(57)【要約】【課題】必要な払拭を得ながらワイパーの払拭リズムを安定させ、降雨状況の変化にスムーズに対応することができるワイパー制御方法、およびワイパー制御装置を提供する。【解決手段】検知面に付着した雨滴の付着周期を検出し、ワイパーの間欠時間を決定する際の基本となるカレント付着周期を、検出した雨滴の付着周期に基づいて決定し、カレント付着周期に基づいて、ワイパーの間欠時間を決定し、カレント付着周期よりも短い雨滴の付着周期を検出し、カレント付着周期よりも短い雨滴の付着周期が所定回数検出された場合に、カレント付着周期を、より短い付着周期に変更し、変更されたカレント付着周期に基づいてワイパーの間欠時間を決定する。【選択図】      図３
2004338527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から発せられた光を、車両のウィンドシールドガラスのワイパー払拭領域の一部に設けられた検知面で反射させ、前記反射光を受光素子で受光して前記検知面の状態を検出することにより、前記ワイパーの動作を制御する方法であって、
（ａ）前記検知面に付着した雨滴の付着周期を検出するステップと、
（ｂ）前記ワイパーの間欠時間を決定する際の基本となるカレント付着周期を、前記検出した雨滴の付着周期に基づいて決定するステップと、
（ｃ）前記カレント付着周期に基づいて、前記ワイパーの間欠時間を決定するステップと、
（ｄ）前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期を検出するステップと、
（ｅ）前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期が所定回数検出された場合に、前記カレント付着周期を、より短い付着周期に変更するステップと、
（ｆ）変更されたカレント付着周期に基づいて前記ワイパーの間欠時間を決定するステップと、を含むワイパー制御方法。
【請求項２】
（ｇ）前記カレント付着周期よりも長い前記雨滴の付着周期を検出するステップと、
（ｈ）前記カレント付着周期よりも長い前記雨滴の付着周期が所定回数検出された場合に、前記カレント付着周期を、より長い付着周期に変更するステップと、
（ｉ）変更されたカレント付着周期に基づいて前記ワイパーの間欠時間を決定するステップとを、さらに含む請求項１に記載のワイパー制御方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｄ）において、前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期を検出した場合には、
前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期に基づいて、一時的な間欠時間を決定し、前記一時的な間欠時間を、前記ワイパーの間欠時間として所定期間の間維持するステップと、
前記所定期間が終了した後に、前記ワイパーの間欠時間を、前記カレント付着周期に基づいて決定された間欠時間へ戻すステップとを、さらに含む請求項１または２に記載のワイパー制御方法。
【請求項４】
（ｊ）前記受光素子の出力信号の波形のゆらぎを評価して、前記検知面に付着した雨滴の大きさを判定するステップと、
（ｋ）前記雨滴の大きさが所定の閾値以上であり、かつ、前記検知面への雨滴の付着が所定回数連続しているか判断するステップと、
（ｌ）前記ステップ（ｋ）の判断が肯定される場合には、前記ワイパーの払拭状態を連続払拭に切替えるステップとを、さらに含む請求項１〜３のいずれかに記載のワイパー制御方法。
【請求項５】
（ｍ）前記受光素子の出力信号の波形のゆらぎを評価して、前記検知面に付着した雨滴の大きさを判定するステップと、
（ｎ）前記判定した雨滴の大きさと前記カレント付着周期とを組み合わせて、前記ワイパーの間欠時間を決定し、あるいは、前記判定した雨滴の大きさと前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期とを組み合わせて、前記一時的な間欠時間を決定するステップとを、さらに含む請求項１〜４のいずれかに記載のワイパー制御方法。
【請求項６】
発光素子から発せられた光を、車両のウィンドシールドガラスのワイパー払拭領域の一部に設けられた検知面で反射させ、前記反射光を受光素子で受光して前記検知面の状態を検出することにより、前記ワイパーの動作を制御する装置であって、
前記検知面に付着した雨滴の付着周期を検出する付着周期検出部と、
前記ワイパーの間欠時間を決定する際の基本となるカレント付着周期を、前記検出した雨滴の付着周期に基づいて決定するゾーン遷移制御部と、
前記カレント付着周期に基づいて、前記ワイパーの間欠時間を決定する間欠時間判定部とを備え、
前記付着周期検出部は、前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期を検出し、
前記ゾーン遷移制御部は、前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期が所定回数検出された場合に、前記カレント付着周期を、より短い付着周期に変更し、
前記間欠時間判定部は、変更されたカレント付着周期に基づいて前記ワイパーの間欠時間を決定するワイパー制御装置。
【請求項７】
前記付着周期検出部は、前記カレント付着周期よりも長い前記雨滴の付着周期を検出し、
前記ゾーン遷移制御部は、前記カレント付着周期よりも長い前記雨滴の付着周期が所定回数検出された場合に、前記カレント付着周期を、より長い付着周期に変更し、
前記間欠時間判定部は、変更されたカレント付着周期に基づいて前記ワイパーの間欠時間を決定する請求項６に記載のワイパー制御装置。
【請求項８】
前記付着周期検出部が前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期を検出した場合には、
前記間欠時間判定部は、
前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期に基づいて、一時的な間欠時間を決定し、前記一時的な間欠時間を、前記ワイパーの間欠時間として所定期間の間維持し、
前記所定期間が終了した後に、前記ワイパーの間欠時間を、前記カレント付着周期に基づいて決定された間欠時間へ戻す請求項６または７に記載のワイパー制御装置。
【請求項９】
前記受光素子の出力信号の波形のゆらぎを評価して、前記検知面に付着した雨滴の大きさを判定するゆらぎ評価部と、
前記雨滴の大きさが所定の閾値以上であり、かつ、前記検知面への雨滴の付着が所定回数連続しているか判断し、当該判断が肯定される場合には、前記ワイパーの払拭状態を連続払拭に切替える連続払拭判定部とを、さらに備える請求項６〜８のいずれかに記載のワイパー制御装置。
【請求項１０】
前記受光素子の出力信号の波形のゆらぎを評価して、前記検知面に付着した雨滴の大きさを判定するゆらぎ評価部をさらに備え、
前記間欠時間判定部は、前記判定した雨滴の大きさと前記カレント付着周期とを組み合わせて、前記ワイパーの間欠時間を決定し、あるいは、前記判定した雨滴の大きさと前記カレント付着周期よりも短い前記雨滴の付着周期とを組み合わせて、前記一時的な間欠時間を決定する請求項６〜９のいずれかに記載のワイパー制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、必要な払拭を得ながらワイパーの払拭リズムを安定させ、降雨状況の変化にスムーズに対応することができるワイパー制御方法、およびワイパー制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＥＤ光等をウィンドシールド上に設けられた検知面に入射し、その反射光を受光素子で受光して、当該受光素子の出力信号に基づいてワイパーを制御する装置が知られている。この装置においては、受光素子の出力信号に基づいて降雨状態を推定し、ワイパーの払拭状態（連続払拭，間欠払拭等）を決定している。例えば特許文献１においては、降雨状態を７つのステップに分け、それぞれのステップに対して間欠時間が設定されている（図１）。
【０００３】
また、他の従来技術としては、雨滴の動的な付着を検出する方法（特許文献２）、受光素子出力信号のゆらぎを評価する方法（特許文献３）が本発明者等によって提示されている。また、雨滴を検出する方法の従来例として、基準値との比較により雨滴を検出する方法（いわゆる閾値法）（例えば、特許文献４）、受光素子出力の積算値により雨滴を検出する方法（いわゆる積分法）（例えば、特許文献１）が開示されている。
【０００４】
一方、このような装置は、ウィンドシールド上にその検知面が設けられるため、デザイン上の問題、ドライバーの視野の問題によって検知面（すなわち装置）の装着位置が制限される。つまり、ドライバーの視界とは異なる位置へ装着される必要がある。また、サイズが小さい方がデザイン上好まれるため設計が困難となる。上記問題に加えてさらに、検知面サイズが小さくなる。これは、検出のための面積を広げるためには、性能の高い（高輝度）発光源もしくは大きな発光エネルギを必要とするため、構成部品の単価が高くなるからである。
