(57)【要約】水分検出システムは基板上に搭載された導電体を含む。導電体はそれに隣接する基板上の水分量の関数として変動する共振周波数を有する。発振器が予め定められた振幅および予め定められた周波数で発振器信号を出力する。共振器回路が基板に接続されており、発振器信号および導電体の共振周波数に応答して導電体の共振周波数に関連する振幅を有する、共振器信号を出力する。フィルタ回路が共振器信号を整流かつフィルタリングしてアナログ/デジタルコンバータに供給し、それは整流かつフィルタリングされた共振器信号に関連するデジタル信号を出力する。コントローラがデジタル信号に応答して、基板に関連付けられたシステムをデジタル信号に従って動作させる。
2005518986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に搭載された導電体であって、導電体に隣接する基板上の水分量の関数として変動する共振周波数を有する導電体と、
予め定められた振幅および予め定められた周波数で発振器信号を出力する発振器と、
導電体に接続され発振器信号に応答して導電体の共振周波数に関連する振幅を有する共振器信号を出力する共振器回路と、
共振器信号に応答して整流されフィルタリングされた信号を出力するフィルタ回路と、
整流されフィルタリングされた信号に応答して整流されフィルタリングされた信号に関連するデジタル信号を出力するアナログ／デジタルコンバータと、
デジタル信号に応答してシステムをデジタル信号に従って作動させるコントローラと、
を含む水分検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記システムはワイパシステムであり、それはコントローラに応答してワイパシステムがいつ基板から水分を拭き取るかを基板上の水分量および／または基板上に水分が受け入れられる割合の関数として調節するシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
ワイパシステムは拭き取り手段を含み、かつ、
ワイパシステムはデジタル信号に応答して拭き取り手段に基板の表面から水分を拭き取らせるシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
基板は積層された複数のガラス板を有する輸送機関ウィンドシールドであり、
導電体はガラス板の間に挟まれているシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、予め定められた周波数は（ｉ）３００および７００ｋＨｚ間、および（ｉｉ）４００および６００ｋＨｚ間の一方であるシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、共振器回路は、
導電体および基準電圧間に並列接続されたキャパシタおよびインダクタを有するタンク回路と、
発振器およびタンク回路の導電体側間に接続された抵抗と、
を含むシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、フィルタ回路は、
共振器からアナログ／デジタルコンバータへ向けて電流を伝導するように接続されたダイオードと、
アナログ／デジタルコンバータに隣接するダイオードの端部および基準電圧間に接続されたキャパシタと、
を含むシステム。
【請求項８】
基板上の水分を検出する水分検出器であって、前記水分検出器は、
基板上に配置されて電流を伝導する手段であって、それに隣接する基板上の水分の関数として変化する共振周波数を有する伝導手段と、
予め定められた周波数および第１の振幅を有する発振器信号を伝導手段に出力する発振器と、
発振器信号に応答して伝導手段の共振周波数に関連する第２の振幅を有する共振器信号を出力する手段であって、第２の振幅は第１の振幅とは異なる手段と、
共振器信号に応答してその第２の振幅に関連する値を有する制御信号を出力する手段と、
を含む水分検出器。
【請求項９】
請求項８に記載の水分検出器であって、
基板はそれと動作関係に配置されたワイパシステムを含み、
ワイパシステムは制御信号に応答し基板上の水分量および／または水分が基板上に受け入れられる割合に基づいて基板を拭く水分検出器。
【請求項１０】
請求項８に記載の水分検出器であって、伝導手段は（ｉ）１またはそれ以上の数の導電性材料、（ｉｉ）１またはそれ以上の数の導電性材料、および（ｉｉｉ）１またはそれ以上の数および／または１またはそれ以上の数の導電性粒子の分散の少なくとも一つを含む水分検出器。
【請求項１１】
請求項８に記載の水分検出器であって、基板は積層された複数枚のガラスを含むウィンドシールドである水分検出器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の水分検出器であって、伝導手段はガラス板間に挟まれている水分検出器。
【請求項１３】
請求項８に記載の水分検出器であって、発振器信号に応答する手段は予め定められた周波数で共振するように構成されたタンク回路を含む水分検出器。
【請求項１４】
水分検出方法であって、前記方法は、
（ａ）その上に導電体が配置された基板を提供するステップと、
（ｂ）導電体に隣接する基板上に水分が存在しない時に導電体を発振器信号で刺激するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）の刺激に対する導電体の第１の振幅を決定するステップと、
（ｄ）導電体に隣接する基板上に水分が存在する時に導電体を発振器信号で刺激するステップと、
