JP2003524545A - 半導体光センサを用いる車両装置制御 - Google Patents

半導体光センサを用いる車両装置制御

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Abstract

(57)【要約】 自動車両上の装置が、光に対して可変の感度を有する少なくとも1つの半導体光センサを含むシステムによって制御される。各光センサは、光センサ上に入射する光の強度を指示する光信号(164)を生成する。制御ロジック(66)が、光センサの感度を変更し、受信した光信号に基づいて装置制御信号(166)を生成する。光センサの感度は、光変換器上に入射する光から電荷を生成するための集積期間を変更する、光センサ内にある種々の感度の光変換器間を選択する、入射光の量の関数である感度を有する光変換器を用いる、などにより変更することができる。制御される装置は、自動減光バックミラー(24、26)、ヘッドランプ(44)および水分除去手段(38、40、42)のような装置を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 技術分野 本発明は、光センサを用いて光レベルをモニタするタイプの自動制御された自
動車両装置に関する。
【0002】 背景技術 電子回路、特にマイクロプロセッサのサイズおよびコストが低減され続けてお
り、自動車両装置の自動制御のインテリジェント化を進めることを可能にしてい
る。その例には、周囲光、および他の車両からのグレアのレベルに応答して、そ
の反射率を調整するバックミラー、自動ワイパ、デフロスタ(防氷装置)、デフ
ォッガ(除水装置)等によって検出され、かつ除去されるウインドウ上で水分、
雨滴が検出される際に自動的に閉じるウインドウ、周囲光レベルに応答して切り
替えられるヘッドランプ、外部条件の変化を予測して自動的に調整される車室内
の冷暖房がある。
【0003】 自動車両装置を自動制御するシステムは、光レベルを測定するために1つある
いは複数のセンサを用いることが有利である。光センサを用いる、自動的に薄暗
くすることができるバックミラー、具体的にはエレクトロクロミックミラーが、
Bykerに付与された米国特許第4,902,108号、Varaprasa
d等に付与された米国特許第5,724,187号およびTonar等に付与さ
れた米国特許第5,928,572号、ならびに1997年4月2日出願の「An
Improved Electrochromic Medium Capable of Producing A Pre-Selected Colo
r」というタイトルの米国特許出願第08/832,596号に記載される。エ
レクトロクロミックミラーのような、自動反射率制御を有するミラーの場合、セ
ンサを用いて、前方および後方の光レベルの両方を検出することが有利である。
提案されるデュアルセンサ設計の中には、Platzerに付与された米国特許
第3,601,614号、Brean等に付与された米国特許第3,746,4
30号、Bechtel等に付与された米国特許第4,580,875号、Ga
han等に付与された米国特許第4,793,690号、Molyneux等に
付与された米国特許第4,886,960号、Bechtel等に付与された米
国特許第4,917,477号、Bechtelに付与された米国特許第5,2
04,778号、Bechtel等に付与された米国特許第5,451,822
号、およびSchierbeek等に付与された米国特許第5,715,093
号に記載されるセンサが含まれる。
【0004】 光センサを用いる種々の湿気センサも知られている。そのような検出器の例に
は、Schroder等に付与された米国特許第5,821,863号、Noa
ckに付与された米国特許第5,796,106号、Tederに付与された米
国特許第5,661,303号、Zimmermanに付与された米国特許第5
,386,111号、O‘Farrell等に付与された米国特許第4,973
,844号、Hochsteinに付与された米国特許第4,960,996号
、Schofield等に付与された米国特許第4,930,742号、O‘F
arrell等に付与された米国特許第4,871,917号、Fujii等に
付与された米国特許第4,867,561号、Hochsteinに付与された
米国特許第4,798,956号、Zanardelliに付与された米国特許
第4,652,745号、およびZimmermanに付与されたRE.35,
762に記載される検出器がある。
【0005】 光センサを用いてヘッドランプを制御するための種々のシステムもよく知られ
ており、その中には、Matsumoto等に付与された米国特許第4,891
,559号、Macksに付与された米国特許第5,036,437号、Heg
yiに付与された米国特許第5,235,178号、Bechtel等に付与さ
れた米国特許第5,537,003号、Hegyiに付与された米国特許第5,
416,318号、Kobayashi等に付与された米国特許第5,426,
294号、Bechtel等に付与された米国特許第5,666,028号、お
よびPiscartに付与された米国特許第5,942,853号に記載される
ヘッドランプが含まれる。そのようなシステムは光センサを用いて、ヘッドラン
プの光強度が変更される条件を検出する。
【0006】 そのような自動的に制御される装置は、光センサとして1つあるいは複数の硫
化カドミウム(CdS)セルを用いる場合がある。CdSセルは、光レベルが上
昇するのに応じて、コンダクタンスも上昇する性質を示す光検出抵抗である。C
dSセルは、比較的低コストであり、低い光レベルまで良好な感度を示し、人間
の目にある程度類似しているスペクトル応答を提供するなどの、いくつかの利点
を提供する。しかしながら、そのようなセルを用いる装置は、高い度合いのセル
間の分散、低い光レベルにおける応答の遅さ、劣悪な環境安定性、限定されたダ
イナミックレンジ、および自動化された電子製造処理および装置で組み立てるこ
との難しさなどのCdSセルの他の特性に起因して、これらの利点を完全に実現
することはできない。周囲光、およびグレアを検出するためにCdSセルを用い
るバックミラーは、セルのダイナミックレンジを拡大するために、CdSセルを
フルブリッジあるいは部分ブリッジに組み込む場合がある。しかしながら、その
ブリッジ出力は周囲光レベルとグレアレベルとの間の固定された関係のみを表し
、その固定された関係は、モニタされる周囲光レベルの範囲全体にわたって適当
でない場合が多い。
【0007】 自動減光ミラーのような車両装置は、光依存電流源として構成される1つある
いは複数の個別のフォトダイオードも用いている。CdSセルを用いる装置に比
べて、フォトダイオードを用いる装置は、光センサ部分の性能に起因する動作上
の分散が小さく、より良好な環境安定性を示し、自動製造に、より容易に適合す
るであろう。しかしながら、フォトダイオード自体が比較的高価であり、低い光
レベルで非常に低い電流を生成する。これらの低い電流のため、電子部品のため
の有効な信号を達成するために特別な増幅技術を組み込む必要があり、装置のコ
ストおよび複雑性が増す。
【0008】 周囲光に応答する装置を提供するための別のアプローチは、Schofiel
d等に付与された米国特許第5,760、962号に記載されており、その中で
は、車両の背後および横からの光を収集するために、大きなイメージングアレイ
を組み込む、自動的に薄暗くすることができるミラーが開示される。アレイ内の
各光変換器、すなわち画素は、光センサの目標とする空間分布内の個別の領域を
視認する。その装置は、全般に横に向けられた画素を検査することにより周囲光
を測定する。イメージングアレイ、必要とされるレンズおよび複雑な信号処理ロ
ジックのコストによって、多くの自動車両アプリケーションの場合に、イメージ
ングアレイを用いる装置は法外な価格になる。さらに別の問題は、側面から収集
される光は、前面からの光ほど、車両の運転者によって経験される周囲光を正確
には表さないことである。
【0009】 光センサを用いる装置を提供することの1つの問題点は、装置が高温に晒され
る際の動作異常の発生である。装置の中には、高温で極端に非線形である光セン
サを用いるものがある。また、装置によっては、高温に晒された後に、動作特性
が永久に変化してしまうものもある。そのような永続的な変化は、87℃を超え
る温度に長時間晒されるような、暑い日に太陽に長時間晒されるCdSセルを用
いる装置において生じる可能性が高い。センサは、過剰な熱雑音に起因して、低
いレベルの光の条件において明るい光の条件を特定するように、完全に誤った読
取り値を提供する場合もある。従来では、この問題を取り扱うための唯一の方法
は、温度変動から生じるセンサ動作の変化を補償するために、車両装置に、温度
センサおよび付加的な電子装置を組み込むことであった。そのような電子装置に
よって、その装置のコストおよび複雑性はさらに高くなる。
【0010】 こうして、自動的に制御される装置を実装することに伴う問題点は、光センサ
を収容していることであることがわかる。光センサを収容することにより、典型
的には、複雑性とコストの高い製造プロセスが導入される。しかしながら、その
装置は、自動車の購入者が許容できると思われる範囲内に入るほど、安価である
必要がある。さらに、そのような装置を組み込む車両の製造業者は、相反する動
作性能を受け入れるか、あるいは複雑で、コストの高い回路と、これらの変動を
受け入れるための処理とを用いなければならない。そのような付加的な準備は、
車両内で検出される温度、湿度、衝撃および振動の範囲内で動作するために必要
とされるような、広いダイナミックレンジにわたって十分に安定した感度で装置
が動作できるようにすることが必要とされる場合がある。
【0011】 光条件および温度の広い範囲にわたって動作可能な光センサを用いる、より費
用対効果の高い装置が必要とされる。
【0012】 概要 自動車両装置は、光に対して可変の感度を有する少なくとも1つの半導体光セ
ンサを備えるシステムによって制御される。光センサは、光センサ上に入射する
光の強度を指示する光信号を生成する。制御ロジックが、受信した光信号に基づ
いて、光センサの感度を変更し、装置制御信号を生成する。光センサの感度は、
たとえば、光変換器上に入射する光によって生成される電荷の集積期間を変更す
ることにより、光センサ内にある種々の感度の光変換器間を選択することにより
、入射光の量の関数である感度を有する光変換器などを用いることにより変更す
ることができる。
【0013】 一実施形態では、車両装置を自動的に制御するためのシステムは、可変の集積
期間にわたって入射する光に基づいて離散光信号を出力する少なくとも1つの半
導体光センサを備える。制御ロジックは、離散光信号に基づいて、少なくとも1
つの装置制御信号を生成する。
【0014】 別の実施形態では、車両装置は、可変の反射表面を有する減光素子を有するバ
ックミラーを備えており、その反射率の度合いは装置制御信号に基づく。光セン
サは、概ね車両の前面において光を受光するように配置された周囲光センサと、
車両運転者の概ね後方状況を視認するように配置されるグレアセンサとのうちの
少なくとも1つを備える。
【0015】 さらに別の実施形態では、車両装置は、少なくとも1つのヘッドランプを備え
る。光センサは、車両の概ね前方および上方の光を受光するように配置される少
なくとも1つの周囲光センサを備える。光センサは、第1の周波数帯の光を受光
する第1の周囲光センサと、第1の周波数帯とは異なる第2の周波数帯の光を受
光する第2の周囲光センサとを備える場合がある。制御ロジックが、第1の周囲
光センサから出力される光信号からの第1のフィルタリングされた周囲光レベル
と、第2の周囲光センサから出力される光信号からの第2のフィルタリングされ
た周囲光レベルとを決定することができる。第1のフィルタリングされた周囲光
レベルと第2のフィルタリングされた周囲光レベルとに基づいて閾値が決定され
る。その閾値と、第1のフィルタリングされた周囲光レベルと第2のフィルタリ
ングされた周囲光レベルとのうちの少なくとも一方とに基づいてヘッドランプ制
御信号が生成される。
【0016】 さらに別の実施形態では、車両装置の制御は、ウインドウ上の水分の存在を検
出することに基づく。そのシステムは、ウインドウにおいて光を放射するための
エミッタを備える。少なくとも1つの光センサが、ウインドウから反射されるエ
ミッタからの光を受光するように配置される。制御ロジックは、エミッタがオフ
されるときに、光センサから第1の光信号を受信する。エミッタがオンし、第2
の光信号が光センサから受信される。水分の存在が、第1の光信号と第2の光信
号とに基づいて判定される。
【0017】 自動車両において装置を自動的に制御するための方法も開示される。少なくと
も1つの半導体光センサに対する感度が決定される。光センサ上に入射する電荷
が、決定された感度を達成するために積分される。集積期間にわたって光センサ
上に入射する光に基づいて離散光信号が生成される。離散光信号として、アナロ
グ信号あるいはデジタル信号を用いることができる。一実施形態では、離散信号
は、可変のアナログ長を持つデジタルレベルを有する。その後、離散光信号に基
づいて、少なくとも1つの車両装置制御信号が生成される。
【0018】 これらのおよび他の目的、特徴および利点は、添付の図面とともに取り上げら
れる以下に記載する詳細な説明を検討することにより明らかになるであろう。
【0019】 図面の詳細な説明 ここで図1を参照すると、自動車両20が示される。車両20は運転者22に
よって運転される。運転者22は、内部バックミラー24および1つあるいは複
数の外部バックミラー26を用いて、全体として28によって示される後方状況
を視認する。大部分の時間、運転者22は、フロントウインドウ30を通して前
方を見ている。それゆえ、運転者22の目は、概ね車両の前方から到来する前方
周囲光32に調整される。周囲光が低い条件では、後方にある比較的明るい光源
が、ミラー24および26から反射し、運転者は一時的に視界を見失うか、ある
いは目が眩む場合がある。この比較的強い光はグレア34として知られている。
【0020】 グレア34が運転者22に衝撃を及ぼすのを低減するために、ミラー24およ
び26の反射率を低減させることができる。手動で調整可能な内部ミラーは、運
転者22が手動で切り替えて、ミラーが運転者22に反射する光の量を変更する
ためのプリズム反射素子を含む。自動的に減光する内部および外部ミラー24お
よび26は、グレア34の検出されるレベルに応答して運転者22に反射される
光の量を自動的に調整する素子を備える。自動減光ミラーは、グレア34のため