【０００５】
上記制限された装着位置は、雨滴が付着しにくい位置であることが多い。さらに、小さくなった検知面積に比例して検知面に対する雨滴の付着確率が低下する。このような付着確率の低下に加えて、検知面に対する雨の当たり方が変化する。具体的には、雨滴の密度の不均一性，車両の走行速度，風向き等によって雨滴の当たり方が影響される。
【０００６】
このような理由により、たとえドライバーにとって同様の降雨状況が続いていても、検知面に対する雨滴の付着状況が変化することがある。例えば、雨滴の密度が不均一な場合には、あるタイミングでは多量の雨滴が付着しているが、次のタイミングでは全く付着しないという場合があり、ワイパーの払拭状態の切替えが短時間で頻発する状態が発生することもある。このように、ドライバーから見た降雨状況が一定であるにもかかわらず、付着確率の限界によって払拭状態（特にワイパーの待機時間）の切替えが頻発し、ワイパーの動作が安定しない状態をハンチングと呼ぶ。
【０００７】
ドライバーの側からすれば、一定の降雨状況が続いていると判断される場合には、同一の安定したリズムで払拭が行われることが望ましい。したがって、ワイパーのこのような払拭状態の切替えは、ドライバーの感覚に適合せず、煩わしいものとなってしまう。
【０００８】
その一方、ワイパーの制御においては、降雨量の急激な増加や一時的な視界の悪化に対する追従性を確保する必要がある。例えば、降雨量の一時的な増加や対向車輛の巻上げ等によって一時的にウィンドシールド上に多量の水滴が付着した場合には、視界を確保するために必要な払拭を迅速に実行する必要がある。したがって、払拭状態の切替えを単に遅延させた場合には、必要な払拭動作を得ることができなくなってしまうことがある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−３４９０５３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１８０４４７号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７７３８６号公報
【特許文献４】
特開昭６１−３７５６０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、必要な払拭を得ながらワイパーの払拭リズム（特に払拭待機時間）を安定させ、降雨状況の変化にスムーズに対応することができるワイパー制御方法、およびワイパー制御装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述したように、自然界の降雨においては雨滴の密度が一定でない。また、検知面の付着確率に一定の限界がある。したがって、一定の降雨状態であっても検知面上の付着周期（時間的な付着間隔）にばらつきが発生する。ワイパーの制御においては、このような付着周期のばらつきに起因するハンチングを抑え、ワイパーの動作を安定させる必要がある。その一方で、ワイパーの制御においては、一時的な視界の悪化に対する追従性を確保する必要がある。例えば、対向車輛の巻上げ等によって一時的にウィンドシールド上に多量の水滴が付着した場合には、視界を確保するために短い間欠時間の払拭を迅速に実現する必要がある。
【００１２】
このような２つの必要性を満たすため、本発明は、ゾーン制御という概念を用いる。ここで、ゾーンとは、雨滴の付着周期を複数の階層的なゾーンに分類したものである。本発明においては、検出された付着周期をそれぞれのゾーンに当てはめて間欠時間を決定するものである。そして、付着周期があるゾーンから他のゾーンへ移動する際に一定のハードルを設け、ゾーン間の遷移を安定させ、間欠時間の切替えを安定化させる。なお、ゾーンは間接的に間欠時間を決定するものであり、ゾーン  ＝  間欠時間とならないことに留意されたい。本発明の理解を容易にするために、図２および３を用いてゾーンの基本的な概念を説明する。図２は、ゾーンの構成を説明する概念図であり、図３は、基本的なゾーンの遷移を説明する概念図である。
【００１３】
検知面に対する雨滴の付着周期を、周期の長さの観点から段階的に複数のゾーンに分類する。例えば図２に示すように、全体のゾーンは、ＡゾーンからＥゾーンまでの５つのゾーンからなる。Ａゾーンは特殊な処理を行うため、後述することとし、ここではＢゾーンからＥゾーンまでを対象として説明する。
【００１４】
Ｂゾーン〜Ｅゾーンのそれぞれのゾーンには、異なる長さの雨滴の付着周期（付着間隔）が割当てられる。例えば、Ｅゾーンから上位のＢゾーンに向かって順番に付着周期が短くなるように付着周期が割当てられる。また、Ｂゾーン〜Ｅゾーンのそれぞれのゾーンには、間欠時間が割当てられる。例えば、Ｅゾーンから上位のＢゾーンに向かって順番に間欠時間が短くなるように間欠時間が割当てられる。
【００１５】
このようなゾーン構造において、カレントゾーンという概念を用いる、ここで、カレントゾーンとは、確立された現在の付着周期が当てはまるゾーンを意味する。そして、現在のカレントゾーンに割当てられた間欠時間を対象として、実際の間欠時間が決定されることとなる。後段で詳述するが、カレントゾーンにおいて決定された間欠時間がベースとなる。例えば現在の雨滴の付着周期がＣゾーンの付着周期に該当する場合には、Ｃゾーンがカレントゾーンであり、Ｃゾーンに割当てられた間欠時間に従ってベースとなる間欠時間が決定される。このようにして、ゾーンによって間欠時間が間接的に決定される。
【００１６】
このようなカレントゾーンは、雨滴の付着周期の変化（長短の変化）に対応して上下に遷移することとなる。これは、カレントゾーンの遷移を介して雨滴の付着周期の変化に間欠時間を対応させるためである。例えば、図２において、現在のカレントゾーンがＣゾーンであり、Ｃゾーンに割当てられた間欠時間でワイパーが払拭している場合に、雨滴の付着周期がより短くなり、Ｂゾーンの周期になった場合には、カレントゾーンがＢゾーンに遷移することとなる。そして、Ｂゾーンに割当てられた間欠時間に従って実際の間欠時間が決定されることとなる。
【００１７】
次に、カレントゾーンの遷移方法について図３を用いて具体的に説明する。まず、降雨のない晴れ状態から雨滴の付着が検出され始めるとＥゾーンがカレントゾーンとなり、雨滴の付着周期が短くなるにしたがってＢゾーンへと遷移していく。付着周期が短くなる方向への遷移は、１クラスずつ遷移してもよい。また、検出された付着周期に従い、間にあるゾーンを飛び越して、例えばＥゾーンからＢゾーンへ直接遷移してもよい。これは、降雨の状況が大雨に変化した場合には、現在の降雨状況に速やかに応答する必要があるためである。
【００１８】
一方、付着周期が長くなる方向への遷移は、１クラスずつ遷移してもよい（例えば、Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ）。これは、降雨量が減少する場合には、それほど高い応答性が要求されないためである。また、間にあるゾーンを飛び越して遷移してもよい。
【００１９】
本発明においては、このようなカレントゾーンの遷移に一定のハードルとなる条件が設けられる。以下この遷移条件について説明する。カレントゾーンの遷移には、上方向の遷移と下方向の遷移とが存在する。上方向の遷移とは、付着周期が短くなる側への遷移であり、これに対して下方向の遷移とは、付着周期が長くなる側への遷移である。
【００２０】
まず、上方向への遷移条件としてエッジが複数回連続して発生することが必要である。ここで、エッジとは、カレントゾーンの付着周期よりも短い付着周期が検出されるという事象を意味する。つまり、カレントゾーンの付着周期よりも短い付着周期が複数回連続して検出された場合には、上方向への遷移が可能となる。上方向への遷移先は、１クラスずつステップアップするようにしてもよいが、上述したように、当該検出された短い付着周期が当てはまるゾーンへ直接遷移することが好ましい。
【００２１】
次に、下方向への遷移条件としてカレントゾーンの付着周期が複数回連続して検出されないことが必要である。例えば、降雨量が小さくなっていき、付着周期が長くなってくると、実際の付着周期がカレントゾーンの付着周期よりも長くなる。その結果として、カレントゾーンの付着周期が検出できないという事象が発生する。この事象が複数回連続して発生した場合には、１クラス下位のゾーンへ遷移可能となる。
【００２２】
なお、カレントゾーンの付着周期が検出されている場合には現在のゾーンが維持される。また、カレントゾーンの付着周期よりも短い付着周期が検出されている場合には、上方向への遷移条件が満たされるまでは現在のゾーンが維持される。このような遷移条件を設けることにより、降雨状況自体の変化が確実に保証されるまでカレントゾーンを維持することができ、ハンチングを防止することが可能となる。また、付着周期のばらつきによる影響を抑制して一定の付着周期を確立することが可能となる。
【００２３】
