が変化の方向と無関
係に二値信号を発生させるウインドーコンパレータに印
加される。次に、この二値信号が積分され、かつ遭遇す
る認識のレベルの関数として変化する速度でワイパを駆
動するようにワイパリレー回路に回路上機能的に接続さ
れた電圧制御発振器に印加される。

本願発明者の先行特許の装置は、完全に降雨の程度に
従って拭き速度を制御するように作動するものである
が、センサモジュールに当たる周辺光の突然の変化また
は脈動的な変化によって、雨が降っていない時でさえワ
イパが誤ってトリガされて作動する場合がよくあるとい
う欠点を有することが判った。例えば、ハイウェイを走
行している際に電柱または類似物の影がウインドシール
ドを横切ると、上述した先行特許の回路は、時々「だま
され」て、ワイパモータを誤って始動させることがあ
る。実用化するためには、全ての光学的降雨感知ワイパ
制御手段が、周辺光の変化によって生じるノイズに対処
できる機能を持つ必要がある。従来技術の雨滴応答型ワ
イパでは、周辺光の問題が、使用される感知回路がウイ
ンドシールドに当たる雨によって生じる赤外エネルギの
変調と、自動車がハイウェイを走行している際に橋、電
柱またはこれらの類似物の影によって変調される太陽光
の赤外エネルギの変化とを区別することができないとい
う点で処理が困難な問題の１つであった。上述した米国
特許第4,620,141号明細書では、共通モードのノイズを
相殺することによって周辺からの外乱を除去する試みが
行われている。更にこのシステムには、周辺光の雨滴セ
ンサへの影響を更に低減させるためにフィルタ手段が組
み込まれている。それぞれに雨滴応答型ワイパ制御に関
連する従来技術の米国特許第4,859,867号及び同第4,86
7,561号明細書に記載されるシステムでは、別個の光学
的光センサを使用し、かつその出力を用いて雨の存在を
判断する閾値のレベルを変化させることによって、前記
制御装置が周辺光の影響を受けないようにする試みがな
されている。即ち、別個の光学的雨滴センサ及び別個の
光学的光センサを用いてそれらの各出力をデジタルコン
パレータに供給する。しかしながら、これらのいずれの
手法に於ても、存在する光の量が大きい場合に少量の雨
を検知することができないという問題が生じる。このデ
ジタル比較処理は、単に光以上の雨が存在することを示
すだけである。実用的な雨滴応答型ワイパ制御装置に
は、明るい太陽光の下でもどしゃ降りの場合と同様に小
雨に対して応答し得ることが重要である。

上述した米国特許第4,859,867号及び同第4,867,561号
明細書に記載されるシステムには、周辺光を除去するた
めに別個のセンサが必要であるが、当然ながら装置の価
格が高くなる。しかしながら、より重要なことは、周辺
光の影響が光センサ要素について雨滴センサ要素の場合
と同じではないことである。従って、上述した米国特許
明細書に記載される手法には、周辺光の外乱をどの程度
正確に測定するかという点で厳しい制限がある。

従来の技術の装置に関する別の問題は、雨がウインド
シールドに当たっているが、センサの検知範囲から外れ
ているようなパターンで降っている場合の動作である。
この問題は、実際の検知範囲がウインドシールドの寸法
と比較して小さい全ての従来のシステムについて生じ、
例えば上述した米国特許第4,859,867号、及び同第4,86
7,561号に加えて米国特許第4,595,866号、第4,463,294
号、第4,527,105号、第4,481,450号、第4,355,271号及
び他の多くの従来技術に見られる。本発明では、センサ
に当たらなかった水がワイパによって集められ、センサ
の上を通過して検知される。この意図的な再トリガアル
ゴリズムはウインドシールドの全拭き面積を有効に利用
して水滴を検知し、この問題を解消している。

光学的技術に基づいた従来装置の別の欠点は、ウイン
ドシールドの表面に凹凸ができたり、装置の光学的性能
が低下するために、車輌の寿命と共に感度が失われる傾
向があるということである。更に、前記システムはウイ
ンドシールドの透過率が異なると異なった動作をするこ
とがある。大部分の従来装置では米国特許第4,916,374
号のように、単に装置の性能が低下するに任せているだ
けである。上述した米国特許第4,620,141号明細書に
は、これらの変化を補償するためにシステムの感度を調
整する自動ゲイン制御（AGC）の使用が教示されてい
る。AGCを用いた場合の問題は、システムが適当な感度
を達成するべくそのゲインを増大させるにつれて、所望
の信号と共に周辺光の外乱及び他のノイズが増幅される
ことである。即ち、システムの信号対ノイズ比が減少す
る。本発明によれば、フォトトランジスタセルから戻っ
てくる信号の強さを検出して光エミッタの強さを適当に
変化させ、一定の信号対ノイズ比を有する装置として機
能させることができる。

目的 本発明の第１の目的は、透明な面に当たる雨に応答し
て電動モータ駆動装置を作動させる制御システムを提供
することにある。

本発明の第２の目的は、より高い信頼性を有する改良
された降雨応答型ワイパ制御システムを提供することに
ある。

本発明の第３の目的は、ウインドシールドに当たる水
滴にのみ応答し、かつウインドシールドに入射する周辺
光の変化の影響を受けないワイパモータの制御システム
を提供することにある。

本発明の第４の目的は、周辺光による強い外乱が存在
する場合でさえ雨に対する感度を維持し得る水滴感知ワ
イパ制御装置を提供することにある。

本発明の第５の目的は、光学的センサ要素によってカ
バーされるウインドシールドの表面に雨が当たっていな
いのに視界が妨げられる場合に、ウインドシールドを拭
くように意図的に再トリガされるワイパ制御システムを
提供することにある。

本発明の第６の目的は、降雨応答型自動モータ制御シ
ステムに於て、自己補正することにより様々な光学的透
過率特性を有する装置について使用し得る光学センサを
提供することにある。

発明の開示 上述した本発明の特徴及び目的は、放射エネルギ発生
源への脈動的電圧印加のデューティサイクルを、前記発
生源がオン状態である降雨感知期間と放射エネルギ発生
源がオフ状態である周辺光感知期間とに分割することに
よって達成される。正の電圧レールと接地レールとの間
には、センサモジュールを構成する複数の光検出器の直
列に接続された各対が並列に接続され、かつ前記各対の
共通点が第１及び第２のサンプルアンドホールド回路に
共通して結合されている。前記第１及び第３サンプルア
ンドホールド回路が降雨感知期間に於てセンサ回路の電
圧出力を補捉し、かつ第２サンプルアンドホールド回路
が周辺光感知期間に於て前記センサの出力電圧を補捉す
る。次に、サンプル信号が、周辺光の変動による共通モ
ードのセンサ電圧変化を有効に除去する機能を有するタ
イムシフト差動加算回路に印加される。

第１実施例によれば、前記差動加算回路からの出力が
増幅されかつその帯域がフィルタリングされ、ウインド
ーコンパレータの第１入力に印加される。前記ウインド
ーコンパレータへの入力が予め確立された２個の閾値の
範囲内にある限り、表示は雨が全く検知されていないこ
とを示す。降雨感知期間に生じる増幅されたかつその帯
域をフィルタリングした信号のエクスカーション即ち急
激な変化が上向きまたは下向きのいずれかに於て前記ウ
インドーの限界を越えると、二値型のパルス信号が、降
雨制御発振器として機能するようにプログラムされたマ
イクロプロセッサに供給される。前記マイクロコントロ
ーラが、車輌のワイパモータのような電動モータ制御装
置に必要不可欠な制御信号を供給し、降雨感知サンプリ
ング期間に雨滴が感知される速度に従って間欠的に、ま
た低速若しくは高速で拭き動作させるようになってい
る。

