JP2003121559A - レインセンサ - Google Patents
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- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構成によってセンサ感度の向上と小型
化、低コスト化を両立させること。 【解決手段】レインセンサ４００は、フォトダイオード
２１の検出電圧Ｖ1 を増幅してＣＰＵ３に入力する増幅
回路２２を備える。増幅回路２２はオフセット増幅を行
う。増幅回路２２の出力電圧Ｖ3 は一定値（例えば３．
０Ｖ）に設定され、その後、ＣＰＵ３は、この一定値
３．０Ｖからの出力電圧Ｖ3 の低下量に基づいて雨判定
を行う。
化、低コスト化を両立させること。 【解決手段】レインセンサ４００は、フォトダイオード
２１の検出電圧Ｖ1 を増幅してＣＰＵ３に入力する増幅
回路２２を備える。増幅回路２２はオフセット増幅を行
う。増幅回路２２の出力電圧Ｖ3 は一定値（例えば３．
０Ｖ）に設定され、その後、ＣＰＵ３は、この一定値
３．０Ｖからの出力電圧Ｖ3 の低下量に基づいて雨判定
を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レインセンサ、詳
しくは、車両のフロントガラスなどの内面に装着され、
フロントガラスなどの外面に付着した雨を判定する光学
式のレインセンサに関する。
しくは、車両のフロントガラスなどの内面に装着され、
フロントガラスなどの外面に付着した雨を判定する光学
式のレインセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光学式
のレインセンサは、ＬＥＤなど発光源からの光をプリズ
ム等を介してガラスの内面側より入射し、ガラスの外面
（外側界面）で反射させ、その反射光をプリズムにより
集光させてフォトダイオードなど光電変換素子で受光し
ている。また、光電変換素子の検出信号は微小電圧であ
るため、この検出電圧を増幅回路で増幅し、その増幅さ
れた出力電圧を演算処理回路に入力している。そして、
増幅回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換のための一定値例えば
３．０Ｖに設定した後、この一定値からの出力電圧の低
下量（低下率）に基づいて雨判定を行っている。
のレインセンサは、ＬＥＤなど発光源からの光をプリズ
ム等を介してガラスの内面側より入射し、ガラスの外面
（外側界面）で反射させ、その反射光をプリズムにより
集光させてフォトダイオードなど光電変換素子で受光し
ている。また、光電変換素子の検出信号は微小電圧であ
るため、この検出電圧を増幅回路で増幅し、その増幅さ
れた出力電圧を演算処理回路に入力している。そして、
増幅回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換のための一定値例えば
３．０Ｖに設定した後、この一定値からの出力電圧の低
下量（低下率）に基づいて雨判定を行っている。
【０００３】センサの雨滴に対する払拭性能は、ガラス
外面（外側界面）に照射される光の面積（検知面積）に
よって大きく左右され、この検知面積が大きければ大き
いほど雨滴の当る確率が大きくなり、センサは雨滴を感
知しやすくなる。
外面（外側界面）に照射される光の面積（検知面積）に
よって大きく左右され、この検知面積が大きければ大き
いほど雨滴の当る確率が大きくなり、センサは雨滴を感
知しやすくなる。
【０００４】しかし、検知面積の拡大化は、センサの体
格の大型化を招き、センサの搭載位置がルームミラー付
近のため乗員にとって目障りとなり、またセンサのコス
ト高を招く。
格の大型化を招き、センサの搭載位置がルームミラー付
近のため乗員にとって目障りとなり、またセンサのコス
ト高を招く。
【０００５】そこで、従来は、ソフト的に雨判定閾値を
上げるなどして、少ない低下率でも良好な雨判定ができ
るように調整を行っているが、ソフト的な調整もＡ／Ｄ
コンバータの分解能の制約などを受け、感度の向上には
限界があり良好な雨判定ができない。
上げるなどして、少ない低下率でも良好な雨判定ができ
るように調整を行っているが、ソフト的な調整もＡ／Ｄ
コンバータの分解能の制約などを受け、感度の向上には
限界があり良好な雨判定ができない。
【０００６】本発明は、上記のような従来の問題点を解
決し、簡単な構成によってセンサ感度の向上と小型化、
低コスト化を両立させ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。
