(57)【要約】【課題】発光時間が短い光が入射した場合にワイパを誤作動させないようにすることができるレインセンサを提供する。【解決手段】処理部１３０は、発光素子１１０からパルス光を連続して発光させる発光処理と、発光前のタイミングと発光タイミングとの受光値の差分をパルス光毎にセンサ出力として取得する演算処理と、センサ出力の異常の有無を判定する異常判定処理と、異常判定処理によって処理されたセンサ出力に基づいて車両のワイパ装置３００の動作を制御する制御処理と、を行う。処理部１３０は、異常判定処理において、センサ出力の前回値と今回値との差分値を取得し、差分値が異常判定値を超えない場合は今回値が正常値であると判定して当該今回値をセンサ出力とする一方、差分値が異常判定値を超える場合は今回値が異常値であると判定して当該今回値が制御処理に使用されないようにする比較処理を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のウィンドシールド（２００）の内面（２２０）側に配置されると共に、当該内面側に向かって発光する発光素子（１１０）と、
前記内面側に配置されると共に、前記ウィンドシールドの外面（２１０）で反射した光を受光する受光素子（１２０）と、
前記発光素子から照射された光を内部に導くと共に平行光になるようにコリメートし、当該コリメートした光を前記外面に導くと共に前記外面で反射した光を前記受光素子に導くレンズ（１５０）と、
前記発光素子からパルス光を連続して発光させる発光処理と、前記パルス光の前または後のタイミングでの前記受光素子の受光値と前記パルス光の発光タイミングでの前記受光素子の受光値との差分を前記パルス光毎にセンサ出力として取得する演算処理と、前記センサ出力の異常の有無を判定する異常判定処理と、前記異常判定処理によって処理された前記センサ出力に基づいて前記車両のワイパ装置（３００）の動作を制御する制御処理と、を行う処理部（１３０）と、
を備え、
前記処理部は、前記異常判定処理において、前記センサ出力の前回値と今回値との差分値を取得し、前記差分値が異常判定値を超えない場合は前記今回値が正常値であると判定して当該今回値を前記センサ出力とする一方、前記差分値が前記異常判定値を超える場合は前記今回値が異常値であると判定して当該今回値が前記制御処理に使用されないようにする比較処理を行うレインセンサ。
【請求項２】
前記処理部は、前記比較処理において、前記差分値が前記異常判定値を超える場合、前記今回値を前記前回値に置き換える請求項１に記載のレインセンサ。
【請求項３】
前記処理部は、前記比較処理において、前記差分値が前記異常判定値を超える場合、前記今回値を破棄する請求項１に記載のレインセンサ。
【請求項４】
前記処理部は、前記比較処理において、前記差分値が前記異常判定値を超える場合、前々回値、前記前回値、及び前記今回値の中で２番目に大きい値に置き換える請求項１に記載のレインセンサ。
【請求項５】
前記処理部は、前記連続のパルス光に対応した一組のセンサ出力に対して前記異常判定処理を繰り返し行うに際し、前記比較処理において前記今回値が前記異常値であると判定した場合に異常判定を１回カウントし、前記一組のセンサ出力に対する全ての前記異常判定処理の終了後に前記異常判定をリセットするようになっており、前記比較処理の前に前記異常判定がカウントされていない場合は前記比較処理を許可する一方、前記比較処理の前に前記異常判定がカウントされている場合は前記比較処理を禁止して前記今回値を前記センサ出力とする判定許可処理を行う請求項１ないし４のいずれか１つに記載のレインセンサ。
【請求項６】
前記処理部は、連続する複数組のセンサ出力に対する前記異常判定処理を行い、前記制御処理において前記複数組のセンサ出力の平均値が動作判定値を超える場合に前記ワイパ装置を動作させる請求項５に記載のレインセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のワイパの動作を制御する信号を出力するように構成されたレインセンサである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のワイパ装置を制御する信号を生成するレインセンサが、例えば特許文献１で提案されている。このレインセンサは、第１のインターバルで水滴検出用の送信機ビームを発しない状態でのセンサ信号を検出して周囲光に対応した障害光信号を得る。続いて、レインセンサは、第２のインターバルで送信機ビームを発した状態でのセンサ信号を検出して周囲光と送信機ビームを含んだセンサ信号を得る。