光感知期間に於て正の電圧レールの電圧を補足するた
めに、別のサンプルアンドホールド回路が設けられてい
る。この補足された信号は、同様に別のウインドーコン
パレータに印加される前に増幅されかつ帯域フィルタに
通される。周辺光に於ける変化が、その増幅分が前記ウ
インドーコンパレータで確立された限界の範囲を越える
程度に前記正の電圧レールに於ける電圧を変化させる場
合には、二値パルス型信号が前記マイクロコントローラ
への入力として生成されかつ印加される。この入力は、
予め決定された短い時間に於ける降雨制御発振器の周波
数に於ける全ての変化を有効に消去し、更に人工物また
はその類似物の影による周辺光の変動による誤ったシス
テムの始動を防止している。

本発明によれば、雨を検知するために使用されるもの
と全く同一のセンサを用いて周辺光の変化の影響が線形
的に消去される。電子装置が、時間的に異なる２つの期
間に於ける降雨センサの出力をサンプリングし、かつそ
れら２個のサンプル間の差を測定するように構成され
る。これら２個のサンプルは、光だけがセンサに与える
影響と、光及び雨が同一のセンサに与える影響とであ
る。前記電子装置によって、結果的に得られる信号が雨
のセンサへの影響のみを表わすように、光の影響を線形
的に除去することができる。

この考え方は、高強度の周辺光が存在する場合でも少
量の雨を検知できるという点で、従来技術を大幅に改善
するものである。

本発明に於て具現化された独特な手法によって、降雨
感知システムが晴天日でも作動するように車輌の上部か
ら噴霧される水に対して反応させることができる。この
点は、上述したラーソン（Larson）のシステムまたはフ
ジイ（Fujii）のシステムには含まれていない。

また、本発明の回路によって、様々なウインドシール
ドの透過率の変化を補償するような自動LED電流調整が
得られる。調整が下流側の復調増幅器のゲインについて
行われる自動ゲイン制御方法を用いるよりも、本発明に
よれば、LED励起源の強度を調整してウインドシールド
の透過率の差に適応させることができる。

図面の簡単な説明 添付図面に於て、 第１図は、本発明の降雨応答ワイパ制御システムのブ
ロック図である。

第２図は、第2a図と第2b図とで構成され、本発明の第
１実施例の概略的な電気回路図である。

第３図は、本発明の別の実施例に於ける第2a図及び第
2b図を変形させた概略的な電気回路図である。

第４図は、ウインドシールド取付型センサモジュール
を示す斜視図である。

第５図は、第４図の断面図である。

第６図は、第４図のセンサユニットをウインドシール
ドに取り付けた状態を示す説明図である。

第７図は、意図的な再トリガアルゴリズムを理解する
ために有用なウインドシールドの部分正面図である。

第８図は、第２図の制御回路の動作を説明するために
有用な一連の波形図である。

第９図は、第７図に関連して意図的な再トリガの概念
を理解するために有用な一連の波形図である。

第10図は、フォアグラウンドルーチンのソフトウェア
のフロー図である。

第11図は、バックグラウンドルーチンのソフトウェア
のフロー図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図には、本発明の改良された降雨応答ワイパ制御
装置のシステムブロック図が示されている。前記システ
ムは、自動車のウインドシールドのワイパの動作を制御
することに関連して記載されているが、当業者であれ
ば、同様の概念を自動車の他の機構、例えば降雨開始時
に於ける自動車の窓、コンバーチブルトップまたはサン
ルーフパネルを動作させるために適用できることは容易
に理解される。

前記制御システムは、図面には符号302を付して１個
のみが示されているが、放射エネルギ発生源である発光
ダイオード又はLEDのアレイ又は列を駆動するのに適し
た可変強度パルスジェネレータ300を有する。使用され
るLEDの個数は、該LEDが取付けられるセンサモジュール
が占めるウインドシールドの面積によって決定される。
前記発光ダイオードから出た光エネルギは、パルスジェ
ネレータ300により駆動されると、ブロック304によって
表わされるウインドシールドのガラスの中及び、ウイン
ドシールド取付センサブロック内に配置された光ファイ
バからなる光路の中を通過する。また、センサモジュー
ルは符号306で示される放射エネルギセンサ又は光学的
センサ手段であるフォトトランジスタのアレイ又は列を
有する。各LEDは、LEDの２倍の光センサが存在するよう
に２個のフォトトランジスタに光を当てる。フォトトラ
ンジスタ306に結合された手段は、励起強度を測定する
機能（ブロック308）を有し、測定した励起強度を所定
の基準値と比較して、前記LEDを駆動する可変強度パル
スジェネレータ300に線312を介してフィードバック差信
号を供給するコンパレータ310に信号を送る。また、光
センサ306には、帯域フィルタ316に出力を供給する周辺
光強度測定回路314が接続されている。

この時点に於て、パルスジェネレータ300によって達
成されるパルスのデューティサイクルが、LED列302に電
圧が印加されている状態の降雨感知期間と、LED列302に
パルスが発生されている周辺光感知期間とを有すること
が重要である。前記センサ列からの信号出力が線318を
介してタイムシフト線形差動増幅器320と称される装置
に供給される。即ち、線形差動増幅器320は、センサ出
力信号の２個の接近した時間サンプルについて時間的に
共通な外乱を線形的に除去するための手段である。この
増幅器は、第１サンプルアンドホールド手段である降雨
感知サンプルアンドホールド回路322と第２サンプルア
ンドホールド手段である光感知サンプルアンドホールド
回路324とを有する。光感知期間に於てセンサ列306の出
力に比例する信号が、本例での差動増幅手段である差動
加算増幅器326に於て、LED302が駆動されている降雨感
知期間に於ける前記センサ列からの出力に比例する信号
から有効に差引かれる。その結果である線328の出力が3
30に於て帯域フィルタリングされ、その結果である線33
2上の出力が「降雨感知」信号を構成する。同様に、線3
34に於ける帯域フィルタ316からの出力が光感知信号を
構成する。第１実施例によれば、差動加算増幅器326か
らのアナログ出力が最初に帯域フィルタリングされかつ
ウィンドコンパレータで信号処理されて、降雨制御式発
振手段であるマイクロプロセッサ336に送られる前にデ
ジタル信号を発生させる。前記マイクロプロセッサが内
蔵式のA/Dコンバータを有する場合には、アナログ形の
降雨感知信号及び光感知信号が線332及び334を介して送
られ、かつ例えば幾つかの自動車製造業者によって使用
されるウインドシールドのワイパシステムのような様々
な異なるモータ作動式装置に本発明のシステムを適応さ
せるために使用される車輌インタフェース回路340に向
けて、線338に制御信号を供給するようにマイクロプロ
セッサ336によって操作し得るオペランドとして後で使
用するためにデジタル化される。

第１図のブロック図によって示される前記システムに
よって、車輌のウインドシールドに存在する雨滴を検出
するセンサと同じセンサを用いて周辺光の変化の影響を
線形的に消去し得ることが理解される。即ち、本明細書
に記載される前記システムは、２つの異なる時点に於て
センサ306の出力をサンプリングし、かつこれら２個の
サンプル間の差を測定する。第１のサンプルがセンサに
於ける光のみの影響を表わしているのに対して、第２の
前記サンプルは同じセンサに於ける光及び雨滴双方の影
響を表わしている。光プラス雨による信号から周辺光の
信号を線形的に引くことによって、前記センサへの雨の
みの影響が得られる。