の光センサと、典型的には、前方周囲光32のための光センサとを備える。
【0021】 運転者22に影響を及ぼす可能性が高い別の環境条件は、フロントウインドウ
30およびリアウインドウ36のような、車両ウインドウに凝結するか、衝当す
る場合がある水分である。そのような水分は運転者22の視界を妨げるようにな
る。この水分は、ウインドウの外側表面上に付着する雨、雪、みぞれ等か、ある
いはウインドウの外側または内側表面上に付着する霧、霜、氷等の形をとる。車
両20は典型的には、フロントウインドウ30、および場合によってリアウイン
ドウ36のためのワイパ38、車両20のダッシュボードに組み込まれるデフォ
ッガ40、リアウインドウ36あるいは場合によってフロントウインドウ30に
組み込まれるデフロスタ42のような水分を除去するためのいくつかの手段を備
える。典型的には、この水分除去装置は手動で制御される。そのような水分除去
手段を自動的に制御するためには、車両ウインドウ30、36上の水分の存在が
適切に検出されなければならない。光センサを用いて、その水分を検出すること
ができる。
【0022】 制御を必要とする他の車両装置は、周囲条件が十分な光を与えないときに、車
両20の前面の領域を照らすヘッドランプ44である。ヘッドランプ、パーキン
グライト、ハイビームライトのための手動制御がよく知られている。また、ヘッ
ドランプ44は、光センサ(図1には示されない)によって検出される周囲光の
レベルに基づいて、オフあるいは昼間走行時ライト設定と、夜間ライトビームと
の間で自動的に変更される場合もある。運転者22の前方の視界を照らす大部分
の周囲光は車両20の上方から到来するので、概ね車両20の前方および上方か
らの上方周囲光46を、ヘッドランプ44を自動的に制御するためにモニタでき
ることが有利である。
【0023】 他の車両装置も、光センサに応答して制御される場合がある。パワー・ドアウ
インドウ、サンルーフ、ムーンルーフ、コンバーティブル・トップ等のような開
口部は、雨滴が検出される際に、自動的に閉じることができる。車室内の冷暖房
は、太陽が雲に隠れたり、雲から現れたりする際などに、熱負荷の変化を未然に
防ぐことにより、あるいは車両のどの面に太陽が当たっているかを検出すること
により改善される場合がある。パーキングランプ、パドルライト、車内燈および
他の補助ライトは周囲光レベル、外部の水分の存在の検出、車両20の走行状態
などに基づいて制御される場合がある。車両の前面および/または後面にあるフ
ォグライトは、霧の存在を検出することにより制御することができる。本明細書
では、バックミラーの減光、水分の除去、ヘッドランプ制御のような特定の応用
形態が詳細に記載されるが、本発明は、自動車両内の種々の自動装置制御に適用
されることは理解されよう。したがって、本明細書で用いられる「車両装置」は
、パワーウインドウ、電動ドア、サンルーフ、ムーンルーフ、コンバーチブル・
トップ、走行ライト、フォグライト、パーキングライト、パドルライト、車内燈
および他の車両ライト、バックミラー、冷暖房システム、フロンウインドウ・ワ
イパ、ヘッドランプ、および任意の他の車両内の制御機構あるいは構成要素のこ
とを指す。
【0024】 制御される車両装置に関係なく、自動車の消費者は、装置がある判定基準を満
たすなら、装置のそのような自動制御を歓迎するであろう。第1に、自動装置は
、自動車両が受ける広範な動作条件全体にわたって合理的、かつ予測可能なよう
に動作する。第2に、その装置は、車両の耐用年数全体にわたって確実に動作す
る。第3に、その装置は妥当な価格である。第4に、その自動装置は、運転者を
運転に集中させるために、運転者に負担をかけない。
【0025】 自動制御装置のための光センサ、および場合によって制御ロジックは、内部バ
ックミラー24に実装できることが有利である。バックミラーは、サイドウイン
ドウ、フロントウインドウ30、およびリアウインドウ36を通して良好な視界
を確保できる車両車室内の高い位置に配置されるので、光センサのための良好な
位置を提供する。内部リアウインドウ24は、前方周囲光センサ58(図2)、
上方周囲光センサ150、150’、158、158’、グレアセンサ62(図
3)、光エミッタ104、第1の反射型光センサ110および第2の反射型光セ
ンサ110aを備える。内部リアウインドウ24は、これらの光センサが組み付
けられるハウジング850を備える。前方周囲光センサ58は、前方周囲光32
を視認するようにハウジング850内に保持される。1つあるいは複数の上方周
囲光センサ150、150’、158、158’は、上方周囲光46を視認する
ようにハウジング850内に保持される。4つの上方周囲光センサが示されるが
、1つの上方周囲光センサ150、あるいは2つの上方周囲光センサ150、1
58を用いて、前方上方周囲光46をモニタすることができる。
【0026】 ハウジング850は、上方周囲光センサ150、150’、158、158’
によって収集された光を制限するように形成することができる。具体的には、上
方周囲光センサ150、150’、158、158’は、ハウジング850の奥
まった場所に配置され、光センサ150、150’、158、158’によって
受光される前方周囲光32の量を制限することができる。同様に、前方周囲光セ
ンサ58は、ハウジング850の奥まった場所に配置され、このセンサに衝当す
る上方周囲光46の量を制限することができる。ハウジング850は、全体とし
て852によって示されるミラー取付けアセンブリに取り付けられる。取付けア
センブリ852は、バックミラー24をフロントウインドウ30に取り付けるた
めの取付け用脚部854を備える。取付け用脚部は、透明な接着剤を用いてフロ
ントウインドウ30に取り付けることができる。水分センサ120は、取付け用
脚部854に組み込まれる場合がある。それに加えて、あるいは別法では、前方
周囲光センサ58、上方周囲光センサ150および上方周囲光センサ158のう
ちの1つあるいは複数のセンサが取付け用脚部854に組み込まれる場合がある
。取付け用脚部854にセンサ150、158を配置することにより、センサ1
50’、158’を省略することができる。
【0027】 ここで図3を参照すると、バックミラー回路基板アセンブリが示される。片面
あるいは両面いずれかの従来の回路基板が用いられる場合があるものと想定され
る。バックミラーハウジング850は回路基板860を包囲し、基板960は表
面861上に前方周囲光センサ58と、グレアセンサ62と、上方周囲光センサ
150、150’、158、158’を支持する。グレアセンサ62は、回路基
板860を迂回して曲げられるか、あるいはグレアセンサ62が概ね車両20の
後方からのグレア34を視認できるようにするために可撓性ケーブルによって回
路基板860に接続される場合がある。別法では、両面基板が用いられる場合に
は、グレアセンサ62は、回路基板の前面に取り付けられることができる。水分
センサ120は、ケーブル862によって回路基板860に接続されるエミッタ
104と、1つあるいは複数の光センサ110および110aとを備える場合が
ある。回路基板860は、センサ信号を受信し、それに応答して装置制御信号を
生成する制御ロジック66を備える場合がある。ケーブル863は、回路基板8
60に電源およびグランドを供給するとともに、装置制御信号を回路基板860
から車両電気系統の残りの部分に搬送する。ケーブル863は、従来のマルチピ
ンコネクタ865を介して回路基板に取り付けることができる。
【0028】 自動車両装置制御回路165が、図4のブロック図に示されており、その一部
は内部バックミラー24に取り付けられる。制御回路165は、バス164を介
して制御ロジック66に接続される周囲光センサ150と、オプションの周囲光
センサ158と、オプションの周囲光センサ150’と、オプションの周囲光セ
ンサ158’と、グレアセンサ62と、前方周囲光センサ58と、水分センサ1
10と、オプションの水分センサ110aと、エミッタ104とを備える。より
少ない数のセンサを設けることができることは理解されよう。図には示されない
が、他の光センサ、速度センサおよび温度センサのようなさらに別のセンサを、
制御ロジック66に接続することもできる。バス164は、光センサおよびエミ
ッタをそれぞれ制御ロジック66に接続する。制御ロジック66は、バス164
上の光信号に応答して、ヘッドランプ44、ワイパ38、デフォッガ40、デフ
ロスタ42およびバックミラー24、26のような種々の自動車両装置を自動的
に制御するように、バス166上の装置制御信号を生成することができる。より
少ない装置、あるいはさらに多くの装置を制御ロジック66によって制御するこ
とができる。バス164上の光レベル信号およびバス166上の制御信号として
、センサおよび装置の特定の要件に適合するように、アナログ信号、離散信号、
デジタル信号等を用いることができる。ミラーハウジング850内に配置するこ
とができる1つの箱として示されるが、制御ロジック66は、車両20全体にわ
たって分散させることもできることは理解されよう。最小限の数の構成要素を用
いて、制御ロジックを実装することにより、コストおよび製造上の著しい利点を
達成することができることは理解されよう。本明細書において用いられる装置制
御信号は、装置を制御する際に用いられる信号のことであり、その制御信号は、
装置によって直接用いられるか、あるいは装置を制御するさらに別の回路に入力
されることができる。
【0029】 より具体的には、光センサ58、62、110、110a、150、150’
、158、158’のうちの1つあるいは複数のセンサは、シリコン系光変換器
と調整用電子装置とを組み込む光センサを用いて実装され、それは、1つの基板
上に実装される点で有利である。光変換器は、入射光の量に比例する割合で電荷
を生成する。この光誘導電荷は、集積期間にわたって収集される。バス164上
に結果的に生成される電位は、センサが集積期間にわたって受ける光のレベルに
比例し、それゆえ光のレベルを指示する。積分により電荷を収集するそのような
光センサは多くの利点を有する。たとえば、変換器と同じ基板上に付加的な電子
装置を組み込むことができる能力は雑音への耐性を向上させ、センサ出力を、デ
ジタル回路によって用いられるための形式にすることができるようにする。成分
を積分することはさらに、システムコストを低減する。シリコン電子部品はCd
Sセルより温度の影響を受けにくく、湿度、衝撃および振動から保護できるよう
にパッケージングすることができる。さらに、シリコン系光センサは、CdSセ
ルより応答時間が速く、自動装置の応答時間を速くする。シリコン系光変換器の
1つの欠点は、その変換器が基本的に、人間の目とは異なる周波数応答を有する
ことである。電荷蓄積型の光変換器のタイプには、フォトダイオードおよびフォ
トゲートトランジスタがある。Nishibe等に付与された米国特許第4,9
16,307号、Yangに付与された米国特許第5,214,274号、En
omoto等に付与された米国特許第5,243,215号、Enomoto等
に付与された米国特許第5,338,691号およびStreet等に付与され
た米国特許第5,789,737号に記載されるフォトダイオード素子を含む、
種々の電荷積分型のフォトダイオード素子が知られている。フォトゲートトラン
ジスタ素子は、Fossum等に付与された米国特許第5,386,128号お
よびFossum等に付与された米国特許第5,471,515号に記載される
【0030】 制御ロジック66は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル
シグナルプロセッサ、プログラマブルロジック等を用いて実装できる点で有利な
コントローラを備える。Microchip社から市販されるA PIC 16
C620Aマイクロコントローラを用いることができる。制御ロジックは、光セ
ンサ58、62、110、110a、150、150’、158、158’が光
レベルを判定するのに応答して、光センサから光信号を受信する。そのマイクロ
コントローラは、これらのセンサが離散デジタル出力を生成する場合には、セン
サ58、62、110、110a、150、150’、158、158’からの
出力を受信するために接続されるアナログ/デジタルコンバータ(ADC)を備
える必要はない。マイクロコントローラはオプションで、電子工学的に変更可能
なメモリを備える場合があり、そのメモリには、予め決めたように装置24、2
6、38、40、42および44を制御する際に後に用いるための、各センサに
関連する較正された閾値がミラー24の製造中に格納される。制御ロジック66
内のマイクロコントローラは、光センサのための広いダイナミックレンジを達成
するために、センサ58、62、110、110a、150、150’、158
、158’の感度を選択する制御信号をライン164上に生成することが好まし
い。また、マイクロコントローラは、少なくとも部分的にセンサからの信号に応
答する、自動制御される装置24、26、38、40、42および44に適用さ
れる制御信号も生成する。
【0031】 ここで図5を参照すると、制御ロジック66およびセンサ58、62、110
、110a、150、150’、158、158’がさらに詳細に記載されるで
あろう。光センサ170は全体として、センサ58、62、110、110a、
150、150’、158、158’のうちの任意のセンサを実装するために用
いることができる光センサを示す。制御ロジック66および光センサ170は、
相互接続信号186を搬送する1つのライン164によって相互に接続され、そ
の信号は、光センサ感度制御信号と、結果として生成される光センサ出力信号と
の両方を含むことができる点で有利である。制御ロジック66を実装するために
用いられるマイクロコントローラは、出力ピン188あるいは他の入力/出力(
I/O)ピン構造に接続されるトランジスタ素子Q1およびバッファ192を備
えており、そのピンは1つのライン164に接続される。トランジスタ素子Q1
は、信号ピン188およびグランドに接続される電界効果トランジスタ(FET
)のような適当なトランジスタを用いて実装することができる。トランジスタQ
1は、トランジスタQ1のベースに接続される制御ライン190によって制御さ
れる。また、バッファ192も、マイクロコントローラ内に存在する信号レベル
から信号ライン164を分離するために、信号ピン188に接続される。
【0032】 光センサ170は、ウインドウ174を有する封入容器172を備えており、
ウインドウ174は露出した光変換器178上に入射する光176を受け入れる
。封入容器172は、電源ピン180、グランドピン182および信号ピン18