【０００３】
続いて、レインセンサは、各インターバルで得たセンサ信号の差分を取ることで周囲光成分を相殺し、ほぼ送信機ビームに応じた有効光信号を得る。そして、レインセンサは、有効光信号を評価することによりワイパ動作の判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５１６６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、各インターバルで周囲光成分がほぼ同じ場合には有効であるが、カメラのフラッシュ等のように発光時間が非常に短い光が入射した場合には各インターバルでベースとなる周囲光成分が異なってしまう。このような状況では送信機ビームの成分のみを検出することができず、有効光信号の出力変動が起こってしまう。その結果、レインセンサが当該出力変動を雨滴付着による変動と判定してしまい、ひいてはワイパを誤作動させてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、発光時間が短い光が入射した場合にワイパを誤作動させないようにすることができるレインセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、レインセンサは、車両のウィンドシールド（２００）の内面（２２０）側に配置されると共に、当該内面側に向かって発光する発光素子（１１０）と、内面側に配置されると共に、ウィンドシールドの外面（２１０）で反射した光を受光する受光素子（１２０）と、を備えている。
【０００８】
また、レインセンサは、発光素子から照射された光を内部に導くと共に平行光になるようにコリメートし、当該コリメートした光を外面に導くと共に外面で反射した光を受光素子に導くレンズ（１５０）を備えている。
【０００９】
さらに、レインセンサは、発光素子からパルス光を連続して発光させる発光処理と、パルス光の前または後のタイミングでの受光素子の受光値とパルス光の発光タイミングでの受光素子の受光値との差分をパルス光毎にセンサ出力として取得する演算処理と、センサ出力の異常の有無を判定する異常判定処理と、異常判定処理によって処理されたセンサ出力に基づいて車両のワイパ装置（３００）の動作を制御する制御処理と、を行う処理部（１３０）を備えている。
【００１０】
そして、処理部は、異常判定処理において、センサ出力の前回値と今回値との差分値を取得し、差分値が異常判定値を超えない場合は今回値が正常値であると判定して当該今回値をセンサ出力とする一方、差分値が異常判定値を超える場合は今回値が異常値であると判定して当該今回値が制御処理に使用されないようにする比較処理を行う。
【００１１】
これによると、発光時間が非常に短い光が入射したとしても今回値は制御処理には利用されないので、不要な出力変動が起こらないようにすることができる。したがって、発光時間が短い光が入射した場合にワイパ装置を誤作動させないようにすることができる。
【００１２】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレインセンサの断面図である。
【図２】平均化したセンサ出力をワイパ制御に用いることを説明するための図である。
【図３】異常判定処理の内容を示したフローチャートである。
【図４】受光素子の受光値から周囲光成分が取り除かれる例を示した図である。
【図５】受光素子の受光値から周囲光成分が取り除かれない一例を示した図である。
【図６】受光素子の受光値から周囲光成分が取り除かれない一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るレインセンサは、車両のウィンドシールドに付着した雨滴を検出し、検出結果に基づいてワイパ装置を動作させるものである。
【００１６】
図１に示されるように、レインセンサ１００は、発光素子１１０、受光素子１２０、処理部１３０、回路基板１４０、及びレンズ１５０を備えて構成されている。
【００１７】