当業者であれば、ウインドシールドが異なればそれを
通過する光エネルギの透過率に変化が生じることは容易
に理解される。例えば、ガラスの型式が異なるとIR放射
の吸収量が異なる。米国オハイオ州トリドに所在するリ
ビー−オーウェンズ−フォード・カンパニー（Libbey−
Owens−Ford Co.）によって商標EZ KOOL（登録商標）
を付して販売されている或るガラスは、太陽から入射す
る放射線によって自動車の内部に生じる温度の上昇を低
減させることが知られている。他の製品では、関連する
目的のために被膜や遮光剤を用いている場合がある。本
発明のシステムを様々な自動車についてより一般的に使
用できるようにするために、本発明のシステムは、光セ
ンサより下流側に配置されたAGC増幅器の利得を変化さ
せるより従来的なAGC法を用いるのではなく、LEDダイオ
ード列302に供給される励起強度を自動的に変化させる
ように構成されている。励起強度測定回路308が平衡状
態にある前記センサの出力と無関係に動作するので、実
際のセンサ出力が０である場合でさえ重要な意味を有す
る強度の励起信号が発生する場合がある。この信号は、
可変強度パルスジェネレータ300にフィードバックされ
て、LED列302に印加される駆動信号の振幅を変化させ
る。以下に詳細に説明するように、第１図のシステムの
特定の実施例が設定されると、ウインドシールドの透過
率及び他の光学的現象が広範に変化する場合でさえ作動
を予測することができる。第１図には、LEDパルスの発
生及びサンプルアンドホールドの適当なタイミングを提
供する前記マイクロプロセッサからのコネクタが図示さ
れていない。

第４図及び第５図に関連して、降雨センサユニットの
最適構造を以下に説明する。この降雨センサユニットは
符号10を付して表わされ、図示されるように水平面に対
して約45度の角度を形成する面取面14、16を有する不透
明の材料からなるブロック12で構成される。面取面14に
は、一対の孔18、20が穿設されまたは別の方法で形成さ
れ、ブロック12のベースに関して約45度の角度で延長し
ている。以下の数値は説明のためだけのものであり、本
発明を制限するものではないが、孔18、20は、その下端
が不透明体ブロック12のベース24と同一面上にあるよう
な形状をなす直径4.8mm（3/16インチ）のルサイト（Luc
ite）（登録商標）のロッドまたは光パイプ22が前記孔
内に配置されるように約5.6mm（7/32インチ）の直径を
有する。また、各孔18、20には、前記LED列302の一態様
として赤外スペクトルの放射線を出すと好適な発光ダイ
オート又はLED23が嵌合される。

同様にして、ブロック12の面取面16には複数の円形孔
26、28、30、32が形成されている。図面には４個の孔の
みが示されているが、実際にはより大きな面積、例えば
12cm²をカバーするようにより多くの孔を設けることが
できる。また、これらの孔は水平方向に対して概ね45度
の角度で延長しかつ孔18、20のベース24との交差位置か
ら約11.9mm（0.47インチ）離隔された位置でベース24と
交差している。

孔26〜32は、第５図の34のような直径3.2mm（1/8イン
チ）のアクリルまたは他の透明なプラスチック製ロッド
を受容し得るように4.0mm（5/32インチ）の直径を有す
る。別の実施例では、光ファイバのカバーを用いること
ができる。孔26〜32の上端には前記光センサ列306の一
態様として対応する複数のフォトトランジスタが嵌着さ
れかつアクリル製光パイプ34と連絡しているが、第５図
には符号36を付して１個だけが示されている。

ブロック12は車輌のウインドシールド38の内面に接着
されるように構成される。ウインドシールドのガラスが
概ね5.84mm（0.230インチ）の厚さを有し、かつ各孔1
8、20及び26〜32がウインドシールド表面38との間に形
成する角度が与えられると、光パイプ22を通過する光の
仮想軸線との交差点は、ガラス板38の外面である。即
ち、ガラスと面40に於ける空気との屈折率の変化を考慮
して、LED23からの光が反射されて光パイプ34の中を通
り、孔26〜32内に収容された関連するフォトトランジス
タセンサ36に到達する。外面40のLED23からの光の交差
点に水滴が存在すると、反射光の角度及び位置が変化
し、前記光が散乱されることによって、フォトトランジ
スタセンサ36に関連する光パイプ34の中を一様に通過し
得なくなる。詳細に後述するように、このセンサに到達
する光の強度の変化が、例えばワイパのような被制御装
置のモータを最終的に始動させる。

第６図には、電動式サンルーフパネル43または電動式
コンバーチブルトップ及びウインドシールド38上に電動
ワイパを有する自動車42が示されている。本発明はワイ
パ44の動作の制御に関連して説明されているが、当業者
であれば容易に理解されるように、本発明は電動式ウイ
ンド、電動トップ及び／または電動式サンルーフパネル
の制御についても同様に適用することができる。ワイパ
44は図示されないワイパモータによって駆動される従来
の設計からなるものであり、ウインドシールド表面にブ
レード44を往復させて雨またはその類似物を除去するよ
うになっている。車内のバックミラー46の背後には、セ
ンサハウジング10が装着されている。バックミラー46の
背後にあることによって、ユニット10は運転者または乗
員の視界を妨げない。第７図に関連してより詳細に示さ
れるように、ユニット10はワイパブレード44が掃引する
軌路の範囲内に配置される。

二次的ではあるが、ウインドシールドのガラスの厚さ
が5.84mm（0.230インチ）未満であることが判明した場
合には、ガラスの有効厚さを所望の5.48mm（0.230イン
チ）に増大させるように、ハウジング12のベース24とウ
インドシールドの内面との間に適当な厚さを有するアク
リル製または他の透明なプラスチック製シム48を挿入す
ることが考えられる。

以上、センサユニット10の機械的構成について説明し
たが、次に光センサに到達するIR光の条件を監視するた
めに使用される電子回路について考察する。この点に関
して、第１の好適実施例を図示した第2a図及び第2b図か
らなる第２図の回路を参照する。

ブロック12の前記孔内に光センサ列306の一態様とし
て収容されるフォトトランジスタは、第2a図に於て一般
に符号50を付して表わされ、かつ52−54、56−58、…、
60−62のように直列に接続された各対が並列に配置され
ている。フォトトランジスタの上側の列のコレクタが導
体64によって共働してノード66に接続され、次にそれが
抵抗68を介して電圧源Vcclに接続されている。同様に、
前記フォトレジストの下側の列のエミッタ電極が導体72
によって共働してノード70に接続され、かつ該ノードが
抵抗74を介して基準電位（大地）に接続されている。抵
抗68、74は、フォトレジストの全列が一様に照明されて
いるときに、センサ出力導体76に於ける電位が電圧源Vc
clと大地との略中間にあるように等しい抵抗値を有す
る。導体76は、その出力が導体80を介してコンデンサ84
と抵抗値の大きな抵抗86との間のノード82に接続された
クワッド両方向スイッチの第１要素78の入力に接続され
ている。クワッド両方向スイッチ要素78のオン／オフ状
態は、マイクロコントローラ90からターミナル88に印加
されるデジタルパルス信号によって制御される。この同
じ制御信号がその入力がノード66に結合されたクワッド
両方向スイッチの第２要素92に印加される。そのスイッ
チ92の出力が、導体94を介して、破線のブロック96で包
囲された強度感知フィードバック回路である自動強度制
御回路の入力に接続されている。強度制御回路は、前記
LED列302の一態様である符号23で示される光エミッタを
流れる電流を自動的に調整する機能を有し、車輌毎のウ
インドシールドの透過率の差を調整する。これが実行さ
れる要領は以下に詳細に説明する。