（ｅ）ステップ（ｄ）の刺激に対する導電体の第２の振幅を決定するステップであって、導電体に隣接するガラス板上の水分の存在に応答する導電体の共振周波数の変化により第２の振幅は第１の振幅とは異なるステップと、
（ｆ）第１の振幅と第２の振幅間の差を決定するステップであって、この差は導電体に隣接する基板上の水分量に関連するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに、この差に関連する割合で基板から水分を拭き取らせるステップを含む方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、基板は積層された複数枚のガラスを含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、導電体は２枚のガラス間に挟まれている方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、導電体は１枚のガラス板の表面上に形成される方法。
【請求項１９】
基板と、
基板上に配置された導電体と、
導電体を発振器信号で刺激する手段と、
発振器信号および導電体に応答する手段であって、導電体に隣接する基板上の水分量の変化に応答して導電体の共振周波数の変化を検出する手段と、
を含む水分検出システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムであって、さらに、
基板から水分を拭き取る手段と、
検出手段に応答して拭き取り手段がいつ基板から水分を拭き取るかを制御する手段と、
を含むシステム。
【請求項２１】
流体リザーバと、
流体リザーバ上に配置された導電体と、
導電体を発振器信号で刺激する手段と、
発振器信号および導電体に応答して流体リザーバ内の流体レベルに関連する導電体の共振周波数の変化を検出し、導電体の共振周波数の検出された変化が流体リザーバ内の所望の流体レベルよりも低いレベルに応答する時は制御信号を出力する手段と、
を含む水分検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は基板上の水分検出に関し、特に、輸送機関ウィンドシールド上の水分検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術の説明）
従来、輸送機関のウィンドシールド上の水分検出は４つの基本的方法で遂行されている。すなわち、容量性センサシステム、抵抗性センサシステム、超音波センサシステムおよび光センサシステムである。
【０００３】
容量性センサシステムはウィンドシールド上に形成されたキャパシタを含んでいる。ウィンドシールド上の水分に応答して、キャパシタの容量が変化する。変化する容量を検出しその関数としてウィンドシールドワイパの動作を制御するために感知回路が接続される。容量性水分センサの例としてブシュールの米国特許第５，６６８，４７８号、ネッツァの第５，６８２，７８８号、ネッツァの第５，８０１，３０７号、およびホフスタインの第６，０９４，９８１号が含まれる。
【０００４】
抵抗測定システムはウィンドシールドまたは、従来のホイップアンテナ等の、輸送機関の他の部分上に間隔をとって配置される２つの導電素子を含んでいる。導電素子に接続された回路が抵抗素子を橋絡する水分に応答してその抵抗変化を測定し、抵抗変化の関数としてウィンドシールドワイパの動作を制御する。抵抗測定システムの例としてシュロダーの米国特許第５，６５９，２９４号、シュロダーの第５，５９８，１４６号、ウエバーの第５，７８０，７１８号、バンダムの第５，７８０，７１９号、ウエバーの第５，７８３，７４３号、およびペツォルドの第５，９００，８２１号が含まれる。
【０００５】
超音波センサシステムはシートの第１面へ向けて超音波信号を発し反射超音波信号をシートの第２面上で受信するトランスデューサを含んでいる。反射信号の変動はシートの第２面上における異質物体の存否を決定するのに利用される。超音波センサシステムの例としてソーラ等の米国特許第５，８１８，３４１号および欧州出願第ＥＰ０６３８８２２号が含まれる。
【０００６】
光センサシステムは光源からのウィンドシールドで反射される光を検出するように配置された光検出器を含んでいる。ウィンドシールド上の水分の存在に応答して、光センサにより検出される光の量は光源からの光の反射が変化するために変化し、光センサの出力に変化を生じる。検出回路が入射光の変化に応答して光検出器の出力変化を検出し、その変化の関数としてウィンドシールドワイパを作動させる。光検出システムの例としてピエンカ等の米国特許第５，６９４，０１２号、ゼットラーの第５，９９０，６４７号、ピエンカ等の第６，０５２，１９６号、ポンジアナの第６，０６６，９３３号、クーリング等の第６，０８４，５１９号、ホフスタインの第６，２０７，９６７号、テダーの第５，６６１，３０３号、リナムの第６，２５０，１４８号、ブラウン等の第６，２１８，７４１号、およびネルソンの第６，２３２，６０３号が含まれる。
【０００７】
容量性センサシステムの問題点として、ウィンドシールド上の雨の存在に応答して適切な検出回路により容量変化を検出できるような十分な容量を有するキャパシタを形成する必要性が含まれる。容量性センサシステムのもう一つの問題点はキャパシタを形成する金属膜の加熱または冷却により容量が変化して使用中にキャパシタの容量が変化することである。
【０００８】
抵抗性センサシステムの問題点として、ウィンドシールドの外面に形成された抵抗素子を有する必要性が含まれ、抵抗素子は天候に曝されて劣化する可能性がある。さらに、抵抗性センサシステムの抵抗素子は温度変化による抵抗変化の影響も受ける。
【０００９】