上述したゾーン制御の基本的な方法は、カレントゾーンの間欠時間によってベースとなる間欠時間を決定し、このベース間欠時間に従ってワイパーの払拭を行う。このようなベース間欠時間に従って行われる払拭をベース払拭と呼ぶ。そして、カレントゾーンの遷移に一定の条件を設けることにより、ゾーンの遷移を安定させ、ゾーンに従うワイパーの払拭待機時間を安定させ、ハンチングを防止するものである。しかしながら、このような制御方法によると、一時的な視界の悪化に対する応答性が悪くなることがある。
【００２４】
このため、本発明においては、上述したエッジが発生したときに一時的な払拭を行うようにする。具体的には、カレントゾーンの付着周期よりも短い付着周期が検出されたときに、当該短い付着周期に該当するゾーンの間欠時間によって一時的な間欠時間を決定する。このようにエッジの発生によって決定される一時的な間欠時間をエッジ間欠時間と呼ぶ。そして、エッジ間欠時間に従ってワイパーの払拭を行う。このようなエッジ間欠時間に従って行われる払拭をエッジ払拭と呼ぶ。
【００２５】
上述したエッジ間欠時間は、あくまで一時的なものであり、エッジの発生にしたがって決定され、１または複数回の払拭によって消滅する。そして、エッジ間欠時間が消滅した後は、ベースとなる間欠時間が維持されることとなる。仮に、エッジが複数回連続した場合には、エッジ発生の度にエッジ間欠時間が決定され、エッジの発生がカレントゾーンの遷移条件を満たした時点でカレントゾーンがエッジ発生ゾーンへと遷移し、それまでエッジ間欠時間であった間欠時間がベース間欠時間として維持されることとなる。
【００２６】
このようにエッジの発生に基づく払拭を行うことにより、ハンチングを防ぎつつ、一時的な視界の悪化に対して迅速に対応することが可能となる。
【００２７】
上述したベース間欠時間とエッジ間欠時間との対比を以下に示す。まず、ゾーンについては、ベース間欠時間のゾーンがカレントゾーンであるの対して、エッジ間欠時間のゾーンは、それよりも上位のゾーンである。次に、ベース間欠時間の付着周期が遷移条件によってある程度確立されたものであるのに対して、エッジ間欠時間の付着周期は、それより短い一時的な付着周期である。次に、ベース間欠時間の存続期間はカレントゾーンが遷移するまで維持され、かつゾーン遷移後は他の長さに変わって存続し続ける長いものであるのに対して、エッジ間欠時間の存続期間は一時的である。そして、ベース間欠時間による払拭がベース払拭であり、エッジ間欠時間による払拭がエッジ払拭である。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の第１の実施の形態を説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るワイパー制御装置の構成をレイヤ構造で説明するブロック図である。図４において、本発明の第１の実施の形態に係るワイパー制御装置は、３つの層（Ｌａｙｅｒ）の構成によって表すことができ、それぞれの層間にて、例えばＳＡＰ（サービス・アクセス・ポイント）のような共通インターフェースを介してデータまたは信号が通信されている。第１層にレインセンサ物理層９０と、車輛制御コンピュータまたはワイパーモータ１００とが含まれ、第２層に付着検出部２２と、インターフェース２６とが含まれ、第３層に払拭状態制御部３２が含まれる。なお、これらの各部は、ソフトウェアによって実現することができる。
【００３０】
レインセンサ物理層９０は、光学機構と回路とによって構成され、例えば、発光素子からの光を検知面で反射させ、反射光を受光素子で受光する方式の光学機構と、受光素子出力を処理するフィルタ回路，増幅回路，Ａ／Ｄコンバータ等の回路とで構成される。このようなレインセンサの例は、特許文献２および特許文献３に開示されている。
【００３１】
光学機構を説明する。例えばＬＥＤ等の発光素子から発せられた光は、プリズムガラス等を通じて、雨滴の検出を行うべき透明性基板であるガラス基板（ウィンドシールドガラス）に導かれる。導かれた光は、検知面にて全反射し、前記プリズムガラスを通じて、例えばフォトダイオード等の受光素子に入射する。このような光学機構は、例えば水滴等の付着のない状態で、受光素子には最大の出力が発生するように配置構成されている。このとき、検知面に水滴等の付着があると、受光素子の出力は低下する。なお、このような検知面は、ワイパーの払拭動作範囲内に配置される。
【００３２】
車輛制御コンピュータまたはワイパーモータ１００は、本発明のワイパー制御装置に接続されるものであり、本発明の実施態様に従って適宜選択可能である。車輛制御コンピュータが接続される場合には、車輛制御コンピュータを介してワイパーモータが制御される。ワイパーモータが接続される場合には、ワイパーモータが直接制御される。
【００３３】
付着検出部２２は、レインセンサの受光素子出力信号に基づいて雨滴の付着を検出する。付着の検出方法としては、本発明者等によって開示された、雨滴の動的な付着を検出する方法（特許文献２）を用いることができる。この方法は、受光素子の信号から遅れ信号を生成し、受光素子の信号と遅れ信号の差分を求め、差分が発生したとき、検知面に雨滴の衝突があったと判断するものである。あるいは、受光素子の信号の１次遅れ信号を生成し、１次遅れ信号から２次遅れ信号を生成し、１次遅れ信号と２次遅れ信号の差分を求め、差分が発生したとき、検知面に雨滴の衝突があったと判断するものである。この方法により、雨滴等の動的な付着そのものを捕らえることができる。
【００３４】
したがって、付着検出部２２は、検知面へ雨滴が衝突した事象を検出し、雨滴の付着として出力する。また、付着の検出方法としては、特許文献４に開示された基準値との比較により雨滴を検出する方法（いわゆる閾値法）、特許文献１に開示された受光素子出力の積算値により雨滴を検出する方法（いわゆる積分法）を用いることもできる。
【００３５】
インターフェース２６は、上位層（第３層）からのワイパー駆動信号を、車輛制御コンピュータまたはワイパーモータそれぞれに適合する形式の信号に変換して出力する。
【００３６】
払拭状態制御部３２は、付着検出部２２の出力に基づいて、ワイパーの払拭状態を制御する。ワイパーの払拭状態は、例えば、停止状態，間欠払拭状態，低速連続払拭状態，高速連続払拭状態を含む。ワイパーの払拭状態は、払拭待機時間と払拭速度とによって定義される。なお、払拭待機時間は待機時間なしも含む。払拭状態制御部３２は、これらの払拭状態を決定し、所定の払拭待機時間かつ所定の払拭速度のワイパー駆動信号を出力する。ワイパー駆動信号は、インターフェース２６を介して車輛制御コンピュータまたはワイパーモータ１００へ出力される。
【００３７】
次に、払拭状態制御部３２をより詳細に説明する。図５は、払拭状態制御部の構成を示すブロック図であり、図６は、ポーリングタイマの構成を説明するブロック図であり、図７はポーリング周期を説明する概念図である。
【００３８】
図５に示すように、払拭状態制御部は、ポーリングタイマ（以下「Ｐタイマ」）１と、付着周期検出部２と、ゾーン遷移制御部３と、間欠時間判定部４と、タイマ制御部５と、エッジ登録部６と、ワイパー駆動信号生成部８とを含む。
【００３９】
まず、Ｐタイマ１は、図６に示すようにそれぞれのゾーン毎に設けられている。Ｂ〜ＥゾーンのＰタイマをＴＢ〜ＴＥと表す。それぞれのＰタイマは異なる固有のポーリング周期（以下「Ｐ周期」）を有している。Ｂ〜ＥゾーンのＰ周期をＰＢ〜ＰＥと表す。図７に示すように、Ｂ〜ＥゾーンのＰタイマ（ＴＢ〜ＴＥ）は、それぞれ異なるＰ周期を有し、ＰＢからＰＥに向かってＰ周期が長くなる。一例としては、ＰＢ：ＰＣ：ＰＤ：ＰＥ＝１：２：４：８である。
【００４０】
このようなＰタイマ１は、固有のＰ周期毎にタイムアウトする。後述するように、この固有のＰ周期を基準として、付着周期がどのゾーンに該当するか判断される。また、このタイマのタイムアウトにより、間欠時間判定のためのタイミングが供給される。
【００４１】
次に、付着周期検出部２について説明する。付着周期検出部２は、付着検出部２２の出力に基づいて現在の付着周期を識別する。そして、それぞれのゾーンのＰ周期を基準として、識別した現在の付着周期がどのゾーンに該当するか判断する。図８を用いて具体的に説明する。図８は、付着周期の検出を説明する概念図である。
【００４２】
図８に示すようにそれぞれ異なる３種類の間隔で雨滴の付着があった場合、先ず最初に付着周期Ｘが識別される。それぞれのゾーンのＰ周期を基準として、例えばこの付着周期ＸがＣゾーンのＰ周期ＰＣに該当し、Ｃゾーンに該当すると判断される。次の付着によって付着周期Ｙが識別される。それぞれのゾーンのＰ周期を基準として、この付着周期ＹがＢゾーンのＰ周期ＰＢに該当し、Ｂゾーンに該当すると判断される。次の付着によって付着周期Ｚが識別され、同様にこの付着周期ＺがＤゾーンのＰ周期ＰＤに該当し、Ｄゾーンに該当すると判断される。なお、付着周期検出部２は、現在の付着周期が該当するＰ周期およびゾーンをメモリに登録し、履歴を管理するようにしてもよい。また、登録内容を付着周期の判断の度に更新するようにしてもよい。
【００４３】
