(57)【要約】本願発明は、ウィンドシールドのモニタシステムに関する。ウィンドシールドのモニタシステムは、音のパルスを発してウィンドシールド１１４の表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を誘発するように構成されるエミッタ１２２を含む。ウィンドシールドのモニタシステムはまた、ウィンドシールド１１４からＳＡＷを受信するように構成されるセンサ１２４、および表面汚染物質の存在を、予測される波形と比較したときの受信波の強度の変化により検出する検出モジュール１３０を含む。
2018510323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウィンドシールドのモニタシステムであって、音のパルスを発してウィンドシールド表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を誘発するように構成されたエミッタと、前記ウィンドシールドから前記ＳＡＷを受信するように構成されたセンサと、受信した波の強度減衰を予測される波と比較することにより表面汚染物質の存在を検出する検出モジュールを含むシステム。
【請求項２】
前記ウィンドシールドを横切って前記エミッタから前記センサまで前記弾性表面波を拡げるためのウェーブガイドを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ウェーブガイドはソース・リフレクタおよびシンク・リフレクタを含み、前記ソース・リフレクタが前記ＳＡＷを前記エミッタから離れた方向に向け、前記ＳＡＷをその長さに沿って前記ウィンドシールドを横切って前記シンク・リフレクタに向けて漸次反射させるように構成され、前記シンク・リフレクタが受信された全ての波形を前記センサに向けて反射させるように構成され、前記ソースおよびシンク・リフレクタが実質的に前記ウィンドシールドの両端に沿う平行な細長いストリップとして形成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
受信した前記ＳＡＷの減衰の時間により前記汚染物質の位置を特定する位置特定モジュールを含む請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記リフレクタが、前記ウィンドシールド表面の表面エッチングを含む、請求項３または４に記載のシステム。
【請求項６】
対応する前記エミッタおよび前記センサが前記ウィンドシールドの同じ側に設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
受信した前記弾性表面波の強度減衰の特徴によって前記汚染物質のタイプを識別するように構成された識別モジュールを含む、請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記エミッタ、前記センサ、および前記ウェーブガイドが第１のＳＡＷシステムを形成し、前記ウィンドシールドのモニタシステムが第２のＳＡＷシステムを含み、前記第２のＳＡＷシステムは、二次元の表面汚染検出を提供するために実質的に前記第１のＳＡＷシステムの複製をほぼ直角に曲げて配置したものである、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記ウィンドシールドは、車両の前方ウィンドスクリーン、後方ウィンドスクリーン、又は側方窓である、請求項１〜８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記汚染物質が湿気、水、及び氷の中から選択される、請求項１〜９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のウィンドシールドのモニタシステム、および表面汚染物質の存在検出に応じて少なくとも前記ウィンドシールドの一部分から曇りを除去するウィンドシールド曇り除去要素を含む、ウィンドシールド曇り除去システム。
【請求項１２】
前記ウィンドシールド曇り除去要素が加熱機構を含む、請求項１１に記載のウィンドシールド曇り除去システム。
【請求項１３】
前記ウィンドシールドのモニタシステムが、請求項４に記載のシステムであり、前記加熱機構は、複数の発熱体を含み、表面汚染物質の位置特定に応じて、前記汚染物質の位置に対応する発熱体が加熱される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記発熱体が抵抗発熱体である、請求項１３に記載のウィンドシールド調整システム。
【請求項１５】
前記抵抗発熱体が金属材料で作られた導電層を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ウィンドシールドのモニタシステムが汚染物質を検出しなくなることに応答して加熱を終了するように構成された終了モジュールを含む、請求項１１〜１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれかに記載のウィンドシールド曇り除去システムを含む車両。