決し、簡単な構成によってセンサ感度の向上と小型化、
低コスト化を両立させ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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のレインセンサ
は、光電変換素子の検出電圧を増幅して演算処理回路に
入力する増幅回路を備え、この増幅回路の出力電圧を一
定値に設定した後、この一定値からの出力電圧の低下量
に基づいて雨判定を行うレインセンサにおいて、前記増
幅回路にオフセット増幅を行わせることを特徴とする。
は、光電変換素子の検出電圧を増幅して演算処理回路に
入力する増幅回路を備え、この増幅回路の出力電圧を一
定値に設定した後、この一定値からの出力電圧の低下量
に基づいて雨判定を行うレインセンサにおいて、前記増
幅回路にオフセット増幅を行わせることを特徴とする。
【０００８】本発明のレインセンサによると、オフセッ
ト増幅により同一雨量に対する出力電圧の一定値からの
低下量が増加するようになり、このためセンサ感度の向
上と小型化、低コスト化を両立させることができる。
ト増幅により同一雨量に対する出力電圧の一定値からの
低下量が増加するようになり、このためセンサ感度の向
上と小型化、低コスト化を両立させることができる。
【０００９】前記オフセット増幅のオフセット量を可変
にすると、例えば夜間及び車速増速時にはオフセット量
を増大させてセンサ感度を上昇させることができる。ま
た、停車時等には、オフセット量を減少させてセンサ感
度を低下させることができる。このように、必要に応じ
てセンサ感度を調整可能になる。
にすると、例えば夜間及び車速増速時にはオフセット量
を増大させてセンサ感度を上昇させることができる。ま
た、停車時等には、オフセット量を減少させてセンサ感
度を低下させることができる。このように、必要に応じ
てセンサ感度を調整可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係るレ
インセンサを図面に基づいて説明する。
インセンサを図面に基づいて説明する。
【００１１】図１は、一実施形態に係るレインセンサを
用いたワイパ制御システムの概念的システム構成図、図
２は、レインセンサの回路図、図３は、増幅回路におけ
るオフセット増幅回路の回路図、図４は、本実施形態の
作用効果の説明図を示す。
用いたワイパ制御システムの概念的システム構成図、図
２は、レインセンサの回路図、図３は、増幅回路におけ
るオフセット増幅回路の回路図、図４は、本実施形態の
作用効果の説明図を示す。
【００１２】図１において、１００は、車両のウインド
例えばフロントウインドを表している。ウインドの外面
（表面）１００ａ側にはワイパ２００が配備されてお
り、ワイパ２００はワイパモータ（ワイパ駆動装置）３
００によって作動され、降雨時にウインド外面１００ａ
に付着した雨滴を払拭する動作を行なう。ウインド１０
０の内面（裏面）１００ｂにはレインセンサ４００が設
置されている。レインセンサ４００は、ウインド外面１
００ａにおいてワイパブレード５００によって付着雨滴
が払拭される領域における雨滴付着状態を検知可能な位
置であって、視界の妨げとならない位置に設置されてお
り、また、視界確保などの見地から十分に小型化されて
いる。車両の内部には、乗員によって操作されるワイパ
スイッチ６００が配備されている。ワイパスイッチ６０
０は、少なくとも、レインセンサ４００の出力に基づい
てワイパ２００が自動制御される自動払拭モードを指示
するオート指示スイッチＡＵＴＯと、ワイパ停止を指示
する停止指示スイッチＯＦＦとを有し、その他に、ワイ
パ２００をマニュアル操作する際、ワイパ２００が低速
で作動する低速払拭モードを指示する低速指示スイッチ
ＬＯ及びワイパ２００が高速で作動する高速払拭モード
を指示する高速指示スイッチＨＩを有している。ワイパ
モータ３００、レインセンサ４００及びワイパスイッチ
６００はワイパ駆動回路７００に接続されている。
例えばフロントウインドを表している。ウインドの外面
（表面）１００ａ側にはワイパ２００が配備されてお
り、ワイパ２００はワイパモータ（ワイパ駆動装置）３
００によって作動され、降雨時にウインド外面１００ａ
に付着した雨滴を払拭する動作を行なう。ウインド１０
０の内面（裏面）１００ｂにはレインセンサ４００が設
置されている。レインセンサ４００は、ウインド外面１
００ａにおいてワイパブレード５００によって付着雨滴
が払拭される領域における雨滴付着状態を検知可能な位
置であって、視界の妨げとならない位置に設置されてお