発光素子１１０は、車両のウィンドシールド２００の外面２１０に付着した雨滴を検出するための測定光を照射する発光装置である。このため、発光素子１１０はウィンドシールド２００の内面２２０側に配置されると共に、当該内面２２０側に向かって発光する。発光素子１１０は、ウィンドシールド２００に向かって発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）として構成されている。発光素子１１０は例えば半導体チップに形成されている。なお、ウィンドシールド２００の外面２１０は車両の外側の面であり、内面２２０は車室内の面である。
【００１８】
受光素子１２０は、発光素子１１０の光を受光する受光装置である。受光素子１２０は、ウィンドシールド２００の内面２２０側に配置されると共に、ウィンドシールド２００の外面２１０で反射した発光素子１１０の光を受光する。受光素子１２０は、受光した光の強度を検出するフォトダイオード（ＰＤ）として構成されている。受光素子１２０は例えば半導体チップに形成されている。
【００１９】
処理部１３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従って信号処理を行う制御回路である。処理部１３０、例えばマイクロコンピュータとして構成されている。処理部１３０は、発光素子１１０を駆動する処理や受光素子１２０の検出結果の処理を行い、処理結果に基づいて車両のワイパ装置３００を動作させる。
【００２０】
なお、ワイパ装置３００は、ワイパを駆動制御する装置であり、例えばＥＣＵ（Electrical Control Unit）として構成されている。ワイパ装置３００は、マイクロコンピュータ、ワイパモータ制御回路、及びワイパモータ駆動部を備え、車両のバッテリからの電源供給によって動作可能になっている。
【００２１】
回路基板１４０は、回路基板１４０は、発光素子１１０、受光素子１２０、処理部１３０やコネクタ等の図示しない電子部品が実装された部品である。回路基板１４０は例えばプリント基板である。また、受光素子１２０は、回路基板１４０において、発光素子１１０に対して所定の距離だけ離されて実装されている。
【００２２】
レンズ１５０は、発光素子１１０から照射された光を内部に導くと共に平行光になるようにコリメートし、当該コリメートした光を外面２１０に導くと共に外面２１０で反射した光を受光素子１２０に導く光学部品である。レンズ１５０は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル等の材料によって形成されている。図１に示されるように、レンズ１５０は、入射側凹面１５１、入射側反射面１５２、入射側レンズ面１５３、出射側反射面１５４、出射側凹面１５５、及び出射側レンズ面１５６を有している。
【００２３】
入射側凹面１５１は、発光素子１１０から照射された光のうち受光素子１２０側とは反対側に照射された光を、当該光の直進性を維持しつつ当該レンズ１５０の内部に導く入射面である。「光の直進性を維持しつつ」とは、入射側凹面１５１の「光を屈折させない」という機能を示している。入射側凹面１５１は、発光素子１１０から離れるように凹んだ形状であり、例えば球面形状や非球面形状に形成されている。
【００２４】
入射側反射面１５２は、入射側凹面１５１を介してレンズ１５０の内部に導入された光を反射させる反射面である。また、入射側反射面１５２は、反射させた光が平行光になるようにコリメートしてウィンドシールド２００の外面２１０に導く。入射側反射面１５２は、鏡面加工されて光を全反射させる形状になっている。
【００２５】
入射側レンズ面１５３は、発光素子１１０から照射された光のうち受光素子１２０側（つまり入射側凹面１５１とは反対側）に照射された光をレンズ１５０の内部に導くレンズ面である。また、入射側レンズ面１５３は、レンズ１５０の内部に導入した光が平行光になるようにコリメートしてウィンドシールド２００の外面２１０に導く。
【００２６】
出射側反射面１５４は、ウィンドシールド２００の外面２１０で反射した光のうち出射側レンズ面１５６よりも受光素子１２０側に進む光を受光素子１２０側に反射させる反射面である。出射側反射面１５４は、鏡面加工されて光を全反射させる形状になっている。
【００２７】