【請求項１８】
ウィンドシールドのモニタ方法であって、
音のパルスを発してウィンドシールド表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を誘発するステップと、前記ウィンドシールドから前記ＳＡＷを受信するステップと、受信したＳＡＷの強度減衰により表面汚染物質の存在を検出するステップを含む方法。
【請求項１９】
前記ＳＡＷを前記ウィンドシールドの１つのエッジに沿って発信するステップと、前記ＳＡＷを前記ウィンドシールドの反対側のエッジに向けて漸次反射させるステップと、前記ＳＡＷをディテクタに向けて反射させるステップと、前記ＳＡＷの信号の減衰の時間座標から前記表面汚染物質の位置を特定するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第２の音のパルスを発信して前記ウィンドシールド表面に第２のＳＡＷを誘発するステップであって、前記第２の音のパルスが第１のＳＡＷと実質的に直交する方向でウィンドシールドを通りディテクタまで伝わるステップと、前記汚染物質の位置を二次元座標で特定するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ウィンドシールドの曇り除去方法であって、請求項１８〜２０のいずれかに記載の方法を使って前記表面汚染物質の存在を判定するステップと、表面汚染物質を検出することに応じて前記ウィンドシールドの少なくとも一部を加熱するステップを含む、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のウィンドシールド曇り除去方法であって、前記汚染物質の位置は請求項１９または２０に記載の方法で検出され、前記ウィンドシールドを加熱のための個別ゾーンに分割するステップと、表面汚染物質の場所に対応する前記ウィンドシールドのゾーンを加熱するステップを含む方法。
【請求項２３】
前記汚染物質が検出されなくなることに応じて加熱を終了するステップを含む、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
添付の図を参照して実質的に説明される、ウィンドシールドのモニタシステム、ウィンドシールド曇り除去システム、車両、ウィンドシールドのモニタ方法、又はウィンドシールド曇り除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ウィンドシールドのモニタシステムに関し、特に乗物における使用に関するがそれに限定されない。本願発明の態様は、ウィンドシールドのモニタシステム、ウィンドシールドの曇り除去システム、それを含む車両、ウィンドシールドのモニタ方法、およびウィンドシールドの曇り除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車その他の乗物は、多くのウィンドシールドを支えるフレームを含む。ウィンドシールドは、業界の用語で、前方ウィンドスクリーン、後方ウィンドスクリーン、又は側方窓ガラスを含み、側方窓ガラスは多数ある。ウィンドシールドは、ラミネート構造を含んでも良く、又は一片のガラスであり得る。ウィンドシールドは、いくつかの機能を果たし、車両の内部と外部環境を分離しつつそれら２つの間を視覚的に連結するものである。
【０００３】
ウィンドシールドは、その表面が汚染されやすく、それは視界の低下につながり得る。水系の汚染物質が、車両の内部と外部環境の間における湿度及び温度の差に基づいて最も頻繁に発生する。たとえば、非常に寒い日は、乗員の息及び／又は濡れた衣服の湿気がウィンドシールドの内面に凝結し得る。そのような凝結は、凝結がウィンドシールドの大きい面積を覆う場合、視界の点で問題となり得る。問題となるウィンドシールド汚染物質の別の例は、特に寒い日のウィンドシールド外面の氷である。
【０００４】
通常、車両には暖房装備が備えられており、この暖房装備はそのような汚染物質を除去するために動作可能である。そのような暖房装備の１つとして、エアブローワがある。
【０００５】
他の暖房装備としては、ラミネートガラスに埋め込まれた一連の電気導通性の平行なワイヤを有する発熱体が含まれる。ワイヤは電気エネルギを熱エネルギにエネルギ変換することでガラスを加熱する。電気導通性のワイヤの代わりに、赤外線反射層（ＩＲＲ）などの伝熱シートが、同様に使用され、赤外線反射層に電圧を加えることによって熱を生成する。そのようなシステムは、乗員が乗物の計器パネル上の押しボタンを押すことにより手動で作動可能である。しかし、そのように手動で作動するシステムを使用するためには、乗員自身がウィンドシールドの状態をモニタする必要がある。汚染物質が検出されたときは、おそらく汚染されたエリアは非常に広くなっており、汚染物質を除去するために相当な電力が必要となる。同様に、汚染物質が除去された後も発熱体がオン状態に置かれることがあり、さらにエネルギを浪費することになる。
