JPH08512131A - 反射要素における変化の測定または識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 所定のビームに対して透過性の板または壁（１）の濡れ可能な外側表面（５）の濡れを識別するための装置において、ビーム源とビーム受信器（１６）を備えた少なくとも２つの測定区間を有するセンサ作用領域（１４）によって、個々の測定区間の各々を所定の切換シーケンスで時間部分毎に作用接続するための切換装置（２３、３０）によって、センサ作用領域が濡れていないときに各ビーム源が検知信号の一部分を形成し、該一部分の平均振幅値は他のビーム源またはビーム源群に配属された検知信号（ＳＤ）の一部分の平均振幅値と等しくなるように選定された、個々のビーム源のビーム出力を調整するための調整装置（３２）によって、さらに検知信号（ＳＤ）を、個々のビーム源に配属された検知信号の部分の、評価装置で測定されまたは検出された差から制御信号および／または測定値信号（Ｓ４１）を形成する評価装置（４１）に伝送するための、ビーム受信器に後置接続されたフィルタ回路（３６）によって、外部ビームが濡れの測定または識別に格段の影響を及ぼさず、障害せず、エラーを生じさせないようになる。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ 反射要素における変化の測定または識別装置 ［発明の分野］ 本発明は、反射要素における変化、または反射要素による変化の測定または識 別装置であって、該反射要素は当該装置から所定のビーム（光線）に対して透明 な媒体によって分離されている識別装置に関する。 ［従来の技術］ 多くの場合において、反射要素における、例えば表面の所定の濡れによって引 き起こされた変化を識別したいという願望がある。これはそこから例えば、窓の 閉鎖、または他の窓の開放、または障害となる濡れの除去のための制御命令を導 出するためである。反射要素として例えば、ビーム透過性の板の部分反射または 壁（内部反射または全反射）、ミラーまたはそのほかの場合により散乱光だけを 反射する手段、例えば装置に接近する手などが問題となる。表面の濡れという概 念では、表面を個々の液体滴により覆うことまたは散水すること、または液体滴 の表面への衝突と理解されたい。この限りにおいて、表面に施される液体フィル ムまたは泡、または表面に堆積する、所定の層厚の液体層も入る。 反射特性の変化の範囲（量）の識別によって、例えば位置ないし状態（Lage） の変化または装置の前に可動のまたは動いた対象物の発生を検出することができ る。変化が濡れであれば、濡れた表面において例えば単位面積当たりおよび／ま たは単位時間当たりの濡らす液体の量を測定することによって、目的とする制御 命令を導出することができる。この制御命令によって例えば濡れを制御し、閉鎖 過程を存在する液体量または予期される液体量に依存して制御し、または濡れを 除去するための過程を濡れの原因の前歴に依存して最適に制御することができる 。 ［発明の開示］ 本発明の課題は、冒頭の述べた形式の装置を次のように構成することである。 すなわち、変化を測定または識別するための装置の環境からこの装置に入り込み 、装置のビームに重畳された付加的外部ビームが、変化の測定または識別自体に は重大な影響、障害、誤差を与えないようにし、付加的な外部ビームが測定また は識別のために照射されたビームに対して、実質的成分、またははるかに優勢な 成分となる場合でも、上記のような重大な影響、障害、誤差を与えないようにす るこ とである。 この課題は、次のようにして解決される。すなわち、 −センサ作用領域が前記媒体に設けられており、 該媒体は、少なくとも２つの測定区間又は区間群を有し、 前記少なくとも２つの測定区間には、少なくとも１つのビーム源またはビーム 源群が、所定のビームをビーム透過性の媒体に照射するために配置されており、 少なくとも１つのビーム受信器またはビーム受信器群が、ビーム強度特性曲線 の最大値ゾーンの重なり領域に配置されており、 前記特性曲線は、前記センサ作用領域が静止状態にあるときに、媒体の反射要 素に対向する側から出射した反射ビームに対する特性曲線であり。 前記反射ビームは、ビーム受信器に配属されたビーム源（単数または複数）の 反射ビームであり、 前記ビーム受信器は、受信されたビームに相応する検知信号を形成するための ものであり、 −切換装置が設けられており、 該切換装置は、時間区分毎に個々の測定区間の各々を作用接続し、 当該接続は、所定の切換シーケンス周波数で順次反復される切換シーケンスで 行われ、 −個々のビーム源またはビーム源群のビーム出力を調 整するための調整装置が設けられており、 前記ビーム出力は、センサ作用領域が静止状態にあるとき、ビーム受信器に配 属されたビーム源またはビーム源群の各々が検知信号の一部分を形成するように 選定されており、 前記検知信号の平均振幅値は、他のビーム源またはビーム源群に配属された、 検知信号の一部分の平均振幅値と同じであり、 −ビーム受信器（単数または複数）に後置接続されたフィルタ回路が設けられて おり、 該フィルタ回路は、切換シーケンス周波数の振動（反復）（Schwingung）に変 調された検知信号を評価装置に伝送し、 該評価装置は、制御信号および／または測定値信号を検知信号の個々のビーム 源またはビーム源群に配属されている一部分の差から形成するものであり、かつ 前記差は評価装置で測定または検出されるものである、ことを特徴とする。 