また、付着周期検出部２は、図９に示すようにそれぞれのゾーン毎に設けられるようにしてもよい。この場合には、それぞれの付着周期検出部２は、自身のゾーンのＰ周期のみを基準として付着周期の判断を行い、付着周期が自身のＰ周期に該当した場合にのみ現在の付着周期が該当するゾーンを示す情報（例えばフラグ等）を出力するようにしてもよい。図９は、付着周期検出部の構成を説明するブロック図である。
【００４４】
次に、付着周期の決定方法について説明する。付着周期は、検出された雨滴の付着を基礎として決定してもよいが、付着判定のための所定の単位区間を設け、この単位区間内に１滴以上の雨滴の付着が検出されたという事象を１回の付着として定義して、付着周期を構築するようにするとよい。そして、付着周期は、雨滴の付着が検出された単位区間相互の間隔に基づいて決定するとよい。
【００４５】
雨滴の付着周期の決定方法を図１０に示す。この図においては、最初の単位区間内に３滴の付着が検出され、４番目の単位区間内に１滴の付着が検出されている。したがって、最初の単位区間で１回の付着が判定され、４番目の単位区間で１回の付着が判定される。そして、最初の単位区間と４番目の単位区間との間隔によって付着周期が決定される。この方法においては、単位区間内に雨滴の付着が複数検出されても１回の付着とみなすこととなる。また、付着判定のための単位区間は、最小の付着周期を決めるものでもある。
【００４６】
このようにしたのは以下の理由による。例えば密度の高い雨の場合には、検知面に付着する雨滴の現実の付着周期は数十ｍｓという短いものとなることがある。また、大粒の雨が検知面に衝突して小粒の水滴が飛散すると、無数の小水滴がほぼ同時に付着することがある。このような短い付着周期をそのまま利用して制御を行うと、ワイパーの挙動が不安定になることがあるからである。
【００４７】
このような付着判定のための所定の単位区間は、ワイパーの挙動の安定性と応答性とを考慮して決めるとよい。例えば単位区間を長くすると、ワイパーの安定性が高くなる一方で応答性が低くなる。反対に短くすると、応答性は高くなるが安定性が低くなり、処理負荷も大きくなってしまう。このようにして決定された単位区間は、例えば２５６ｍｓである。
【００４８】
次に、エッジ登録部６について説明する。エッジ登録部６は、付着周期検出部２の出力に基づいてエッジの発生を検出し、当該エッジをメモリに登録する。例えば、付着周期検出部２によって判断された最新の付着周期のゾーンと、カレントゾーンとを比較し、最新の付着周期のゾーンがカレントゾーンよりも上位である場合には、エッジの発生を検出し、当該エッジの発生というデータと、当該エッジが発生した上位ゾーンとを登録する。言い換えれば、カレントゾーンの付着周期よりも短い付着周期が検出されたという事象および当該事象が発生したゾーンを登録する。
【００４９】
図１１にエッジ登録テーブルの構成例を示す。図１１に示すように、エッジ登録テーブルには、エッジの発生情報とエッジの発生したゾーンとが登録される。そして、エッジが連続して発生する場合には、これらの情報が累積される。なお、後述するように、カレントゾーンのＰタイマがタイムアウトするという事象に基づいて、エッジ登録部６は、登録された全てのエッジをクリアする。また、ゾーンの遷移が行われた場合にもエッジ登録部６は、登録された全てのエッジをクリアする。
【００５０】
次に、タイマ制御部５について説明する。上述したように、それぞれのポーリングタイマ１は固有のＰ周期を有しており、それぞれのＰ周期毎にタイムアウトすることとなる。タイマ制御部５は、所定の場合に所定のＰタイマをリセットする。具体的には、カレントゾーンより上位のゾーンにてエッジが発生した場合に、当該エッジが発生したゾーンより下位のゾーン（カレントゾーンを含む）のＰタイマを全てリセットする。このようなリセットを行うのは、Ｐタイマをリセットすることで付着周期の判定の開始軸をあわせるためである。
【００５１】
エッジの発生と、Ｐタイマのリセットとの関係を図１２に示す。図１２において、例えばカレントゾーンがＣゾーンである場合に、上位のＢゾーンにてエッジが発生するケースを例示する。この場合には、タイマ制御部５は、エッジが発生したＢゾーンのＰ周期のタイムアウト時に下位の全てのＰタイマをリセットし、再スタートさせる。これにより、Ｃゾーン以下のＰ周期が中断され、統一された開始軸から全てのＰ周期が再スタートする。
【００５２】
例えばタイマ制御部５は、エッジの発生またはエッジの登録によって起動され、エッジ登録テーブルを参照してエッジが発生したゾーンを識別する。そして、エッジが発生したゾーンのＰタイマの最初のタイムアウトのタイミングで、当該エッジゾーンより下の全てのＰタイマをリセットするようにしてもよい。
【００５３】
次に、ゾーン遷移制御部３について説明する。ゾーン遷移制御部３は、降雨の降り出し時に、最初のカレントゾーンを決定し、所定の条件にしたがってカレントゾーンの遷移を制御する。所定の遷移条件を以下に示す。表２に示すように、エッジが連続して所定回数発生した場合には上方遷移が可能となる。また、カレントゾーンの付着周期が所定回数連続して検出されない場合には、下方遷移が可能となる。一方、その他の場合には現状のカレントゾーンが維持される。
【００５４】
【表２】
2004338527.tif 000004
【００５５】
上方遷移について説明する。図１３は、上方遷移の一例を示す概念図である。図１３において、カレントゾーンがＤゾーンであるとする。最初にＢゾーンにおいてエッジが検出され１０２、Ｃゾーン以下のタイマがリセットされ、エッジとゾーンとが登録される１０３。次に、Ｃゾーンにおいてエッジが検出され１０４、Ｄゾーン以下のタイマがリセットされ、エッジとゾーンとが登録される１０５。そして、Ｂゾーンにおいて再びエッジが検出され１０６、Ｃゾーン以下のタイマがリセットされ、エッジとゾーンとが登録される１０７。
【００５６】
エッジが３回連続して登録されたエッジ登録テーブルの例を図１４に示す。このように、エッジが所定回数（ここでは３回）連続して登録されるという事象によってゾーン遷移制御部３が遷移するゾーンの判定を行う１０８。遷移ゾーンの判定は、例えば３回のエッジの付着周期の平均値を求め、この平均値に近似するゾーンを選択してもよい。そして、遷移ゾーンが決定されてカレントゾーンがＤゾーンからＣゾーンへ遷移する１０９。なお、遷移ゾーンの判定は、遷移条件を満たすエッジ（ここでは３回目のエッジ）が発生したゾーンのＰタイマのタイムアウトのタイミングで起動されるようにしてもよい。
【００５７】
図１５にカレントゾーンテーブルの例を示す。ゾーン遷移制御部３は、例えば図１５に示すようなカレントゾーンテーブルを管理し、ゾーンを遷移させる毎に、カレントゾーンテーブルを更新していく。
【００５８】
次に、下方遷移について説明する。下方遷移の条件は、所定回数連続して（条件１）カレントゾーンの付着周期を検出できない（条件２）ことである。ゾーン遷移制御部３は、この条件が満たされたか否か判断し、この条件が満たされた場合にはカレントゾーンを１クラス下位に下げる処理を行う。
【００５９】
具体的には、このような処理を以下のようにして行う。まず、ここでいう所定回数の基準となるのはカレントゾーンのＰ周期である。つまり、カレントゾーンのＰタイマがタイムアウトするタイミングを１回とする。したがって、カレントゾーンのＰタイマが所定回数連続してタイムアウトすることによって上記条件１が満たされる。
【００６０】
次に、カレントゾーンの付着周期を検出できない（条件２）とは、カレントゾーンのＰ周期内で付着を検出できなかったことを意味する。したがって、所定回数連続して（条件１）カレントゾーンの付着周期を検出できない（条件２）という下方遷移の条件は、カレントゾーンのＰタイマが所定回数連続してタイムアウトし、かつその間に付着がなかったことによって満たされる。
【００６１】
具体的な制御としては、例えば、ゾーン遷移制御部３は、カレントゾーンのＰタイマがタイムアウトするタイミングで起動し、カレントゾーンのＰタイマが所定回数連続してタイムアウトしたか否か判断する。このような判断を行うために、カレントタイマのタイムアウト回数を積算するようにするとよい。また、この積算されたタイムアウトの回数は、エッジの発生によってクリアするようにするとよい。
【００６２】
カレントゾーンのＰタイマが所定回数連続してタイムアウトした場合には、ゾーン遷移制御部３は、所定回数のＰ周期の間に付着が検出されたか否か判断する。そして、付着の検出がなかった場合には、カレントゾーンを１クラス下位に遷移させ、図１５に示すようなカレントゾーンテーブルを更新する。このような制御を行うために、それぞれの付着に対して該当するＰ周期を対応させて付着の履歴を記憶するようにしてもよい。
【００６３】
一方、当該所定回数の間に付着の検出があった場合には、現状のカレントゾーンを維持する。そして、次回のカレントゾーンのＰタイマのタイムアウト時に、再び同様の処理を行う。なお、次回の判定時には、対象となる所定数のＰ周期がＰ周期１回分シフトし、最新のものとなる。
【００６４】
上方遷移条件における所定回数と下方遷移条件における所定回数との一例を表３に示す。表３に示すように、上方遷移における所定回数は、ゾーン毎に異なる値を設定してもよい。また、所定回数として１回を設定してもよい。この所定回数は、遷移の容易さを決めるものであり、回数の値に比例して遷移のハードルが高くなる。下方遷移についても同様である。