超音波センサシステムおよび光センサシステムの問題点として、超音波センサシステムのトランスデューサおよび光センサシステムの光送信器および光受信器を輸送機関内部に配置してウィンドシールド上の適切な位置における水分の存在を検出する必要性が含まれる。しかしながら、超音波センサシステムや光センサシステムをウィンドシールド上の適切な位置に配置すると、しばしばウィンドシールドを介したドライバの視界が一部遮られたり、ウィンドシールド上の水分の存在を検出するための最適位置とはとても言えない位置にこのようなセンサシステムが配置される。さらに、水分を検出する光センサの感度は光送信器から光受信器までの光伝播経路内のウィンドシールドの色や濃淡により弱められることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的はウィンドシールド等の基板上に搭載された本質的に不可視の小型センサ、センサを刺激する回路、および基板上の水分の存在、特に、基板上の水分の量によるセンサの共振周波数の変化を検出する検出回路を有する水分検出システムを提供することにより前記問題点およびその他の問題点を克服することである。センサの共振周波数の変化を検出することにより基板上の水分の存在を検出する方法を提供することも本発明の目的である。当業者ならば下記の詳細な説明を読んで理解すれば他の目的も自明であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の概要）
したがって、我々はウィンドシールド等の基板上に搭載された導電体を含む水分検出システムを発明した。導電体はそれに隣接する基板上の水分の関数として変動する共振周波数を有する。発振器が予め定められた振幅および予め定められた周波数で発振器信号を出力する。共振器回路が導電体に接続されており発振器信号に応答して導電体の共振周波数に関連する振幅を有する共振器信号を出力する。フィルタ回路が共振器信号に応答して整流されフィルタリングされた信号を出力する。アナログ／デジタルコンバータが整流されフィルタリングされた信号に応答してそれに関連するデジタル信号を出力する。最後に、コントローラがデジタル信号に応答してシステムをデジタル信号に従って作動させる。
【００１２】
好ましくは、このシステムはワイパシステムであり、それはコントローラに応答して基板上の水分の量および／または基板上に水分が受け入れられる割合の関数として、いつワイパシステムが基板から水分を拭き取るかを調節する。
【００１３】
基板は間に導電体が挟まれた複数の積層ガラス板を有する輸送機関ウィンドシールドとすることができる。予め定められた周波数は、好ましくは、３００−７００ｋＨｚであり、より好ましくは、４００−６００ｋＨｚである。
【００１４】
共振器回路は導電体および基準電圧間に並列接続されたキャパシタおよびインダクタを有するタンク回路を含むことができ、抵抗が発振器およびタンク回路の導電体側間に接続されている。フィルタ回路は共振器からアナログ／デジタルコンバータへ向けて電流を伝導するように接続されたダイオード、およびアナログ／デジタルコンバータに隣接するダイオードの端部および基準電圧間に接続されたキャパシタを含むことができる。
【００１５】
我々は輸送機関ウィンドシールド等の基板上の水分を検出する水分検出器も発明した。水分検出器は基板上に配置されて電流を伝導する手段を含んでいる。伝導手段はそれに隣接する基板上の水分の関数として変化する共振周波数を有する。発振器は所望の周波数および第１の振幅を有する発振器信号を伝導手段に出力する。発振器信号に応答する手段が伝導手段の共振周波数に関連する第２の振幅を有する共振器信号を出力する。第２の振幅は第１の振幅よりも大きくても小さくてもよい。最後に、水分検出器は共振器信号に応答して第２の振幅に関連する値を有する制御信号を出力する手段を含んでいる。
【００１６】
好ましくは、基板はその上に作動関係に配置されたワイパシステムを含んでいる。ワイパシステムは制御信号に応答し基板上の水分量および／または基板上に水分が受け入れられる割合に基づいて基板を拭く。
【００１７】
伝導手段は、導電材料のラインまたはシート、あるいは導電粒子の分散等の、基板上に配置された一つ以上の導電体から形成することができる。基板は本質的に電気的および磁気的に非伝導性のガラス等の材料の複数のシートを含むことができ、それらは伝導手段を挟んで互いに積層されている。
【００１８】
我々は水分検出方法も発明した。この方法はその上に導電体が配置された基板を提供することを含んでいる。導電体はそれに隣接する基板上に水分が存在しなければ発振器信号により刺激される。この刺激に対する導電体の応答の第１の振幅が決定される。次に、導電体はそれに隣接する基板上に水分が存在する時に発振器信号により刺激される。この刺激に対する導電体の応答の第２の振幅が決定される。導電体に隣接する基板上に水分の追加に応答する導電体の共振周波数の変化により第２の振幅は第１の振幅とは異なる。最後に、第１の振幅と第２の振幅の差が決定され、この差は導電体に隣接する基板上の水分の量に関連している。
【００１９】
この方法はこの差に関連する割合で基板から水分を拭き取ることを含むこともできる。
【００２０】
我々は基板、基板上に配置された導電体、導電体を発振器信号で刺激する手段、および発振器信号および導電体に応答して導電体に隣接する基板上の水分量の変化に応答する導電体の共振周波数の変化を検出する手段を含む水分検出システムも発明している。
【００２１】
このシステムは基板から水分を拭き取る手段および検出手段に応答して、いつワイピング手段が基板から水分を拭き取るかを制御する手段を含むこともできる。