4を受け入れる。ここで用いられる「ウインドウ」は、光がセンサパッケージを
通過して変換器表面に到達する経路のことであり、それゆえ、不透明な半導体パ
ッケージにおける開口部、透明あるいは半透明のカプセル材料等を用いることが
できる。3本のピン180、182および184だけを用いることで、光センサ
170および関連する制御ロジック66のコストは大きく削減される。
【0033】 光センサ170はバス164を介して制御ロジック66に接続されており、バ
ス164が、光センサ170内の信号ピン184と制御ロジック66内の信号ピ
ン188との間で相互接続信号186を搬送する。以下に記載されるように、信
号ピン184および188は、相互接続信号186が、光センサ170への入力
と光センサ170からの出力との両方を提供できるようにする3ステートポート
である。
【0034】 光センサ170内では、FET素子のような適当なトランジスタを用いて実装
することができるトランジスタQ2が、信号ピン184とグランドとの間に接続
される。トランジスタQ2は、Q2のゲートに接続される出力パルス194によ
って制御される。定電流源196が、信号ピン184に接続されており、トラン
ジスタQ1およびトランジスタQ2がいずれもオンしていない(論理ハイレベル
)である場合には、相互接続信号186が論理ハイレベルにプルアップされるよ
うにする。定電流源196は公称約0.5mAを供給し、相互接続信号186を
プルアップする。シュミットトリガインバータ198の入力は信号ピン184に
接続される。インバータ200および202は、直列に接続されており、シュミ
ットトリガ198の出力に接続される。インバータ202の出力はDフリップフ
ロップ204にクロックを供給する。マルチプレクサ206の出力は、Dフリッ
プフロップ204のD入力に接続される。マルチプレクサ206の選択入力は、
出力パルス194がアサートされる際に、Dフリップフロップ204のD入力が
アサートされず、出力パルス194がアサートされないときに、Dフリップフロ
ップ204のD入力がアサートされるように、出力パルス194によって駆動さ
れる。NANDゲート208の出力は、Dフリップフロップ204の低アサート
リセット210に接続される。Dフリップフロップ204の出力は積分パルス2
12である。積分パルス212およびインバータ200の出力は、NANDゲー
ト208への入力である。光/パルス回路214は、積分パルス212および露
出される光変換器178の出力を受け取り、出力パルス194を生成する。
【0035】 光センサ170は、光176を受光しないシールドされた光変換器216を備
えることが有利な場合がある。シールドされた光変換器216は、露出される光
変換器178と概ね同じ構成を有しており、光変換器178と同じサイズおよび
材料から構成される。光/パルス回路214は、シールドされた光変換器216
の出力を用いて、露出された光変換器178の雑音の影響を低減する。
【0036】 ここで図6を参照すると、図5の回路の動作を示すタイミング図が示される。
最初に、低アサート相互接続信号186はハイである。フリップフロップ204
の状態は0にしなければならない。なぜなら、その状態が1である場合には、N
ANDゲート208への入力がいずれもハイになってしまい、リセット210を
アサートし、フリップフロップ204の状態を強制的に0にしてしまうためであ
る。
【0037】 タイミング220では、制御ロジック66は制御ライン190をアサートし、
トランジスタQ1をオンする。その後、相互接続信号186はタイミング222
においてローにプルダウンされる。インバータ202の出力は、ローからハイに
遷移し、フリップフロップ204の状態を1(すなわち、論理ハイレベル)に設
定し、それにより積分パルス212は、タイミング224においてアサートされ
るようになる。光/パルス回路214は、露出された光変換器178上に入射す
る光176を積分し始める。タイミング226では、制御ライン190がローに
なり、トランジスタQ1をオフする。タイミング226と220との間の差は、
制御ロジック66によって要求される集積期間228である。トランジスタQ1
およびQ2がいずれもオフであるので、タイミング230において、相互接続信
号186は、電流源196によってハイにプルアップされる。インバータ200
の出力および積分パルス212がいずれもハイであるので、タイミング232に
おいて、リセット210がアサートされ、フリップフロップ204の状態が0に
変化し、積分パルス212がデアサートされるようになる。これは、露出された
光変換器178上に入射する光176の積分を停止するように、光/パルス回路
214に指示する。
【0038】 タイミング234では、光/パルス回路214が出力パルス194をアサート
し、光強度情報を出力し始める。出力パルス194をアサートすることにより、
トランジスタQ2がオンし、タイミング236において相互接続信号186をロ
ーにプルダウンする。これにより、インバータ202は、ハイ/ロー遷移を出力
するようになり、フリップフロップ204の状態として0を刻時する。タイミン
グ238において、光/パルス回路214は出力パルス194をデアサートする
。タイミング238と234との間の差は光強度時間240であり、集積期間2
28にわたって露出された光変換器178上に入射する光176の量を指示する
。タイミング238において出力パルス194がローに遷移するとき、トランジ
スタQ2はオフされる。トランジスタQ1およびQ2がいずれもオフであるので
、タイミング242において、相互接続信号186はハイにプルアップされる。
制御ロジック66内のバッファ192は、タイミング236および242におい
て、相互接続信号186の遷移を検出する。タイミング242と236との間の
時間差は、制御ロジック66が光センサ170によって受光される光176の強
度を判定するために用いられる。
【0039】 シールドされた光変換器216が光センサ170に含まれる場合には、タイミ
ング232における積分パルス212のデアサーションとタイミング234にお
ける出力パルス194のアサーションとの間の時間差は、光センサ170内の熱
雑音に一部起因する。この差は、熱雑音時間244として表される。熱雑音時間
244は、制御ロジック66が光センサ170の温度を判定するために用いられ
る場合があるか、あるいはより単純な場合には、その時間を用いて、センサ17
0の雑音レベルが、確実な読取りを行うには高すぎる時間を判定することができ
る。光センサ170の温度が予め設定された限度を超える場合には、車両装置の
自動制御を停止する場合がある。
【0040】 図7は、光センサのための集積期間制御およびセンサ出力のタイミング図を示
す。電荷蓄積型の光センサ170は、可変の集積期間を通して、高い感度と広い
ダイナミックレンジとを示す。有効に測定することができる光誘導電荷の全量は
制限される。それゆえ、明るい光の存在時には、飽和を防ぐために短い集積期間
が望ましい。しかしながら、低い光条件において短い集積期間を用いる場合には
、電荷信号は、センサ170に固有の雑音に埋もれてしまう場合がある(すなわ
ち、信号対雑音比が低すぎて、信号レベルが検出できないであろう)。
【0041】 制御ライン190は、変動する長さを有する集積期間のシーケンスを含む。示
される例では、短い集積期間242を有する短い積分パルス240が生成される
。半導体光センサは、雑音に起因して、完全に暗い環境内で短いパルスを出力す
る場合がある。それゆえ、閾値より短い時間を有する、短い信号パルス244の
ような任意のセンサ出力パルス194は、制御ロジック66によって無視される
。次に、中間集積期間248を有する中間積分パルス246が生成される。結果
として生成される中間信号パルス250は、中間集積期間248の間にセンサ1
70上に入射する光の量を指示する時間を有する。長い集積期間を有する長い積
分パルス252が生成される。光センサ170が十分に明るい場合には、飽和す
ることになるであろう。それゆえ、閾値より長い持続時間を有する長い信号パル
ス256も、制御ロジック66によって無視される。制御ライン190によって
表される信号は、たとえば制御ロジック66によって、光センサ170の外部で
生成される場合があるか、あるいは光センサ170内のセンサロジックによって
生成される場合がある。集積期間を変更することにより、感度が調整される。種
々の持続時間の連続した集積期間を与えることによって感度を変更することによ
り、適当な感度が検出され、それに応じて選択されるようになる。双方向相互接
続信号186を有するセンサの著しい利点は、制御ロジック66がセンサ170
の感度を制御し、センサのための集積期間を変更することにより、種々の光条件
を動的に補償できることである。
【0042】 ここで図8を参照すると、パルス出力を有する光センサの動作を示す概略図が
示される。光/パルス回路300は、露出された光変換器178上に入射する光
176を、CSLによって指示される、光記憶コンデンサ304に蓄積される電荷
に変換するための露出した光変換器178を備える。露出した光変換器178と
して、E.Fossum等に付与された「Active Pixel Sensor With Intra-Pix
el Charge Transfer」というタイトルの米国特許第5,471,515号に記載
されるフォトゲートセンサのような、光176を電荷に変換することができる任
意の装置を用いることができる。光変換器178は、以下に記載されるようなフ
ォトダイオードであることが好ましい。上記の点を除いては、以下の説明は、露
出された光変換器178のための特定のタイプあるいは構成には依存しない。
【0043】 光/パルス回路300は、光/パルス回路214(図8)も備えており、光/
パルス回路214は変換器178に接続され、積分パルス212を受信し、集積
期間パルス212の間に変換器178に衝突する光176の量に比例する光コン
パレータ信号を出力する。光/パルス回路214は、センサロジック306の制
御下で動作する。センサロジック306は、露出された光変換器出力312とV DD との間に接続されるスイッチ310を制御するリセット信号308を生成する
。また、センサロジック306は、露出された光変換器出力312と光記憶コン
デンサ304との間にあるスイッチ316を制御するサンプル信号314も生成
する。光記憶コンデンサ304間の電圧、光記憶コンデンサ電圧318は、コン
パレータ320の1つの入力に給送される。コンパレータ320の他の入力は、
ランプコンデンサ324にかかるランプ電圧322である。ランプコンデンサ3
24は、電流IRを生成する電流源326と並列に接続される。さらに、センサ
ロジック306は、ランプ電圧322とVDDとの間に接続されるスイッチ330
を制御するランプ制御信号328をさらに生成する。コンパレータ320は、光
記憶コンデンサ電圧318とランプ電圧322との相対的なレベルに基づいて、
コンパレータ出力322を生成する。センサロジック306は、内部で生成され
たタイミングあるいは外部で生成された積分パルス212に基づいて、リセット
信号308と、サンプル信号314と、ランプ制御信号330とを生成すること
ができる。
【0044】 ここで図9を参照すると、図8の光センサの動作を示すタイミング図が示され
る。リセット信号308がアサートされるとともに、サンプル信号314がアサ
ートされるときに、タイミング340において測定サイクルが開始される。これ
により、スイッチ316が閉じて、光記憶コンデンサ電圧318の電圧レベル3
42によって示されるように、光記憶コンデンサ304をVDDまで充電する。そ
の後、タイミング344において、リセット信号308がデアサートされ、スイ
ッチ310を開き、集積期間346を開始する。集積期間346の間に、露出さ
れた光変換器178上に入射する光176が負の電荷を生成し、光記憶コンデン
サ電圧318の下方傾斜電圧348を生じる。タイミング350では、ランプ制
御信号328がアサートされ、スイッチ330を閉じ、ランプコンデンサ324
を充電して、電圧レベル352によって示されるように、ランプ電圧322がV DD になるようにする。
【0045】 サンプル信号314は、タイミング354でデアサートされ、スイッチ316
が開くようにし、それにより集積期間346を終了する。タイミング354の後
に、かつ次の測定サイクルの前のあるタイミング356において、リセット信号
308がアサートされ、スイッチ310を閉じなければならない。タイミング3
58では、ランプ制御信号328がデアサートされ、スイッチ330が開く。こ
れにより、ランプコンデンサ324は、ランプ電圧322の下方傾斜電圧360
によって示されるように、電流源326を介して一定の割合で放電するようにな
る。最初に、電圧レベル362によって示されるように、コンパレータ出力33
2はアサートされていない。なぜなら、ランプ電圧322が、光記憶コンデンサ
電圧318より大きいためである。タイミング364では、ランプ電圧322の
下方傾斜電圧360が、光記憶コンデンサ電圧318未満まで降下し、コンパレ
ータ出力322がアサートされるようになる。コンパレータ出力322は、ラン
プ制御信号328がアサートされ、スイッチ330が閉じ、ランプ電圧322が
DDにプルアップされるまで、アサートされたままである。パルス時間368に
よって示される、タイミング366とタイミング364との間の差は、集積期間
346の間に露出された光変換器178によって受光される光176の量に反比
例する。集積期間346は、積分パルス212によって直接、あるいは積分パル
ス212から導出される信号によって設定することができる。集積期間346は
積分パルス212の幅に比例し、積分パルス212は図5の回路の制御ライン信
号190のパルス幅に比例するであろう。
【0046】 ここで図10を参照すると、雑音を補償する光センサの動作を示す概略図が示
される。全体として380によって示される光/パルス回路は、シールドされた
光変換器216および関連する電子装置を組み込むことにより光/パルス回路3
00を改善する。シールドされた光変換器216は、露出された光変換器178
と同じ構成を有することが好ましい。しかしながら、シールドされた光変換器2
16は、光176を受光しない。それゆえ、シールドされた光変換器216によ
って生成される電荷は、雑音のみの関数である。この雑音は、現実には熱が支配
的である。露出された光変換器とシールドされた光変換器とが同じ表面積と同じ
材料組成を有し、同じダイに堆積されることができるように、露出された光変換
器178と同じ構成を有するシールドされた光変換器216を設けることにより