【００６５】
【表３】
2004338527.tif 000005
【００６６】
次に、間欠時間判定部４について説明する。間欠時間判定部４は、ワイパーを駆動させる間欠時間を判定する。間欠時間として判定されるのは、上述したベース間欠時間とエッジ間欠時間の２種類である。間欠時間判定部４は、原則的にカレントゾーンに割当てられた間欠時間を対象として実際の間欠時間（ベース間欠時間）を決定する。ただし、エッジが発生した場合には、一時的に、エッジが発生したゾーンに割当てられた間欠時間を対象として実際の間欠時間（エッジ間欠時間）を決定し、このエッジ間欠時間を所定期間または所定の払拭回数維持する。そして、この所定期間または所定の払拭回数が終了した後に、その対象をカレントゾーンの間欠時間へ戻す。
【００６７】
図１６に間欠時間判定部４の出力の例を示す。間欠時間判定部４は、上記のようなベース間欠時間とエッジ間欠時間とをシリアルに出力するため、図１６に示すように、出力としての間欠時間はベース間欠時間とエッジ間欠時間とが１つの時間軸上に順次並ぶことになる。このようにして出力された間欠時間に基づいて、ワイパー駆動信号生成部８が、所定の払拭待機時間かつ所定の払拭速度のワイパー駆動信号を出力する。
【００６８】
より具体的には、図１３においてＤｕｔｙとして表すように、まず、カレントゾーンのベース間欠時間（間欠Ａ）が出力され、次に、Ｂゾーンのエッジの検出によってエッジ間欠時間（エッジＮ）が出力される。その後カレントゾーンに戻って間欠Ａが出力され、Ｃゾーンのエッジの検出によってエッジＭが出力され、カレントゾーンに戻って間欠Ａが出力される。次に、Ｂゾーンのエッジの検出によってエッジＬが出力され、カレントゾーンがＣゾーンに遷移して間欠Ｂが出力される。
【００６９】
間欠時間判定部４をさらに詳細に説明する。間欠時間判定部４は、Ｐタイマのタイムアウトによって起動される。間欠時間判定部４を起動するのは、カレントゾーンのＰタイマのタイムアウトとエッジが発生したゾーンのＰタイマのタイムアウトである。この実施の形態においては、エッジが発生している状況においてはカレントゾーンのＰタイマはリセットされ、タイムアウトすることがないので、エッジの発生の有無によってどちらかのタイマのタイムアウトが自動的に選択されることになる。
【００７０】
カレントゾーンのＰタイマがタイムアウトした場合には、間欠時間判定部４は、カレントゾーンに割当てられた間欠時間を対象として間欠時間を決定する。対象となる間欠時間は１つであってもよく、複数であってもよい。一方、エッジが発生したゾーンのＰタイマがタイムアウトした場合には、間欠時間判定部４は、エッジが発生したゾーンに割当てられた間欠時間を対象として間欠時間を決定する。この場合にも、対象となる間欠時間は１つであってもよく、複数であってもよい。
【００７１】
次に、付着周期と間欠時間の判定との関係について図１７および１８を用いて説明する。図１７および１８は、付着周期と間欠時間の判定との関係を説明する概念図である。図１７において、カレントゾーンがＣゾーンであり、雨滴の付着周期Ｘが検出されている。ここでは、雨滴の付着周期Ｘがポーリング周期ＰＣに該当すると仮定する。
【００７２】
この場合、付着周期検出部２は、現在の付着周期がＣゾーンに該当すると判断し、Ｃゾーンの付着周期が検出される。次に、間欠時間判定部４は、カレントゾーンのポーリングタイマのタイムアウトのタイミングで間欠時間の判定を行う。間欠時間の対象となるのは、カレントゾーンに割当てられた間欠時間である。図１７の場合には、ＰＣのタイムアウトのタイミングでカレントゾーンであるＣゾーンに割当てられた間欠時間を実際の間欠時間として決定する。
【００７３】
次に、エッジ払拭の場合について図１８を用いて説明する。図１８において、カレントゾーンがＣゾーンであり、Ｘよりも短い雨滴の付着周期Ｙが検出されている。ここでは、雨滴の付着周期Ｙがポーリング周期ＰＢに該当すると仮定する。
【００７４】
この場合、付着周期検出部２は、現在の付着周期がＢゾーンに該当すると判断し、Ｂゾーンの付着周期が検出される。これによってエッジ登録部６がエッジの発生を検出してメモリに登録する。次に、間欠時間判定部４は、エッジが発生したＢゾーンのポーリングタイマのタイムアウトのタイミングで間欠時間の判定を行う。間欠時間の対象となるのは、エッジが発生したＢゾーンに割当てられた間欠時間である。図１８の場合には、ＰＢのタイムアウトのタイミングでＢゾーンに割当てられた間欠時間を実際の間欠時間として決定する。
【００７５】
（第１の実施の形態の動作）
次に、上述した第１の実施の形態の全体の動作を図１９を用いて説明する。ここで、図１９は、第１の実施の形態の全体の動作を説明するフローチャートである。まず、ステップ２０２において、カレントゾーンのＰタイマが動作中であるか否か判断する。Ｐタイマが動作中である場合には、カレントゾーンのＰタイマがタイムアウトしていないことを意味するので、ステップ２０４において、新規のエッジの登録があったか否か判断し、新規のエッジの登録がない場合にはステップ２０２に戻る。
【００７６】
一方、新規のエッジの登録があった場合には、ステップ２０６において、当該エッジが発生したゾーンによって決定される間欠時間のエッジ払拭を出力する。そして、ステップ２０８において、エッジの発生ゾーン，付着周期，および波形運動量等を登録する。波形運動量については後述する。次に、ステップ２１０においてエッジ発生ゾーンよりも下位のゾーンのＰタイマをリセットし、再スタートさせる。
【００７７】
次に、ステップ２１２において、累積されたエッジの登録個数が３回か否か判断し、３回未満の場合にはステップ２０２に戻る。一方、累積されたエッジの登録個数が３回に達した場合には、ステップ２１４において遷移先となるゾーンを判定し、ステップ２１６において全ての登録エッジをクリアする。次に、ステップ２１８においてカレントゾーンを新たなゾーンへ遷移させ、遷移後のカレントゾーンの間欠時間にしたがってベース払拭を出力する。
【００７８】
一方、ステップ２０２においてカレントゾーンのＰタイマがタイムアウトしたと判断した場合には、ステップ２２２においてカレントゾーンのＰタイマを再スタートさせ、ステップ２２４において全ての登録エッジをクリアする。
【００７９】
次に、ステップ２２６において、カレントゾーンにおいて所定回数連続して付着が検出できなかったか判断し、所定回数連続して付着が検出できなかった場合には、ステップ２２８においてカレントゾーンを１クラス下位に遷移させ、遷移後のカレントゾーンの間欠時間にしたがってベース払拭を出力する。一方、ステップ２２６において条件を満たさない場合には、ステップ２３０において、現在のカレントゾーンに割当てられた間欠時間を対象として間欠時間の決定を行い、当該決定した間欠時間に従ってベース払拭を出力し、ステップ２０２に戻る。
【００８０】
このようにすることにより、本発明の第１の実施の形態においては、付着周期のばらつきによる間欠時間のハンチングを防止しつつ、一時的な視界の悪化にスムーズに対応することが可能となる。
【００８１】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態に示した間欠時間の制御方法により、ハンチングを抑えつつ一時的な視界の悪化に対応することが可能となる。一方、自然界においては、降雨状況が急激に変化する場合がある。特に、急激に大雨になった場合には、迅速に視界を確保するためにワイパーの動作に即時の応答性が要求される。これに対して急激に小雨になる場合には、即時性はそれほど必要ではない。また、大雨の場合には、間欠払拭ではなくいわゆる連続払拭が必要とされる。間欠払拭と連続払拭との違いは、連続払拭の場合にはワイパーの待機時間がないことである。
【００８２】
本発明の第２の実施の形態は、降雨状況が大雨へと急激に変化した場合に、迅速に連続払拭を実現するものである。具体的には、図２に示したＡゾーンを設けることによってこれを実現する。以下Ａゾーンについて説明する。まず、Ａゾーンには間欠時間ではなく待機時間ゼロの連続払拭が割当てられている。この連続払拭には例えば高速、低速のような複数種の払拭速度が設定されてもよい。したがって、Ａゾーンを、高速連続払拭ゾーンと低速連続払拭ゾーンとに細分化してもよい。そして、この実施の形態においては、カレントゾーンがＡゾーンに遷移した場合には、いずれかの連続払拭が出力されることとなる。
【００８３】
図２０は、第２の実施の形態のゾーンの遷移を説明する概念図である。図２０において、Ａゾーンへの遷移は、下位のＢ〜Ｅゾーンのいずれからも可能である。具体的には、所定の遷移条件にしたがって連続払拭が必要な状況が検出された場合には、常にＡゾーンへ遷移することとなる。一方、Ａゾーンから下方へ遷移する場合には、１クラスずつ下位へ遷移することとなる。本発明者らの考察により、連続払拭が必要な状況とは、付着がある程度連続しており（条件１）、かつ付着した雨滴の運動量が大きい（条件２）という２つの条件で表される。
【００８４】