クワッド両方向スイッチの第３要素98は、導体100を
介してノード66からの入力を受けて、スイッチ要素98が
オン状態の時にノード102に出力を供給する。ノード102
は、それと大地との間に結合されたコンデンサ104を有
する。また、スイッチ要素98のオン／オフ制御は、導体
106を介してマイクロプロセッサ90から行われる。ま
た、導体106が前記クワッド両方向スイッチの第４の要
素108への制御入力として接続され、かつスイッチ要素1
08への入力が導体76及び110を介して光センサアレイ50
から到来する。スイッチ要素108の出力はノード112に印
加されかつコンデンサ114は該ノードと大地との間に接
続されている。

各スイッチ要素78、108、98は、それぞれ対応するコ
ンデンサ84、114、104と共に第１サンプルアンドホール
ド手段、第２サンプルアンドホールド手段、第３サンプ
ルアンドホールド手段を構成する。即ち、前記各スイッ
チ要素がオン状態になると、それらの入力に現われる電
圧が一時的にそれぞれのコンデンサに蓄えられる。

コンデンサ84に保持されている電圧は、抵抗86及び導
体116を介して、本例での差動増幅手段である差動加算
回路118の反転入力に印加される。同様に、コンデンサ1
14に保持されている電圧が、抵抗120によって差動加算
増幅器118の非反転入力に印加される。フィードバック
要素122及び124によって、演算増幅器118が、ノード126
に現われる出力がその入力ノード82、112に印加される
２個の電圧信号間の電圧差に比例する差動加算ネットワ
ークとして機能する。

前記加算増幅器からの出力は、出力ターミナル138と
入力ターミナル140との間に直列に接続された抵抗134、
136からなるフィードバックネットワークと高利得演算
増幅器132とを有する帯域フィルタに、コンデンサ128及
び抵抗130を介してAC結合される。抵抗134及び136間の
共通のノード142が、直列に接続されたコンデンサ144及
び抵抗146を介して接地されている。この成分値は、約
0.5Hzと25Hzとの間で約30デシベルの利得を提供する帯
域が得られるように選択される。このようにして、電力
線、蛍光照明またはこれらの類似物からの60Hzのノイズ
が取除かれる。車輌を太陽光の中に運転していった場合
に生じるような周辺光の低周波数変化は、前記帯域フィ
ルタの低い方の端部で取除かれる。

第１コンパレータ148と第２コンパレータ150とによっ
て第１ウインドーコンパレータ手段が構成されるが、ノ
ード138に現われる利得／帯域フィルタ段からの出力
が、第１コンパレータ148の反転入力と第２コンパレー
タ150の非反転入力とに印加される。増幅器148の第２入
力が基準電位Vcclに接続されているのに対して、増幅器
150の第２入力が固定電圧Vrefに接続されている。

当業者であれば容易に理解されるように、コンパレー
タ148及び150は、ノード138に於ける信号がいずれの方
向に於てもVcclとVrefとの間の範囲から外れると、二値
出力レベルのシフトを生じるように構成されている。タ
ーミナル152に現われるこの出力がマイクロコントロー
ラ90への入力となる。

スイッチ要素98をオンにした後にコンデンサ104に保
持された電圧が、図面に於て破線で示すブロック154で
包囲された「光感知」検出回路に印加される。より詳細
に言えば、ノード102に於ける出力がコンデンサ156及び
抵抗158を介して、演算増幅器162及びそれに関連するフ
ィードバック抵抗164、166を含む別の増幅器／帯域フィ
ルタ回路及び抵抗168コンデンサ170とを含む分路成分へ
の入力であるノード160にAC結合されている。

光感知検出回路154の下側の遮断周波数が約1/3Hzであ
ると好都合であるのに対して、その上側の遮断周波数は
約30Hzである。このように、前記光感知検出の周波数範
囲は降雨検出のそれより少し広くなっている。従って、
光感知検出回路は、降雨感知回路を「だます」（即ちト
リガーする）電位を有することがある全ての周辺光レベ
ル即ち電磁的な外乱の変化を感知する。

ノード172に現われる出力が、同様にウインドーコン
パレータ148〜150と同じ閾値電圧をウインドーコンパレ
ータとして機能するように構成された一対のコンパレー
タ174、176の各入力に印加される。同様に、ノード178
に現われる二値パルス出力信号が、入力信号としてマイ
クロコントローラ90に印加される。一対のコンパレータ
174と176によって第２ウインドーコンパレータ手段が構
成される。

自動強度制御回路96は、その非反転入力がバイクワッ
ド（bi−quad）スイッチ要素92に、抵抗182及びコンデ
ンサ184を有するサンプルアンドホールド回路の出力に
接続された演算増幅器180を有する。演算増幅器180から
の出力が、抵抗186を介してノード188に供給され、更に
別の抵抗190を介してノード192に供給される。コンデン
サ194がノード192を大地に接続し、かつ導体196がノー
ド192を発光ダイオード23のカソードに接続している。
また、強度制御増幅器180は、ノード188と大地との間に
直列に接続されたフィードバック抵抗198、200と関連し
ている。抵抗198と200との間の共通点は、増幅器180の
反転入力に接続されている。フォトトランジスタ50から
到来する信号の強度は、降雨感知期間に於て測定抵抗Ｒ
を流れる電流に比例する。即ち、抵抗193の両側に於
て、受取った信号に比例する電圧が発生する。この電圧
が、能動スイッチ92、抵抗182及びコンデンサ184によっ
て降雨感知期間にサンプリングされかつ保持される。自
動調整回路96が、前記受信信号が略一定のレベルに保持
されるようにLED電流を調整する。即ち、前記システム
は略一定の信号対ノイズ比で動作する。

発光ダイオード放射エネルギー発生源23のノードが、
そのエミッタが接地されかつそのベース電極がマイクロ
コントローラ90からのパルス状の制御信号を受取るよう
にされたNPNトランジスタ202を有する半導体スイッチ回
路に共同して接続されている。そのコレクタは抵抗204
によって基準電位源Vcclに接続され、その出力が抵抗20
8を介してLED23のノードに接続されたMOSFETスイッチ20
6を駆動するように機能する。抵抗210、コンデンサ212
ダイオード214はスナッバーとして機能する。このよう
に、マイクロコントローラ90から命令が出されるとLED2
3は「降雨感知」期間と称される時間の間オン状態にさ
れる。前記LEDの照度は、フィードバック回路96によっ
てその大きさが決定される。

特に、前記強度制御回路を用いることによって、標準
的な製品を様々なウインドシールド、即ち異なる光透過
特性を有するウインドシールドに取り付けることが可能
になる。前記LED放射エネルギー発生源の軌道はこのよ
うに自己調整される。

何ら制限を設けない場合には、マイクロコントローラ
90は、シグネティックス（Signetics）によって製造さ
れている型式S87C751のマイクロプロセッサで構成する
ことができる。これは、規則正しく発生するクロックパ
ルスをそのピン10及び11に供給する水晶制御発振器216
を有する。ピン９に接続することによって、パワーアッ
プリセットの特徴が得られる。ウインドコンパレータ17
4/176からのLIGHT−SENSE入力LSがピン５に印加され
る。ピン１〜４が手動で操作されるディップスイッチ21
8に接続され、本発明を使用する特定のワイパシステム
を識別するために前記マイクロプロセッサへ入力を供給
するために使用される。本発明が自動車について使用さ
れることを考えると、デイップスイッチ218によって前
記マイクロプロセッサは16の異なる型式の自動車を識別
することができる。