、シールドされた光変換器216によって生成される雑音信号は、露出された光
変換器178によって生成される信号内の雑音を厳密に近似するであろう。シー
ルドされた光変換器216によって生成される信号を露出された光変換器178
によって生成される信号から差し引くことにより、光変換器178の雑音の影響
を大きく低減することができる。
【0047】 リセット信号308は、シールドされた光変換器出力384とVDDとの間に接
続されるスイッチ382を制御する。サンプル信号314は、シールドされた光
変換器出力384と、CSNによって示される雑音記憶コンデンサ388との間に
接続されるスイッチ386を制御する。雑音記憶コンデンサ電圧390は、雑音
記憶コンデンサ388にかかる電圧であり、コンパレータ392の1つの入力で
ある。コンパレータ392に対する第2の入力はランプ電圧322である。コン
パレータ392の出力、すなわち雑音コンパレータ出力394と、コンパレータ
出力332とは、排他的論理和XORゲート396への入力としての役割を果た
す。XORゲート396は、光176の強度を示すXOR出力398を生成する
【0048】 ここで図11を参照すると、図10の光センサの動作を示すタイミング図が示
される。光/パルス回路380は、リセット信号308、サンプル信号314、
光記憶コンデンサ電圧318、ランプ電圧322、ランプ制御信号328、コン
パレータ出力332に関して、光/パルス回路300と同じように機能する。タ
イミング340では、リセット信号308がアサートされるとともに、サンプル
信号314がアサートされる。スイッチ382および386はいずれも閉じてお
り、雑音記憶コンデンサ電圧390の電圧レベル410によって示されるように
、雑音記憶コンデンサ388をVDDまで充電する。タイミング344では、リセ
ット信号308はデアサートされ、スイッチ382が開き、雑音に起因してシー
ルドされた光変換器216によって生成される電荷から雑音記憶コンデンサ電圧
390の下方傾斜電圧412が生じる。タイミング354では、サンプル信号3
14がデアサートされ、雑音収集のための集積期間346を終了する。タイミン
グ358では、ランプ制御信号328がデアサートされ、ランプ電圧322の下
方傾斜電圧360を生じる。最初に、電圧レベル414によって示されるように
、雑音コンパレータ出力394はアサートされていない。なぜなら、ランプ電圧
322が、雑音記憶コンデンサ電圧390より大きいためである。コンパレータ
出力322もアサートされていないので、コンパレータ396からの出力398
は、電圧レベル416によって示されるようにアサートされていない。タイミン
グ428では、ランプ電圧322が、雑音記憶コンデンサ電圧390のレベル未
満に降下し、雑音コンパレータ出力394がアサートされるようになる。雑音コ
ンパレータ出力394とコンパレータ出力332とは異なるので、コンパレータ
396からの出力398はアサートされる。タイミング364では、ランプ電圧
322が光記憶コンデンサ電圧318のレベル未満に降下し、コンパレータ出力
332がアサートされるようになる。ここで、雑音コンパレータ出力394およ
びコンパレータ出力332がアサートされるので、XORゲート396からの出
力398がここでアサートされないようになる。タイミング364と418との
間の差、すなわち出力パルス時間420は、集積期間346にわたってシールド
された光変換器216によって生成される雑音を差し引いた、露出された光変換
器178上の入射する光176の強度に比例する時間を有する。タイミング41
8と358との間の持続時間、すなわち雑音時間422は、集積期間346にわ
たってシールドされた光変換器216によって生成される雑音の量に正比例する
。この雑音の大部分は熱雑音であるので、雑音時間422は、シールドされた光
変換器216の温度を示す。タイミング366では、ランプ制御信号328がア
サートされ、雑音コンパレータ出力394およびコンパレータ出力332の両方
をデアサートする。
【0049】 ここで図12を参照すると、光変換器としてフォトダイオードを用いる、図1
0の光センサの実装形態の概略図が示される。光/パルス回路380は、露出さ
れた光変換器178のための露出されたフォトダイオード430と、シールドさ
れた光変換器216のためのシールドされたフォトダイオード432とを用いて
実装される。露出されるフォトダイオード430のアノードはグランドに接続さ
れ、カソードはトランジスタQ20を通してVDDに接続される。トランジスタQ
20のベースはリセット信号308によって制御される。それゆえ、トランジス
タQ20はスイッチ310として機能する。トランジスタQ21およびQ22は
、VDDとグランドとの間に直列に接続され、全体として434によって示される
バッファを形成する。トランジスタQ21のベースは、露出されたフォトダイオ
ード430のコレクタに接続される。負荷トランジスタQ22のベースは固定電
圧VBに接続される。バッファ434の出力は、トランジスタQ23を介して、
光記憶コンデンサ304に接続される。トランジスタQ23のベースは、サンプ
ル信号314によって駆動され、トランジスタQ23がスイッチ316として機
能できるようにする。シールドされたフォトダイオード432のアノードはグラ
ンドに接続され、カソードはトランジスタQ24を介してVDDに接続される。ト
ランジスタQ24のベースは、リセット信号308によって駆動され、トランジ
スタQ24がスイッチ382として機能できるようにする。トランジスタQ25
およびQ26は、全体として436によって示されるバッファを形成し、バッフ
ァ434が露出されたフォトダイオード430を分離するのと同じように、シー
ルドされたフォトダイオード432からの出力を分離する。トランジスタQ27
は、バッファ436の出力を、雑音記憶コンデンサ388に接続する。トランジ
スタQ27のベースはサンプル信号314によって駆動され、トランジスタQ2
7がスイッチ386として機能できるようにする。典型的には、光記憶コンデン
サ304および雑音記憶コンデンサ388は2pFである。ランプコンデンサ3
24は典型的には10pFであり、トランジスタQ28を介してVDDまで充電さ
れる。トランジスタQ28のベースはランプ制御信号328によって駆動され、
トランジスタQ28がスイッチ330として機能できるようにする。ランプコン
デンサ324は、トランジスタQ28がオフであるときに、0.01μAの概ね
一定の電流IRで電流源326を介して放電される。
【0050】 ランプ電圧322が予め設定した電圧未満に降下する場合に、出力を禁止する
ための回路を備えることにより、センサ起動応答が改善され、センサの有効なダ
イナミックレンジが拡大される。光/パルス回路380は、ランプ電圧322を
初期化電圧(VINIT)440と比較するコンパレータ438を備える。コンパレ
ータ出力442は、ANDゲート444によってXOR出力396とAND演算
され、ANDゲート出力446を生成する。動作中に、ランプ電圧322が初期
化電圧440より低くなる場合には、出力446はデアサートされる(すなわち
、論理ローレベルに保持される)。コンパレータ438およびANDゲート44
4を用いることにより、起動後の光/パルス回路380の状態に関係なく、出力
446がアサートされないことが保証される。好ましい実施形態では、初期化電
圧は0.45Vである。
【0051】 センサロジック306は、内部で生成されるか、あるいは外部発生源から供給
される場合がある積分パルス212に基づいて、制御信号308、314、32
8を生成する。バッファ447は積分パルス212を受信し、サンプル制御31
4を生成する。全体としてインバータ列448で示される奇数個の順次接続され
るインバータがサンプル制御314を受け取り、リセット制御308を生成する
。全体としてインバータ列449で示される第2の組の奇数個の順次接続される
インバータが、リセット信号308を受け取り、ランプ制御信号328を生成す
る。図12に示される回路は、少なくとも8ビットの解像度と、約1V/lx・
secの感度とを有する。最大出力パルス時間420は、積分パルス212の持
続時間によって与えられる集積期間346には依存しない。
【0052】 図12のコンデンサ304にかかる光信号318と、コンデンサ388にかか
る雑音信号390とは、差動演算増幅器321(図12a)に入力することがで
きる。差動増幅器321の出力は、光信号318と雑音信号390との間の差を
表すアナログ信号である。この回路は、制御ロジック66が、これらのデジタル
信号をアナログ信号に変換することができるアナログ/デジタルコンバータを備
える場合に用いることができる。
【0053】 ここで図13〜図16を参照すると、光センサパッケージング、出力および制
御のための種々の実施形態が示される。各実施形態は、上記のような光/パルス
回路を備えることができる。図13では、光センサパッケージ450が、供給電
圧VDD、グランド、感度制御信号452および出力信号454のための4つのピ
ンを受け入れる。感度制御信号452は、出力信号454として送出される出力
398を生成するために、光/パルス回路380によって用いられる積分パルス
212の場合がある。図14では、光センサパッケージ456は、VDD、グラン
ドおよび結合された感度制御および出力信号458のための3つのみのピンを必
要とする。結合された信号458は、上記のような相互接続信号186の場合が
ある。図15では、光センサパッケージ460は、出力信号454、グランドお
よび結合されたVDDおよび感度制御信号462のための3つのピンを受け入れる
。当分野において知られているように、結合された信号462は、フィルタを使
用することにより、電源供給電圧VDDおよび感度制御信号452に分離すること
ができる。たとえば、ローパスおよびハイパスフィルタを用いて信号を分離する
ことができる。図16では、光センサパッケージ464が、VDD、グランドおよ
び出力信号454のための3つのピンを受け入れる。感度制御信号452は、以
下に記載されるように光センサパッケージ464内で生成される。
【0054】 ここで図17を参照すると、センサ170内で集積期間信号を判定するための
センサロジックのブロック図が示される。センサロジック306は、内部発振器
472によって駆動される自走カウンタ470を備えることができる。カウンタ
470は種々のカウンタビットに接続されるタップを有しており、その1つが4
74によって示される。たとえば、1つのタップ474をn番目のビットに接続
し、次のタップ474をn+2番目のビットに接続し、次のタップ474をn+
4番目のビットに接続し、以下同様に接続し、それにより連続した各タップが、
先行するタップ474より4倍だけ長い時間のパルスを与えることができる。セ
ンサ制御信号発生器476はスイッチ478を制御し、積分パルス212を生成
するために、どのタップ474が用いられることになるかを判定する。典型的に
は、その際、センサ制御信号発生器476は、連続して各タップ474を繰返し
通る。その後、センサ制御信号発生器476は、積分パルス212を用いて、上
記のようなリセット信号308、サンプル信号314およびランプ制御信号32
8のような制御信号を生成する。センサがセンサ感度を変更するために内部で積
分パルスを発生する場合、制御ロジックは集積期間を変更することができないこ
とになるが、制御ロジックはセンサから短い出力パルス、中間の出力パルスおよ
び長い出力パルスを受信し、それに応じて、測定された光レベルが、明るい光レ
ベルか、中間の光レベルか、低い光レベルかを判定することができることは理解
されよう。
【0055】 ここで図18を参照すると、光センサの別の実施形態が示されており、その中
では、種々の有効面積を有する光変換器を用いて、可変の感度を達成している。
集積期間を変更することに対する別形態として、あるいは集積期間を変更するこ
ととともに、異なる有効面積を有する露出した光変換器178とシールドされた
光変換器216の対が用いられる場合がある。光変換器178、216としてフ
ォトダイオード430、432が用いられる場合には、その有効面積はフォトダ
イオードのコレクタ面積である。小さな露出された光変換器490が電荷を生成
し、それが光/電圧回路492によって電圧に変換される。光/電圧回路492
は、上記のように、スイッチ310、316および光記憶コンデンサ304を用
いて実装することができる。小さなシールドされた光変換器494によって生成
される電荷は、雑音/電圧回路496によって電圧に変換される。雑音/電圧回
路496は、上記のように、スイッチ382、386および雑音記憶コンデンサ
388を用いて実装することができる。光/電圧回路492および雑音/電圧回
路496の出力は、電圧/パルス回路498によってパルスに変換され、パルス
の幅は、小さいシールドされた光変換器494によって積分される雑音に起因す
る電荷を差し引いた、小さい露出された光変換器490によって集積期間にわた
って蓄積される電荷に基づく。電圧/パルス回路498は、上記のように、コン
パレータ320、392、コンデンサ324、電流源326およびゲート396
を用いて実装することができる。中間の露出された光変換器500は、小さい露
出された光変換器490の場合の有効面積より大きい有効面積を有し、結果とし
て感度が増す。たとえば、中間の露出された光変換器500の有効面積が、小さ
い露出された光変換器490の有効面積より4倍だけ大きい場合には、中間の露
出された光変換器500は、小さい露出された光変換器490の場合の光176
への感度の4倍だけ感度が高くなるであろう。中間のシールドされた光変換器5
02は、中間の露出された光変換器500と同じ有効面積を有する。付加的な光
/電圧回路492、雑音/電圧回路496および電圧/パルス回路498は、集
積期間にわたって中間の露出された光変換器500上に入射する光176に基づ
く幅を有する雑音分を補正された出力パルスを生成する。同様に、大きい露出さ
れた光変換器504および大きいシールドされた光変換器506は、さらに大き
い有効面積を有することにより、中間の露出された光変換器500および中間の
シールドされた光変換器502よりさらに高い感度を与える。
【0056】 センサロジック306の制御下にあるスイッチ508は、出力信号454のた
めに、電圧/パルス回路498からのどの出力が用いられることになるかを設定
する。出力信号454は、センサロジック306内で生成される信号に基づいて
選択される場合があるか、あるいはセンサロジック306の外部から供給される
信号に基づいて選択される場合がある。詳細には、制御信号は制御ロジック66
によって与えられ、制御ロジック66は、小さい光変換器、中間の光変換器およ