【００２２】
最後に、我々はその上に導電体が配置された電気的および磁気的に非伝導性の流体リザーバを含む流体レベル検出システムを発明している。刺激手段は導電体を発振器信号により刺激し、発振器信号および導電体に応答する手段は流体リザーバ内の流体レベルに関連する導電体の共振周波数の変化を検出し、導電体の共振周波数の検出された変化が流体リザーバ内の所望の流体レベルよりも低いレベルに対応する時は制御信号を出力する。
【実施例】
【００２３】
（好ましい実施例の詳細な説明）
図１について、ガラス板や輸送機関ウィンドシールド２等の基板、たとえば、光学的に透明な材料のシートまたはパネルはその上に配置されたアンテナ４を含んでいる。アンテナ４は電子回路を導電体６に接続するのに利用される導電性ホイル８に接続された一つ以上の導電体６を含んでいる。図１に示す実施例では、ホイル８はウィンドシールド２の周辺外部に延びている。しかしながら、ホイル８はウィンドシールド２の周辺内に配置することもできるので、これは本発明を制約するものではない。
【００２４】
図２および引き続き図１について、ウィンドシールド２はプラスチック中間層１４、好ましくはポリビニルブチラル、により一緒に固着されてウィンドシールド２をユニット構造として形成するアウタおよびインナガラス層１０および１２により形成される。しかしながら、層１０および１２はポリカーボネート等の他の透明な剛性材料とすることができる。好ましくは、導電体６はガラス層１０および１２間、より好ましくは、ガラス層１０およびプラスチック中間層１４間に挟まれる。導電体６は導電性ワイヤまたはシート、ラインまたはシートの形のウィンドシールド２の一方の表面に塗布された導電性コーティング、またはラインまたはシートの形のウィンドシールド２の一方の表面に塗布された導電性粒子の分散とすることができる。好ましくは、導電体６は本質的に肉眼では見えない幅および／または厚さを有する。
【００２５】
好ましくは、導電体６はガラス層１０またはガラス層１２の内向き表面の一方に配置される。しかしながら、導電体６はガラス層１０またはガラス層１２の外向き表面上に配置することができる。
【００２６】
図３および引き続き図１および２について、ホイル８を介してアンテナ４に接続される電子回路はマイクロプロセッサ２０、周波数発生器２２、共振回路２４、フィルタ回路２６、およびアナログ／デジタルコンバータ２８を含んでいる。ウィンドシールドワイパシステム３０はその動作を後述するように制御する一つ以上の制御信号をマイクロプロセッサ２０から受信するように接続されている。
【００２７】
マイクロプロセッサ２０は、説明を簡単にするために図３には含まれていない、ＲＯＭメモリ、ＲＡＭメモリ、Ｉ／Ｏバッファ、クロック回路、等のある電子的ハードウェアとインターフェイスされている。マイクロプロセッサ２０はそれに接続されたメモリ内に格納されたソフトウェアプログラムの制御下で動作する。このソフトウェアプログラムの制御下で、マイクロプロセッサ２０は予め定められた振幅および予め定められた周波数を有する発振器信号を周波数発生器２２に出力させる。好ましくは、この予め定められた周波数は３００ｋＨｚと７００ｋＨｚの間であり、より好ましくは、４００ｋＨｚと６００ｋＨｚの間である。発振器信号はアンテナ４に接続された共振回路２４に供給される。発振器信号の受信に応答して、共振回路２４はアンテナ４の共振周波数に関連する振幅を有する共振器信号を出力する。
【００２８】
共振回路２４は発振器信号を共振器信号から分離する抵抗Ｒ１を含んでいる。共振回路２４は、抵抗Ｒ１の周波数発生器２２と反対側で、アンテナ４と大地等の基準電圧３４との間に接続されたタンク回路３２も含んでいる。好ましくは、タンク回路３２は発振器信号の予め定められた周波数で共振するように構成されている。タンク回路３２はアンテナ４と基準電圧３４との間に並列接続された抵抗Ｒ２、インダクタＩ１およびキャパシタＣ１を含んでいる。
【００２９】
フィルタ回路２６は共振器信号を共振回路２４からアナログ／デジタルコンバータ２８へ向けて伝えるように接続されたダイオードＤ１を含んでいる。キャパシタＣ２および抵抗Ｒ３がダイオードＤ１の共振回路２４とは反対側と基準電圧３４との間に並列接続されている。随意、インダクタＩ２がキャパシタＣ２および抵抗Ｒ３に並列接続される。フィルタ回路２６の出力はアナログ／デジタルコンバータ２８に供給される整流されフィルタリングされた信号である。マイクロプロセッサ２０の制御下で、アナログ／デジタルコンバータ２８は整流されフィルタリングされた信号をサンプリングしてマイクロプロセッサ２０によりサンプリングされる等価デジタル信号へ変換する。
【００３０】
ウィンドシールド２上の水分の存在を検出するために、マイクロプロセッサ２０はウィンドシールド２の外向表面上に水分が存在しなければ、最初に周波数発生器２２に発振器信号を発生させる。次に、マイクロプロセッサ２０はアンテナ４が発振器信号を受信している時にアナログ／デジタルコンバータ２８により出力される第１のデジタル信号をサンプリングすることにより発振器信号に対するアンテナ４の応答を決定する。マイクロプロセッサ２０はこのデジタル信号を将来使用するために格納する。
【００３１】
次に、水分、たとえば、水等の凝縮または拡散された液体がウィンドシールド２の外向表面上に存在する時は、マイクロプロセッサ２０はアンテナ４が発振器信号を受信している時にアナログ／デジタルコンバータ２８により出力される第２のデジタル信号をサンプリングする。
【００３２】