反射要素における変化を測定または識別するためのビーム（光線）は、板また は壁の外表面の濡れの場合、板または壁も、板または壁を濡らす液体も重大な減 衰なしに通過し、板または壁を通る垂直に対して拡散角を以て壁に照射されるビ ームの成分（この成分は拡散角が大きくなるとますます大きくなる）は板または 壁 の外側表面の境界面により反射される。この反射は、入射角の臨界角まで行われ 、この臨界角においては、境界面が光学的に申し分のない場合、照射されたビー ムの全反射がその境界面の表面で生じる。 したがって、板または壁をビーム源の箇所において垂直に貫通する面では、板 または壁に結合されるビーム源のビーム強度の方向特性および板または壁におけ るビームフラックス（光線束）の減衰に依存して、ビーム源が結合される板また は壁の内側表面から出射するビームフラックスのビーム強度特性が生じる。この ビームフラックス特性は、ビーム源の結合箇所と、臨界角の下で全反射されるビ ームの出射領域との間に、通常は幅のある最大値を有する。これは図１に概略的 に示されている。この最大値では次の場合にビーム強度特性の最大変化が予期さ れる。すなわち、板または壁で伝達されるビームの反射が、板または壁の濡れ得 る表面において、前記最大値と内部表面におけるビーム源の結合部との間にある センサ作用領域（この領域は板または壁の外側表面であるが）で濡れによって変 化する場合である。この場合、この最大値の位置も大きさも、センサ作用領域に おける板または壁の外側表面の濡れの形式に応じて変化する。前記センサ作用領 域は、濡れていない状態では実質的に、板または壁の内側表面におけるビーム強 度の前記最大値の形成に寄 与する。基本的に、複数の局所的最大値が形成される。濡れた板または壁も、濡 れ性の液体も通過するビームとしては、例えば可視領域、紫外線領域、または赤 外線領域のレーザービーム、超音波ビーム、または容量性ビームが考えられる。 とりわけビーム透過性媒体は必ずしも板または壁である必要はない。他のビー ム透過性媒体中、例えば空気中でも、当該装置は反射特性の変化を識別すること ができる。これは測定区間を、通常はビーム源とビーム受信器を有する装置と反 射要素、例えばミラーまたは手の間でのみ形成し得る場合においてそうである。 反射される散乱光だけで、装置は例えば位置もしくは状態（Lage）の変化（以下 「位置変化」で代表させる）または手の接近を識別することができる。 少なくとも２つの測定区間の構成（２つのビーム源またはビーム源群が１つの 受信器に配属されているか、または複数のビーム受信器が１つのビーム源に配属 されているかは関係なく）、そしてそれぞれ板または壁に結合されるビーム源（ 単数または複数）の、板または壁の内側表面から出射する各ビームフラックス（ 光線束）分布の最大値ゾーンにおけるそれぞれのビーム受信器の構成、交互に順 次連続する、測定区間の作用切換が所定の反復（Umlauf）切換シーケンスで行わ れる構成、ビーム源またはビーム源群のビーム出力を、 ビーム受信器の出力側での検知信号が反射要素の初期状態ないし静止状態で、個 々のビーム源またはビーム源群の作用切換のための切換シーケンスの反復（サイ クル）中に変化しないような値に調整する構成、および個々のビーム源またはビ ーム源群に配属された、検知信号の部分の差を、反射特性が例えばセンサ作用領 域における濡れによって変化する際に利用する仕方は次のような利点をもたらす 。すなわち、当該構成は、例えば板または壁の濡れによる変化の非常に広い領域 を検知すること、並びにビーム受信器への直接的外部入射ビームが、測定または 識別のために出射する作用ビームの評価にほとんど何の作用も及ぼさないこと、 （このことは外部入射ビームの強度が作用ビームの強度よりも実質的に何倍も大 きくても当てはまる）、さらに外部ビームは本発明の装置構成に基づき、例えば 濡れの変化に起因する作用ビームの変化に影響を及ぼさない、という利点を有す る。 変化の検知の確実性は次のようにしてさらに上昇する。すなわち、１つのビー ム受信器に配属されたビーム源またはビーム源群の交互の作用切換のための切換 シーケンスの切換シーケンス周波数を、ビーム受信器に作用する外部ビーム（光 線）の予想最大変化シーケンスよりも実質的に何倍も高い周波数に選択し、かつ 変化シーケンスが切換シーケンスと同じシーケンス周 波数を有する検知信号だけを評価するのである。 本発明の更なる有利な構成は従属請求項に記載されている。 ［図面の簡単な説明］ 本発明を以下、有利な実施例に基づいて詳細に説明する。所属図面には以下が 示されている。 