び大きい光変換器のうちの1つを出力454に接続するように選択するために、
スイッチ908を制御する。
【0057】 別の実施形態では、1つのみのシールドされた光変換器216が用いられる。
シールドされた光変換器216の出力は、露出された光変換器178の有効面積
が変化するのに比例して、各雑音/電圧回路496の前にスケーリングされる。
図22に示される例は、3対の露出される光変換器178およびシールドされた
光変換器216を有するが、任意の数の対を用いることができることは当業者に
は理解されよう。
【0058】 ここで図19を参照すると、ダイナミックレンジを拡大するために種々のアパ
ーチャを有する光変換器を用いることを示すブロック図が示される。集積期間を
規定することに対する別形態として、あるいはそれとともに、同じ有効面積を有
する露出された光変換器178はそれぞれ、光176を受け取るための異なるア
パーチャ受光領域を有することができる。変化するアパーチャは、光176が露
出された光変換器178の一部に到達するのを阻止する部分シールド520を用
いて生成される場合がある。露出した各光変換器178は、対応する光/電圧回
路492によって電圧に変換される電荷を生成する。センサロジック306の制
御下にあるスイッチ522は、電圧/パルス回路498に、どの光/電圧回路4
92の出力が接続されるかを選択する。電圧/パルス回路498は、シールドさ
れた光変換器216によって検出され、雑音/電圧回路496によって処理され
る雑音を補償されて出力信号454を生成する。センサロジック306は、内部
で生成された制御信号か、あるいは制御ロジック66から受信された制御信号に
基づいて、光/電圧回路492の出力を選択することができる。
【0059】 多数の変換器178、490、500、504を有する光センサ170では、
光センサ170が、目標とする空間分布内にある入射光を検出する。各変換器1
78、490、500、504は、同じ目標となる空間分布を視認する。したが
って、制御ロジック66は、目標となる空間分布内の領域に光信号164をマッ
ピングすることなく、光信号164に基づいて少なくとも1つの装置制御信号1
66を生成する。
【0060】 ここで図20を参照すると、可変の感度を達成するために用いることができる
変換器が示される。全体として530によって示されるフォトダイオードは、p
型の基板534内のn型拡散部532によって形成される。フォトダイオード5
30に入射する光176は、n型の拡散部532の下側のフォトダイオードウエ
ル538に蓄積することができる電荷536を生成する。フォトダイオード53
0は固有フォトダイオードキャパシタンスCPDを有する。浮動拡散部540も、
基板534にn型材料を拡散することにより形成される。浮動拡散部540は、
トランジスタQ20を介してリセット電圧VRESETに接続される。トランジスタ
Q20のゲートは、センサロジック306の制御下で、リセット信号308に接
続される。浮動拡散部540も、バッファ542の入力に接続される。バッファ
542の出力は変換器出力VOUTである。浮動拡散部540は、リセット信号3
08がアサートされる際に、基板534の領域内に形成される拡散ウエル544
を画定する。浮動拡散部540は、固有浮動拡散キャパシタンスCFDを有する。
伝送ゲート546は、拡散部532と浮動拡散部540との間に配置される。伝
送ゲート546は、電圧VTGに保持され、その下側に伝送ウエル548を形成す
る。伝送ウエル548は、フォトダイオードウエル538および拡散ウエル54
4より浅い深さを有する。伝送ゲート546は、固有伝送ゲートキャパシタンス
TGを有する。
【0061】 リセット信号308がアサートされ、浮動拡散部540がVRESETになるとき
、拡散ウエル544において電荷が排除される。さらに、拡散ウエル544にお
いて電荷がリセットされるとき、伝送ウエル548の深さより上側にあるフォト
ダイオードウエル538の全ての電荷536は、伝送ウエル548を通り、浮動
拡散部540を通って流れ、排除される。光集積期間中に、リセット信号308
はアサートされず、浮動拡散部540の電圧が、拡散ウエル544内の電荷53
6の量に基づいて浮動するようになる。光176が拡散部532に衝当するとき
、電荷536が形成される。伝送ウエル548のレベルまでのフォトダイオード
ウエル538内の電荷536は電荷リセットによって排除されなかったので、入
射光176によって生成される付加的な電荷536が、フォトダイオードウエル
538から、伝送ウエル548を通って、拡散ウエル544に流れ込む。伝送ウ
エル548のレベルの下側にある電荷レベル550では、拡散部544のみが電
荷536で満たされる。したがって、浮動拡散部540の電圧は浮動ゲートキャ
パシタンスCFDに反比例する。たとえば、レベル552のような伝送ウエル54
8のレベルより上側にある拡散ウエル544を満たすだけの十分な電荷536が
生成されているとき、拡散ウエル544、伝送ウエル548およびフォトダイオ
ードウエル538は全て、電荷536で満たされる。したがって、このときには
、浮動拡散部540の電圧は、浮動拡散部キャパシタンスCDFと、伝送ゲートキ
ャパシタンスCTGと、フォトダイオードキャパシタンスCPDとの和に反比例する
。その結果、光センサ170は、結果的に生成される光信号の大きさから判定さ
れる感度を有する。
【0062】 ここで図21を参照すると、図20の変換器の場合に、蓄積された入射光の関
数としての出力電位のグラフが示される。全体として554によって示される曲
線は、集積期間にわたって拡散部532、および場合によっては浮動拡散部54
0上に入射する光176の関数としての変換器出力VOUTを示す。勾配が急峻な
部分556の間では、電荷536は拡散ウエル544のみに蓄積されている。変
換利得は浮動拡散部キャパシタンスCFDにのみ基づくので、フォトダイオード5
30は、入射光176に対して高い感度を有するように現れる。浅い部分558
の間では、電荷536は、拡散ウエル544、伝送ウエル548、およびフォト
ダイオードウエル538内に蓄積される。このときには、変換利得はキャパシタ
ンスCFD、CTGおよびCPDとの並列の組み合わせに依存するので、フォトダイオ
ード530は、入射光176に対する感度が低くなる。電圧VRESETおよびVTG
を調整することにより、勾配が急峻な部分556と浅い部分558との間の折れ
曲がり点559をシフトさせることができ、ダイナミックレンジに影響を与える
。たとえば、浮動拡散部540の場合の最大電圧幅が1Vであり、CFD、CTG
よびCPDの和に対するCFDの比が1:100であり、折れ曲がり点559が約0
.5Vに設定される場合には、フォトダイオード530のダイナミックレンジは
、デュアルキャパシタンスを用いない類似のフォトダイオードのダイナミックレ
ンジより約50倍だけ大きくなる。
【0063】 ここで図22を参照すると、アンチブルームゲートを組み込むフォトダイオー
ド変換器を示すブロック図が示される。アンチブルームゲート560は、拡散部
532と、VDDに接続されるソース電圧拡散部562との間に形成される。アン
チブルームゲート560は、アンチブルーム電圧VABに接続される。アンチブル
ームゲート560は、フォトダイオードウエル538とソース拡散部ウエル56
6との間の基板534においてアンチブルームウエル564を形成する。アンチ
ブルーム電圧VABは伝送ゲート電圧VTGより低く、アンチブルームウエル564
は伝送ウエル548よりも浅くなる。フォトダイオード530によって生成され
て蓄積される電荷が、アンチブルームウエル564の深さに等しい電荷レベル5
68を超えるとき、その余分な電荷は、アンチブルームゲート560の下側を通
ってソース電圧拡散部562に流れ込み、排除される。アンチブルームゲート5
60によって、出力電圧VOUTが、光/パルス回路380内のコンパレータ32
0によって検出することができるレベル未満まで降下するのを防ぐ。
【0064】 ここで図23を参照すると、光センサのための封入容器を示す図面が示される
。光センサ170は、光を受け入れるためのウインドウ174を有する封入容器
172を備えており、その1本の光線が570によって示される。封入容器17
2は、電源ピン180と、グランドピン182と、信号ピン184とを受け入れ
る。半導体ダイ572が、封入容器172内に封入されており、上記のような光
変換器178、216と、関連する電子部品とを組み込む。ピン180、182
、184は、電源ピン180のためのワイヤ574および信号ピン184のため
のワイヤ576によって示されるような、ダイ527に接続されるワイヤである
場合があるか、あるいは、グランドピン182の場合に示されるように、ダイ5
27に直接接続される場合がある。
【0065】 封入容器172は、3端子発光ダイオード(LED)を構成するために用いら
れるものと同じタイプのものを用いることができる。好ましい形態は、一般にT
−13/4あるいは5mmパッケージと呼ばれる。そのようなパッケージ内に電
子部品を封入することは、光エレクトロニクスの製造分野ではよく知られている
【0066】 露出された光変換器178上に光を集光するために、全体として578によっ
て示されるレンズが用いられることが好ましい。レンズ578は、光センサ17
0と光線570の光源との間に配置される個別の離散したレンズによって設けら
れるか、あるいは図27に示されるような封入容器172と一体に形成される場
合がある。いずれの場合でも、レンズ578は、光センサ170の視界を画定し
、光学利得により改善された感度を提供する。レンズは、センサの視界が狭い角
度あるいは広い角度を有するように画定することができる。
【0067】 ここで図24を参照すると、レンズからの光変換器距離の関数として光センサ
の視界を示すグラフが示される。光センサ170の露出された光変換器178の
場合の視界は、露出された光変換器178を通る光軸580に対して周辺光線5
70がなす視認角度θとして定義される。球面レンズ578の場合の半角視界は
式1によって表される。
【数1】 θ=90-arccos[r/R]+n2/n1*sin[arcos[r/R]-arctan[(d-(R-(R2-r2)1/2))/r]]
ただし、rはレンズ開口半径であり、Rはレンズ578の曲率半径であり、n2
は封入容器172内の材料の屈折率であり、n1は封入容器172の外部の屈折
率であり、dはレンズ578の中心から露出された光変換器178までの距離で
あり、θは測定された角度である。典型的には、T−13/4封入容器172は
エポキシを充填されており、センサ170はn2のn1に対する比が約1.5にな
る空気中で動作する。曲線590は、5.0mmの半径Rを有する球面レンズ5
78を有するT−13/4封入容器の場合の距離dの関数として半角視界θをプ
ロットする。光変換器178がレンズ578からさらに離れると、視界が狭くな
る。
【0068】 ここで図25を参照すると、レンズからの光変換器距離の関数として光センサ
の光学利得を示すグラフが示される。光線570が近似的に近軸光線であるもの
と仮定すると、レンズ578の光学利得は、レンズ578を用いない場合に光変
換器178によって収集される光エネルギーに対する、レンズ578を用いる場
合に光変換器178によって収集される増加した光エネルギーの比を考察するこ
とにより推定することができる。これは、レンズ578の表面を底面とし、レン
ズ578の焦点fを頂点とする光の錐体を考察することにより計算することがで
きる。その際、光学利得Gは、光変換器178の面積に対する錐体の断面積の比
の関数として表され、式2にまとめることができる。
【数2】 G=f2/(f−d)2 曲線600は、5.0mmの半径Rと15.0mmの焦点距離fとを有する球面
レンズ578を備えるT−13/4封入容器の場合の距離dの関数として光学利得
Gを示す。光変換器178がレンズ578からさらに離れると、光学利得は増加
する。
【0069】 自動減光式バックミラーにおいて用いる場合、レンズ578と光変換器178
との間の距離dは、前方周囲光センサ58とグレアセンサ62との性能を最適化
するために調整することができる。前方周囲光センサ58は広い視界を有するこ
とになるが、グレアセンサ62と感度が同じであるとは限らない。グレアセンサ
62は、狭い視界を有することになるが、感度は高くなければならず、それゆえ
、高い光学利得を利用する。上記のレンズの場合、前方周囲光センサ58の場合
には2〜3mmの距離dが適しており、グレアセンサ62の場合には6〜7mm
の距離dが適している。レンズパラメータを変更することに加えて、非球面レン
ズ、円柱レンズ等の他のレンズタイプを、本発明の精神および範囲内で用いるこ
とができる。
【0070】 ここで図26を参照すると、別の封入容器形状を有する別の光センサ170’
が示される。光センサ170’は、全体として604によって示される、非対称
の円柱レンズとして形成される曲面174を有する封入容器172を備える。レ
ンズ604は任意の所望の半径および長さを有する場合があり、たとえば、1,
25mmの半径r(図30a)および5mmの長さを有することができる。円柱
レンズ604の長軸が水平線に概ね垂直をなす状態で車両に搭載される際に、対
応して垂直方向に圧縮することなく、水平方向に圧縮することができる。これに
より、センサが上方センサのために用いられるとき、地面、車両ルーフ、あるい
は車両ボンネットの関連する広い領域を検出することなく、上方の広い領域を観
測できるようになる。逆に、水平方向に搭載されるとき、広い水平方向視認入力
が達成される。この特性は、以下にさらに詳細に記載されるような、グレアセン
サを実装するために用いられる場合に有利である。さらに、ここで用いられるよ
うな光センサ170は全般に、他に示されない限り、図23の球面光センサ封入
容器、および図26の円柱光センサ封入容器のような任意の光センサ形状を有す
る。
【0071】 ここで図27を参照すると、人間の目の周波数応答を示すグラフが示される。
曲線610は、人間の目の相対的な明所視あるいは昼間周波数応答を表す。曲線
612は人間の目の相対的な暗所視あるいは夜間周波数応答を表す。光強度への
感度がより高いことに加えて、暗所視応答612は、明所視応答610より紫色
方向にシフトされている。
【0072】 ここで図28を参照すると、典型的な光変換器の周波数応答を示すグラフが示
される。典型的なフォトダイオード光変換器178の相対的な周波数応答が曲線
620として示される。明所視応答曲線610あるいは暗所視応答曲線612と
比較するとき、露出された光変換器178の周波数応答は、際立って赤外線感度