【０００６】
汚染物質の存在を自動的に検出する試みがされた。
【０００７】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、公知のシステムの１つは、エミッタ／ディテクタの組み合わせ１２がルームミラー１４の裏側（反射しない側）に取り付けられたウィンドシールド１０を含む。エミッタが赤外線光１８をウィンドシールド１０の内面１６に照らす。ウィンドシールド１０はルームミラーに対して鋭角で傾いているため、エミッタからの光の反射光２０は、ディテクタ１２から離れた方向に反射する。しかし、光１８が照らされたウィンドシールド１０の部分に汚染物質２２が存在すれば、光は散乱して反射する。散乱した光２０ａはおそらくディテクタ１２に衝突する。いかなる光の検出も表面汚染物質２２の存在が原因であると判断できる。
【０００８】
散乱光２０ａがディテクタ１２に衝突しない可能性があり、加えて、ウィンドシールド１０のうち光が照らされる部分の汚染物質のみが検出可能であるため、そのようなシステムは理想的とはいえない。したがって、汚染物質を除去するために自動的にウィンドシールドを加熱しようとする試みは、検出される頃までには汚染物質が広い部分に拡がっている可能性が高いため、エネルギ効率が良くない。さらに、凝結がディテクタの部分だけに存在する場合、ウィンドシールド全体が不必要に加熱されて、さらにエネルギ効率が悪くなる。
【０００９】
他の形態のウィンドシールド汚染物質検出システムもまた知られている。たとえば、ウィンドシールド内面の結露を検出する露点検出システムが知られる。そのような露点検出システムは、湿度と温度に基づく計算から結露の発生を予測することにより動作する。これらの露点検出システムは、直接の検出ではなく計算に基づくため、本質的に不正確である。その結果、この方法による露の検出に基づいてウィンドシールドの曇りを除去するための、加熱機構などのいかなるウィンドシールド曇り除去機構も、時機を失した作動となってしまう可能性がある。曇り除去機構の作動時機を失することは、露が存在しないときにウィンドシールドが加熱されたり、又は必要なときよりも遅れて作動して比較的広い部分に露が発生したりすることを許し、曇り除去が困難になることにより、エネルギを浪費する。
【００１０】
本願発明の目的は先行技術のさらなる改良である。
【発明の概要】
【００１１】
本願発明の態様の１つによれば、ウィンドシールドのモニタシステムが提供される。システムはウィンドシールドを含み得る。システムは、ウィンドシールドと、音のパルスを発してウィンドシールドの表面にＳＡＷ（弾性表面波、surface acoustic wave)を誘発するように構成されたエミッタを含み得る。システムはウィンドシールドから弾性表面波を受信するように構成されたセンサを含み得る。システムは、予測された音波と比較した受信された音波強度の減衰により表面汚染物質の存在を検出するように構成された検出モジュールを含み得る。
【００１２】
ＳＡＷは、汚染物質など、ウィンドシールド表面のいかなる異常の検出にも使用可能であり、これは、ウィンドシールド自体のガラスに比べて、そのような汚染物質に音波がより吸収され易いからである。そのような汚染物質を正確に早期検出できることにより、汚染が進行して、視界が妨げられる前に汚染物質を除去できるため、より効率のよいシステムが提供される。
【００１３】
ウィンドシールドのモニタシステムは、ＳＡＷをエミッタからセンサにウィンドシールド全体に拡げるためのウェーブガイドを含み得る。
【００１４】
ＳＡＷをスクリーン全体に拡げるということは、ウィンドシールドのより広い部分がこのモニタシステムの恩恵を受けられることを意味する。
【００１５】
ウェーブガイドは、ソース・リフレクタおよびシンク・リフレクタを含んでも良い。ソース・リフレクタは、ＳＡＷをエミッタから離れる方向に向け、ＳＡＷを漸次反射させ、ウィンドシールドを横切ってシンク・リフレクタに向かうように構成され、シンク・リフレクタは、受信した全ての波をセンサに向けて反射させ、ソースおよびシンク・リフレクタは、ウィンドシールドの対向するエッジに沿った実質的に平行な細長いストリップとして形成される。
【００１６】
このように構成されたソースおよびシンク・リフレクタによれば、ディテクタにおいて信頼性の高い信号が期待できる。具体的には、このように構成されたソースおよびシンク・リフレクタによれば、結果として検出される信号が連続体信号となる。
【００１７】
ウィンドシールドのモニタシステムは、受信されたＳＡＷの減衰の時間から汚染位置を特定できる位置特定モジュールを含み得る。
【００１８】