図１ａ 結合された回路（ビーム）源を有するビーム透過性の板または壁の垂 直断面図、 図１ｂ 図１ａに示された構成の、反射のビーム強度を示す特性線図、 図２ 濡れ可能な板または壁を、その内側表面方向に見た部分図であり、取り 付けられたビーム源およびビーム受信器を有する、 図３ 板または壁のセンサ作用領域の、図２に示された構成により濡れを測定 または検出するための構成のブロック回路図、 図４ ビーム受信器の出力信号および検知信号の時間経過を示す線図ａ）から ｄ）， 図５ 板または壁の濡れを２つの特に結合されたビーム源と１つの制御装置に より測定または検出するための別の構成のブロック回路図、 図６ 板または壁の内側表面において、２つのビーム源をこの表面に特に結合 した際の反射ビームのビーム強度特性の経過を示す線図、 図７ 評価装置のブロック回路図、 図８ フロントウィンド（ウィンドブレーカ）の概略図、 図９ モータ終端スイッチ信号およびモータの時間経過、濡れが強い場合と弱 い場合の信号経過、時定数が変化する場合の信号経過を示す線図ａ）からｄ）、 図１０ 別の実施例のブロック回路図、 図１１〜１３ 種々の入力信号の例。 ［発明の有利な実施形態］ 濡れを測定および識別するための装置の実施例の説明を行う。ただし、この装 置は他の、濡れによって惹起されるものではない、静止状態または初期状態に対 する反射特性の変化も識別することができる。ここで考慮すべきことは、例えば 位置（状態）変化の識別、または場合により散乱光だけを反射する要素（物体） の接近である。これは例えば、手がウィンドウに接近することによって所定の応 答が発生する場合である。実施例では、ビーム（光）透過性の媒体は板または壁 １である。しかし他の、例えば形のない透明な媒体を使用することもできる。こ れらにおいては変化は、ビーム源の作用（aktiv）ビームを反射する媒体を、測 定装置のビーム路へ、またはビーム路中の運動へ、測定区間の構築を可能にする よう挿入することによって 引き起こされる。 図１ａでは、詳細には図示しない平面に切断された板または壁１が部分的に示 されている。この平面は、板に対して垂直に延在し、板または壁に結合されるビ ーム源２を通る。このビーム源の板へのビームがライン３により示されている。 ビーム源は板１の内側表面４に次のように結合されている。すなわち、ビーム源 によって形成されたビーム３が重大な損失なしに入射できるように結合される。 このビームは、光法則に従って、板の内側表面４に対向する板１の外側表面５に て、入射角ａの増大と共に外側表面により反射される成分（反射ビーム６）が増 加し、板または壁１の内側表面４にて再び一部が反射ビーム７として出射する。 この反射ビーム７のビーム強度Ｉの経過は、ビーム源からの距離ｘに依存して図 １ｂに曲線８として概略的に示されている。この曲線は、ビーム源２と、板の内 側表面４における第１の全反射の反射ビームの出射部との間の距離の領域に例え ば第１の最大値１０を有する。この最大値は実質的に、板１へのビーム源２の照 射特性に依存している。この限りにおいて、信号曲線に複数の最大値を検出する ことができ、評価することができる。この照射特性は図１ａに概略的に曲線１１ として示されており、角度に依存する、板内へのビーム源のビーム強度を概略的 に表す。 板または壁の外側表面５の濡れが、ビーム源のある箇所の板に対して垂直のと ころ１２と、第１の最大値の箇所ｘｍにおいて板を通って垂直のところ１２ｍと の間の外側表面の特に感度の高い領域に発生すると、すなわち板または壁のセン サ作用（aktiv）領域１４（この領域では外側表面によって最大値１０に対する 反射ビームが反射される）に発生すると（このことは図１にセンサ作用領域１４ における水滴１３により示されている）、水滴１３の付着領域１５における外側 表面での光学的反射系が次のように変化する。すなわち、変化した反射によって 反射ビーム７のビーム強度の曲線形状が、濡れによって変化した曲線８’に変化 し、最大値１０の位置ｘｍが変化した曲線８’の最大値１０’の新しい位置ｘｍ ’に変化する。 反射ビーム７のビーム強度の最大値１０の領域、例えばビーム源２の結合箇所 からの間隔ｘｅにおいて、ビーム受信器１６（これは図１ａに破線で示されてい る）が板または壁の内側表面４に結合されている。このビーム受信器は、板のセ ンサ作用領域１４の濡れていない状態の測定区間を介して、曲線８により定めら れる反射ビーム７のビーム強度Ｉ１を受信する。板のセンサ作用領域が濡れてい る状態では、濡れによって変化した板の反射ビームのビーム曲線８’のビーム強 度Ｉ２を受信する。ビーム強度Ｉ１からＩ２への変化 は、板または壁１のセンサ作用領域１４が濡れたことを表す。 図２には、濡れ可能な板または壁１の一部分が板の内側表面４への方向で示さ れている。この部分は３つの群１７、１８、１９を内側表面に結合されたそれぞ れ２つのビーム源に対して備えている。すなわち、第１の群１７のビーム源２． １（１７）、２．２（１７）、第２の群１８のビーム源２．１（１８）と２．２ （１８）、第３の群１９のビーム源２．１（１９），２．２（１９）であり、こ れらはすべて共通の１つのビーム受信器１６に配属されており、円形に共通のビ ーム受信器１６を中心にして配置されている。これにより、ビーム受信器は、個 々のビーム源２．１（１７）ないし２．２（１９）の反射ビームのビーム強度の 最大値１０のほぼリング状ゾーン２０上にある。 図示の実施例では、ビーム受信器に対向するそれぞれ２つのビーム源が２つの ビーム源の群を形成している。もちろん他の構成も考えられる。１つのビーム源 にこれを円形に取り囲む多数のビーム受信器が配置される場合である。この構成 では、少なくとも２つの測定区間が相互に依存せずに問い合わされ、これらを制 御することができる。 