が高い。応用形態によっては、露出された光変換器178の出力が所望の周波数
応答にさらに厳密に類似するように、センサ170にフィルタが前置されるか、
あるいはセンサにフィルタが組み込まれる場合がある。光センサ170のための
必要とされるフィルタのタイプは、センサが用いられる応用形態に依存するであ
ろう。
【0073】 ここで図29を参照すると、光センサパッケージが示されており、その封入容
器はフィルタを組み込んでいる。封入容器172内のウインドウ174が、露出
された光変換器178に衝当する光線570のうちのいくつかの成分を減衰させ
るように動作するフィルタ630を備える。たとえば、フィルタ630は、Op
tical Coating Laboratories社(Santa Ro
sa、California)から市販されるホットミラーのような赤外線フィ
ルタの場合がある。レンズ(図示せず)が赤外線フィルタ630に前置され、変
換器上に集光される画像を制御する場合がある。フィルタの他の例が、Gaha
nに付与された米国特許第4,799,768号およびMacksに付与された
米国特許第5,036,437号に記載される。
【0074】 フィルタ630は、他の構成を用いてセンサ170に設けることができるもの
と想定される。たとえば、光センサ170の前方の位置において、センサ170
と共通のハウジング内に個別のフィルタ(図示せず)を搭載することができる。
たとえば、Schott Glass Technologies社(Dury
ea、Pennsylvania)から市販されるBG28あるいはBG18フ
ィルタのような薄いガラス製のバンドパスフィルタを用いることができる。これ
らのフィルタは、光センサ170の赤外線感度を低減する。さらに他の実施形態
では、光センサ170のスペクトル特性を、封入容器172に埋め込まれる材料
によって、あるいは接着剤を用いてセンサ封入体の表面に取り付けられる薄いア
ップリケによって、あるいは半導体ダイ572上にフィルタを直接堆積させるこ
とによって変更することもできる。
【0075】 ここで、半導体光センサ170上に干渉フィルタを直接堆積させることができ
る方法が、図30a〜図30dに関して記載されるであろう。最初のステップで
は、フォトレジストがウェーハ全体の上に堆積される。フォトレジストとして、
任意の適用な市販されているフォトレジスト材料を用いることができる。その後
、フォトレジストは、図30bに示されるように、ボンディングパッドのような
、光コーティング堆積物から保護する必要があるウェーハの表面上の領域のみを
覆うようにパターニングされる。その光フィルムコーティング579が、図30
cに示されるようなダイ572の表面に塗着される。薄いフィルム579は、多
数の層として光センサ上に直接堆積される。干渉フィルタの第1の層は、50〜
80nm厚、好ましくは65nm厚のシリコン層を用いることができる。干渉フ
ィルタが二酸化シリコンの層である場合には、第2の層は100〜200nm厚
、好ましくは145nm厚である。干渉フィルタの第3の層は、50〜80nm
厚、好ましくは60nm厚のシリコン層である。干渉フィルタの第3の層は、1
00〜200nm厚、好ましくは140nm厚の二酸化シリコンからなる層であ
る。干渉フィルタの第5の層は、保護用の二酸化シリコンからなる厚い層であり
、200〜500nm厚を有する場合がある。5つ全ての層を堆積した後、従来
のリフトオフプロセスを用いて、フォトレジストが剥離され、図30dに示され
るように、光反応領域上に堆積されたフィルムが残され、ボンディングパッド上
には残されない。結果として生成されたダイは、図23のT13/4パッケージ
のような従来のパッケージを与えるために封入することができる。上記の干渉フ
ィルタは650nmより上の光をフィルタリングするであろう。他のフィルタ特
性を与えるために、他の材料を同じように適用することもできる。
【0076】 ここで図31を参照すると、光センサフィルタに適用される場合があるウイン
ドウフィルムの周波数応答のグラフが示される。たとえば、Southwall
Technologies社(Palo Alto、California)
から市販されるXIR−70のような、所望の周波数特性を有するフィルムを、
光センサ170のウインドウ上に配置することができる。そのようなフィルムの
スペクトルが曲線640によって示される。たとえば、3M社(Minneso
ta)から市販される9500PCのような接着剤をフィルムに付着させる。そ
の後、この接着性フィルムを、光センサ170の表面に取着することができる。
ここで図32を参照すると、曲線650は、図31の曲線640によって示され
る周波数応答を有する接着性フィルムを配置された光センサ170の応答を示す
【0077】 一般的なシステム動作を記載し、センサを詳細に記載してきたが、ここで、シ
ステムが、いくつかの具体的な例を通して詳細に記載される。最初に図33を参
照すると、光センサを用いる自動減光バックミラー24、26が示される。全体
として50によって示される減光素子は、可変透過素子52と反射表面54とを
備える。減光素子50は、反射表面54が可変透過素子52を通して視認される
ように構成される。減光素子50は、減光素子制御信号56に応答して可変の光
反射率を示す。前方周囲光センサ58が、車両20の概ね正面からの前方周囲光
32を受光するように配置される。前方周囲光センサ58は、周囲光集積期間に
わたって前方周囲光センサ58上に入射する前方周囲光32の量を指示する離散
周囲光信号60を生成する。周囲光は、図7に示される周期的な変動集積期間を
用いて測定することができる。グレアセンサ62が、車両20の概ね後方からの
グレア34を検出するように配置され、オプションで、可変透過素子52を通し
てグレア34を視認するように配置される場合もある。グレアセンサ62は、グ
レア集積期間にわたってグレアセンサ62上に入射するグレア34の量を指示す
る離散グレア信号64を生成する。制御ロジック66が、周囲光信号60を受信
し、周囲光レベルを判定する。制御ロジック66は、前方周囲光32のレベルに
基づいてグレア集積期間を決定する。制御ロジック66はグレア信号64を受信
し、グレア34のレベルを判定する。制御ロジック66は減光素子制御信号56
を出力し、減光素子50の反射率を設定して、運転者22によって視認されるグ
レア34の影響を低減する。
【0078】 グレアセンサ62および前方周囲光センサ58のいずれか一方、あるいは好ま
しくは両方が、可変感度を有する半導体光センサを用いて実装される。そのよう
なセンサは、上記のように、入射光を電荷に変換する光変換器を備える。この電
荷は、制御ロジック66のデジタル処理の前に、アナログ/デジタル変換を必要
としない離散デジタル出力にセンサ58、62によって変換される電位を生成す
るために、ある集積期間にわたって収集される。ADC変換を不要にすることに
より、マイクロプロセッサのコストが削減される。図11からわかるように、光
/パルスコンバータはある遅延を導入する。その遅延は、サンプル時間と、測定
時間420の開始時との間の時間差である。この遅延は、図16aのアナログ回
路を用いて回避することができる。しかしながら、アナログ回路を使用すること
により、2つの点で増加が生じる。第1に、バス164内のワイヤの数が、集積
期間入力信号と、差動増幅器321からのアナログ出力信号とのために用いられ
る場合の2倍になる。第2に、制御ロジックが、このアナログ信号を、デジタル
制御ロジックによって利用可能なデジタル信号に変換するためにADCを必要と
するであろう。上記のように、デジタル信号、あるいはアナログ信号のいずれが
生成されるかに関係なく、シリコン系センサを用いる場合の1つの問題点は、シ
リコンと人間の目との間のスペクトル感度の差である。したがって、光フィルタ
68が、周囲光センサ50に前置されるか、その内部に組み込まれる場合がある
。同様に、グレアフィルタ70が、グレアセンサ62に前置されるか、あるいは
その内部に組み込まれる場合がある。
【0079】 フィルタ68、70は、センサ58、62に衝当する光が、センサ58、62
内の光変換器の周波数応答と組み合わされて、人間の目の応答をさらに厳密に近
似するか、あるいはフロントウインドウ30のような車両ウインドウの着色を補
償するように、可視光、赤外線放射、および紫外線放射を含む場合があるスペク
トルのある部分を減衰させる。自動減光バックミラーの場合、重要な目的は、低
い光条件で車両運転者22によって視認されるグレアを低減することである。明
るい光を受ける際に、特に暗所視曲線612の範囲内で急激に低下する夜間の視
覚を保つために、露出される光変換器62、58は、減衰させなければ車両運転
者22の夜間の視覚に悪影響を及ぼす光を、ミラーを用いて減衰させるように、
暗所視曲線612に類似の周波数応答を有するべきである。このフィルタが用い
られない場合には、露出された光変換器62、58は、少なくとも赤外線を減衰
させた応答を有するべきである。これは、白熱あるいはハロゲンランプより青み
を帯びた光を放射する高輝度放電(HID)ヘッドランプの人気が高まるのに応
じて、益々重要になる。したがって、フィルタ68および70は、暗所視曲線6
12に類似のフィルタ特性を与えることが好ましい。
【0080】 可変透過素子52は、上記のように、種々の素子を用いて実装することができ
る。液晶セル、浮遊粒子素子を用いて、あるいは好ましくは、印加される制御電
圧に応答して透過率を変更するエレクトロクロミックセルを用いて、減光を機械
的に行うことができる。本発明が減光素子50のタイプおよび構成に依存しない
ことは当業者には理解されよう。減光素子50が、エレクトロクロミック可変透
過素子52を備える場合には、反射表面54は、可変透過素子52に組み込まれ
るか、その外部にあるかのいずれかの場合がある。
【0081】 各内部バックミラー24および外部バックミラー26は、自動減光のための減
光素子50を備えなければならない。内部バックミラー24は、制御ロジック6
6、光センサ58、62および用いるならフィルタ68、70も備えることが好
ましい。
【0082】 ここで図34を参照すると、本発明の実施形態による内部バックミラーおよび
外部バックミラーを有するバックミラーシステムのブロック図が示される。内部
バックミラー24の減光素子50は、上記のように動作する。各外部バックミラ
ー26は、外部反射表面84から反射される前後両方において後方の状況28か
らの光を減衰させるように動作する外部可変透過素子82を有する外部減光素子
80を備える。外部減光素子80は、外部減光素子制御信号86に基づいて、可
変の反射率を与える。外部減光素子80は、減光素子50に関して記載された任
意の態様で動作することができ、エレクトロクロミックミラーであることが好ま
しい。外部ミラー制御88は、外部減光素子制御信号86を生成する。外部ミラ
ー制御88は、外部バックミラー26の一部であるか、内部バックミラー24の
一部であるか、あるいは任意のミラー24、26の外部に配置される場合がある
。外部減光素子80を制御するための種々の実施形態は、外部バックミラー26
内に含まれることになる検出および制御の量に依存する。
【0083】 一実施形態では、内部バックミラー24の制御ロジック66が、前方周囲光セ
ンサ58およびグレアセンサ62からの出力に基づいて、外部減光素子制御信号
86を決定する。外部減光素子制御信号86は、制御ロジック66内で計算され
、ミラー間信号90を通して外部ミラー制御88に伝送される反射率レベルに基
づいて、外部減光素子制御信号86を生成することができる。
【0084】 別の実施形態では、外部バックミラー26は、後方の状況28からグレア34
を受光するように配置され、グレア集積期間にわたってグレアセンサ92上に入
射するグレア34の量に基づいて外部グレア信号94を出力するように動作する
外部グレアセンサ92を備える。制御ロジック66が、外部グレア信号94およ
び周囲光信号60を用いて、外部減光素子80のための反射率レベルを決定する
。再び、外部減光素子制御信号86は、制御ロジック66によって直接生成され
るか、あるいはミラー間信号90に含まれる反射率レベルに基づいて外部ミラー
制御88によって生成される場合がある。外部グレアフィルタ96は、グレアフ
ィルタ70と同様であり、外部グレアセンサ92に前置されるか、あるいは外部
グレアセンサ92内に構築され、外部グレアセンサ92に、人間の目の応答によ
り近い応答を提供する。ミラー間信号90および外部グレア信号94は、パルス
幅が変調された信号、パルス密度信号、シリアルデータストリームの形態をとり
、CANバスのような自動車両用バス上でデジタル化され、伝送されることがで
きる。
【0085】 さらに別の実施形態では、外部グレアセンサ92が、外部ミラー制御88に直
接伝送される外部グレア信号98を生成する。外部ミラー制御88は、制御ロジ
ック66によって決定され、ミラー間信号90を通して外部ミラー制御88に送
出される、外部グレア信号98と、前方周囲光32のレベルとに基づいて、外部
減光素子制御信号86を決定する。
【0086】 さらに別の実施形態では、外部バックミラー26は、グレア34、あるいは内
部バックミラー24によって検出される前方周囲光32とは無関係に、外部減光
素子80のための反射率を決定する。この実施形態では、外部バックミラー26
は、内部バックミラー24に関して上記したように動作する。
【0087】 ここで図35を参照すると、自動減光内部バックミラーのための制御ロジック
の一実施形態を示す概略図が示される。その回路は、自動減光内部バックミラー
24のための効果的で、安価な実装形態を表す。同様のロジックを用いて、自動
減光外部バックミラー制御、ヘッドランプ制御、水分検出および水分除去制御、
電動ウインドウ制御、冷暖房制御等を実装することができる。制御ロジック66
は、U1によって示される、Microchip Technology社(C
handler、Arizona)から市販されるPIC16C620Aのよう
な小型で、低価格のマイクロコントローラを用いる。前方周囲光センサ58は、
マイクロコントローラ入力RB0に接続される相互接続信号186を介してマイ
クロコントローラU1と通信を行う。同様に、グレアセンサ62は、マイクロコ
ントローラ入力RB2に接続される別の相互接続信号186aを介してマイクロ
コントローラU1と通信を行う。上記のように、各相互接続信号186は、集積
期間158をマイクロコントローラU1から光センサ58、62に搬送し、かつ
光強度時間240を光センサ58、62からマイクロコントローラU1に搬送す
る。VDDとグランドとの間に接続される抵抗R29とコンデンサC4は、光セン