出射側凹面１５５は、出射側反射面１５４で反射した光を、当該光の直進性を維持しつつ当該受光素子１２０に導くレンズ面である。出射側凹面１５５は、受光素子１２０から離れるように凹んだ形状になっている。出射側凹面１５５は、入射側凹面１５１と同様に、光を屈折させない形状になっている。
【００２８】
出射側レンズ面１５６は、ウィンドシールド２００の外面２１０で反射した光を受光素子１２０に導くレンズ面である。出射側レンズ面１５６は入射側レンズ面１５３と受光素子１２０との間に位置している。
【００２９】
以上が、本実施形態に係るレインセンサ１００の構成である。発光素子１１０、受光素子１２０、処理部１３０等が実装された回路基板１４０、レンズ１５０は図示しないカバーハウジングに収容されてパッケージ化されている。レンズ１５０は一部がカバーハウジングから露出している。
【００３０】
そして、図１に示されるように、レンズ１５０はシート１６０に押し付けられる。シート１６０は、レインセンサ１００とウィンドシールド２００とに挟まれる部材であり、例えばシリコーンシートが採用される。レンズ１５０に導入された測定光はこのシート１６０を介してウィンドシールド２００に入射する。
【００３１】
次に、上記のレンズ１５０の内部における測定光の光路について説明する。図１に示されるように、測定光は、発光素子１１０から第１光路１５７及び第２光路１５８を経由して受光素子１２０で受光される。
【００３２】
第１光路１５７の光は、発光素子１１０から照射された測定光のうち受光素子１２０側とは反対側に照射された光が入射側凹面１５１からレンズ１５０の内部に進み、入射側反射面１５２で反射すると共にコリメートされてウィンドシールド２００の外面２１０に導かれる経路をたどる。また、第１光路１５７の光は、ウィンドシールド２００の外面２１０から出射側レンズ面１５６を介して受光素子１２０に集光される経路をたどる。
【００３３】
一方、第２光路１５８の光は、発光素子１１０から照射された測定光のうち受光素子１２０に照射された光が入射側レンズ面１５３からレンズ１５０の内部に進むと共にコリメートされてウィンドシールド２００の外面２１０に導かれる経路をたどる。また、第２光路１５８の光は、ウィンドシールド２００の外面２１０から出射側レンズ面１５６を介して受光素子１２０に集光される経路をたどる。
【００３４】
ここで、第１光路１５７をたどる測定光は、入射側反射面１５２によってウィンドシールド２００の外面２１０に対して４５°の角度にコリメートされる。また、第２光路１５８をたどる測定光は、入射側レンズ面１５３によってウィンドシールド２００の外面２１０に対して４５°の角度にコリメートされる。言い換えると、レンズ１５０は、各光路１５７、１５８の光がシート１６０を介してウィンドシールド２００の外面２１０の雨滴検出面で全反射（臨界角以上）するように形成されている。
【００３５】
上述のように、第１光路１５７及び第２光路１５８はレンズ１５０への入射の経路が異なるが、ウィンドシールド２００の外面２１０で反射した光はいずれも出射側レンズ面１５６によって受光素子１２０に集光される。
【００３６】
次に、処理部１３０の作動について説明する。処理部１３０は、発光処理、演算処理、異常判定処理、及び制御処理を行う。発光処理は発光素子１１０からパルス光を連続して発光させる処理である。発光処理は例えばＰＷＭ制御であり、パルス信号によって発光素子１１０を点滅させる。
【００３７】
演算処理は、パルス光の前または後のタイミングでの受光素子１２０の受光値とパルス光の発光タイミングでの受光素子１２０の受光値との差分をパルス光毎にセンサ出力として取得する処理である。異常判定処理は、センサ出力の異常の有無を判定する処理である。
【００３８】
制御処理は、異常判定処理によって処理されたセンサ出力に基づいて車両のワイパ装置３００の動作を制御する処理である。本実施形態では、連続する４個のセンサ出力を一組として、連続のパルス光に対応した一組のセンサ出力に対して異常判定処理が繰り返し行われる。そして、四組すなわち１６個のセンサ出力の平均値が取得される。また、図２に示されるように、１６個のセンサ出力の平均値がワイパ制御に用いられる。１６個のセンサ出力毎に平均値が次々と取得され、その都度、ワイパ動作の判定が行われる。
【００３９】