図２に示された、ビーム源の３つの群が所属の１つのビーム受信器を取り囲む 構成の作用を、図３に実施 例として示された回路装置に基づいて詳細に説明する。図３には、濡れ可能な板 または壁の一部が垂直断面図で概略的に示されている。ここでは、図２に概略的 に示され、板１の内側表面４に結合された６つのビーム源２．１（１７）ないし ２．２（１９）と、所属の同じように内側表面に結合されたビーム受信器１６が 設けられている。ビーム源は図示の実施例では発光ダイオードであり、一方の端 子は電流源２１の一方の極と接続されている。電流源の他方の極は３位置シーケ ンス（切換）スイッチ２３の入力側（端子）２２と接続されている。３位置シー ケンススイッチは信号入力側２２を、その制御入力側２５の各制御パルス２４に 従って後続の信号出力側２６．１，２６．２または２６．３に接続する。図示の 実施例では信号入力側が信号出力側２６．１と接続されており、信号入力側は次 の制御パルスによってこれに続く信号出力側２６．２に接続される。このように して、シーケンススイッチ２３の制御入力側２５に接続されたクロック発生器３ ０の切換シーケンス周波数ｆａの切換シーケンスにより、ビーム源群１７、１８ および１９が交互に順次、電流源２１に接続される。これによって、ビーム源群 １７、１８および１９は交互に順次、次の群が投入接続されるまで接続され、作 用する。 ビーム透過性板１における、個々のビーム源群のビ ームの経過は、図３に異なる形態の線２７、２８、２９により概略的に示されて いる。板の外側表面５で反射された成分は板の内側表面４にて一部が再び反射ビ ーム７として出射する。反射ビームのビーム強度の最大値のゾーンで、板１の内 側表面に結合されたビーム受信器１６（図示の実施例では光電素子）は、受信さ れたビームフラックスを電気出力信号Ｓ１６に変換する。この電気信号の時間経 過３１は時間軸ｔの上に図４の線図ａ）に概略的に示されており、反復して交互 に並んだ信号部分３７、３８、３９から形成される。これらの信号部分は切換シ ーケンスから発生するものである。これらの信号部分により、ビーム源の個々の 群１７、１８、１９は光ビームを照射するため短時間Ｔａの間、投入接続され再 び遮断される。この時間Ｔａはシーケンススイッチ２３を制御するクロック発生 器３０のクロック周波数ｆａの期間と等しい。 シーケンススイッチ２３の出力側２６．１〜２６．３の調整素子３２にて、ビ ーム源の個々の群１７、１８、１９のビーム出力が次のように調整される。すな わち、ビーム源の各群が、板または壁１が濡れておらず障害を受けていないとき にそれだけでビーム受信器の出力信号Ｓ１６の同じ平衡値Ｉ０が形成されるよう に調整される。これは図４の線図ｂ）に、ビーム受信器１６の、障害を受けずに 平衡された出力信号Ｓ１６ の時間経過３３として概略的に示されている。板１のセンサ作用領域１４が例え ば水滴１３によって濡らされると（図３に概略的に示されたように）、ビーム路 ２７、２８、２９がこの濡れによって次のように変化する。すなわち、個々のビ ーム群１７、１８、１９のビームフラックス成分が出力信号Ｓ１６の平衡された 経過３３において次のようにシフトされるよう変化する。すなわち、例えば図４ の線図ｃ）に示された、ビーム受信器１６の出力信号Ｓ１６に時間的に平坦な経 過３４が生じるようにシフトされる。この出力信号Ｓ１６は増幅器３５とハイパ スフィルタ３６を介して、検知信号ＳＤとして評価装置４１の信号入力側４０に 供給される。ハイパスフィルタ３６の遮断周波数ｆｐは次のように選定されてい る。すなわち、板または壁１の、識別すべきまたは測定すべき濡れが存在する際 のセンサ作用領域の個々の区間３７、３８、３９から形成される出力信号の経過 ３４がフィルタからほぼ伝送される反面、ビーム受信器１６に対する外部ビーム による変動（この変動も受信器は同じように電気信号に変換する）は検知信号Ｓ Ｄでは作用しないように選定されている。ハイパスフィルタ３６の出力側で形成 される検知信号ＳＤのこの時間経過は、図４の線図ｄ）に太い実線の曲線４２で 概略的に示されている。図示の実施例では、評価装置４１は詳細には示さない閾 値 回路である。この閾値回路は、検知信号ＳＤの経過４２が所定の閾値ＳＷを越え るときに評価装置４１の出力側４１．２に制御信号Ｓ４１を形成する。この詳細 に図示しない制御信号Ｓ４１は、板のセンサ作用領域１４における濡れた板１ま たは壁の濡れを指示し、濡れに依存する過程を制御するために使用することがで きる。 図５には、板１または壁の濡れを測定または検出するための装置の別の実施例 のブロック回路図が示されている。この実施例は、図３に示された実施例とは実 質的に、板または壁のセンサ作用領域１４におけるビーム源の構成の形式、およ びビーム源のビーム出力の平衡制御のための付加的制御装置の点で異なる。２つ のビーム源２．１と２．２は板１の内側表面４に次のように結合されている。す なわち、板または壁へのビーム源２．１または２．２の最大ビーム強度の入射角 ａＥが、板または壁の内側表面からの反射ビーム７の最大値１０が、ビーム源、 および所属の同様に内側表面に結合されたビーム受信器１６のある箇所において 板または壁を垂直に通る平面でその最大に達するときの角度とほぼ等しくなるよ うに結合されている。これによって、板または壁１の内側表面４からのビーム源 の反射ビーム７のビーム強度の曲線８．