サ58、62のためのフィルタリングされた電源を与える。
【0088】 並列の抵抗R15とダイオードD5が、VDDとノード708との間に接続され
る。コンデンサC12が、ノード708とグランドとの間に接続される。抵抗R
6が、共通ノード708をマイクロコントローラU1の入力/MCLRに接続す
る。構成部品D5、R15、R6およびC12は、全体として710によって示
されるパワーオンリセット回路を形成する。電源は、イグニッションライン71
2を通って制御ロジック66に供給される。ダイオードD1はイグニッションラ
イン712上の逆極性から回路を保護し、ダイオードD2はイグニッションライ
ン712から導出される電圧を約5Vにクランプする。コンデンサC2、C7お
よびC11、抵抗R3、ならびにフェライト素子E1は、全体として714によ
って示される電源調整回路を形成する。リバースライン716は、車両20が後
退状態になるときに、アサートされる。コンデンサC10、ならびに抵抗R8、
R9およびR27は、全体として718によって示されるリバース信号調整回路
を形成する。リバース信号調整回路718は、リバースライン716にローパス
フィルタをかけ、マイクロコントローラU1上のデジタル入力ピンRB6に静電
放電保護を与える。車両20が後退状態になるときには必ず、マイクロコントロ
ーラU1はリバースライン716上の信号を用いて、可変透過素子52を透明に
する。マイクロコントローラU1は、OSC1ピンとVDDとの間に接続される抵
抗R2と、OSC1ピンとグランドとの間に接続されるコンデンサC1とによっ
て形成されるRC発振器によって刻時される。VDDとマイクロコントローラU1
のオープンドレイン出力RA4との間に直列に接続される抵抗30およびLED
D3は、制御ロジック66の動作状態を運転者22に警告するために、内部バ
ックミラー24に搭載される場合があるインジケータランプを形成する。スイッ
チS1およびS2は、マイクロコントローラU1のそれぞれデジタル入力RB1
およびRB3に接続され、制御オプションを選択できるようにする。
【0089】 ここで図36を参照すると、エレクトロクロミック減光器制御の動作を示す概
略図が示される。制御ロジック66の一部が、可変透過素子52の制御をより明
確に示すために再度図示されている。エレクトロクロミック可変透過素子52は
任意の可変反射率素子を用いて実装することができ、たとえば、「Single-Compa
rtment, Self-Erasing, Solution-Phase Electrochromic Devices, Solutions F
or Use Therein, And Uses Thereof」というタイトルのBykerに付与された
米国特許第4,902,108号に記載されるエレクトロクロミック素子を含む
ことができる。エレクトロクロミック可変透過素子52は、入力ノード720に
印加される制御電圧に応答して暗くなる。印加される制御電圧が除去される場合
には、エレクトロクロミック可変透過素子52は自己放電し、通過する光の量が
増加する。エレクトロクロミック可変透過素子52は、入力ノード720をグラ
ンドに短絡することにより急速に透明にすることができる。
【0090】 抵抗R17は、ノード722において、入力ノード720をダーリントン接続
トランジスタQ10のエミッタに接続することができる。Q10のコレクタは、
電流制限抵抗R5を通して電源に接続され、その抵抗は、たとえば27Ωのイン
ピーダンスを有することができる。ダーリントン接続トランジスタQ10のベー
スは、抵抗R1およびR7を通してマイクロコントローラU1のデジタル出力R
B4に接続される。また、Q10のベースは、抵抗R4を通り、また抵抗R7お
よびコンデンサC16を通ってグランドにも接続される。デジタル出力ピンRB
4は、マイクロコントローラU1上で実行されるソフトウエアによって生成され
るパルス制御726に応答して、パルス出力724によって駆動される。パルス
出力724は、たとえば、パルス幅変調された信号のようなパルス信号を生成す
ることができる。パルス出力724はスイッチとして機能し、出力ピンRB4を
、以下に記載するように各遷移時間中に一度、高電圧あるいは低電圧のいずれか
に設定することが好ましい。コンデンサC16、ならびにR1、R4およびR7
は、デジタル出力RB4上に現れる信号を平滑化するために、全体として728
によって示されるローパスフィルタを形成する。この平滑化の結果、入力ノード
720において、固定された所望の制御レベルのための、概ね一定の制御電圧が
印加されるようになる。さらに、Q10のベース−エミッタ間ダイオード降下は
、抵抗R4と、抵抗R1およびR7の和との間に形成される電圧デバイダととも
に、エレクトロクロミック可変透過素子52のための動作電圧を設定する。構成
部品のための典型的な値は、R1およびR4の場合に1kΩ、R7の場合に10
0Ω、C16の場合に100μFである。5Vのデジタル出力RB4と、エレク
トロクロミック可変透過素子52によって流れる公称電流とを用いる場合、入力
ノード720は約1.2Vである。
【0091】 制御ロジック66の性能は、入力ノード720において、エレクトロクロミッ
ク可変透過素子52に印加される制御電圧をフィードバックすることにより改善
することができる。マイクロコントローラU1は、パルス出力724が、印加さ
れる制御電圧が所望の制御レベルより高い場合には低電圧を供給し、そうでない
場合には高電圧を供給できるようにするための比較ロジックを備える。典型的に
は、高電圧はVDDに近い電圧であり、低電圧はグランドに近いレベルである。こ
の比較は、所望の制御レベルを表すデジタル数を、アナログ/デジタルコンバー
タを用いて得られるデジタル化された印加制御電圧と比較することにより行うこ
とができる。別法では、デジタル/アナログコンバータ(DAC)730および
コンパレータ732が用いられる。DAC730は、マイクロコントローラU1
上で実行されるソフトウエアによって供給されるDAC制御734上の所望の制
御レベルに応答して、アナログ出力AN2上に所望の電圧レベルを生成する。抵
抗R31は、アナログ出力AN2とノード736との間に接続され、抵抗R26
は、ノード736とグランドとの間に接続される。コンパレータ732の1つの
入力が、アナログ入力AN3において、ノード736に接続される。コンパレー
タ732の他の入力は、アナログ入力AN0において、入力ノード720に接続
される。コンパレータ732の出力は、所望の電圧レベルが印加される制御電圧
レベルより高いか否かを指示する。抵抗R31およびR26のための値は、ノー
ド736における電圧がDAC730からの所望の制御電圧出力の範囲全体にわ
たってノード720において予想される印加制御電圧の範囲内にあるように選択
される。R31およびR26のための典型的な値は、それぞれ390kΩおよび
200kΩである。
【0092】 ノード736とノード722との間に抵抗R24を接続することにより、正帰
還がかけられる。抵抗R17は、エレクトロクロミック可変透過素子52を流れ
る駆動電流を検出するために用いられ、それゆえ典型的には、10Ωのような低
い値である。抵抗R24は典型的には、1.3MΩのような高い値である。抵抗
R17を流れる駆動電流を増加させると、抵抗R17にかかる電圧が上昇し、電
圧はノード736にプルアップされる。コンパレータ732の非反転(正)入力
端子上のこの電圧の上昇は、パルス出力724からのデューティサイクルの増加
させる再生作用を有する。この再生作用は、エレクトロクロミック可変透過素子
52が、最大動作電圧の上昇とともに、流す電流を減少させるときに、より高い
温度において良好なシステム応答を与える。また、正帰還は、エレクトロクロミ
ック可変透過素子52内の内部抵抗の影響を相殺する。
【0093】 ここで図37を参照すると、エレクトロクロミック素子透過率制御を示すタイ
ミング図が示される。自動減光動作中に、マイクロコントローラU1において実
行されるソフトウエアは、その1つが740によって示される、固定された遷移
時間742だけ離隔される遷移点で開始される。所望の制御レベル744は、エ
レクトロクロミック可変透過素子52のための所望の透過率のレベルを示す。所
望の制御レベル744には、アナログ値を用いることができるが、マイクロコン
トローラU1によって決定されるデジタル数であることが好ましい。所望の制御
レベル744は、比較ロジックによって、印加される制御電圧746と比較され
る。コンパレータ732は、印加される制御電圧746と、ノード736に現れ
る所望の制御電圧とを受け入れる。コンパレータ出力738は、差信号748を
生成し、その信号は、所望の制御レベル744を表す所望の電圧レベルが印加さ
れる制御電圧746より高いときにアサートされる。コンパレータ出力738は
、出力RB4上に制御信号750を生成するために用いられる。所望の制御レベ
ル744が印加される制御電圧746より高い場合には、デジタル出力RB4は
ハイに切り替えられる。所望の制御レベル744が印加される制御電圧746よ
り低い場合には、デジタル出力RB4はローに切り替えられる。ローパスフィル
タ728は制御信号750をフィルタリングし、印加される制御電圧746を生
成する。
【0094】 遷移時間742の持続時間は、たとえば、運転者22によって気づかれる場合
がある、エレクトロクロミック素子52のフリッカを抑制するように設定される
。遷移時間742は、2sec〜2μsecの範囲内にあることが好ましい場合
がある。上記のシステムの場合、遷移時間742に対して5msecが用いられ
る場合がある。
【0095】 ここで図38を参照すると、印加される制御電圧の関数として減光器反射率を
示すグラフが示される。曲線754は、エレクトロクロミック可変透過素子52
を含む減光素子50のためのパーセント反射率を、印加される制御電圧756の
関数としてプロットする。曲線754は、印加される制御電圧が約0.2Vから
約0.9Vに上昇する際に、反射が約86%から約8%に減少することを示す。
また図38は、典型的なエレクトロクロミック可変透過素子52の場合の、流れ
る電流を印加される制御電圧756の関数として示す曲線756も含む。
【0096】 再び図35を参照すると、可変透過性のエレクトロクロミック素子50を急速
に透明にするために、付加回路が設けられる。トランジスタQ11が、可変透過
性のエレクトロクロミック素子50間に、ノード720おいてコレクタと、グラ
ンドにおいてエミッタとを接続される。トランジスタQ11のベースは、抵抗R
23を介してデジタル出力RB7に接続される。デジタル出力RB7がアサート
されるとき、トランジスタQ11がオンし、エレクトロクロミック可変透過素子
52を急速に放電するためのスイッチとして動作する。コンデンサC6が、トラ
ンジスタQ11のコレクタとベースとの間に接続され、トランジスタQ11が切
り替わる際に生成される電磁干渉を低減する。トランジスタQ12が、トランジ
スタQ10のベースとグランドとの間に接続され、同じくデジタル出力RB7に
よって制御される。トランジスタQ12がトランジスタQ10を停止させた状態
で、トランジスタQ11がオンし、それによりエレクトロクロミック可変透過素
子52を同時に暗くし、かつ透明にしようとするのを防ぐ。抵抗R7は、コンデ
ンサC16と、トランジスタQ12のコレクタとの間に配置され、トランジスタ
Q12を流れるコンデンサC16からの放電電流を制限する。
【0097】 ここで図39を参照すると、バックミラー24、26のための制御ロジック6
6の動作を示す流れ図が示される。図39に示される動作および他の流れ図は、
必ずしも順次動作する必要がないことは当業者には理解されよう。また、その動
作は、マイクロコントローラU1において実行されるソフトウエアによって実行
されることが好ましいが、ソフトウエア、ハードウエアあるいはその組み合わせ
によって実行される場合もある。本発明は任意の特定の実装形態を含んでおり、
その態様が、例示を容易にするために、逐次的な流れ図の形で示される。
【0098】 ブロック760において、周囲光の読取りが行われ、平均周囲光が初期化され
る。最初に自動減光システムが起動されるとき、前方周囲光センサ58を用いて
、前方周囲光32の最初の読取りを行うことにより、平均周囲光レベルが初期化
される。周囲光の読取り値を取得することと、平均周囲光レベルを取得すること
とが、それぞれ以下のブロック762および770に関して記載される。
【0099】 ブロック762では、周囲光の読取りが行われ、周囲光読取りのログが見出さ
れる。積分電荷収集を行う半導体前方周囲光センサ58を使用することにより、
幅広い範囲の周囲光レベル32にわたって良好な解像度を有する周囲光信号60
が生成される。上記のように、これは、種々の集積期間242、248および2
54(図7)を用いて、前方周囲光32の種々の読取りを行うことにより達成さ
れる。一実施形態では、たとえば、600μs、2.4ms、9.6msおよび
38.4msのような4つの個別の集積期間が用いられる。これらの各集積期間
は、隣接する時間とは4倍だけ異なる。それゆえ、たとえば、2.4ms集積期
間によって、前方周囲光センサ58は、600μs集積期間で積分する場合より
も前方周囲光32に対して4倍だけ感度が高くなる。典型的には、最も短い積分
パルス242は、短い信号パルス244を生成するために、前方周囲光センサ5
8によって最初に用いられる。短い信号パルス244の幅は、制御ロジック66
によって測定される。完全に暗い状態の前方周囲光センサ58は依然として10
0μs未満の幅を有する短い信号パルス244を生成する場合があるので、最小
閾値が、前方周囲光32のレベルを正確に反射する際に、短い信号パルス244
を受け入れるために設定される。典型的には、この閾値は300μsにすること
ができる。短い信号パルス244がその閾値を超えない場合には、前方周囲光セ
ンサ58によって、次に最も長い集積期間が用いられる。最も長い集積期間が適
当に長い信号パルスを生成しない場合には、前方周囲光32は極端に低いレベル
であり、ミラー24、26はグレア34に対して最大感度で動作することができ
る。
【0100】 周囲光信号60の対数を用いることにより、8ビット内部レジスタのみを有し
、乗算命令を用いない、U1のような安価なマイクロコントローラを用いること
ができるようになる。マイクロコントローラはバイナリ装置であるため、底2の
対数は、底10の対数あるいは自然対数より計算するための命令が少なくて済む
。ここで、整数部を表す最上位4ビットと、分数部を表す最下位4ビットとを有
する8ビットのバイナリ対数を得るためのアルゴリズムが記載される。適当な集
積期間に起因する8ビット周囲光信号60は、最初のバイナリ1が見つかるまで