ピン13及び14は、それぞれクワッド両方向（quadbila
teral）スイッチ98及び108のターミナル106に光ゲート
制御信号を供給する。降雨ゲート制御出力は前記マイク
ロプロセッサのピン14に生成されて、バイクワッドスイ
ッチ78、92に関連する制御ターミナル88に印加される。
ピン15が、トランジスタ202に印加されるLED音信号を生
成する。マイクロプロセッサ90のピン16〜18は入力ター
ミナルであり、本発明のシステムが使用される車輌から
の論理入力を受け取る。前記車輌からの論理入力によっ
て、運転者は自動ワイパ制御を無効にし、かつワイパを
常にオンにしまたはオフにすることができる。これは、
例えば自動洗車装置に入れる場合に使用される。車輌の
型式が異なるとワイパスイッチの配線が異なることか
ら、前記マイクロコントローラの部分に於ていくつかの
論理線路及び何らかの補間が必要である。

ピン19〜21がワイパモータリレーへの出力を供給し、
かつそれぞれにワイパを停止させ、ワイパを高速度で作
動させ、またはワイパを低速度で作動させる命令と考え
ることができる。ピン23は、前記ウインドウコンパレー
タのターミナル152からRAIN SENSE信号を受け取るため
の入力点である。

以上、本発明の制御回路の構成について詳細に説明し
たが、次にその動作モードについて第８図に示される波
形を参照しつつ考察する。

動作 光センサ52〜62は、ウインドシールドの内面に取り付
けられたブロック12に対称的なアレイに配置され、LED
の光と区別される周辺光が一様に前記ウインドシールド
の上に入射している場合、抵抗68及び74が等しくかつ使
用される複数の光センサの特性が適合していることか
ら、線76に於ける出力電圧はVcclと接地電位との略中間
になる。マイクロコントローラ90が周期的にトランジス
タ202にパルスを発生してLED23のアレイをオン状態に
し、かつウインドシールド上に水滴が無い場合には、全
ての前記フォトトランジスタが同じ影響を受けて、マイ
クロコントローラ90のピン15に発生する駆動パルスの端
部でLED23が再びオフになるまでに、線76に於ける電圧
が降下する。LED23が「オン」である時間が「降雨感知
期間」と称されるのに対して、前記LEDがオフである時
間は「光感知期間」と称される。制限を設けない場合に
は、前記「降雨感知期間」を30マイクロセカンドの長さ
とし、かつ「光感知期間」を２ミリ秒の長さとすること
ができる。第８図に於て「センサ出力」と表示された波
形は、センサブロック12が占有するウインドシールドの
領域に水滴が当っていると仮定して、導体76の電圧を示
している。前記降雨感知期間に於てウインドシールドに
水滴が全く当らない場合には、その時間にはパルス状の
急激な上昇が存在しない。これは、LED23をオンにする
ことが光検出器52〜62のそれぞれに略等しく作用し、線
76に於ける出力電圧がVcclと接地電位との中間から変動
する傾向が全く存在しないからである。しかしながら、
雨滴が存在する場合には、LED23からの光が屈折によっ
て散乱し、関連する光検出器に与える影響が一様でなく
なる。従って、センサ出力線76にはパルス状の急激な上
昇が現れる。これは、水滴によって放射エネルギー発生
源23からの光の屈折により、それらへの光が遮断される
フォトレジスタ52、56、…60またはフォトトランジスタ
54、58、…62が１個または複数個であるかどうかによっ
て正のまたは負の向きの変化となる。

「降雨感知スイッチ」と表示された波形は、前記マイ
クロコントローラが降雨ゲートパルスをターミナル88に
印加することによるクワッド両方向スイッチ78の「オ
ン」状態及び「オフ」状態を示している。同様に、「光
感知スイッチ」と表示された波形が、クワッド両方向ス
イッチ要素108のオン状態及びオフ状態を示している。
これは、前記光感知期間に於てオン状態即ち導通状態で
あるが、前記降雨感知期間に於ては異なる。

第８図に於て「ＶRAIN」及び「ＶLIGHT」と表示され
た波形は、それぞれスイッチ要素78及び108をオン状態
にした結果としてコンデンサ84及び114に保持される電
圧を現わしている。「ＶDIFF」と表示された波形は、差
動増幅器118の出力に於ける、即ちノード126に於ける電
圧を現わしている。前記降雨感知期間に於て全く雨が存
在しない場合に、ＶDIFFが一定である点が注目される。
しかしながら、降雨感知期間に於てセンサの範囲内に雨
滴が存在する場合には、ＶRAINが、前記光センサがLED
の発光によって受ける影響が一様でないことによって生
じる急激な上昇を示す。ここで、ＶRAIN及びＶLIGHTを
差動加算器118に加えると、ＶDIFFは検出可能な急激な
上昇を示す。この信号は、帯域フィルタの一部分を構成
する高利得増幅器132にコンデンサ128及び抵抗130を介
してAC結合される。この増幅された信号がコンパレータ
148及び150のVcclとＶREFとによって郭定される範囲外
にある場合には、マイクロプロセッサ90の入力ピン23に
パルスが印加される。

互いに時間の上で接近した降雨感知期間及び光感知期
間の双方に於て周辺光の変化が線76に於けるセンサ出力
電圧に等しく影響を与えることから、このような周辺光
の変化は、それらの差動加算によって実際上消去され
る。

また、前記マイクロプロセッサから制御線106に印加
される光ゲート信号によって光感知期間に於てスイッチ
98がオンにされ、この時にノード66に現われる電圧がコ
ンデンサ104に捕えられかつ保持される。ノード66の電
圧は、前記センサアレイが例えば影や日光の中に入った
り、トンネルに出入りすることなどによって生じる周辺
光の大きな変化を受ける場合には大幅に変動する。この
ような全ての線が演算増幅器162を有する帯域フィルタ
／増幅器段にAC結合され、かつノード172に現われる電
圧の変動がコンパレータ174、176に印加される基準電圧
によって郭定される限界を越える場合には、ターミナル
178に現われる信号LSがマイクロプロセッサ90のピン５
に印加される。

前記マイクロコントローラは、降雨制御式発振器とし
て機能するようにプログラムされる。これは、ワイパプ
レートの拭き速度が降水強度に比例するようにワイパモ
ータのリレーを駆動する。前記マイクロプロセッサへの
各「降雨感知」パルスが、ワイパプレートの拭き動作間
隔の遅れを減少させる。拭き速度が増加し、かつ或る回
数に達すると、低速モードに切り換わる。降雨感知事象
の頻度が依然として増加している状態では、前記マイク
ロプロセッサは信号を出力してワイパモータを高速モー
ドの状態にしておく。ここで降水強度が低下した場合に
は、前記マイクロコントローラは依然としてワイパ作動
コマンドを発生するが、漸近アタック速度より時間が徐
々に長くなる一定の即ち線形減衰速度である。例えば、
次の降雨感知事象までに一分間が経過した場合には、ワ
イパブレートは停止される。

ノード178に於ける光感知事象の発生は、例えば160ミ
リ秒の先の所定の時間間隔で発生する先の降雨感知事象
と同様に最新の降雨感知情報を消去する機能を持つ。こ
のようにして、ウインドシールドに当る周辺光の過渡的
変化が大きい場合には、それがLS出力として前記ウイン
ドコンパレータを通過するならば、前記マイクロプロセ
ッサに対して前記LS出力と時間的に近接して生じる降雨
感知事象を無視させるように作用する。

第２実施例 第2a図及び第2b図を用いて本発明の第１実施例につい
て説明したが、次に第３図の概略的な回路図に示される
るような相違点を有する類似した実施例について説明す
る。第２図及び第３図の実施例は、共に大部分に於て第
１図のブロック図に示される降雨応答型ウインドシール
ドワイパ制御システムの一般的なブロック図に適合する
ようになっている。