り、また、視界確保などの見地から十分に小型化されて
いる。車両の内部には、乗員によって操作されるワイパ
スイッチ６００が配備されている。ワイパスイッチ６０
０は、少なくとも、レインセンサ４００の出力に基づい
てワイパ２００が自動制御される自動払拭モードを指示
するオート指示スイッチＡＵＴＯと、ワイパ停止を指示
する停止指示スイッチＯＦＦとを有し、その他に、ワイ
パ２００をマニュアル操作する際、ワイパ２００が低速
で作動する低速払拭モードを指示する低速指示スイッチ
ＬＯ及びワイパ２００が高速で作動する高速払拭モード
を指示する高速指示スイッチＨＩを有している。ワイパ
モータ３００、レインセンサ４００及びワイパスイッチ
６００はワイパ駆動回路７００に接続されている。
【００１３】図２において、レインセンサ４００は、発
光部１と受光部２とＣＰＵ（演算処理回路）３を備え
る。
光部１と受光部２とＣＰＵ（演算処理回路）３を備え
る。
【００１４】発光部１は、１個のＬＥＤ（発光源）１１
を備え、このＬＥＤ１１の発光量は電流制御トランジス
タ（発光量制御素子）１２によって調整可能とされてい
る。ＬＥＤ１１の光はプリズム等を介してガラス１００
の内面１００ｂ側より入射し、ガラス１００の外面（外
側界面）１００ａで反射され、その反射光はプリズムに
より集光され受光部２のフォトダイオード（光電変換素
子）２１で受光される。
を備え、このＬＥＤ１１の発光量は電流制御トランジス
タ（発光量制御素子）１２によって調整可能とされてい
る。ＬＥＤ１１の光はプリズム等を介してガラス１００
の内面１００ｂ側より入射し、ガラス１００の外面（外
側界面）１００ａで反射され、その反射光はプリズムに
より集光され受光部２のフォトダイオード（光電変換素
子）２１で受光される。
【００１５】受光部２は、１個のフォトダイオード２１
を備え、フォトダイオード２１は、ガラス外面１００ａ
で反射された反射光を受光し、この受光量に比例した電
流を発生する。また、受光部２は増幅回路２２を備え、
この増幅回路２２は、フォトダイオード２１が発生した
電流を検出電圧Ｖ1 として入力し、この検出電圧Ｖ1を
増幅してＣＰＵ３のＡ／Ｄポートに入力する。増幅回路
２２は、前段（１段又は複数段）の増幅回路（図示せ
ず）と前段増幅回路の出力端子に接続された図３に示す
オフセット増幅回路２２Ａとから構成される。図３にお
いて、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子には前段増幅回
路の出力電圧Ｖ2 が入力される。また、出力端子と反転
入力端子との間には帰還抵抗Ｒ2 が接続され、また、反
転入力端子とＧＮＤとの間に抵抗Ｒ1 とオフセット用電
源Ｖ0 の直列回路が接続されている。したがって、演算
増幅器ＯＡの出力電圧Ｖ3 は、下記式(1) で表され、
（Ｒ2／Ｒ1 ）Ｖ0 がオフセット量（オフセット電圧）
となる。
を備え、フォトダイオード２１は、ガラス外面１００ａ
で反射された反射光を受光し、この受光量に比例した電
流を発生する。また、受光部２は増幅回路２２を備え、
この増幅回路２２は、フォトダイオード２１が発生した
電流を検出電圧Ｖ1 として入力し、この検出電圧Ｖ1を
増幅してＣＰＵ３のＡ／Ｄポートに入力する。増幅回路
２２は、前段（１段又は複数段）の増幅回路（図示せ
ず）と前段増幅回路の出力端子に接続された図３に示す
オフセット増幅回路２２Ａとから構成される。図３にお
いて、演算増幅器ＯＡの非反転入力端子には前段増幅回
路の出力電圧Ｖ2 が入力される。また、出力端子と反転
入力端子との間には帰還抵抗Ｒ2 が接続され、また、反
転入力端子とＧＮＤとの間に抵抗Ｒ1 とオフセット用電
源Ｖ0 の直列回路が接続されている。したがって、演算
増幅器ＯＡの出力電圧Ｖ3 は、下記式(1) で表され、
（Ｒ2／Ｒ1 ）Ｖ0 がオフセット量（オフセット電圧）
となる。
【００１６】
Ｖ3 ＝（１＋Ｒ2 ／Ｒ1 ）Ｖ2 −（Ｒ2 ／Ｒ1 ）Ｖ0 (1)
そして、出力電圧Ｖ3 はＣＰＵ３のＡ／Ｄポートに入力
される。ＣＰＵ３は、まず、ＡＧＣ（自動利得調整）を
行い、出力電圧Ｖ3 が一定値例えば３．０Ｖとなるよう
に、増幅回路２２の前段増幅回路のゲインや発光部１の
電流制御トランジスタ１２のベース電圧を制御する。そ
の後、ＣＰＵ３は、雨判定を行う際、出力電圧Ｖ3 の
３．０Ｖからの低下量に基づいて雨量の判定を行う。
される。ＣＰＵ３は、まず、ＡＧＣ（自動利得調整）を
行い、出力電圧Ｖ3 が一定値例えば３．０Ｖとなるよう
に、増幅回路２２の前段増幅回路のゲインや発光部１の
電流制御トランジスタ１２のベース電圧を制御する。そ
の後、ＣＰＵ３は、雨判定を行う際、出力電圧Ｖ3 の