続いて、処理部１３０の異常判定処理について説明する。異常判定処理では、おおまかに、判定許可処理及び比較処理が行われる。判定許可処理は、比較処理の許可または禁止を判定する処理である。比較処理は、判定許可処理によって処理が許可された場合に実行される。
【００４０】
比較処理は、センサ出力の前回値と今回値との差分値と異常判定値とを比較することで今回値が正常値であるか否かを判定する処理である。また、比較処理では、今回値が異常値であると判定された場合に異常判定が１回カウントされ、一組のセンサ出力に対する全ての異常判定処理の終了後に異常判定がリセットされるようになっている。
【００４１】
具体的には、異常判定処理がスタートすると、ステップＳ１７０では、判定許可処理が行われる。すなわち、一組のセンサ出力において、異常判定がカウントされているか否かが判定される。異常判定がカウントされていない場合は比較処理が許可され、ステップＳ１７１に進む。一方、異常判定がカウントされている場合は比較処理が禁止され、ステップＳ１７５に進む。
【００４２】
ステップＳ１７０において比較処理が許可された場合、ステップＳ１７１では、センサ出力の前回値が読み出される。続いて、ステップＳ１７２では、センサ出力の今回値が読み出される。
【００４３】
この後、ステップＳ１７３では、センサ出力の前回値と今回値との差分値が異常判定値を超えるか否かが判定される。演算では差分値の絶対値が取得される。異常判定値は、複数のセンサ出力の平均化処理を行ってもワイパの誤動作に繋がるセンサ出力の変動量である。差分値が異常判定値を超えない場合はステップＳ１７４に進み、差分値が異常判定値を超える場合はステップＳ１７６に進む。
【００４４】
ステップＳ１７４では、今回値が正常値であると判定される。そして、ステップＳ１７５では、制御処理のためにセンサ出力として当該今回値の読み出しが行われる。ステップＳ１７５は、ステップＳ１７０において比較処理が禁止されている場合にも実行される。
【００４５】
一方、ステップＳ１７３において差分値が異常判定値を超える場合、ステップＳ１７６では、今回値が異常値であると判定される。ここで、今回値が異常値であると判定された場合に異常判定が１回カウントされる。このカウントは、一組のセンサ出力に対して１回のみ行われる。
【００４６】
続いて、ステップＳ１７７では、異常値であると判定された今回値が制御処理に使用されないように処理される。本実施形態では、今回値が前回値に置き換えられる。
【００４７】
ステップＳ１７８では、ステップＳ１７５で読み出された今回値、あるいはステップＳ１７６で置き換えられた前回値がワイパ制御用に出力される。こうして、一組のセンサ出力のうちの１つのセンサ出力について異常判定処理が終了する。そして、一組のセンサ出力に対する全ての異常判定処理の終了後に異常判定がリセットされるようになっている。また、連続する四組のセンサ出力について異常判定処理が繰り返され、異常判定処理を経た１６個のセンサ出力が得られる。
【００４８】
この後、制御処理では、１６個のセンサ出力の平均値が動作判定値を超えるか否かが判定される。平均値が動作判定値を超えない場合、ワイパ装置３００の動作は行われない。一方、平均値が動作判定値を超える場合、ワイパ装置３００を制御する制御信号がレインセンサ１００からワイパ装置３００に出力される。これにより、制御信号に従ってワイパ装置３００がワイパを動作させる。
【００４９】
次に、センサ出力の具体例を説明する。一つの例として、カメラのフラッシュ等のように発光時間が非常に短い光が入射しない場合、図４に示されるように、各センサ出力はほぼ同じになる。図４のＰＤ出力は受光素子１２０の受光値である。
【００５０】
この例では、１番目及び２番目のＰＤ出力と３番目及び４番目のＰＤ出力とで周囲光成分には多少の違いがあるものの、各パルス光の発光タイミングの前での周囲光成分と各パルス光の発光タイミングでの周囲光成分とがほぼ同じである。このため、発光前のＰＤ出力と発光タイミングでのＰＤ出力との差分は発光成分となる。したがって、図４に示された例ではセンサ出力が異常値であると判定されることはない。
【００５１】
一方、別の例として、例えば、自動車ナンバー自動読取装置では、一定の周期で発光時間が短い赤外光が発せられる。これにより、発光時間が非常に短い光がレインセンサ１００に入射した場合、図５及び図６に示されるように、例えば３番目のセンサ出力が他のセンサ出力に対して変動する。