第３図の実施例では、異なるマイクロプロセッサチッ
プ350が使用される。例えば、シグネティックスS87C751
を用いる代わりに、シグネティックス型式S87C752を用
いることができる。これは、内蔵ADCを有し、デジタル
入力を発生するウインドーコンパレータ148、150、17
4、176を設ける必要性を排除した点で、第2a図及び第2b
図の実施例に示される前記マイクロプロセッサと異な
る。マイクロプロセッサ350は、アナログ型式の降雨感
知信号及び光感知信号をデジタル形式に変換し、かつ次
にこれらのオペランドがソフトウエアにより処理されて
ウインドーコンパレータの機能が実行される。

更に第2b図及び第３図に関して説明すると、第2b図の
ノード140の左側の回路は、第３図に於て符号352を付し
て表わされる帯域フィルタに置き換えられている。これ
は、演算増幅器345を備え、該演算増幅器はコンデンサ3
56と、その出力ターミナル362と反転入力ターミナル364
との間に前記コンデンサと並列に接続された直列の一対
の抵抗358及び360からなるフィードバークループを有す
る。分路抵抗366が抵抗358、360の共通点とDC電圧源に
通じる結合コンデンサ368との間に接続されている。ま
た、抵抗370がDC基準電圧を演算増幅器345の非反転入力
に接続している。

上述した帯域フィルタ352の前記フィードバック要素
の成分値が、約1Hzの下側周波数と約20Hzの上側周波数
との間で帯域を提供するように設定される。このフィル
タは、構成要素の老化によるDCレベルの変動等のような
全ての長期の変動を排除する機能を持つ。上側の遮断周
波数は、蛍光照明等によって生じる60サイクルのノイズ
を効果的に排除できる程度に低い。同様に上側の遮断周
波数は、蛍光照明によって発生するようなEMIの作用を
効果的に排除できるようになっていることが理解され
る。しかしながら、フィルタ352の帯域は、車輌のウイ
ンドシールドに当たる雨滴に適応できるように十分に広
い。第３図に示されるように、ターミナル372に於ける
降雨感知出力がマイクロプロセッサ350の降雨感知入力3
74に接続されている。

同様にして、第2b図に於て破線のブロック154で示さ
れる回路が、第２実施例では高利得増幅器段376及び再
起フィルタ段378に置換えられている。この帯域フィル
タは、前記フィードバックコンデンサ及び並列抵抗の成
分値がフィルタ378について幾分広い帯域を有するよう
に選択される点を除いて、帯域フィルタ352の構成と略
同じである。例えば、成分値は、低い遮断周波数が約0.
5Hzでありかつ高い遮断周波数が約60Hzであるように選
択することができる。前記帯域フィルタから得られる出
力が、マイクロプロセッサ350の入力380に印加される
「光感知」信号である。

上述したような帯域を設けることによって、車輌が進
路を変えて影の中から明るい日光の中へ動いた場合に生
じるような長い時定数の光の変化が抑制される。更に、
フィルタ378の帯域は、降雨感知チャネルより光感知チ
ャネルをEMIに対してより高感度にすることが望ましい
ことが判っているので、フィルタ352の帯域よりも高い
方の端部でより広く設定される。

また、マイクロプロセッサ350のソフトウエアでは、
「意図的な再トリガー」特性と称されるアルゴリズムが
実行される。このアルゴリズムの重要性を認識するため
に、センサハウジング10によって囲まれるウインドシー
ルドの全面積が約12cm²にすぎないことに注目すべきで
ある。このために、希にしか落ちてこない大きな雨滴が
ウインドシールドに当り、前記センサモジュールがカバ
ーしている範囲には当らないが視界を妨げるような可能
性がある。この問題を単にセンサのサイズを大きくする
ことによって解決することは、LED及び光検出器の追加
によってコストが高くなりかつシステムの複雑性が増す
という点で実際的でない。ウインドシールドに雨が当た
るのは非常に不規則な現象であり、センサの範囲内に当
たらないためにワイパが作動しないという問題は、例え
ば米国特許第4,620,141号及び同第4,867,561号各明細書
に教示されるような平滑（smooth）アルゴリズムを用い
ることによって幾分解消することができる。このような
平滑アルゴリズムによれば、感知された降雨事象の過去
の頻度に基づいてウインドシールドの水滴を拭き取るこ
とができる。平滑アルゴリズムを用いることによって、
制御回路は、降雨事象を実際に感知しない場合でも過去
のデータに基づいてワイパモータを作動させる場合があ
る。これは、雨滴がセンサ領域に当たる前にウインドシ
ールドの視界が妨げられる可能性を排除するのに役立つ
が、従来技術の平滑アルゴリズムに於ける長い時定数で
は、システムが降雨強度の変化に対して緩慢に応答する
傾向がある。

大きな雨滴があまり生じない場合には、センサが実際
にウインドシールドの囲まれた表面に水滴を検出する前
に、水滴が視界を妨げる可能性が高い。システムが作動
しており、かつ視界を妨げる程度にウインドシールドに
雨滴が当たっているが、偶然にもセンサの領域には当た
っていないような状態で降っている雨が止んでいくと仮
定したならば、前記平滑アルゴリズムを用いた場合に、
ワイパは先に感知した過去の降雨事象に基づいて十秒の
間隔で拭き動作する。この実施例に於て、センサが連続
する拭き動作間で新たに雨を全く検出しない場合には、
前記平滑アルゴリズムのみが通例その降雨強度の推定値
を減少させ、かつ次の作動間隔はより長く、例えば15秒
とすべきであると判断する。前記条件が持続しているな
らば、作動間隔は、前記平滑アルゴリズムがワイパを停
止させるべきであると判断するまで徐々に長くなる。

本発明の意図的な再トリガーアルゴリズムは、このよ
うな状態が発生することを排除している。雨が降り続い
ていると仮定した場合、このセンサに水滴が当たらない
が視界を妨げているような拭き動作間にウインドシール
ドが水滴を集める。拭き動作の際に、ワイパブレードが
その軌跡の範囲内にある水滴を集め、そのセンサの上へ
押しやる。本発明の前記回路がその水を降雨事象として
検出し、それに対応して拭き速度を調整するように機能
する。このように、上述の実施例では10秒間の第１作動
間隔の後に、センサの上に押し出された水の再トリガー
作用によって、前記マイクロプロセッサが拭き動作間隔
を再び約10秒となるように調整する。第７図には、この
ような状況が図示されている。円弧線382、384と直線38
6、388とによって囲まれた領域が、ワイパブレード390
が通過し、該ワイパブレードによって集められた水滴39
2がセンサハウジング10の占有する領域394の上を横切る
ような範囲を表わしている。

この場合に、ウインドシールドに当たる雨の量が比較
的一定であるならば、ワイパブレードの拭き動作間隔
が、水滴が偶然にもセンサ領域を全く外れる場合でも略
一定のままであることが理解される。雨の量が減少した
場合には、前記センサの上を通過するワイパが前記アル
ゴリズムを再トリガーする度合が減少する。即ち、前記
アルゴリズムは、より長い作動間隔を要求することにな
る。ウインドシールドが乾いた時点で前記意図的な再ト
リガー動作が停止し、ワイパが所定位置に停止された状
態となる。この結果、ワイパ制御システムが一端作動状
態に設定されると、前記システムは依然としてセンサの
面積を比較的小さい範囲に維持しながら、ワイパによっ
て拭かれるウインドシールドの全表面積を有効に使用す
る。これによって、センサ自体によって囲まれたウイン
ドシールドの領域のみが実際の感知領域である従来の場
合には不可能であったワイパシステムの円滑で応答性の
高い動作が可能となる。