３．０Ｖからの低下量に基づいて雨量の判定を行う。
【００１７】ここで、本実施形態の増幅回路２２の出力
電圧Ｖ3 は、上記のようにオフセット電圧（Ｒ2 ／Ｒ
1 ）Ｖ0 だけ従来からの増幅回路２２つまりオフセット
量が設けられていない増幅回路２２（Ｖ0 ＝０）の出力
電圧Ｖ3 よりも低い。このため、３．０Ｖを得るために
増幅回路の増幅量を増大させている。この状態で雨滴が
ガラスに付着すると、同一雨量に対し、フォトダイオー
ド２１の受光量の減少割合は本実施形態と従来技術とで
変わりはないが、出力電圧Ｖ3 にあっては基準の３．０
Ｖからの低下量は本実施形態の方が従来技術よりも増加
する。このため、ＣＰＵ３は、この低下量の増加により
雨量判定を正確に行うことができ、雨量判定の感度が向
上することになる。
電圧Ｖ3 は、上記のようにオフセット電圧（Ｒ2 ／Ｒ
1 ）Ｖ0 だけ従来からの増幅回路２２つまりオフセット
量が設けられていない増幅回路２２（Ｖ0 ＝０）の出力
電圧Ｖ3 よりも低い。このため、３．０Ｖを得るために
増幅回路の増幅量を増大させている。この状態で雨滴が
ガラスに付着すると、同一雨量に対し、フォトダイオー
ド２１の受光量の減少割合は本実施形態と従来技術とで
変わりはないが、出力電圧Ｖ3 にあっては基準の３．０
Ｖからの低下量は本実施形態の方が従来技術よりも増加
する。このため、ＣＰＵ３は、この低下量の増加により
雨量判定を正確に行うことができ、雨量判定の感度が向
上することになる。
【００１８】図４に基づいて具体的にオフセット増幅器
入力電圧Ｖ2を１．５Ｖ、オフセット増幅器出力電圧Ｖ3
を３Ｖとした場合の出力電圧の低下量について説明する
と、 従来技術では図４（Ａ）にグラフで示すように、増幅
器増幅率２倍で基準電圧３Ｖに調整でき、３．０Ｖから
の出力低下量に基づいて雨量判定が行なわれるのに対
し、 オフセット増幅を用いて、出力電圧低下量をに対し
て２倍に設定する場合、図４（Ｂ）にグラフで示すよう
に、オフセット電圧（Ｒ2／Ｒ1）Ｖ0を３．０Ｖに設定
するとともに基準電圧を３Ｖに調整するために、増幅器
増幅率を４倍に設定する必要がある。
入力電圧Ｖ2を１．５Ｖ、オフセット増幅器出力電圧Ｖ3
を３Ｖとした場合の出力電圧の低下量について説明する
と、 従来技術では図４（Ａ）にグラフで示すように、増幅
器増幅率２倍で基準電圧３Ｖに調整でき、３．０Ｖから
の出力低下量に基づいて雨量判定が行なわれるのに対
し、 オフセット増幅を用いて、出力電圧低下量をに対し
て２倍に設定する場合、図４（Ｂ）にグラフで示すよう
に、オフセット電圧（Ｒ2／Ｒ1）Ｖ0を３．０Ｖに設定
するとともに基準電圧を３Ｖに調整するために、増幅器
増幅率を４倍に設定する必要がある。
【００１９】上記のオフセット増幅回路を採用した場
合、の従来技術と比較して出力電圧低下量が２倍にな
るため、センサ感度を向上させることができる。
合、の従来技術と比較して出力電圧低下量が２倍にな
るため、センサ感度を向上させることができる。
【００２０】なお、ＣＰＵ３は、雨量判定結果に基づい
たワイパ駆動要求をワイパ駆動回路７００に対して出力
し、ワイパ２００が作動する。
たワイパ駆動要求をワイパ駆動回路７００に対して出力
し、ワイパ２００が作動する。
【００２１】ところで、オフセット電圧（Ｒ2 ／Ｒ1 ）
Ｖ0 は、電源Ｖ0 の電圧を調整すること、あるいは、抵
抗Ｒ1 、Ｒ2 の抵抗値を調整することによって可変であ
り、このようにオフセット電圧を調整することによって
センサ感度を任意に調整可能となる。
Ｖ0 は、電源Ｖ0 の電圧を調整すること、あるいは、抵
抗Ｒ1 、Ｒ2 の抵抗値を調整することによって可変であ
り、このようにオフセット電圧を調整することによって
センサ感度を任意に調整可能となる。
【００２２】以上説明したように、本実施形態に係るレ
インセンサ４００は、光電変換素子（フォトダイオード
２１）の検出電圧Ｖ1 を増幅して演算処理回路（ＣＰＵ
３）に入力する増幅回路２２を備え、この増幅回路２２
の出力電圧Ｖ3 を一定値（例えば３．０Ｖ）に設定した
後、この一定値３．０Ｖからの出力電圧Ｖ3 の低下量に
基づいて雨判定を行うレインセンサにおいて、増幅回路
２２にオフセット増幅を行わせる。このため、簡単な構
成によって同一雨量に対する出力電圧Ｖ3 の一定値３．
０Ｖからの低下量が増加するため、センサ感度の向上と
小型化、低コスト化を両立させることができる。
インセンサ４００は、光電変換素子（フォトダイオード
２１）の検出電圧Ｖ1 を増幅して演算処理回路（ＣＰＵ
３）に入力する増幅回路２２を備え、この増幅回路２２
の出力電圧Ｖ3 を一定値（例えば３．０Ｖ）に設定した