【００５２】
図５の例では、３番目のパルス光の発光タイミングでの周囲光成分が３番目のパルス光の発光前での周囲光成分よりも高くなっている。その結果、３番目のセンサ出力が他のセンサ出力よりも増加してしまう。
【００５３】
また、図６の例では、３番目のパルス光の発光前での周囲光成分が３番目のパルス光の発光タイミングでの周囲光成分よりも高くなっている。その結果、３番目のセンサ出力が他のセンサ出力よりも低下してしまう。
【００５４】
これら図５及び図６の例では、３番目のセンサ出力が比較処理において異常値であると判定される。そして、３番目のセンサ出力である今回値が２番目のセンサ出力である前回値に置き換えられる。つまり、３番目のセンサ出力に出力変動は起こっていないことになる。したがって、制御処理においてセンサ出力の平均値が動作判定値を超えると判定されることはない。
【００５５】
以上のように、発光時間が非常に短い光がレインセンサ１００に入射したとしてもセンサ出力の今回値は異常判定処理において異常値であると判定され、制御処理には利用されることはない。このため、連続するセンサ出力に不要な出力変動が起こらないようにすることができる。したがって、ワイパ装置３００を誤作動させないようにすることができる。
【００５６】
また、自動車ナンバー自動読取装置のように、発光時間が非常に短い光は単発的に発光する。これに伴い、一組のセンサ出力の中で異常判定を行う、すなわち異常判定の回数に制限を設けているので、単発的なセンサ出力の出力変動を検出しつつ、連続的に変化するセンサ出力の出力変動を確実に検出することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、比較処理におけるステップＳ１７７では、今回値が破棄される。これにより、単発的なセンサ出力の出力変動が制御処理における平均化処理に利用されないようにすることができる。
【００５８】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、比較処理におけるステップＳ１７７では、センサ出力の前々回値、前回値、及び今回値の中で２番目に大きい値に置き換えられる。
【００５９】
単発的な出力変動は連続しないため、仮に前回値が単発的な異常値だった場合、当該異常値は３つの値の中で最大値または最小値となる。したがって、３つの値の中で２番目に大きい値を選択することで今回値を正常値に置き換えることができる。
【００６０】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたレインセンサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、レンズ１５０の形状は一例であり、他の形状のものでも良い。
【００６１】
上記各実施形態では、異常判定処理において比較処理の前に判定許可処理が行われていたが、これは処理の一例である。例えば、異常判定処理において比較処理が実行される、すなわち判定許可処理は実施されない処理でも良い。この場合、ステップＳ１７１〜Ｓ１７８が実行される。
【００６２】
また、一組のセンサ出力について異常判定を行う処理も一例であり、複数組のセンサ出力について平均化する処理も一例である。すなわち、上述したセンサ出力４個×４組という設定は一例であり、この設定はレインセンサ１００に入射する可能性がある赤外光の発光周期やレインセンサ１００の発光素子１１０の発光周期に応じて適宜変更することができる。センサ出力をワイパ動作の判定にどのように利用するかは適宜決めることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１００  レインセンサ
１１０  発光素子
１２０  受光素子
１３０  処理部
１５０  レンズ
２００  ウィンドシールド
２１０  外面
２２０  内面
３００  ワイパ装置
【図１】
2018136220.tif 000003
【図２】
2018136220.tif 000004
【図３】
2018136220.tif 000005
【図４】
2018136220.tif 000006
【図５】
2018136220.tif 000007
【図６】
2018136220.tif 000008