前記意図的再トリガーアルゴリズムを首尾よく実行す
るための本発明の重要な一面は、ワイパブレードが水を
センサの上へ押し出す時間の間降雨感知チャネルの感度
を低下させる技術が中心である。そうでない場合には、
増幅されたセンサ信号がその範囲内に入ると降雨事象と
検出されるべきウインドーを確定する閾値が増大する。
第９図に於て、波形396は、前記ワイパが拭き動作して
いる際の期間398を除いて低い値を取る閾値を示してい
る。波形400は、前記ワイパが濡れている時の降雨感知
増幅器出力の絶対値を示し、かつ波形400は、ウインド
シールド及びワイパが濡れていない時の前記降雨感知増
幅器からの典型的な信号を示している。期間398及び399
に於ける感度が増大するために、降雨感知信号400のみ
が前記ウインド閾値を越えて、検知した降雨事象信号
（パルス404）を生成する。出力信号402の振幅は、増大
した閾値を越える程度に十分ではなく、このような場合
には、乾いたワイパが前記センサ領域の上を通過するこ
とによる事象は無視される。

光学的水滴感知型ワイパ制御ソフトウエアの説明 全体として、前記ワイパ制御システムのソフトウエア
は、複合ウインドーコンパレータ及び平滑アルゴリズム
としての機能を有する。即ち、降雨感知線に於けるウイ
ンドーを越えた変動（帯域フィルタの出力）を求めてい
る。前記ソフトウエアがこれを降雨事象であると認識す
る前に要求される変動の大きさがワイパの動作と同期さ
れる変数である。

また、前記ソフトウエアは平滑アルゴリズムとしての
機能を有する。即ち、前記ワイパは単に各降雨事象に基
づいて作動するわけではない。むしろ、運転者を混乱さ
せることが非常に少なくなるように円滑に拭き動作の間
隔またはワイパの速度を変化させるようにプログラムさ
れている。前記平滑アルゴリズムの形態は基本的に米国
特許第4,620,149号のソフトウエアを実現したものであ
るが大幅に改善されている。

前記プログラムは、規則的なサンプリングに基づいて
実行される「フォアグラウンドルーチン」と、非同期的
に実行される「バックグラウンドルーチン」とに分けら
れる。前記フォアグラウンドは降雨強度の推定値を維持
する機能を有し、かつ前記バックグラウンドは、それに
応じてワイパモータを再動作させる。

プログラムの変数 RAIN SENSE:センサの上に当たる水滴によって乱され
る降雨感知チャネルの帯域フィルタからの信号。A/Dユ
ニットに於て。

LIGHT SENSE:周辺光の外乱にあって乱される制御装置
の光感知部分の帯域フィルタからの信号。これら双方の
信号は、ある公称基準電圧に位置し、降雨または光を感
知した場合にのみ変動する。

QUIS RAIN:RAIN SENSEの静止位置まで即ち、A/Dユニ
ットに於て、ウインドシールドに当たる水滴が全くない
場合のRAIN SENSEの値である。

QUIS LIGHT:LIGHT SENSEの静止位置である。

RAIN:0と１との間の値。降雨強度の推定値。

SENS WIND:信号が或る事象と解される前に非励起状態
から変動することができるA/Dコンバータのカウント数
を反映する感度のウインドーである。帯域フィルタから
出てくるRAIN SENSE信号及びLIGHT SENSE信号の双方に
印加されウインドーコンパレータの電圧ウインドーの幅
に対して類似している。例えば、感度ウインドーが５な
らば、絶対値（RAIN SENSE−QUIS RAIN）が６またはそ
れ以上である場合、降雨事象と解される。

Kaa:漸近アタック係数。

Kld:線形減衰定数。

Kad:漸近減衰係数。全のアタック係数及び減衰係数が
少量の各フォアグラウンドのサンプルのみによってRAIN
を変化させるためのものであり、従って１より大幅に小
さい。

OFF TIME:RAINから計算される値であり、ワイパ動作
間の所望の休止時間を表わす。

Koff:ユニット毎に秒単位で表すオフ時間の比例定
数。

フォアグラウンドルーチン フォアグラウンドルーチンが第10図に示されており、
バックグラウンドと本質的に無関係に５ミリ秒毎に実行
され、降雨強度RAINの現在進行中の推定値を維持する機
能を持つ。

アタック特性は漸近的、即ち各サンプル毎に「進むべ
き距離」に比例する。減衰特性は線形に或る漸近係数を
加えたものである。これらの特性は、本発明のRAIN推定
値を決定するためには、一定のデューティサイクル（即
ち、降雨事象の非降雨事象に対する比）が与えられた場
合にRAINの安定した値が得られることから望ましい。

上述のソフトウエアの説明には、理解を容易にするた
めに２つの要素が省略されている。

（１）ブランキング事象が単安定延長される。即ち、前
記ソフトウエアがブランキング事象を検出すると、前記
ユニットは、約２秒間に亘って空白化された状態にあ
る。

（２）RAIN SENSE信号が実際にはソフトウエアに於て実
行されるシフトレジスタによって遅延され、前記RAIN S
ENSEが実際には数十ミリ秒先に生じている。

これら２つの要素の影響は、実際のブランキング事象
より僅か依然に実際に生じている降雨事象がブランキン
グ事象によって空白化され得ることである。即ち、ブラ
ンキング事象によって時間的に外乱に近い全ての降雨事
象が消去される。

バックグラウンドルーチン 第11図に於て、バックグラウンドプログラム即ちバッ
クグラウンドルーチンはフォアグラウンドルーチンによ
って絶えず中断されており、ワイパモータを適当に作動
させる機能を持つ。RAINに於て前記フォアグラウンドプ
ログラムから降雨強度に関する情報を入手する。更に、
バックグラウンドプログラムは、ワイパの動作に同期さ
せて感度ウインド（SENS WIND）の値を変化させる。こ
れは、意図的な再トリガが有効なセンサ面積を増倍させ
るようにすることである。

全体として、前記バックグラウンドプログラムは、降
雨強度RAINの値に略比例する速度でワイパを作動させ
る。

第11図のフロー図に示されていないのは、利用者が手
動により速度、オン／オフまたは洗浄等について操作し
たい場合に、前記ユニットがその要望を実現するように
適当にリレーを作動させるようにした特徴部分である。