後、この一定値３．０Ｖからの出力電圧Ｖ3 の低下量に
基づいて雨判定を行うレインセンサにおいて、増幅回路
２２にオフセット増幅を行わせる。このため、簡単な構
成によって同一雨量に対する出力電圧Ｖ3 の一定値３．
０Ｖからの低下量が増加するため、センサ感度の向上と
小型化、低コスト化を両立させることができる。
【００２３】また、オフセット増幅のオフセット量を可
変にしたため、例えば夜間及び車速増速時にはオフセッ
ト量を増大させてセンサ感度を上昇させることができ
る。また、停車時等には、オフセット量を減少させてセ
ンサ感度を低下させることができる。このように必要に
応じてセンサ感度を調整可能になる。
変にしたため、例えば夜間及び車速増速時にはオフセッ
ト量を増大させてセンサ感度を上昇させることができ
る。また、停車時等には、オフセット量を減少させてセ
ンサ感度を低下させることができる。このように必要に
応じてセンサ感度を調整可能になる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によると、簡単な構成によってセ
ンサ感度の向上と小型化、低コスト化を両立させること
ができる。
ンサ感度の向上と小型化、低コスト化を両立させること
ができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るレインセンサを用い
たワイパ制御システムの概念的システム構成図である。
たワイパ制御システムの概念的システム構成図である。
【図２】レインセンサの回路図である。
【図３】増幅回路におけるオフセット増幅回路の回路図
である。
である。
【図４】本実施形態の作用効果の説明図である。
４００ レインセンサ
３ ＣＰＵ（演算処理回路）
２１ フォトダイオード（光電変換素子）
２２ 増幅回路
２２Ａ オフセット増幅回路
Ｖ1 検出電圧
Ｖ3 出力電圧
フロントページの続き
(72)発明者 徳永 政男
愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会
社日本自動車部品総合研究所内
Ｆターム(参考） 2G059 AA05 CC11 EE02 GG02 GG06
JJ12 KK01 MM01 MM09 MM14
Claims (2)
- 【請求項１】 光電変換素子の検出電圧を増幅して演算
処理回路に入力する増幅回路を備え、この増幅回路の出
力電圧を一定値に設定した後、この一定値からの出力電
圧の低下量に基づいて雨判定を行うレインセンサにおい
て、 前記増幅回路にオフセット増幅を行わせることを特徴と
するレインセンサ。 - 【請求項２】 前記オフセット増幅のオフセット量は可
変であることを特徴とする請求項１記載のレインセン
サ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002156918A JP2003121559A (ja) | 2001-08-09 | 2002-05-30 | レインセンサ |
| US10/214,141 US6765631B2 (en) | 2001-08-09 | 2002-08-08 | Vehicle windshield rain sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001242816 | 2001-08-09 | ||
| JP2001-242816 | 2001-08-09 | ||
| JP2002156918A JP2003121559A (ja) | 2001-08-09 | 2002-05-30 | レインセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003121559A true JP2003121559A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=26620312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002156918A Pending JP2003121559A (ja) | 2001-08-09 | 2002-05-30 | レインセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6765631B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003121559A (ja) |
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