フィルタ回路２６から出力される整流されフィルタリングされた信号はアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に水分が存在する時は異なる振幅を有することが観察されている。より詳細には、フィルタ回路２６から出力される整流されフィルタリングされた信号はアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上の水分の増加と共に限界まで増減する振幅を有する。たとえば、アンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に水分が存在しなければ、整流されフィルタリングされた信号は第１の振幅を有する。しかしながら、水滴状の水分がアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上で受け入れられると、フィルタ回路２６から出力される整流されフィルタリングされた信号は第１の振幅とは異なる第２の振幅を有する。さらに、拡散された水の形の水分がアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上で受け入れられると、フィルタ回路２６から出力される整流されフィルタリングされた信号は第２の振幅とは異なる第３の振幅を有する。
【００３３】
この変化する振幅はアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上の増加する水分量によるアンテナ４の共振周波数の変化に応答して変化する、発振器信号の予め定められた周波数における、アンテナ４のインピーダンスにより生じる。より詳細には、アンテナ４の共振周波数はアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上の増加する水分に応答して増加する。したがって、たとえば、発振器信号の予め定められた周波数がアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に拡散された液体が存在する時のアンテナ４の共振周波数に等しく選定されると、アンテナ４に隣接するウィンドシールド２上の水分量が無水分から拡散液体まで増加する時にアンテナ４のインピーダンスが減少してフィルタ回路２６により出力される整流されフィルタリングされた信号の振幅が減少する。同様に、たとえば、発振器信号の予め定められた周波数がアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に水分が存在しない時のアンテナ４の共振周波数に等しく選定されると、アンテナ４に隣接するウィンドシールド２上の水分量が無水分から拡散液体まで増加する時にアンテナ４のインピーダンスが増加してフィルタ回路２６により出力される整流されフィルタリングされた信号の振幅が増加する。したがって、アンテナ４の共振周波数に対する発振器信号の予め定められた周波数の関係に応じて、フィルタ回路２６により出力される整流されフィルタリングされた信号の振幅を増減することができる。
【００３４】
好ましくは、ガラス層１０および１２間に挟まれた導電体６を有するアンテナ４に接続された電子回路は無水分および拡散液体間のウィンドシールド２上の水分変化によるアンテナ４の共振周波数の変化を検出することができる。しかしながら、ウィンドシールド２の表面上の露やミストはそれらを受け入れるウィンドシールド２の表面上に導電体６が配置される時に最も良く検出される。
【００３５】
次に、マイクロプロセッサ２０は、アンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に水分が存在しない時にフィルタ回路２６により出力される整流されフィルタリングされた信号に対応する、第１のデジタル信号を水分、たとえば、露、ミストまたは水滴等の凝縮液体、または拡散水等の拡散液体がアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に存在する時にフィルタ回路２６により出力される整流されフィルタリングされた信号に対応する、第２のデジタル信号と比較してアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に存在する水分量を決定する。より詳細には、マイクロプロセッサ２０は第１および第２のデジタル信号の差を取りアンテナ４に隣接するウィンドシールド２上に存在する水分量をそこから決定する。この決定に基づいて、マイクロプロセッサ２０はウィンドシールド２上の水分量に基づいてその動作を制御する制御信号をウィンドシールドワイパシステム３０に出力する。
【００３６】
図４および引き続き前の全ての図を参照して、ウィンドシールドワイパシステム３０はマイクロプロセッサ２０から制御信号を受信するウィンドシールドワイパモータコントロール３６、およびウィンドシールド２上に配置されたウィンドシールドワイパブレード４０に接続されるウィンドシールドワイパモータ３８を含んでいる。前記したように、マイクロプロセッサ２０によりウィンドシールドワイパモータコントロール３６へ供給される制御信号はマイクロプロセッサ２０によりサンプリングされた第１および第２のデジタル信号間の差に関連している。アンテナ４に隣接するウィンドシールド２上の水分量に従ってウィンドシールドワイパシステム３０を制御するために、マイクロプロセッサ２０により処理することができるデジタル差値の数値範囲はウィンドシールドワイパシステム３０の所望の制御に基づいて区分される。たとえば、デジタル差値の範囲が２つの区画に分けられる場合、差値の上部数値範囲に対応する区画はウィンドシールドワイパシステム３０の高速動作に対応し、差値の下部数値範囲はウィンドシールドワイパシステム３０の低速動作に対応する。したがって、第２のデジタル信号の現在のサンプルと第１のデジタル信号との差値が差値の上部数値範囲内であれば、マイクロプロセッサ２０は制御信号を出力しそれによりウィンドシールドワイパモータコントロール３６はウィンドシールドワイパブレード４０を高速で作動させるようにウィンドシールドワイパモータ３８を制御する。同様に、第２のデジタル信号の現在のサンプルと第１のデジタル信号との差値が差値の下部数値範囲内であれば、マイクロプロセッサ２０は制御信号を出力しそれによりウィンドシールドワイパモータコントロール３６はウィンドシールドワイパブレード４０を低速で作動させるようにウィンドシールドワイパモータ３８を制御する。