図２１は、本発明の第２の実施の形態に係るワイパー制御装置の構成をレイヤ構造で説明するブロック図である。図２１において、第１の実施の形態と異なる点は、第２層に波形運動量検出部２４が含まれることである。この波形運動量検出部２４は、検知面へ雨滴が付着する時に受光素子出力信号の波形に現れる雨滴の運動量を検出する機能を有する。この雨滴の運動量は、付着した雨滴の大きさと雨滴がウィンドシールドへ衝突する時の強さとに比例している。したがって、この波形運動量によって雨滴の大きさや雨滴の当たり方等を推定することができる。
【００８５】
（波形の運動量）
ここで、波形の運動量について説明する。本発明者等によって開示された特許文献３には、検知面上に付着した雨滴を通して得た受光素子の信号の動的なゆらぎによって間接的に付着物の動的なゆらぎを検出することができ、さらに、その信号のゆらぎの変化パターンによって雨滴の大きさ、雨滴の当たり方を判断する方法が開示されている。
【００８６】
上記判断に用いる信号のゆらぎの変化パターンを、上記信号のゆらぎの時間の変化パターンとすることができ、信号のゆらぎの長さによって間接的に付着物のゆらぎの長さを検出することができる。例えば、付着物を雨滴とすると、その物性として雨滴が大きいほどゆらぎが長く持続するので、検出したゆらぎの長さから雨滴の大きさを推定することができる。
【００８７】
また、上記判断に用いる信号のゆらぎの変化パターンを、上記信号のゆらぎの大きさの変化パターンとすることができ、信号のゆらぎの大きさによって間接的に付着物のゆらぎの大きさを検出することができる。例えば、付着物を雨滴とすると、その物性として雨滴が大きいほどゆらぎが大きいので、検出したゆらぎの大きさから雨滴の大きさを推定することができる。なお、ゆらぎの大きさを表すパラメータとしては、ゆらぎ内の増減の変化回数，増加の変化量，変化の増減の方向が含まれる。
【００８８】
本発明においては、このような受光素子信号のゆらぎから波形の運動量を求めるものである。
【００８９】
波形の運動量を求める具体的な方法を以下に示す。
【００９０】
（セグメント化処理）
図２２（Ａ）は、雨滴が検知面に付着した際の信号パターンの典型的な一例である。まず、パターンの認識処理に先立って、信号値に対してセグメントを設けて置く。各セグメントには、ラベル符号を付与しておくとよい。
【００９１】
つぎに信号値軸と時間軸のマトリクスにおいて、各セグメントで区切られたブロック（タイル）を考える。入力された信号パターンが通過するブロックを用いて、パターンの認識処理を行う。
【００９２】
（信号のゆらぎの長さの変化パターン）
信号のゆらぎの長さを評価する手段として、データの圧縮、圧縮率の算出について、具体的に説明する。
【００９３】
入力された信号パターンが通過したセグメントが時間軸方向に連続しているときは、先頭のセグメントに後続のセグメントを積み重ねていく。このことは、同一セグメントで連続するタイルを先頭のタイルに積み重ねると理解されても良い。このようにして、信号の並びにおいて、同一セグメントに属する信号が連続している部分があれば、それら連続している信号を圧縮する。図２２（Ｂ）に、これをモデル化した図を示す。
【００９４】
例えばこの図では、時間軸上で１６セグメントあったサンプリング信号が６セグメントのサンプリング信号に圧縮されたことになる。
【００９５】
つぎに、圧縮率を求める方法について説明する。
【００９６】
図２２（Ａ）の信号パターンでは、上述したように、時間軸上で１６セグメントのサンプリング信号が６セグメントのサンプリング信号に圧縮されている。
【００９７】
ここで、雨滴の付着時の現象を考えることにする。雨滴の付着した瞬間に、信号の急激な減少が観察される。
【００９８】
そこで、急激な信号の減少をイベントの開始とし、それから所定の時間内における圧縮を考えてもよい。例えば図２２の場合、所定時間を１〜Ｆまで１５セグメントの期間とすれば、それが５セグメントのサンプリング信号に圧縮されたことになる。つまり、圧縮率は、（１５−５）／１５＝０．６７となる。
【００９９】
圧縮率と雨滴の大きさとの関係を説明する。大きな雨滴が検知面に付着した場合、その動きが収まるまでに時間を要しており、信号の圧縮率は比較的小さい。一方、小さな雨滴の場合は、その動きが収まるまでの時間が短いので、信号の圧縮率は比較的大きい。例えば、晴れの時には圧縮率が１００％ととなり、大雨になるほど圧縮率は低下する。
【０１００】
（付着後における信号のゆらぎの大きさの変化パターン）
次に、信号のゆらぎの大きさの変化パターンを評価する手段として、セグメントをまたがる信号の変化の回数の検出、変化の上昇または下降方向および変位量の算出について、具体的に説明する。
【０１０１】
図２２（Ａ）に示したように、入力信号は、時間軸上の第６，第７，第８、および第Ｅ番目のセグメントのサンプリング信号において、先行するセグメントのサンプリング信号よりその信号値が１セグメント増加している。つまり信号値のセグメントをまたがる変化回数は、４回で、変位量は４セグメント増加している。また変化の上昇／下降の方向は、上昇のみで４回である。
【０１０２】
このように、受光素子出力信号のゆらぎにおいて、セグメントをまたがる上昇方向への変化および下降方向への変化があった場合にはこれを変化として定義する。つまり、波形が上昇または下降したとしてもセグメントをまたがらない場合には変化とみなさないこととなる。また、時間軸上の１セグメントにおいて上昇したセグメントの数あるいは下降したセグメントの数を変位量と定義する。
【０１０３】
信号の波形において、信号値のセグメントをまたがる変化回数が多いことは、雨滴が大きいと推定され、逆に変化回数が少ないことは、雨滴が小さいと推定される。
【０１０４】
その変位量において、上昇が大きいことは雨滴が大きいと推定され、逆に上昇が小さいことは雨滴が小さいと推定される。
【０１０５】
なお、付着時および付着後における信号の変化回数を求める構成では、上述したデータ圧縮において圧縮されたサンプリング信号のセグメント数を別に求める必要がなくなる。
【０１０６】
すなわち、付着時の信号低下を変化回数に含めて、付着後における信号の変化回数との合計が、圧縮後のサンプリング信号のセグメント数に相当するからである。１つの雨滴の付着というイベントを評価するための単位時間を設定する。そして当該単位時間内の時間軸上のサンプルセグメント数をＳとし、圧縮率を求める数式を以下に示す。
【０１０７】
【数１】
圧縮率  ＝｛Ｓ−（上昇回数＋下降回数）｝×１００／Ｓ
【０１０８】
また、波形の運動量を求めるために、上述した単位時間内での波形の上昇移動率と下降移動率とを算出する。上昇方向への変化の合計回数を上昇回数とし、下降方向への変化の合計回数を下降回数とする。そして、上昇方向への変位量の合計を合計上昇変位量とし、下降方向への変位量の合計を合計下降変位量とする。上昇移動率および下降移動率を求める式を以下に示す。
【０１０９】
【数２】
上昇移動率  ＝  （合計上昇変位量×１０）／上昇回数
下降移動率  ＝  （合計下降変位量×１０）／下降回数
【０１１０】
次に、上述した上昇移動率および下降移動率に基づいて雨滴のゆらぎを評価する。ここでは、上昇移動率および下降移動率に基づいて、雨滴のゆらぎを粘性という単位でクラス分けする。粘性とは、上昇移動率および下降移動率を考慮して決定されたゆらぎの大きさを表す単位である。図２３に粘性クラスを判定する方法を示す。
【０１１１】
図２３に示すように、上昇移動率Ｎから上昇クラスを求め、下降移動率Ｍから下降クラスを求める。そして、上昇クラス軸と下降クラス軸とのマトリクスから構成される粘性クラス判定テーブルによって粘性クラスを判定する。
【０１１２】
次に、上述したようにして求められた圧縮率と粘性クラスとから波形の運動量を求める。図２４に運動量判定テーブルの構成例を示す。図２４に示すように、運動量判定テーブルは、粘性クラス軸と圧縮率軸とのマトリクスから構成される。そして、粘性クラスと圧縮率との交点には、運動量の値が配置されている。この例では、運動量をＡＶＬとして表し、ＡＶＬの値は、雨滴の運動量の大きさに比例している。このようなテーブルを参照することにより、波形の運動量を求めることができる。
【０１１３】
波形運動量検出部２４は、上述のようにして、受光素子出力信号の波形から、付着した雨滴の波形の圧縮率と、上昇移動率および下降移動率とを求める。次に、上昇移動率および下降移動率を用いて、粘性クラス判定テーブルを参照して粘性クラスを求める。次に、圧縮率と粘性クラスとを用いて、運動量判定テーブルを参照して付着した雨滴の運動量を求めて出力する。このような運動量は、雨滴の付着が検出される度に出力してもよい。
【０１１４】
（連続払拭判定部）
第２の実施の形態に係る払拭状態制御部の構成を図２４に示す。上述した第１の実施の形態との相違点は、連続払拭判定部７が追加されていることである。他の構成要素については第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。連続払拭判定部７は、所定時間内の付着数と当該付着時の波形運動量とを基準として、Ａゾーンへの遷移条件を満たすか否か判断する。そして、当該遷移条件を満たす場合には、強制的にカレントゾーンをＡゾーンへ遷移させて、連続払拭を出力する。そしてカレントゾーンテーブルをＡゾーンに更新する。この出力された連続払拭にしたがって、ワイパー駆動信号生成部８が連続的にワイパー駆動信号を生成する。