１または８．２の明瞭な第１の最大値１ ０．１が達成される。これ は図６に示された、ビーム源２．１および２．２のビーム源の反射ビームに対す るビーム強度Ｉ１の特性８．１および８．２により示されている。板または壁の 内側表面から発生した、ビーム源のビームフラックスのビーム強度曲線の最大値 を明瞭に形成できればそれだけ、板または壁の濡れを性格かつ確実に検出および 測定することができる。したがって、ビーム受信器に配属されたビーム源を板ま たは壁の内側表面に結合することは、たとえ測定が複数の反射の後に行われるに しても特に有利である。さらに、２つのビーム源２．１と２．２を異なる間隔ｘ １とｘ２を以て所属するビーム受信器から次のように分離する。すなわち、２つ のビーム源が平衡した状態において、板または壁が濡れていなければビーム受信 器１６は、第１のビーム源２．１の反射ビーム曲線８．１の第１の最大値１０． １の立下がり縁（フランク）４３の上にあり、同時に板または壁１の内側表面４ からの、第２のビーム源２．２による反射ビームの曲線８．２の第１の最大値の 立上がり縁（フランク）４４の上にある。このことは板または壁の塗れの識別お よび測定の精度および確率を高める。なぜなら、板または壁のセンサ作用領域の 濡れの測定の際には、最大値が高さだけでなく所属のビーム源からの距離でも変 化するからである。このようにして最大値の位置（ないし状態）変化により濡れ の小 さな変化でも明瞭に検知することができる。 ビーム源２．１ｔｏ２．２のこの構成によって、定常的な液体フィルムまたは 液体層４５の形態の濡れも（図５の板または壁の外側表面５に模式的に示した） 、検出または測定することができる。濡れによって、濡れていない板に対する反 射ビームのビーム強度の２つの曲線８．１と８．２の縁（フランク）４３と４４ が次のように変形し移動する。すなわち、ビーム受信器の出力信号Ｓ１６に対し て、２つの曲線で共通の平衡点（交点）４６が、２つの異なる振幅値Ｉ ４６． １とＩ ４６．２を有する２つの曲線点４６．１と４６．２に***するのである 。これは図６に示されている。ここから、制御信号および／または測定信号を形 成するために、検知信号ＳＤの信号差を導出することができる。 図５に示された実施例では、２つのビーム源２．１と２．２を制御するための 回路装置がクロック発生器３０である。このクロック発生器は非反転出力側３０ ．０と反転出力側３０．１に交互に電流パルスを形成する。この電流パルスはそ れぞれ、出力側に接続されたビーム源を電流パルスの照射を持続時間の間、励起 するためのものである。電流パルス発生器３０の出力側は電流値を調整するため に電流調整素子３２を有する。この電流調整素子は、その調整入力側の調整信号 Ｓｒ によって調整することができる。この２つのビーム源の、ビーム受信器１６の結 合箇所ＸＥ（図６）における反射ビームは、この受信器によって電気出力信号Ｓ １６に変換される。この出力信号は、図３に示された構成に相応して、増幅器３ ５とハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタ３６を介して検知信号ＳＤとし てフィルタ回路３６の出力側に達する。フィルタ回路３６の出力側には信号セン タリング段ないし中央値設定段（Zentrierstufe）４８が接続されている。この 信号センタリング段は、フィルタ回路３６の出力側における検知信号ＳＤの変化 を中央電圧（Mittenspannung）Ｕｚに印加（重畳）する（aufpraegen）。図示の 実施例では、信号センタリング段４８は、２つの復調出力側４９．１と４９．２ を備えた同期復調器（検出回路）（Synchrondemodulator）４９を有する。これ らの出力側はそれぞれ１つのビーム源に配属されている。配属は、電流パルス発 生器３０の制御クロックＳ３０．０を介して行われ、この電流パルス発生器はビ ーム源の照射も制御する。復調器出力側４９．１と４９．２には、図示の実施例 では復調値ストア手段（ないしキャパシタ）（Speicher）５０．１と５０．２が 後置接続されている。これらのストア手段は、同期復調器４９により検出（走査 ）（abtasten）され、２つのビーム源に配属された、復調信号ＳＤの信号部分の 平均振幅値を一時ストア（speichern）し、このようにして包絡曲線復調器を形 成する。２つの検知値ストア手段の瞬時平均振幅値から、後続の演算増幅器５１ で差分信号が形成され、平均値に重畳される。このようにして形成され、平滑化 された検知信号ＳＤｍは評価装置４１にも、大きな制御時定数を有する制御回路 ５２にも供給される。この検知信号ＳＤｍは、フィルタ回路３６の出力側の検知 信号ＳＤに対して格段にエラーが少ない。図示の実施例では、制御回路は、時定 数素子５３と比較器５４を有する。比較器は、基準信号Ｓｒｅｆとの比較によっ て、電流調整素子３２の調整入力側４７に対する調整信号Ｓｒを次のように形成 する。すなわち、電流調整素子により制御されるビーム源２．１のビーム出力が 、信号センタリング段４８の出力側における検知信号振幅値の差がゼロになるよ う変化するように形成する。制御速度、すなわち制御回路５２の制御時定数Ｔｖ はここでは、これが濡れ過程の検出すべきもっとも緩慢な変化よりも何倍も大き くなるよう選定される。