【００３７】
ウィンドシールドワイパシステム３０の他のさまざまな動作モードも第２のデジタル信号の現在のサンプルと第１のデジタル信号との差値の関数としてマイクロプロセッサ２０およびウィンドシールドワイパモータコントロール３６により可能とすることができる。これらのモードはウィンドシールドワイパブレード４０が一度ウィンドシールド２を拭く、たとえば、ウィンドシールド２から露やミストを除去するシングルパルスモード、たとえば、ウィンドシールド２上に水滴が定常的に蓄積されるがウィンドシールドワイパシステム３０の低速動作を正当化するのに十分な蓄積ではない連続デューティサイクルパルスモード、およびウィンドシールドワイパブレード４０によるウィンドシールド２の拭き取りがウィンドシールド２上の水分蓄積の量および／または割合の関数として変動する可変デューティサイクルパルスモードを含むことができる。
【００３８】
好ましくは、マイクロプロセッサ２０はウィンドシールド２上の変動する水分量に応答して２つ以上の前記動作モードをウィンドシールドワイパシステム３０に実施させる２つ以上の異なる制御信号を出力するように構成される。最後に、ウィンドシールド２上に水分が無ければ、マイクロプロセッサ２０はウィンドシールドワイパシステム３０にウィンドシールドワイパブレード４０によるウィンドシールド２の拭き取りを中止させるか開始させないようにする。
【００３９】
図５ａ−５ｄにアンテナ４のさまざまな異なる実施例が例示されている。図５ａに示すアンテナ４の実施例では、導電体６は蛇行パターンに形成される。図５ｂおよび５ｃでは、３本の平行導電体６が間隔をとって配置されている。図５ｂおよび５ｃに導電体６の延長破線で示すように、導電体６は任意の所望の長さに形成することができる。最後に、図５ｄでは、２本の平行導電体６が間隔をとって配置されている。ここでも、図５ｄにおいて導電体６から延びる破線は導電体６が任意の所望の長さを有することができることを示す。
【００４０】
本発明には従来技術の水分検出システムに優るいくつかの利点がある。これらの利点にはアンテナ４が本質的におよそ１ｍから肉眼では見えない、アンテナ４をウィンドシールド２の透明または非透明部内に配置できる、アンテナ４がごみに敏感ではない、アンテナ４は匹敵するサイズの従来技術のセンサよりも大きい面積にわたって水分の存在を検出することができる、アンテナ４はさまざまな厚さおよび構成で有用である、および本発明は従来技術の水分検出システムよりもウィンドシールド２上のより小さいサイズの水滴、たとえば、露やミストの存在を検出できることが含まれる。
【００４１】
図６および図３に関して、本発明は輸送機関内の流体のレベル等の一つ以上の流体のレベルを検出するのにも利用することができる。特に、アンテナ４は電気的および磁気的に非伝導性の流体リザーバ４２上に搭載することができる。好ましくは、アンテナ４は流体リザーバ４２の外面上にその下端に隣接して搭載される。しかしながら、これは本発明を制限するものと解釈してはならない。流体リザーバ４２は、図３に示すアンテナ４および電子回路を利用してその流体のレベルを測定することができる、ウィンドシールドウォッシャ流体、ラジエータ流体、または任意の他の流体を受け入れるように構成することができる。
【００４２】
流体リザーバ４２内の流体のレベルを検出するために、流体リザーバ４２内に流体が受け入れられない時に発振器信号がアンテナ４に供給される。この発振器信号に対するアンテナ４の第１の応答が取得され後で使用するために格納される。流体リザーバ内に流体が受け入れられる適切な時に、発振器信号に対するアンテナ４の第２の応答が取得される。各第２の応答が第１の応答と比較される。第２の応答が第１の応答に対して予め定められた関係にあれば、電子回路は適切なインジケータ、たとえば、“ウォッシャ流体チェック”、“ラジエータ流体チェック”等を活性化させる対応する制御信号を出力する。
【００４３】
流体リザーバ４２内の流体のレベルが低下するとアンテナ４の第１の応答と第２の応答間の差が減少することが理解される。このようにして、第２の応答が第１の応答に対して流体レベルが予め定められたレベルまで低下することを示す予め定められた関係にあれば、電子回路は制御信号を出力する。アンテナ４の共振周波数の変化の検出を容易にするために、発振器信号の予め定められた周波数は流体リザーバ４２内の流体の存在に応答してアンテナ４のインピーダンス変化を最適化するように選定することができる。ウィンドシールド２上の水分の存在によるアンテナ４の共振周波数の変化についても同様なコメントが適用される。
【００４４】