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウインドシールドと車載装置を作動させる
   ための少なくとも１個のモータとを備える型式の車輌に
   於て、前記ウインドシールドの外面上に水滴を検出する
   と前記モータを自動的に作動させる前記モータの制御回
   路であって、 （ａ）前記ウインドシールドの内面に取り付けられたハ
   ウジングを有し、該ハウジングが、放射エネルギ発生源
   の列及び放射エネルギセンサの列を取り付けるための手
   段を有し、前記放射エネルギ発生源から出た放射エネル
   ギが前記ウインドシールドの前記外面からなる平面に向
   けて照射され、かつ通常は前記ハウジングが占有する前
   記ウインドシールドの部分に水滴が存在しない場合に前
   記放射エネルギセンサの列に向けて戻るようになってお
   り、 （ｂ）所定のデューティサイクルのパルスで前記放射エ
   ネルギ発生源を周期的に励起する駆動手段を有し、前記
   放射エネルギ発生源が「オン」状態にある期間が降雨感
   知期間を画定し、かつ前記放射エネルギ発生源が「オ
   フ」状態にある期間が周辺光感知期間を画定し、 （ｃ）前記降雨感知期間に於て前記放射エネルギセンサ
   の出力をサンプリングしかつ保持するための第１サンプ
   ルアンドホールド手段と、 （ｄ）前記周辺光感知期間に於て前記放射エネルギセン
   サの出力をサンプリングしかつ保持するための第２サン
   プルアンドホールド手段とを有し、前記第１及び第２サ
   ンプルアンドホールド手段によるサンプリングが連続し
   て行われ、 （ｅ）前記ウインドシールド上の水滴の感知による信号
   成分のみが残るように、前記第１及び第２サンプルアン
   ドホールド手段が採取した連続サンプルに於ける周辺光
   の外乱による前記センサ出力の信号成分を線形的に除去
   するための差動増幅手段と、 （ｆ）水滴の感知による前記信号成分に応答して前記モ
   ータを作動させるための手段とを有することを特徴とす
   るモータ制御回路。
2. 【請求項２】前記車載装置がウインドシールドのワイパ
   であることを特徴とする請求項１に記載の車輌
3. 【請求項３】前記車載装置が窓であることを特徴とする
   請求項１に記載の車輌。
4. 【請求項４】前記車載装置が引込可能な屋根部材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車輌。
5. 【請求項５】前記モータ作動手段（ｆ）が、水滴の感知
   による前記信号成分が連続サイクルで生成される速度に
   比例した速度で前記モータを駆動するために、前記ウイ
   ンドシールド上の水滴の感知による前記信号成分を受取
   るように接続された降雨制御式発振手段からなることを
   特徴とする請求項２に記載の車輌。
6. 【請求項６】前記第１サンプルアンドホールド手段と第
   ２サンプルアンドホールド手段と前記差動増幅手段とが
   タイムシフト線形差動増幅器を構成することを特徴とす
   る請求項１に記載の車輌。
7. 【請求項７】前記降雨制御式発振手段が、プログラムさ
   れたマイクロプロセッサであることを特徴とする請求項
   ５に記載の車輌。
8. 【請求項８】（ａ）透明な面上に溜まる水滴を検出して
   水滴の存在による成分と入射する周辺光の変化による成
   分とを有する複合電気信号を生成しかつ周辺光の変化に
   よる成分を有する出力信号を生成する光学的センサ手段
   と、 （ｂ）前記両成分が存在し得る第１期間に於て前記複合
   電気信号をサンプリングするためのサンプルアンドホー
   ルド手段と、 （ｃ）周辺光の変化による前記成分のみが存在し得る第
   ２期間に於て前記光学的センサ手段からの出力信号をサ
   ンプリングするためのサンプルアンドホールド手段とを
   備え、前記第１及び第２期間は互いに時間的に接して配
   分され、 （ｄ）前記第１及び第２期間に於て得られる前記信号の
   線形差動加算を実行するための差動増幅手段と、 （ｅ）前記差動増幅手段の出力が所定の閾値を越えるか
   どうかを判断するためのウインドーコンパレータ手段と
   を備えることを特徴とする制御回路。
9. 【請求項９】ウインドシールドとモータ駆動式ワイパと
   を備える型式の自動車に於て、前記ウインドシールドの
   外面に水滴を検出すると前記モータ駆動式ワイパのモー
   タを自動的に作動させるための改良されたワイパモータ
   制御装置であって、 （ａ）前記ウインドシールドの内面に固定された不透明
   なハウジングを備え、該ハウジングがその縦軸が前記ウ
   インドシールドの外面上の位置で前記ウインドシールド
   の平面と鋭角をなすように交差する第１及び第２の複数
   の孔を有し、前記第１の複数の孔がそれぞれ放射エネル
   ギ発生源を有し、かつ前記第２の複数の孔がそれぞれ放
   射エネルギセンサを有し、前記各放射エネルギ発生源が
   それぞれ１個の前記放射エネルギセンサに関連してお
   り、 （ｂ）所定のデューティサイクルのパルスで前記放射エ
   ネルギ発生源を周期的に励起するための駆動手段を備
   え、前記放射エネルギ発生源が「オン」状態にある期間
   が降雨感知期間を画定し、かつ前記放射エネルギ発生源
   が「オフ」状態にある期間が周辺光感知期間を画定して
   おり、 （ｃ）前記降雨感知期間に於て前記放射エネルギセンサ
   の出力電圧をサンプリングしかつ保持するための第１サ
   ンプルアンドホールド手段と、 （ｄ）前記光感知期間に於て前記放射エネルギセンサの
   出力電圧をサンプリングしかつ保持するための第２サン
   プルアンドホールド手段と、 （ｅ）前記第１及び第２サンプルアンドホールド手段か
   らの出力を受け取るように接続され、かつ前記第１及び
   第２サンプルアンドホールド手段によってサンプリング
   されかつ保持される前記出力電圧間の差に比例する出力
   電圧Vdiffを供給する差動増幅手段と、 （ｆ）前記Vdiff信号の振幅が所定の振幅範囲を越えた
   ときに信号を発生するために、前記電圧Vdiffを入力す
   るように接続された第１ウインドーコンパレータ手段
   と、 （ｇ）連続する降雨感知期間に於て前記Vdiff信号が前
   記振幅範囲を越える頻度に比例する速度で前記ワイパモ
   ータを駆動するために、前記第１ウインドーコンパレー
   タ手段からの出力信号を入力するように接続された降雨
   制御式発振手段を備えることを特徴とするワイパモータ
   制御装置。
10. 【請求項１０】前記ハウジングが固定されるウインドシ
    ールドのガラスの透過率に従って前記放射エネルギ発生
    源から発せられる放射エネルギの強度を調整するため
    に、前記放射エネルギ発生源に接続された強度感知フィ
    ードバック回路を更に備えることを特徴とする請求項９
    に記載のワイパモータ制御装置。
11. 【請求項１１】前記降雨制御式発振手段が、前記第１ウ
    インドーコンパレータ手段からの前記出力信号の受信速
    度に応答して、該受信速度に関連するワイパ制御信号を
    発生するためのマイクロコントローラからなることを特
    徴とする請求項10に記載のワイパモータ制御装置。
12. 【請求項１２】前記マイクロコントローラが前記駆動手
    段を制御することを特徴とする請求項11に記載のワイパ
    モータ制御装置。
13. 【請求項１３】前記マイクロコントローラが、前記第１
    及び第２サンプルアンドホールド手段を制御することを
    特徴とする請求項11に記載のワイパモータ制御装置。
14. 【請求項１４】（ａ）複数の前記放射エネルギセンサに
    於ける過渡的な周辺光の変化による前記センサ電圧レベ
    ルの変動を検出するために前記光感知期間に於て一時に
    センサ電圧レベルをサンプリングしかつ保持するための
    第３サンプルアンドホールド手段と、 （ｂ）前記センサ電圧レベルの前記変動が上限または下
    限を越えるかどうかを決定し、かつ限界を越えた状態を
    表わす二値信号を生成するための第２ウインドーコンパ
    レータ手段と、 （ｃ）前記第２ウインドーコンパレータ手段により前記
    二値信号が生成された後に、所定の時間に亘って前記ワ
    イパモータが駆動される速度を、前記第１ウインドーコ
    ンパレータ手段からの前記信号出力が変化させることを
    防止するために前記二値信号を前記マイクロコントロー
    ラに印加するための手段とを更に備えることを特徴とす
    る請求項11に記載のワイパモータ制御装置。
15. 【請求項１５】（ａ）複数の前記放射エネルギセンサに
    於ける過渡的な電磁干渉による前記センサ電圧レベルの
    変動を検出するべく、前記周辺光感知期間に於て一時に
    センサ電圧レベルをサンプリングしかつ保持するための
    第３サンプルアンドホールド手段と、 （ｂ）センサ電圧レベルの前記変動が上限または下限を
    越えたかどうかを判断し、かつ限界を越えた状態を表わ
    す二値信号を生成するための第２ウインドーコンパレー
    タ手段と、 （ｃ）前記第２ウインドーコンパレータ手段によって前
    記二値信号が生成された後に、所定の時間に亘って前記
    ワイパモータが駆動される速度を、前記第１ウインドー
    コンパレータ手段からの前記信号出力が変化させること
    を防止するために前記二値信号を前記マイクロコントロ
    ーラに印加するための手段とを更に備えることを特徴と
    する請求項11に記載のワイパモータ制御装置。