【０１１５】
（Ａゾーン遷移条件の判定方法）
次に、Ａゾーン遷移条件の判定方法について説明する。まず、雨滴の付着を評価するためのサンプルについて、時間軸上の単位区間を設定する。この単位区間は、必要とされるワイパーの反応時間から適宜決定するとよい。例えば、単位区間を長くすれば、Ａゾーン遷移の判定に必要なサンプルを得るための時間が長くなり、反応時間も長くなる。一方、単位区間をあまり細かくし過ぎると、計算処理負荷が大きくなり過ぎる。このようにして決定された単位区間の一例は、例えば２５６ｍｓである。
【０１１６】
一方、図２６に示すように、単位区間内の付着個数と付着時の波形運動量とから構成されるマトリックステーブルがメモリに登録されている。連続払拭判定部７は、第２層から出力された単位区間内の付着個数と付着時の波形運動量とをマトリックステーブルに当てはめて当該単位区間のポイントを求める。なお、単位区間の付着個数が複数の場合には、用いられる運動量の値（ＡＶＬ値）は、代表値であってもよく、平均値であってもよい。図２６，２７は、Ａゾーン遷移条件を判定するためのポイントを説明する図である。
【０１１７】
次に、当該サンプル区間に識別番号（例えばｎ）を付してポイントをメモリする。そして、次の単位区間についても同様にしてポイントを求め、次の識別番号（ｎ＋１）を付してメモリする。このようにして、単位区間ごとのポイントを順次メモリに記憶する。単位区間を１ブロックとして表すと、図２７のようにブロックが時系列に並ぶこととなる。
【０１１８】
次に、連続払拭判定部７は、時系列に並んだブロックの中から所定数（例えば４個）の連続したブロックを対象として遷移条件の判定を行う。この対象となるブロックは、図２８に示すように、判定の度に１ブロックずつシフトして更新されるようにしてもよい。図２８は、Ａゾーン遷移条件を判定する方法を説明する概念図である。
【０１１９】
図２９に低速連続払拭ゾーンへの遷移条件テーブルと高速連続払拭ゾーンへの遷移条件テーブルとを示し、図３０に低速連続払拭ゾーンからの離脱条件テーブルと高速連続払拭ゾーンからの離脱条件テーブルとを示す。連続払拭判定部７は、対象となる４個のブロックの中から付着のあったブロックの数を求める。そして、対象となる４個のブロックのポイント値を合計する。この付着のあったブロックの個数と、ポイント合計値とを用いて図２９のような遷移条件テーブルを参照し、いずれかの連続払拭ゾーンへ遷移するか否か判断する。そして、条件を満たす場合には、カレントゾーンを当該ゾーンへ遷移させる。
【０１２０】
次に、カレントゾーンがいずれかの連続払拭ゾーンにある場合には、連続払拭判定部７は、付着のあったブロック数と、ポイント合計値とを用いて図３０のような離脱条件テーブルを参照し、現在の連続払拭ゾーンから離脱するか否か判断する。そして、条件を満たす場合には、カレントゾーンを１クラス下位のゾーンへ遷移させる。
【０１２１】
次に、ゾーンの遷移の例を説明する。図３１は、第２の実施の形態のゾーンの遷移を説明する概念図であり、図３２は、カレントゾーンテーブルの構成例を説明する図である。この図３１においては、連続払拭ゾーン（Ａゾーン）の中にさらに高速連続払拭ゾーンと低速連続払拭ゾーンとが含まれている。
【０１２２】
カレントゾーンは、ゾーン遷移制御部３によって独立に判定されている。高速または低速いずれかの遷移条件を検出すると、連続払拭判定部７は、ゾーン遷移制御部３の判定に優先してカレントゾーンを該当する連続払拭ゾーンへ強制的に遷移させる。そして、図３２のようなカレントゾーンテーブルを該当するゾーンへ更新する。
【０１２３】
例えば、Ｃゾーンから低速連続払拭ゾーンに遷移した場合には、連続払拭判定部７は、カレントゾーンテーブルをＣゾーンから低速連続払拭ゾーンへ更新する。次に、連続払拭判定部７は、低速連続払拭ゾーンの離脱条件を検出した場合にはカレントゾーンを１クラス下のＢゾーンへ遷移させ、カレントゾーンテーブルを低速連続払拭ゾーンからＢゾーンへ更新する。この事象の発生に基づいてゾーン遷移制御部３によってカレントゾーンの遷移が制御されていく。
【０１２４】
一方、高速連続払拭の遷移条件を検出すると、連続払拭判定部７は、カレントゾーンを高速連続払拭ゾーンへ遷移させ、カレントゾーンテーブルを高速連続払拭ゾーンへ更新する。次に、高速連続払拭ゾーンがカレントゾーンの場合には、連続払拭判定部７は、離脱条件の検出によってカレントゾーンを低速連続払拭ゾーンへ遷移させ、低速連続払拭ゾーンにおいては、上述したのと同様となる。
【０１２５】
次に、上述した第２の実施の形態の動作を図３３を用いて説明する。ここで、図３３は、第２の実施の形態の動作を説明するフローチャートである。この図３３のフローチャートにおいて、図１９のフローチャートと同じステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【０１２６】
まず、ステップ２０４，２１２，２３０からのループは、ステップ３０２へ戻る。そして、ステップ３０２においてＡゾーンの遷移条件が検出されたか判断される。遷移条件が検出されない場合には、ステップ２０２に進んで第１の実施の形態と同様の処理となる。
【０１２７】
一方、ステップ３０２においてＡゾーンの遷移条件が検出された場合には、ステップ３０４において全ての登録エッジをクリアし、ステップ３０６においてＡゾーンへ遷移して所定の連続払拭を出力する。
【０１２８】
このようにすることにより、間欠状態でワイパーが動作している場合であっても、必要な条件が検出された時点で連続払拭状態を迅速に実現することが可能となる。
【０１２９】
（強制エッジ払拭）
上述した例においては、連続払拭判定部７が、Ａゾーンへの遷移を判定する構成とした。これに加えて、連続払拭判定部７が強制エッジ払拭を決定する構成としてもよい。ここで、強制エッジ払拭とは、待機時間ゼロの払拭であり、感度ボリウムのような遅延要素によって遅延を発生させることができない払拭をいう。このような強制エッジ払拭は、危険回避などのために緊急な払拭が必要とされる状況において有用なものである。また、強制エッジ払拭としては、高速エッジ払拭と低速エッジ払拭とを含ませるようにしてもよい。高速エッジ払拭と低速エッジ払拭とは、払拭速度を変えることによって実現できる。
【０１３０】
連続払拭判定部７は、具体的には、図２７に示したような時系列に並んだブロックの中から、遷移条件の判定に用いられるよりも少ない個数（例えば２個）の連続したブロックを対象として強制エッジ払拭の判定を行う。具体的な判定方法は、２個それぞれのブロックのポイント値を軸に取るマトリクスを用いて強制エッジ払拭の必要性を判定する。そして、強制エッジ払拭が必要となった場合には、Ａゾーンへの遷移条件を判定する前に強制エッジ払拭を決定して出力する。また、上記のような２個それぞれのブロックのポイント値を軸に取るマトリクスを用いて高速エッジ払拭と低速エッジ払拭とを判定するようにしてもよい。
【０１３１】
このようにすることにより、Ａゾーンへの遷移を判断している間に必要となる払拭にも対応することができるため、Ａゾーンへの遷移に一定の判断時間を持たせることができ、Ａゾーンへの遷移においてハンチングを防止することができる。
【０１３２】
また、単位区間が２５６ｍｓのブロックを２個用いて判定を行うことにより、ほぼ０．５秒で強制エッジ払拭信号を出力することができ、約１秒以内にワイパーの払拭を実現させることができる。ここで、１秒とは、緊急時にドライバーがワイパーを作動させるために要する平均的な時間である。
【０１３３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。上記の実施の形態においては、それぞれのゾーンに割当てられる間欠時間を便宜上１つとして説明した。仮に降雨の粒径が全て同じであれば、付着周期のみに基づいて間欠時間を決定することで十分である。しかしながら、本発明者らの考察により、自然界の雨滴粒径は様々であり、大きくなればなるほど短時間で視界が妨げられやすいことが確認されている。したがって、たとえ同一の付着周期であっても、雨滴の粒径が大きい場合には、より短時間で払拭することが好ましい。本発明の第３の実施の形態は、このような必要性を満たすものである。
【０１３４】
本発明の第３の実施の形態においては、それぞれのゾーンに割当てられる間欠時間を複数とし、付着した雨滴の粒径に応じて当該複数の間欠時間の中から適切な間欠時間を選択するようにした。具体的には、上述した雨滴の波形運動量に基づいて付着した雨滴の大きさを区別し、区別した雨滴の大きさに対応して間欠時間を決定するものである。
【０１３５】
本発明の第３の実施の形態を図３４を用いて説明する。図３４は、第３の実施の形態に係るゾーンの構成を説明する概念図である。図３４に示すように、第３の実施の形態においては、横軸に付着時の波形運動量が設定されている。そして、ワイパー待機時間が波形運動量に反比例して短くなるように、間欠時間が設定されている。