輸送機関が多数のアンテナ４を含む場合には、各アンテナ４と図３に示す電子回路との間にマルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）（図示せず）を接続することができる。マイクロプロセッサ２０の制御下で、マルチプレクサは電子回路を各アンテナ４に選択的に接続して各アンテナ４に発振器信号を適切な周波数で供給し、供給された発振器信号に対する各アンテナ４の応答を検出することができる。好ましくは、ソフトウェアプログラムの制御下で、マイクロプロセッサ２０は周波数発生器２２により出力される発振器信号の周波数を調整して特定の流体の存否を検出する各アンテナ４の共振周波数の変化を最適化することができる。
【００４５】
好ましい実施例に関して本発明を説明してきた。前記した詳細な説明を読んで理解すれば明らかな修正および変更が考えられる。たとえば、ウィンドシールド２上の水分の検出に関して記述してきたが、本発明は他の応用に関して利用される硬質基板またはフレキシブル基板の表面上の水分の検出にも利用することができる。同様に、輸送機関上に搭載された流体リザーバ４２内の流体レベルの検出に関して記述したが、本発明は他の応用で利用される流体リザーバ４２内に受け入れられる流体のレベルを検出するのにも利用することができる。さらに、ウィンドシールドワイパシステム３０の制御に関して説明したが、マイクロプロセッサ２０は輸送機関ヘッドランプシステム、輸送機関ウィンドシールド除湿システムおよび／または基板上の水分の存在の関数として制御したい任意の他の輸送機関または非輸送機関ベースシステムを制御するのにも利用することもできる。さらに、電子回路のさまざまな部品が好ましくは導体により接続されるが、適切な無線周波数（ＲＦ）および／または光信号手段を介して適切な信号を２つ以上のこれらの部品間で運ぶことができる。最後に、マイクロプロセッサ２０は後で検索してディスプレイするために基板上で水分が検出される日および／またはウィンドシールドワイパシステム３０の動作範囲を記録することができる。この情報は、次に、たとえば、一月の降雨日数の決定および／またはウィンドシールドワイパシステム３０のブレード交換時の推定等の情報目的に使用することができる。本発明は添付特許請求の範囲またはそれに対応するものの範囲内に入る限り、このような修正および変更を全て含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】基板上の水分を検出するのに利用される導電体を含む、ウィンドシールドのガラス板等の、基板の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す導電体を刺激してその応答を検出するのに利用される回路の回路図である。
【図４】図３に示すウィンドシールドワイパシステムの回路図である。
【図５ａ】図１に示す導電体の代替実施例を示す図である。
【図５ｂ】図１に示す導電体の代替実施例を示す図である。
【図５ｃ】図１に示す導電体の代替実施例を示す図である。
【図５ｄ】図１に示す導電体の代替実施例を示す図である。
【図６】図１に示す導電体を含む輸送機関用流体リザーバの分離された斜視図である。
【図１】
2005518986.tif 000003
【図２】
2005518986.tif 000004
【図３】
2005518986.tif 000005
【図４】
2005518986.tif 000006
【図５ａ】
2005518986.tif 000007
【図５ｂ】
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【図５ｃ】
2005518986.tif 000009
【図５ｄ】
2005518986.tif 000010
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月29日(2004.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に搭載された導電体であって、導電体に隣接する基板上の水分量の関数として変動する共振周波数を有する導電体と、
導電体に直接接続され導電体を刺激してその応答を検出する電子回路と、を含む水分検出システムであって、電子回路は、
予め定められた振幅および予め定められた周波数で発振器信号を出力する発振器と、
導電体に接続され発振器信号に応答して導電体の共振周波数に関連する振幅を有する共振器信号を出力する共振器回路と、
共振器信号に応答して整流されフィルタリングされた信号を出力するフィルタ回路と、
整流されフィルタリングされた信号に応答して整流されフィルタリングされた信号に関連するデジタル信号を出力するアナログ／デジタルコンバータと、
デジタル信号に応答してシステムをデジタル信号に従って作動させるコントローラと、
を含む水分検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記システムはワイパシステムであり、それはコントローラに応答してワイパシステムがいつ基板から水分を拭き取るかを基板上の水分量および／または基板上に水分が受け入れられる割合の関数として調節するシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
ワイパシステムは拭き取り手段を含み、かつ、
ワイパシステムはデジタル信号に応答して拭き取り手段に基板の表面から水分を拭き取らせるシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
基板は積層された複数のガラス板を有する輸送機関ウィンドシールドであり、
導電体はガラス板の間に挟まれているシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、予め定められた周波数は（ｉ）３００および７００ｋＨｚ間、および（ｉｉ）４００および６００ｋＨｚ間の一方であるシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、共振器回路は、