減衰の時間から汚染位置を特定することは、簡易で確かな汚染物質検出方法である。これは、汚染物質検出には、あまり高性能ではない検出アルゴリズムでも十分であるという有利な波及効果が得られる。
【００１９】
リフレクタは、ウィンドシールド表面の表面エッチングを含み得る。
【００２０】
表面エッチングは、ＳＡＷの反射において信頼性が高く、そのようなエッチングは比較的簡単に製造できる。
【００２１】
ウィンドシールドのモニタシステムは、受信されたＳＡＷの強度減衰の特徴から汚染物質のタイプを識別するように構成された識別モジュールを含み得る。
【００２２】
たとえば水と氷を区別する等、汚染物質のタイプを検出できることは、後にそのような汚染物質に対処するために必要な加熱量を最適にするために利用可能である。その結果さらなるエネルギ効率の向上が達成可能である。
【００２３】
エミッタ、センサ、およびウェーブガイドが第１のＳＡＷシステムを形成しても良く、ウィンドシールドのモニタシステムが第２のＳＡＷシステムを形成し得るが、第２のＳＡＷシステムは、実質的に第１のＳＡＷシステムを複製したものをほぼ直角に配置し、二次元的に表面汚染物質を検出するものである。
【００２４】
二次元的な検出によれば、後に加熱機構によってより局所的な加熱が可能になるため、より効果的に汚染物質を除去できる。
【００２５】
ウィンドシールドは、車両の前方ウィンドスクリーン、後方ウィンドスクリーン、又は側方窓ガラスの単独であってもよいし、それら任意の組み合わせであってもよい。
【００２６】
本願発明のさらなる態様によれば、ウィンドシールドの曇り除去システムが提供され、それは上述のウィンドシールドのモニタシステム、および、表面汚染物質の存在検出に応答してウィンドシールドの少なくとも一部の曇りを除去するためのウィンドシールド曇り除去要素を含む。
【００２７】
表面汚染物質の存在検出に応答してウィンドシールドを加熱することにより、汚染物質の領域が大きく拡がることはない。したがって汚染物質の除去は、短時間で、より良いエネルギ効率で行われる。ウィンドシールドの曇り除去のエネルギ消費量を低くすることは、電気自動車またはハイブリッド電気自動車で特に重要である。
【００２８】
ウィンドシールド曇り除去要素は、加熱機構を含み得る。
【００２９】
加熱機構は、複数の発熱体を含んでも良く、表面汚染物質の位置特定に応じて、汚染物質位置に対応した発熱体を加熱できる。汚染物質が検出された場所の発熱体のみを加熱することは、ウィンドシールド全体を加熱するよりエネルギ効率がよい。
【００３０】
各発熱体は、抵抗発熱体であり得る。各発熱体は、他の発熱体と別に独立的に加熱可能であり得る。
【００３１】
抵抗発熱体は、金属材料からできた導通層を含み得る。
【００３２】
金属層は、蒸着などの種々の方法でウィンドシールドに塗布できるため、製造に有利である。
【００３３】
ウィンドシールド曇り除去システムは、ウィンドシールドのモニタシステムが汚染物質を検出しなくなることに応じて加熱を終了するように構成された終了モジュールを含み得る。
【００３４】
汚染物質が除去されたことに応じて加熱を終了することは、開始後、所定時間、熱が加えられる時間に基づくアプローチに比べてさらに熱効率が良い。
【００３５】
本願発明の別の態様によれば、上述のウィンドシールド調整法を含む乗物が提供される。
【００３６】
本願発明の別の態様によれば、ウィンドシールドのモニタ方法が提供される。その方法は、音のパルスを発信してウィンドシールド表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を誘発するステップと、ウィンドシールドから弾性表面波を受信するステップと、受信した弾性表面波の強度の減衰から表面汚染物質の存在を検出するステップを含む。
【００３７】
ウィンドシールドのモニタ方法は、ウィンドシールドのエッジに沿ってＳＡＷを伝えるステップと、ウィンドシールドの逆のエッジに向かって漸次反射させるステップと、ＳＡＷをディテクタへ反射させるステップと、ＳＡＷ信号の減衰の時間軸から表面汚染物質の位置を特定するステップを含み得る。
【００３８】
ウィンドシールドのモニタ方法は、第２の音のパルスを発信してウィンドシールド表面に第２のＳＡＷを誘発するステップと、第２の音のパルスが第１のＳＡＷと実質的に直交する方向でウィンドシールドを通りディテクタまで伝えるステップと、汚染物質の位置を二次元座標で特定するステップを含み得る。
【００３９】
本願発明の別の態様によれば、ウィンドシールドの曇り除去方法が提供される。その方法は、上述のウィンドシールドのモニタ方法を使って表面汚染物質の存在を判定するステップと、表面汚染物質の検出に応じてウィンドシールドの少なくとも一部を加熱するステップを含む。
【００４０】
ウィンドシールドの曇りを除去する方法であって、ウィンドシールドを複数の加熱ゾーンに分割するステップと、表面汚染物質の場所に対応するウィンドシールドのゾーンを加熱するステップを含み得る。