評価装置４１の入力側は、２つの検知値メモリ５０．１ および５０．２の出力側と直接接続することもできる。これは特に、評価装置に よって濡れを測定すべき場合である。制御時定数は、切換シーケンス信号の振動 （反復）期間（Schwingungsperiode）よりも何倍も大きい。この切換シーケンス 信号はビーム受信器に配属されたビーム源またはビーム源群を切り替える。これ によって、板または壁のセンサ作用領域における緩慢な変化、または無変化（こ れらは濡れに起因するものではないか、または濡れに該当しない）が濡れの識別 または測定の際に考慮されなくなり、老化、汚れ、または温度差による影響を容 易に除去することができる。これらは公知の装置では問題となって生じるもので ある。 所望の場合には、複数のビーム受信器、例えばホトダイオード、と複数のビー ム源、例えば発光ダイオードを直列に接続することができる。これにより測定区 間の数を増やし、測定結果の信頼性を向上させることができる。例えば多数の発 光ダイオードを次のように配置することができる。すなわち、１つのホトダイオ ードが四角形の４角に配置された発光ダイオードの中央と同心になるように配置 するのである。これによって４つの相互に依存しない測定構成が得られる。この ラスタを連続することによって、さらに高い確実性の要求が装置構成に課せられ る場合、この数は容易に増大することができる。複数のビーム源を１つのビーム 受信に配属する構成は反対の構成（複数の受信器と１つのビーム源）に対して、 例えば自動車のウィンドワイパーモータの制御の際に、測定区間の一部だけを損 なう外部光の影響をさらに良好にろ波除去することが できるという利点を有する。 装置（ウィンドワイパー、散水装置）が濡れに依存して制御されると直ちに、 図７の装置１１２は感度がより不感性になり、これによりそれ以上の変化が確実 に検出される。ウィンドワイパーが後に残す条痕（これは自然に乾燥し感度が高 い場合には信号を誘起することとなるが、）についてのみ考えるならば、例えば 時定数を少なくとも測定区間を除去（Beseitigung）装置が拭取り通過する間、 除去装置によって形成される信号が十分抑圧されるほど小さくすることができる 。または評価装置はストア（ないしキャパシタ）ユニット（Speichereinheit） を有し、このストアユニットは、時定数が長く調整されている限り発生する信号 を記憶し、測定区間を除去装置が拭取り通過する際に時定数が短いことにより発 生する信号を少なくとも部分的にブロックないし抑圧する。 場合により評価装置は、測定区間を除去装置が拭取り通過している間に検出さ れた信号をその強度に関して評価し、強度が調整可能な限界値を下回ると直ちに 、この評価装置はストアユニットをディスチャージする。このストアユニットの 内容に依存して除去装置は制御される。これによって装置は迅速かつ柔軟に、例 えば車両の場合にウィンドワイパーが迅速に休止位置に戻らなければならないと きでも応答することができる。 これは例えば車両が信号で停止したり、またはトンネルに入るときである。この 場合、拭取り通過によって引起こされる信号、すなわち特に水しぶきによって引 起こされる信号を統合ないし積分（aufintegrieren）することができる。検出さ れた値が限界値よりも下にあれば、復帰が開始される。 図９ａには、図８のウインドワイパー１２５によりフロントウィンドが拭取り 通過された際の拭取り過程の時間経過が示されている。ここでウィンドワイパー は位置ｘで装置を拭取り通過する。ウィンドワイパー１２５の前に押し寄せた水 しぶきによって強いパルスおよび入力信号Ｅｓ（Ｑ１）（例えば図９ｂの水量Ｑ １）が発生する。この信号は結果を誤らせることがある。しかしこの時点で感度 を低減すると、この信号は負の影響を及ぼさない。調整手段１１４または切換（ スイッチ）手段１２１を介して、時定数を例えばＴｖからＴｖ２に変更すること ができる。またはワイパーのスタート信号１３０の後の所定時間ｔ１に、タイマ Ｔ２（図９ｄ）を用いて感度の低減を行う。このようにして、入力信号Ｅｓ（Ｑ ２）が、閾値Ａｓ（Ｔｖ）に対して高められた閾値Ａｓ（Ｔｖ２）を越えること が極く少なくなる。 ストア（ないしキャパシタ）ユニット１１５は第１のストア手段（ないしキャ パシタ）１１６を有する。 このストア手段はこの信号を閾値に依存する減衰素子１１７を介して別のストア 手段（ないしキャパシタ）１１８に出力する。（バイパス）橋絡回路１２２によ って強い信号を該別のストア手段１１８に直接供給することができる。ストア（ 充電）容量に応じて、測定値信号Ｍｓは発振器１２３を介してウィンドワイパー モータＭに供給される。モータは終端スイッチ（ないし回路）Ｅ（Endschalter ）を介して信号を調整手段１１３、１１４に出力することができる。しかし終端 スイッチへのこの接続は必ずしも必要ではない。信号強度に応じて、ウィンドワ イパーは持続動作またはワイパーモータの高速段にも、直接移行することができ る。 拭取り通過中に検出された値は、乾燥時運転制御に対する評価のために検出す ることができる。例えば、車両が信号で制動しなければならない場合、またはト ンネルに進入する場合は、場合により急激に除去すべき水しぶきが減少する。ウ ィンドワイパー１２５の領域の水しぶきは比較的に少なくなる。