導電体および基準電圧間に並列接続されたキャパシタおよびインダクタを有するタンク回路と、
発振器およびタンク回路の導電体側間に接続された抵抗と、
を含むシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、フィルタ回路は、
共振器からアナログ／デジタルコンバータへ向けて電流を伝導するように接続されたダイオードと、
アナログ／デジタルコンバータに隣接するダイオードの端部および基準電圧間に接続されたキャパシタと、
を含むシステム。
【請求項８】
基板上の水分を検出する水分検出器であって、前記水分検出器は、
基板上に配置されて電流を伝導する手段であって、それに隣接する基板上の水分の関数として変化する共振周波数を有する伝導手段と、
導電体に直接接続され導電体を刺激してその応答を検出する電子回路と、を含み、電子回路は、
予め定められた周波数および第１の振幅を有する発振器信号を伝導手段に出力する発振器と、
発振器信号に応答して伝導手段の共振周波数に関連する第２の振幅を有する共振器信号を出力する手段であって、第２の振幅は第１の振幅とは異なる手段と、
共振器信号に応答してその第２の振幅に関連する値を有する制御信号を出力する手段と、
を含む水分検出器。
【請求項９】
請求項８に記載の水分検出器であって、
基板はそれと動作関係に配置されたワイパシステムを含み、
ワイパシステムは制御信号に応答し基板上の水分量および／または水分が基板上に受け入れられる割合に基づいて基板を拭く水分検出器。
【請求項１０】
請求項８に記載の水分検出器であって、伝導手段は（ｉ）１またはそれ以上の数の導電性材料、（ｉｉ）１またはそれ以上の数の導電性材料、および（ｉｉｉ）１またはそれ以上の数および／または１またはそれ以上の数の以上の導電性粒子の分散の少なくとも一つを含む水分検出器。
【請求項１１】
請求項８に記載の水分検出器であって、基板は積層された複数枚のガラスを含むウィンドシールドである水分検出器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の水分検出器であって、伝導手段はガラス板間に挟まれている水分検出器。
【請求項１３】
請求項８に記載の水分検出器であって、発振器信号に応答する手段は予め定められた周波数で共振するように構成されたタンク回路を含む水分検出器。
【請求項１４】
水分検出方法であって、前記方法は、
（ａ）その上に導電体が配置された基板を提供するステップと、
（ｂ）導電体に隣接する基板上に水分が存在しない時に導電体を発振器信号で刺激するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）の刺激に対する導電体の第１の振幅を決定するステップと、
（ｄ）導電体に隣接する基板上に水分が存在する時に導電体を発振器信号で刺激するステップと、
（ｅ）ステップ（ｄ）の刺激に対する導電体の第２の振幅を決定するステップであって、導電体に隣接するガラス板上の水分の存在に応答する導電体の共振周波数の変化により第２の振幅は第１の振幅とは異なるステップと、
（ｆ）第１の振幅と第２の振幅間の差を決定するステップであって、この差は導電体に隣接する基板上の水分量に関連しており、ステップ（ｂ）から（ｆ）は導電体に直接接続された電子回路により実施されるステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに、この差に関連する割合で基板から水分を拭き取らせるステップを含む方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、基板は積層された複数枚のガラスを含む方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、導電体は２枚のガラス間に挟まれている方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、導電体は１枚のガラス板の表面上に形成される方法。
【請求項１９】
基板と、
基板上に配置された導電体と、
導電体に直接接続され導電体を刺激してその応答を検出する電子回路と、を含む水分検出システムであって、電子回路は、
導電体を発振器信号で刺激する手段と、
発振器信号および導電体に応答する手段であって、導電体に隣接する基板上の水分量の変化に応答して導電体の共振周波数の変化を検出する手段と、
を含む水分検出システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムであって、さらに、
基板から水分を拭き取る手段と、
検出手段に応答して拭き取り手段がいつ基板から水分を拭き取るかを制御する手段と、
を含むシステム。
【請求項２１】
流体リザーバと、
流体リザーバ上に配置された導電体と、
導電体に直接接続され導電体を刺激してその応答を検出する電子回路と、を含む水分検出システムであって、電子回路は、
導電体を発振器信号で刺激する手段と、
発振器信号および導電体に応答して流体リザーバ内の流体レベルに関連する導電体の共振周波数の変化を検出し、導電体の共振周波数の検出された変化が流体リザーバ内の所望の流体レベルよりも低いレベルに応答する時は制御信号を出力する手段と、
を含む水分検出システム。
【国際調査報告】
2005518986.tif 000012
2005518986.tif 000013
2005518986.tif 000014