【００４１】
ウィンドシールドの曇りを除去する方法は、汚染物質が検出されなくなることに応じて加熱を終了するステップを含み得る。
【００４２】
本件特許出願の範囲において上記の段落、請求項、及び／又は下記の説明及び図面に示す種々の態様、実施形態、例、及び代替案、そして特にそれらの個々の特徴は、独自に又は任意の組み合わせで解釈され得ることが明白に意図されている。すなわち、全ての実施形態及び／又はいずれかの実施形態の特徴は、その特徴が非互換性ではない限り、あらゆる方法及び／又は組み合わせで結合可能である。出願人は最初に提出した任意の請求項の変更又は任意の新規請求項の提出の権利をも保有し、最初に提出した任意の請求項も変更し、最初にそのように請求されていなくても、任意の他の請求項の任意の特徴にも従属及び／又は組み込ませる権利も含む。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本願発明の１つ又はそれ以上の実施形態を、例示の目的のみで、図を参照しながら説明する。
【００４４】
【図１】図１Ａは、先行技術から知られる水分検出システムを示し、図１Ｂは図１Ａと同様を示す。
【図２】図２は、本願発明の一態様に係るウィンドシールドのモニタシステムの一部を示す。
【図３】図３は、図２のウィンドシールドのモニタシステムのブロック図を示す。
【図４】図４は、本願発明のさらなる態様に係るウィンドシールド曇り除去システムを示す。
【図５】図５は、図２のウィンドシールドのモニタシステムを使って検出された弾性表面波（ＳＡＷ）を示す。
【図６】図６は、ＳＡＷによる表面汚染物質の検出を説明する図５と同様の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図２を参照すると、車両１１０は、少なくとも１つのウィンドシールド１１４を支持する車両フレーム１１２を含む。車両１１０はまた、ウィンドシールドのモニタシステムを含み、その一部が図２に示され、ブロック図の形でその詳細が図３に示される。
【００４６】
ウィンドシールドという用語は、前方ウィンドスクリーン、後方ウィンドスクリーン、又は側方窓ガラスを含むものを指し、側方窓ガラスは多数ある。個々のウィンドシールド１１４は、ラミネートガラスから製造される、又は代わりに１枚のシートガラスから製造され得る。各ウィンドシールドは、車両フレーム１１２の種々の部分により支持される。ウィンドシールド１１４は、車両１１０の外部環境を内部環境と分離するなどのいくつかの機能を果たす。加えて、ウィンドシールド１１４を介して、内部環境から外部環境を見ることができるし、外部環境から内部環境をみることができる。
【００４７】
ウィンドシールドのモニタシステムは、第１の弾性表面波（ＳＡＷ）システム１１６および第２のＳＡＷシステム１１８を含み、以下その詳細説明を行う。
【００４８】
第１のＳＡＷシステム１１６は、汚染物質１２０の垂直方向位置の検出に使われ、第２のＳＡＷシステム１１８は、汚染物質１２０の水平方向位置の検出に使われる。第２のＳＡＷシステムは、実質的に第１のＳＡＷシステムを複製したものをほぼ直角に曲げて配置したものである。第１および第２のＳＡＷシステムは、組み合わせて使われると二次元検出を可能にする。
【００４９】
第１および第２のＳＡＷシステム１１６、１１８は共に、エミッタ１２２、センサ１２４、およびウェーブガイドを含む。
【００５０】
エミッタ１２２およびセンサ１２４はいずれもトランスデューサであり、弾性表面波（ＳＡＷ）をそれぞれ発信、および受信するように構成される。トランスデューサは、圧電性結晶を使い、音のエネルギと電気エネルギとを双方向に変換する。これらのトランスデューサは、クォーツなどの圧電性基板に塗布された、互いに噛み合う２つの櫛型の金属コーティングにより形成される。
【００５１】
ＳＡＷシステム１１６、１１８それぞれのエミッタ１２２およびセンサ１２４は、互いにウィンドシールド１１４の同じ側に設けられる。この場合、第１のＳＡＷシステム１１６では、エミッタ１２２およびセンサ１２４がウィンドシールド１１４の左端に位置する。第２のＳＡＷシステム１１８では、センサ１２４およびエミッタ１２２がウィンドシールド１１４の下の水平端に位置する。以下に詳細に説明されるとおり、ウィンドシールド１１４の同じ側に位置するエミッタ１２２およびセンサ１２４では、センサ１２４により感知されると予測される波形は、連続的な波形である。
【００５２】