拭取り通過時に 発生する信号を積分器１１９により積分すれば、水しぶきに対する尺度が得られ る。測定値が限界値Ｇｒｅｆを下回り、例えばフリップフロップ回路１２４がワ イパーの連続運転を通報すると、スイッチ手段１２０はストア手段１１８を放電 して制御装置１２９に指示 する。ワイパーの各新たなスタート信号により、フリップフロップ回路が再びリ セットされる。乾燥時運転は回避される。しかしワイパーは安全性の理由から、 場合によって減分計数によって徐々にゼロ状態に戻らなければならない。 ときどき原因もなく、個々の事象が装置をトリガすることもある。これは例え ば、車両に装置が配置されている場合は虫の衝突、または同様に１回限りの現象 に関する。また運転者において意図しないウインドワイパーのトリガにより驚愕 の瞬間が発生することもある。装置は、個々の事象であるのか否かを識別し、評 価装置４１への信号流を別の信号が発生して初めてイネーブルする。 評価装置４１にはこのために、図１０に示されたスイッチ手段１６０が前置接 続され、このスイッチ手段は最初の信号時に開放される。最初の信号は閾値スイ ッチ１６４に供給され、閾値スイッチはこの信号を基準信号Ｗｒｅｆと比較する 。この信号が基準信号よりも大きければタイマ１６１を介してスイッチ手段１６ ０が作動され、これによって初めて装置と評価装置４１との間の接続が形成され る。次の入力信号がタイマ１６１により設定された時間内に発生すると、これは 評価装置４１に直接供給される。しかしこの信号は閾値スイッチ１６４も通る。 閾値を再び上回ると、期限 付きの接続を形成するタイマ１６１の計数動作時間が新たにスタートされる。 図１１〜１３には種々異なる入力信号が示されている。虫が衝突したときには 入力信号Ｅｓが図１１に示されているように時間ｔにわたって生じる。装置は、 大きく変調された（ausgeregelt）一度だけの変化を識別する。しかし見極めの つく時間内には更なる信号は発生しないので、評価装置４１には何の影響も及ぼ さない。 図１２の水滴の場合、装置は変化を大きく変調する。しかし新たな変化が通報 されるので、図１１の場合よりも緩慢な減衰が生じる。相応する信号基準値にお いて、評価装置は除去装置をスタートさせる。この水滴はその信号経過の点で明 らかに、風の中を移動する図１３の水滴とは異なる。風の中を移動する水滴は多 数の信号によって場合により除去装置をトリガする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 Ｐ４３３９５７４．０ (32)優先日 1993年11月19日 (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (31)優先権主張番号 Ｐ４４０３２２１．８ (32)優先日 1994年２月３日 (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＫ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 反射要素における変化、または反射要素による変化の測定または識別装置 であって、 前記反射要素は当該装置から、所定のビームに対して透明な媒体によって分離 されている形式の装置において、 −センサ作用領域（１４）が前記媒体に設けられており、 該媒体は、少なくとも２つの測定区間又は区間群を有し、 前記少なくとも２つの測定区間には、少なくとも１つのビーム源（２．１、２ ．２）またはビーム源群（１７、１８、１９）が、所定のビームをビーム透過性 の媒体に照射するために配置されており、 少なくとも１つのビーム受信器（１６）またはビーム受信器群が、ビーム強度 特性曲線（８）の最大値（１０）ゾーン（２０）の重なり領域に配置されており 、 前記特性曲線は、前記センサ作用領域が静止状態にあるときに、媒体の反射要 素に対向する側から出射した反射ビーム（７）に対する特性曲線であり、 前記反射ビームは、ビーム受信器に配属されたビーム源（単数または複数）の 反射ビームであり、 前記ビーム受信器は、受信されたビームに相応する検知信号（ＳＤ）を形成す るためのものであり、 −切換装置（２３、３０）が設けられており、 該切換装置は、時間区分毎に個々の測定区間の各々を作用接続し、 当該接続は、所定の切換シーケンス周波数（ｆａ）で順次反復される切換シー ケンスで行われ、 −個々のビーム源またはビーム源群のビーム出力を調整するための調整装置（３ ２）が設けられており、 前記ビーム出力は、センサ作用領域が静止状態にあるとき、ビーム受信器に配 属されたビーム源またはビーム源群の各々が検知信号の一部分（３７）を形成す るように選定されており、 前記検知信号の平均振幅値は、他のビーム源またはビーム源群に配属された、 検知信号の一部分（３８、３９）の平均振幅値と同じであり、 −ビーム受信器（単数または複数）に後置接続されたフィルタ回路（３６）が設 けられており、 該フィルタ回路は、切換シーケンス周波数の振動（反復）に変調された検知信 号（ＳＤ）を評価装置（４１）に伝送し、 該評価装置は、制御信号および／または測定値信号（Ｓ４１）を検知信号の個 々のビーム源またはビーム源群に配属されている一部分の差から形成するもので あり、かつ前記差は評価装置で測定または検出されるものである、ことを特徴と する装置。 ２． 前記媒体は、所定のビームに対して透過性でありかつ当該装置が設けられ た板または壁（１）であり、 前記反射要素は、板または壁（１）の濡れ可能な外側表面（５）であり、 静止状態で濡れていない、板または壁（１）にあるセンサ作用領域に、少なく とも２つの測定区間が延在し、 前記ビーム源は、濡れ可能な外側表面（５）に対向する、板または壁の内側表 面（４）に結合されている、請求項１記載の装置。 ３． 前記測定区間は、少なくとも２つのビーム源（２．１，２．２）もしくは ビーム源群（１７、１８、１９）、および少なくとも１つのビーム受信器（１６ ）により形成されている、請求項１記載の装置。 ４． 前記切換装置は、非反転出力側（３０．０）と反転出力側（３０．１）と を有する電流パルス発生器（３０）であり、 出力側の少なくとも一方（３０．１）には電流調整素子（３２）が配置されて おり、 該電流調整素子は、前記出力側（３０．１）により接続された所属のビーム源 （２．１）またはビーム源群の所定のビーム出力を調整するためのものである、 請求項１記載の装置。 ５． フィルタ回路はハイパスフィルタ（３６）であ る、請求項１記載の装置。 ６． 前記媒体の、反射要素に対向する側に２つのビーム源（２．１，２．２） が結合されており、 当該ビーム源のうち第１のビーム源（２．１）は、所属の共通のビーム受信器 （１６）から次のように離れて配置されており、 すなわち前記ビーム受信器が、第１のビーム源により媒体の当該側で、センサ 作用領域が静止状態にあるときに形成されるビーム強度曲線（８．１）の第１の 最大値（１０．１）の、ビーム源から離れた方の縁（フランク）（４３）にある ように配置されており、 第２のビーム源（２．２）は共通のビーム受信器から次のように離れて配置さ れており、 すなわちビーム受信器が、第２のビーム源により媒体の当該側で、センサ作用 領域が静止状態にあるときに形成されるビーム強度曲線（８．２）の第１の最大 値（１０．２）の、第２のビーム源に近い方の縁（フランク）（４４）にあるよ うに配置されている、請求項１記載の装置。 ７． 前記フィルタ回路（３６）の出力側に、信号センタリング段（４８）と制 御信号発生器（５２）を有する制御装置が後置接続されており、 前記信号センタリング段（４８）は、ビーム受信器（１６）に配属された各ビ ーム源（２．１、２．２） またはビーム源群毎に検知値ストア手段（５０．１，５０．２）を有し、 該ストア手段は、ビーム源（例えば２．１）に配属された、検知信号（ＳＤ） の信号部分（例えば３７）のそれぞれの平均振幅値をストアするためのものであ り、 前記信号センタリング段はさらに検出（走査）回路（Tastschaltung）（４９ ）と比較装置（５１）を有し、 該検出（走査）回路は、作用接続されるビーム源に配属された、検知信号の信 号区間の振幅値をサンプリングし、かつ当該信号区間の平均振幅値を所属の検知 値ストア手段にストアするためのものであり、 前記比較装置（５１）は、２つの検知値ストア手段のストアされた振幅値から 差分値を形成するためのものであり、 前記制御信号発生器（５２）は信号センタリング段に後置接続されており、か つ少なくとも１つの電流調整素子（３２）を有し、 前記電流調整素子（３２）は、制御時定数（Ｔｒ）を制御信号（Ｓｒ）に対し て調整するものであり、 前記制御時定数は、所定の切換シーケンス周波数（ｆａ）の振動（反復）期間 に対して何倍も大きなものであり、 前記制御信号（Ｓｒ）は、制御信号発生器にて、個々のビーム源またはビーム 源群に配属された、検知信号の信号部分の平均振幅値の差から形成されたもので あり、 該調整は、検知信号の信号部分の平均振幅値の前記差をゼロとするように制御 信号により行われる、請求項１記載の装置。 ８． ビーム受信器（１６）に配属されたビーム源（２．１，２．２）が板また は壁（１）の内側表面（４）に結合されており、 当該結合は、板または壁へのビーム源（２．１）の最大ビーム強度（Ｉ）のビ ームの入射角（ａＥ）が、板または壁（１）の内側表面（４）からの反射ビーム の第１の最大値（１０）がビーム源（２．１）の個所および所属のビーム受信器 （１６）の個所で板または壁を垂直に通過する平面内でその最大に達する角度と 、ほぼ等しくなるようになされている、請求項１記載の装置。 ９． 前記評価装置（４１）は、測定区間を処理装置が拭取り通過する間に検出 された信号を、その強度に関して評価し、当該強度が調整可能な限界値を下回る と直ちに、ストアユニット（１１５）をディスチャージし、当該ストアユニット のストア容量に依存して除去装置を制御する、請求項１記載の装置。 １０． 限界値を下回る際、スイッチ手段（１２０）が除去装置をリセットし、 調整手段（１１４）が時定数を時間的に大きな値に調整する、請求項１記載の装 置。 １１． 前記評価装置にスイッチ手段（１６０）が前置接続されており、 少なくとも１つの第１の入力信号（Ｅｓ）が、後続の信号に対して評価装置（ ４１）への接続が形成されて初めて抑圧される、請求項１記載の装置。 １２． 第１の入力信号（Ｅｓ）はタイマ（１６１）を作動し、 該タイマは、当該装置（Anordnung）と前記評価装置（４１）との間の接続を 所定時間の間形成し、 後続の信号は前記所定の時間を新たにスタートさせる、請求項１１記載の装置 。