【０１３６】
本発明は、このような波形運動量と付着周期との組み合わせを用いる。具体的には、本発明は、付着周期に基づいてカレントゾーンおよびエッジゾーンを決定する。そして、カレントゾーンおよびエッジゾーンに割当てられた複数の間欠時間の中から、波形運動量に基づいて適切な間欠時間を決定するものである。
【０１３７】
第３の実施の形態をより具体的に説明する。図３５に間欠時間判定テーブルの一例を示す。このテーブルは、ゾーン軸と、運動量軸とのマトリックスで構成されている。
【０１３８】
間欠時間判定部４は、この間欠時間判定テーブルを参照して間欠時間を決定する。具体的には、間欠時間を判定する対象となるゾーン（カレントゾーンまたはエッジ発生ゾーン）と、検出された付着の運動量とを取得し、間欠時間判定テーブルを参照して間欠時間を決定することとなる。このような制御を行うために、例えば付着周期検出部２が、それぞれの付着について、波形運動量を履歴としてメモリに記憶するようにしておくとよい。間欠時間判定部４は、このような付着の履歴を参照して波形運動量を取得することができる。
【０１３９】
なお、エッジが発生した際には、エッジ登録部６は、エッジ発生時の波形運動量をエッジ登録テーブルに登録するようにするとよい。そして、間欠時間判定部４は、エッジ登録テーブルを参照して、エッジ発生時の波形運動量からエッジ間欠時間を判定するようにしてもよい。
【０１４０】
このように付着周期と雨滴の大きさ（波形運動量）とを組み合わせることにより、降雨状況をより詳細に分類することができる。また、このようにして分類された個々の降雨状況に対して適切な間欠時間を設定することができる。したがって、降雨の状況に対してより適切なワイパー動作を実現することが可能となる。
【０１４１】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。上述した実施の形態においては、それぞれのゾーンには１つのＰタイマが設けられており、それぞれのゾーンのＰ周期は単一である例を説明した。本発明の第４の実施の形態においては、１つのゾーンに対して複数のＰタイマを設ける例を説明する。
【０１４２】
図３６を用いて、第４の実施の形態を具体的に説明する。図３６は、第４の実施の形態の構成を説明する概念図である。図３６において特徴的なことは、それぞれのゾーンに対して複数のＰタイマが設けられており、それぞれのＰタイマには、細分化された固有の付着周期が割当てられている点である。この図でのＰ周期は、上記第１の実施の形態と同様に、ＢゾーンからＥゾーンに向かってＰ周期が順々に長くなるように設定されている。
【０１４３】
第４の実施の形態における特徴は、付着周期をさらに細かく判定し、間欠時間をより細かく設定する点である。具体的には、それぞれのゾーンにおける実際の間欠時間を複数の付着周期と波形運動量とから決定するものである。言いかえれば、上述した第３の実施の形態に対して、付着周期をさらに細分化し、降雨状況をより詳細に分類するようにしたものである。
【０１４４】
第４の実施の形態を、図３７を参照して具体的に説明する。図３７は、間欠時間判定テーブルの一例を示す。このテーブルは、それぞれのゾーン軸と、運動量軸とのマトリックスで構成されている。そして、それぞれのゾーンには、複数のＰ周期が設定されている。
【０１４５】
間欠時間判定部４は、この間欠時間判定テーブルを参照して間欠時間を決定する。具体的には、間欠時間を判定する対象となる付着が該当するＰ周期と、検出された付着の運動量とを取得し、図３７に示す間欠時間判定テーブルを参照して間欠時間を決定することとなる。このような制御を行うために、例えば付着周期検出部２が、それぞれの付着について、該当するＰ周期と波形運動量とを履歴としてメモリに記憶するようにしておくとよい。間欠時間判定部４は、このような付着の履歴を参照してＰ周期と波形運動量とを取得することができる。
【０１４６】
制御の一例としては、複数回（例えば３回）の付着について、Ｐ周期と波形運動量とからそれぞれの付着の間欠時間を求め、求められた３回分の間欠時間を平均して実際の間欠時間を決定してもよい。このようにすることにより、間欠時間の変動におけるハンチングを防止することができる。それと同時に、降雨状態の変化に細かく対応することができる。
【０１４７】
また、エッジが発生した際には、エッジ登録部６は、エッジ発生時のＰ周期と波形運動量とをエッジ登録テーブルに登録するようにするとよい。そして、間欠時間判定部４は、エッジ登録テーブルを参照して、エッジ発生時のＰ周期と波形運動量とを取得するようにしてもよい。
【０１４８】
このようにすることにより、本発明の第４の実施の形態においては、それぞれのゾーン内に複数のＰ周期を設け、それぞれのＰ周期ごとに付着周期を判断することにより、付着周期の変動に細かく対応して間欠時間を決定することができる。
【０１４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワイパーの払拭状態の無用な切替えを抑制するとともに、降雨状況の変化にスムーズに対応することができる。また、ドライバーの感覚により適合したワイパーの払拭動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のワイパー制御方法を説明する図である。
【図２】ゾーンの構成を説明する概念図である。
【図３】基本的なゾーンの遷移を説明する概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るワイパー制御装置の構成をレイヤ構造で説明するブロック図である。
【図５】払拭状態制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】ポーリングタイマの構成を説明するブロック図である。
【図７】ポーリング周期を説明する概念図である。
【図８】付着周期の検出を説明する概念図である。
【図９】付着周期検出部の構成を説明するブロック図である。
【図１０】雨滴の付着周期の決定方法を示す図である。
【図１１】エッジ登録テーブルの構成例を示す図である。
【図１２】エッジの発生と、Ｐタイマのリセットとの関係を示す図である。
【図１３】上方遷移の一例を示す概念図である。
【図１４】エッジが３回連続して登録されたエッジ登録テーブルの例を示す図である。
【図１５】カレントゾーンテーブルの例を示す図である。
【図１６】間欠時間判定部４の出力の例を示す図である。
【図１７】付着周期と間欠時間の判定との関係を説明する概念図である。
【図１８】付着周期と間欠時間の判定との関係を説明する概念図である。
【図１９】第１の実施の形態の全体の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】第２の実施の形態のゾーンの遷移を説明する概念図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係るワイパー制御装置の構成をレイヤ構造で説明するブロック図である。
【図２２】雨滴が検知面に付着した際の信号パターンの一例を示す図である。
【図２３】粘性クラスを判定する方法を説明する図である。
【図２４】運動量判定テーブルの構成例を示す図である。
【図２５】第２の実施の形態に係る払拭状態制御部の構成を示す図である。
【図２６】Ａゾーン遷移条件を判定するためのポイントを説明する図である。
【図２７】Ａゾーン遷移条件を判定するためのポイントを説明する図である。
【図２８】Ａゾーン遷移条件を判定する方法を説明する概念図である。
【図２９】低速連続払拭ゾーンへの遷移条件テーブルと高速連続払拭ゾーンへの遷移条件テーブルとを示す図である。
【図３０】低速連続払拭ゾーンからの離脱条件テーブルと高速連続払拭ゾーンからの離脱条件テーブルとを示す図である。
【図３１】第２の実施の形態のゾーンの遷移を説明する概念図である。
【図３２】カレントゾーンテーブルの構成例を説明する図である。
【図３３】第２の実施の形態の動作を説明するフローチャートである。
【図３４】第３の実施の形態に係るゾーンの構成を説明する概念図である。
【図３５】間欠時間判定テーブルの一例を示す図である。
【図３６】第４の実施の形態の構成を説明する概念図である。
【図３７】間欠時間判定テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  ポーリングタイマ
２  付着周期検出部
３  ゾーン遷移制御部
４  間欠時間判定部
５  タイマ制御部
６  エッジ登録部
７  連続払拭判定部
８  ワイパー駆動信号生成部
２２  付着検出部
２４  波形運動量検出部
２６  インターフェース
３２  払拭状態制御部
９０  レインセンサ物理層
１００  車輛制御コンピュータまたはワイパーモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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