ウェーブガイドは、ＳＡＷをそれらのエミッタ１２２からセンサ１２４まで、ウィンドシールド１１４を横断して拡げる。各ウェーブガイドは、ソース・リフレクタ１２６およびシンク・リフレクタ１２８を有する。ソース・リフレクタ１２６は、ウィンドシールド上でエミッタ１２２と同じ側に置かれた細長いストリップとして形成される。シンク・リフレクタ１２８は、ウィンドシールド１１４の反対側の端に、センサ１２４と並んで設けられる。したがってソースおよびシンク・リフレクタは、実質的にウィンドシールドの両端に沿った細長い平行なストリップとして形成される。リフレクタはウィンドシールド１１４の表面のエッチングとして形成される。これらの表面エッチングはウィンドシールド１１４のいずれの面に設けてもよい。雨や氷の検出が要求される場合、エッチングはウィンドシールド１１４の外面に設けるべきである。内面の汚染検出が要求される場合、表面エッチングはウィンドシールド１１４の内面に設けるべきである。
【００５３】
ソース・リフレクタ１２６は、エミッタ１２２からのＳＡＷをウィンドシールドに沿って反対側の端に向かせる。リフレクタの表面エッチングはＳＡＷを元の方向から実質的に横に曲げ、漸次ウィンドシールド１１４全体に拡がらせる。したがって横向きに反射されたＳＡＷはウィンドシールド１１４を横切ってシンク・リフレクタ１２８に向かう。以下に詳しく説明されるとおり、いかなる汚染物質１２０もシンク・リフレクタ１２８に到達するＳＡＷの強度に減衰を起こす。
【００５４】
シンク・リフレクタ１２８はまた、ソース・リフレクタ１２６から受信した波形を横向きにセンサ１２４に向けて反射させるように構成される。
【００５５】
図３を参照すると、ウィンドシールドのモニタシステムは、音のパルスを発してウィンドシールド１１４の表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を誘発するように構成されたエミッタ１２２と、ウィンドシールド１１４からＳＡＷを受信するように構成されたセンサ１２４を含む。ウィンドシールドのモニタシステムはまた、検出モジュール１３０を含む。ウィンドシールドに汚染物質がなければ、予測される波形は常に不変である。したがって、検出モジュール１３０は、表面汚染物質の存在を、予測される波形と比較したときの受信波の強度の変化により検出する。特に、表面汚染は予測される波形と比較しての強度の減衰という特徴をもつ。
【００５６】
ウィンドシールドのモニタシステムはまた、検出モジュール１３０からの出力を受信するように構成された位置特定モジュール１３４を含む。位置特定モジュールはタイマー機能を有する。検出モジュール１３０によって検出された汚染物質には、受信された波形のどの時点で汚染が発生したかに基づいて、位置特定モジュールにより座標が与えられる。
【００５７】
ウィンドシールドのモニタシステムはまた、識別モジュール１３６を含む。受信されたＳＡＷの強度減衰の形又は特徴に基づいて汚染物質のタイプが判別できる。識別モジュール１３６は、予想される種々の汚染物質タイプおよびそれらに対応する減衰形状の詳細を含むルックアップテーブルを有する。識別モジュール１３６は、受信された信号とルックアップテーブルが提供する特徴とを比較し、ウィンドシールド１１４上の汚染物質のタイプを判別する。
【００５８】
図４を参照すると、車両はまた、ウィンドシールド曇り除去システム１４０を含む。ウィンドシールド曇り除去システムは、ウィンドシールドのモニタシステム、制御モジュール１４２、および加熱機構１４４を含む。
【００５９】
制御モジュール１４２は、加熱機構１４４に電圧をかけるように構成される。他の上述のモジュールと同様に、制御モジュール１４２は、車装コンピュータシステムの不揮発性メモリ部品の電子データとして提供される。コンピュータシステムはまた、作動中、種々のモジュールの電子データを実行するように構成されたプロセッサを有する。
【００６０】
加熱機構１４４は、複数の発熱体を含み、これらの発熱体は、能動的発熱体１４６と受動的発熱体１４８の２つのカテゴリに分けられる。各能動的発熱体１４６は、金属層からできた電導層を含む抵抗発熱体である。金属層は銀系合金であり得る。当然他の電導又は抵抗材料も電導層として十分である。これらの他の材料はグラフェンなどの有機材料を含み得る。金属層はウィンドシールドに蒸着され、複数の能動的発熱体１４６を形成する。能動的発熱体１４６は、隣接する能動的発熱体から受動的発熱体１４８により分離される。受動的発熱体１４８は、金属層が蒸着されていないガラス部分により形成される。これらの非コーティング部分は、ウィンドシールド上の曇りのパターンを防止するため比較的狭い。受動的発熱体１４８は、隣り合う能動的発熱体１４６を電気的に絶縁する。各能動的発熱体１４６は、電圧をかけることで、特定の発熱体が発熱できる。能動的および受動的発熱体の装備により、ウィンドシールドは、独立制御が可能な複数の発熱ゾーンに分割できると理解されたい。
【００６１】
ウィンドシールド曇り除去システムはまた、終了モジュール１５０を含む。終了モジュール１５０はまた、上述の他のモジュールによる電子データとして提供される。終了モジュール１５０は、ウィンドシールドのモニタシステムがウィンドシールドの汚染物質を検出しなくなることに応じて加熱機構１４４の加熱を終了させるように構成される。
【００６２】
図２をさらに参照すると、作動中、各エミッタ１２２は、それぞれのソース・リフレクタ１２６に向かって音のパルスを発信する。ソース・リフレクタ１２６は、それぞれのＳＡＷを、ウィンドシールド１１４を横切るように横向きに反射させる。ＳＡＷは、リフレクタ１２６の長さだけウィンドシールド１１４を横切って伝播する。シンク・リフレクタ１２８は、その長さに沿って、弾性表面波を漸次受信する。ＳＡＷの受信に応じて、シンク・リフレクタ１２８は、ＳＡＷをセンサ１２４に向けて横向きに反射させる。
【００６３】
図５を参照すると、受信信号の強度の経時変化が示されている。１つの音のパルスの期間中、強度が自然に低下するのが見て取れる。この強度の低下は、ウィンドシールドの長さを横切って漸次ＳＡＷが伝播される距離に比例する。
【００６４】
図２をさらに参照すると、汚染部分１２０がウィンドシールド１１４の表面に存在可能である。このシステムは、氷、水分、および水等の水による汚染物質の検出に適している。これは、水系汚染物質が、ウィンドシールドおよび回りの構造物よりもＳＡＷからエネルギをより効率的に吸収するからである。
【００６５】
図６を参照すると、汚染物質１２０によって起こされる強度の低下は、放物線で表される。減衰の他の形、およびより長時間にわたる減衰はそれぞれ、異なるタイプの汚染物質、および異なる汚染領域面積を意味する。
【００６６】
図３を参照すると、検出モジュール１３０は、予測される波形と実際に受信した波形を比較することで汚染物質を検出する。位置特定モジュール１３４は、汚染物質を、第１のＳＡＷシステムおよび第２のＳＡＷシステムのそれぞれのセンサ１２４により受信された各波形の上の減衰信号のタイミングおよび時間の長さにしたがって二次元で位置特定する。加えて、減衰の形を特徴とする汚染物質のタイプは、信号の減衰した部分をルックアップに比較することにより識別モジュール１３６により判定される。位置および識別データは次にウィンドシールド曇り除去システム１４０の制御モジュールに引き渡される（図４）。
【００６７】
図４を参照すると、制御モジュール１４２は、汚染物質の位置情報を使い、どの発熱体１４６が発熱するべきかを判断する。特定された発熱体１４６は、抵抗発熱体機構１４４を形成する金属層に電圧をかけることにより発熱する。他の能動的発熱体１４６は、加熱されないままである。
【００６８】
ウィンドシールドの加熱と並行して、ウィンドシールドのモニタシステム（図３）は、既に検出した汚染物質と新規の汚染物質をモニタするため、ウィンドシールド１１４のモニタを続ける。終了モジュール１５０は、一旦汚染物質１２０が除去されると、先に加熱された発熱体１４６に加えられていた電圧をゼロボルトにして発熱を終了するように構成される。
【００６９】
上述のシステムが多くのエネルギ効率化をもたらす。弾性表面波は、ＳＡＷが水分によって減衰し、それは検出可能であるから、汚染物質を早期に検出する。加えて、ウィンドスクリーンをセグメント分けし、汚染物質が検出された場所の発熱体のみを加熱することは、ウィンドシールド全体を加熱するよりもエネルギ効率がよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月4日(2017.8.4)
【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】
ウィンドシールドのモニタシステムであって、
音のパルスを発してウィンドシールド表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を誘発するように構成されたエミッタと、前記ウィンドシールドから前記ＳＡＷを受信するように構成されたセンサと、受信した波の強度減衰を予測される波と比較することにより表面汚染物質の存在を検出する検出モジュールを含み、前記ウィンドシールドを横切って前記エミッタから前記センサまで前記弾性表面波を拡げるためのウェーブガイドを含む、システム。
【請求項２】
前記ウェーブガイドはソース・リフレクタおよびシンク・リフレクタを含み、前記ソース・リフレクタが前記ＳＡＷを前記エミッタから離れた方向に向け、前記ＳＡＷをその長さに沿って前記ウィンドシールドを横切って前記シンク・リフレクタに向けて漸次反射させるように構成され、前記シンク・リフレクタが受信された全ての波形を前記センサに向けて反射させるように構成され、前記ソースおよびシンク・リフレクタが実質的に前記ウィンドシールドの両端に沿う平行な細長いストリップとして形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
受信した前記ＳＡＷの減衰の時間により前記汚染物質の位置を特定する位置特定モジュールを含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記リフレクタが、前記ウィンドシールド表面の表面エッチングを含む、請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
対応する前記エミッタおよび前記センサが前記ウィンドシールドの同じ側に設けられる、請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
受信した前記弾性表面波の強度減衰の特徴によって前記汚染物質のタイプを識別するように構成された識別モジュールを含む、請求項１〜５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記エミッタ、前記センサ、および前記ウェーブガイドが第１のＳＡＷシステムを形成し、前記ウィンドシールドのモニタシステムが第２のＳＡＷシステムを含み、前記第２のＳＡＷシステムは、二次元の表面汚染検出を提供するために実質的に前記第１のＳＡＷシステムの複製をほぼ直角に曲げて配置したものである、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記ウィンドシールドは、車両の前方ウィンドスクリーン、後方ウィンドスクリーン、又は側方窓である、請求項１〜７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記汚染物質が湿気、水、及び氷の中から選択される、請求項１〜８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のウィンドシールドのモニタシステム、および表面汚染物質の存在検出に応じて少なくとも前記ウィンドシールドの一部分から曇りを除去するウィンドシールド曇り除去要素を含む、ウィンドシールド曇り除去システム。
【請求項１１】
前記ウィンドシールド曇り除去要素が加熱機構を含む、請求項１０に記載のウィンドシールド曇り除去システム。
【請求項１２】
前記ウィンドシールドのモニタシステムが、請求項３に記載のシステムであり、前記加熱機構は、複数の発熱体を含み、表面汚染物質の位置特定に応じて、前記汚染物質の位置に対応する発熱体が加熱される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記発熱体が抵抗発熱体である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記抵抗発熱体が金属材料で作られた導電層を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ウィンドシールドのモニタシステムが汚染物質を検出しなくなることに応答して加熱を終了するように構成された終了モジュールを含む、請求項１０〜１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれかに記載のウィンドシールド曇り除去システムを含む乗物。
【請求項１７】
ウィンドシールドのモニタ方法であって、音のパルスを発してウィンドシールド表面に弾性表面波（ＳＡＷ）を誘発するステップと、前記ＳＡＷを前記ウィンドシールドの１つのエッジに沿って発信するステップと、前記ＳＡＷを前記ウィンドシールドの反対側のエッジに向けて漸次反射させるステップと、前記ＳＡＷを前記ウィンドシールドの反対側のエッジに沿ってディテクタに向けて反射させるステップと、受信したＳＡＷの強度減衰により表面汚染物質の存在を検出するステップと、前記ＳＡＷの信号の減衰の時間座標から前記表面汚染物質の位置を特定するステップを含む方法。
【請求項１８】
第２の音のパルスを発信して前記ウィンドシールド表面に第２のＳＡＷを誘発するステップであって、前記第２の音のパルスが第１のＳＡＷと実質的に直交する方向でウィンドシールドを通りディテクタまで伝わるステップと、前記汚染物質の位置を二次元座標で特定するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ウィンドシールドの曇り除去方法であって、請求項１７または１８に記載の方法を使って前記表面汚染物質の存在を判定するステップと、表面汚染物質を検出することに応じて前記ウィンドシールドの少なくとも一部を加熱するステップを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、ウィンドシールド曇り除去方法が、前記ウィンドシールドを加熱するための個別ゾーンに分割するステップと、表面汚染物質の場所に対応する前記ウィンドシールドのゾーンを加熱するステップを含む方法。
【請求項２１】
前記汚染物質が検出されなくなることに応じて加熱を終了するステップを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【国際調査報告】
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