、最上位ビットで開始してビット毎に検査される。最初のバイナリ1を含むビッ
ト位置は、対数の整数部になる。最初のバイナリ1を含むビット位置に続く4つ
の最上位ビットはその対数の分数部になる。この値は、その対数をより良好に近
似するために16分の1だけインクリメントされる。ここで、バイナリ対数近似
の一例が与えられる。周囲光信号60は44(底2において00101101)
であると判定されるものと仮定する。最上位のアサートされるビットはビット5
であるので、結果的に生成される値の整数部はバイナリ0101である、ビット
5に続く次の4ビットは0110であるので、結果的に生成される値の分数部は
0110であり、全値は、0101.0110になる。インクリメントした後、
バイナリ対数近似は0101.0111になる。
【0101】 ここで図40を参照すると、上記のアルゴリズムによるバイナリ対数近似を示
すグラフが示される。バイナリ対数が、1〜255のNの値に対してプロットさ
れる。曲線790は、実際のバイナリ対数を示す。曲線792は、近似されたバ
イナリ対数を示す。
【0102】 周囲光信号60は、種々の実現可能な集積期間を補償するためにスケーリング
されなければならない。これは、周囲光信号60のバイナリ対数にスケーリング
ファクタを加えることにより行うことができる。たとえば、最も長い集積期間(
38.4ms)を用いて前方周囲光32を測定する場合には、0のスケーリング
ファクタが加えられる。次に最も長い集積期間(9.6ms)が用いられる場合
には、2のスケーリングファクタが加えられる。次に短い集積期間(2.4ms
)が用いられる場合には、4が加えられる。最も短い集積期間(600μs)が
用いられる場合には、6が加えられる。バイナリ対数近似に起因する最も大きな
値は8(1000.0000)であるので、スケーリングファクタを加えること
に起因してオーバーフローは発生しない。
【0103】 再び図39を参照すると、ブロック764において、周囲光レベルの対数が、
昼間検出レベルと比較される。昼間検出レベルは、較正された値として、製造中
にマイクロコントローラ66、リードオンリーメモリ、電気的に消去可能なリー
ドオンリーメモリ等に格納される。昼間検出レベルは、車両20がトンネルから
昼光の中に出てくる場合のように、暗所から明所に急激に変化する間に、減光素
子50の減光を防ぐか、あるいは減光素子をより急速に透明にするために用いら
れる。前方周囲光32の対数が予め設定された昼間検出レベルを超える場合には
、ブロック766において、減光素子50を最大反射率に設定するために、可変
透過素子52が透明にされる。その後、ブロック768において処理が遅延され
る。周囲光の読取りを行う間の時間を一定の周囲光ループ遅延に等しくするだけ
の十分に長い時間を有する待機ループに入る。この時間は、たとえば、400m
sにすることができる。ブロック768で待機した後に、ブロック762におい
て、前方周囲光32の別の読取りが行われる。前方周囲光32の対数が昼間検出
レベルを超えない場合には、ブロック770において平均値が得られる。
【0104】 ブロック770において、周囲光レベルの対数の平均値が決定される。前方周
囲光32の対数に最初に変換される読取り値を平均することにより、車両20の
前方における一時的に明るい光が、別の暗い前方周囲光32の平均読取り値を動
的に歪ませることへの影響が低減される。周囲光信号50のログの走行中の平均
は、式3によって示されるようなデジタルローパスフィルタから取得することが
できる。
【数3】 y(n)= x(n)/64+63y(n-1)/64 ただしx(n)は、集積期間に対して正確にスケーリングされた、周囲光信号6
0の直前に取得されたバイナリログ近似であり、y(n−1)は、以前のフィル
タ出力であり、y(n)は現在のフィルタ出力である。アナログ信号とともに平
均された対数を使用することは、Bechtelに付与された「Control System
For Automotive Rearview Mirrors」というタイトルの米国特許第5,204,
778号に記載される。
【0105】 ブロック772において、周囲光レベルのログの平均値は閾値と比較される。
昼間検出レベルは、較正された値として、製造中にマイクロコントローラ66、
リードオンリーメモリ、電気的に消去可能なリードオンリーメモリ等に格納され
る。前方周囲光32が十分に明るい場合には、車両運転者22は、任意の適量の
グレア34によって目が眩むことはなく、ミラー24、26が最大反射率に設定
されるようになる。それゆえ、周囲光信号60のログの平均値が閾値以上である
場合には、ブロック766において減光素子50は透明にされ、ブロック768
の待機が実行される。周囲光信号50のログの平均値が閾値未満である場合には
、ブロック774において、グレア処理が開始される。典型的には、ブロック7
72における比較のために用いられる閾値は、ブロック764の比較において用
いられる昼間検出レベルより小さい。
【0106】 ブロック774では、グレア集積期間が決定される。グレアセンサ62のため
の集積期間は、周囲光信号60に基づいて決定される。グレア集積期間は、式4
に記載されるように、周囲光信号60のログの平均値のバイナリ近似に反比例す
る。
【数4】 TG(n)=antilog2(K1-y(n))-K2 ただしTG(n)は、サンプル時間nにおけるフィルタ出力に対するグレアセン
サ62のための集積期間であり、K1は乗算定数であり、K2は加算定数である。
定数K1およびK2は実験的に決定される。周囲光信号60のログの平均値が一定
のレベル未満である場合には、最大グレア感度集積期間が用いられる。
【0107】 ブロック776ではグレアカウントが設定される。グレアカウントは、周囲光
読取り間に行われるグレア読取りの回数を示す。グレアカウントとグレアループ
遅延との積が、周囲光読取りを行う間の時間に等しくなる。たとえば、グレアカ
ウントは3で、グレア読取りを行う間の時間は133msである。
【0108】 ブロック778ではグレア読取りが行われる。グレアセンサ62からグレア信
号64として戻されるパルス幅が、ブロック774において決定されたグレア集
積期間のために測定される。
【0109】 ブロック780では、減光素子値が設定される。グレア信号64は、減光素子
50のための反射率を設定する所望の制御レベル744を決定するために用いら
れる。これは、たとえば、ルックアップ・テーブルを用いることにより行うこと
ができる。グレア34のレベルと、可変透過素子52のための設定値との間の正
確な関係は、ミラー24、26の構成、車両20の形状、および運転者22によ
る優先設定値を含む要因に依存する。所望の制御レベル744は、上記のように
可変透過素子52を制御するために用いることができる。たとえば、ユーザがグ
レアレベルと素子52の透過率との間の関係を調整できるようにするために、手
動で動作させる機構がミラー上に設けられる場合もある。
【0110】 ブロック782では、グレアカウントの検査が行われる。グレアカウントが0
である場合には、ブロック762において次の周囲光読取りが行われる。グレア
カウントが0でない場合には、ブロック784においてグレアカウントが減分さ
れる。その後、ブロック786において待機ループに入る。待機ループ遅延時間
は、グレア読取りが、規則的に、所定の間隔で行われるように設定される。
【0111】 全体として102によって示される、ウインドウ100(図41)上で水分を
検出するためのシステムは、ウインドウ100に向けられる光エミッタ104を
備える。ウインドウ100には、フロントウインドウ30、リアウインドウ36
、あるいは車両20上の任意の他のウインドウを用いることができる。エミッタ
104は、ウインドウ100に衝当する放射光106を生成する。放射光106
の一部が、反射光108としてウインドウ100から反射される。反射光108
の強度は、ウインドウ100上の水分の量に基づく。
【0112】 湿気光センサ110が、反射光108を受光し、集積期間にわたって入射され
る光108に応答して電荷を蓄積する。湿気光センサ110は、光集積期間にわ
たって湿気光センサ110上に入射する光108の量に基づく光信号112を出
力する。光センサ110のための感度の決定は、図17のセンサロジックを用い
て湿気光センサ110内で生成される場合があるか、あるいは光感度信号114
によって供給される場合がある。
【0113】 周囲光116は、光信号112に影響を及ぼす反射光108と混合される場合
がある雑音の雑音源を表す。ウインドウ100が車両フロントウインドウ30で
ある場合には、周囲光116は、太陽放射、反射された太陽光、対向車からのヘ
ッドランプ、街灯等に起因する場合があり、前方周囲光32、上方周囲光46、
あるいはセンサシステム102の取付けおよび構成に依存して他の光方向から到
来する場合がある。周囲光116は、広いダイナミックレンジにわたって変動す
る場合がある。周囲光116の影響を除去することにより、水分を検出するため
の水分検出システム102の性能が改善される。当分野において知られているよ
うな、湿気光センサ110から光を偏向させるためのチャネルおよびバッフル、
ならびに湿気光センサ110から周囲光116を反射あるいは屈折させるための
表面を含む、種々の設計を用いて、湿気光センサ110に衝当する周囲光116
の量を低減することができる。
【0114】 制御ロジック66が、光エミッタ104および湿気光センサ110に接続され
る。制御ロジック66は、光エミッタ104をオン、オフさせるためのエミッタ
信号118を生成する。一実施形態では、制御ロジック66は、周囲光116の
レベルの指示値を得るために、エミッタ104をオフさせた状態で、湿気光セン
サ110から第1の光信号112を受信する。その後、エミッタ104はオンさ
れる。制御ロジック66は、湿気光センサ110から第2の光信号112を受信
する。その後、ウインドウ100上の水分の存在が、第1および第2の光信号1
12に基づいて判定される。水分が検出される場合には、制御ユニット66は、
ウインドウ100上でワイパ38を移動させるために、ワイパ制御120にフロ
ントウインドウワイパモータ112を起動させることができる。また、制御ロジ
ック66は、デフォッガ制御124にデフォッガ40を起動させるようにするこ
ともできる。また、制御ロジック66は、デフロスタ制御126にデフロスタ4
2を起動させるようにすることもできる。本発明の精神および範囲内で、ウイン
ドウ100から水分を除去するための他の手段を用いることもできる。
【0115】 図41に示される実施形態では、1つの光エミッタ104と1つの湿気光セン
サ110が示される。しかしながら、2つ以上のエミッタ104、2つ以上の湿
気光センサ110、あるいはいずれも複数のエミッタ104およびセンサ110
を備えることも、本発明の精神および範囲内にある。また、制御ロジック66は
、ウインドウを閉じること、ウインドウを洗浄すること、ランプを起動すること
等を含む多種多様な機能を制御するように構成することもできる。
【0116】 ここで図42を参照すると、反射光を増加させる外側表面上での水分検出を示
す光線図が示される。ウインドウ100は外側表面130および内側表面132
を有する。水分が存在しない場合、放射光106は、内側表面132および外側
表面130を通過して出射放射光134になる。水滴136のような外側表面1
30上の水分によって、ある量の放射光106が、反射光108として反射され
るようになり、その反射光は湿気光センサ110によって検出され、離散光信号
112に変換される。110aによって示される第2の光センサは、内側表面1
32上の水分を検出するように配置することができる。放射光106は、霧ある
いは霜のような内側表面132上の水分から反射し、反射光108aを生成する
。第2の湿気光センサ110aは、内側表面132上の水分の存在を指示する離
散光信号112aを生成する。
【0117】 ここで図43を参照すると、反射光を減少させる外側表面上での水分検出を示
す光線図が示される。放射光106が入射角αで内側表面132に衝当し、それ
により放射光106が内側表面132を通過し、反射光108として出射する前
に少なくとも一度、外側表面130と内側表面132との間で全体的に反射され
るように、光エミッタ104が配置される。放射光106を内側表面132に入
射しやすくするために、エミッタ104は入力カプラ140内に配置され、入力
カプラが内側表面132に取り付けられる。反射光108を内側表面132から
出射しやすくするために、湿気光センサ110は出力カプラ142内に配置され
、出力カプラ142が内側表面132に取り付けられる。入力カプラ140およ
び出力カプラ142は、ウインドウ100の屈折率に類似の屈折率を有する材料
から構成される。ウインドウ100がガラスから構成され、空気に取り囲まれて
いる場合、その屈折率は約1.49であり、入射角αは42°より大きくなけれ
ばならない。水滴136のような水分が、外側表面130あるいは内側表面13
2上に存在する場合には、外側表面130と内側表面132との間の全反射は弱
められ、光線144が出射するようになる。これが、湿気光センサ110によっ
て受光される反射光108を低減する。湿気光センサ110は、反射光108の
強度を指示する離散光信号112を出力する。
【0118】 入力カプラ140および出力カプラ142は、湿気光センサ110に達する周
囲光116の影響を低減するように設計することができる。具体的には、カプラ
140、142上の反射および屈折表面が、反射光108を湿気光センサ110
に向け、周囲光116を湿気光センサ110から離れる方向に向けるように作用
する。フランジ、バッフル、シールド等を用いて、周囲光116を遮断すること
もできる。カプラはさらに、ウインドウ100内の層からのスプリアス反射光を
防ぐように設計することもできる。カプラ140、142のための種々の設計が
当分野においてよく知られている。
【0119】 図42および図43によって表される設計は、水分に対してより大きな感度を
与え、かつ外側表面130および内側表面132の両方の水分を検出できるよう
にするために、1つの装置に組み合わせることができる。フロントウインドウ3
0上の水分を検出する際に用いる場合、光エミッタ104および湿気光センサ1
10は、フロントウインドウワイパ38によって拭き取られるフロントウインド
ウ30の領域内の水分をモニタするように取り付けられることが好ましい。取付
け位置は、内部バックミラー取付け脚部内、あるいはその近くか、ダッシュボー
ドの真上を含む。
【0120】 ここで図44を参照すると、車両ウインドウから水分を自動的に除去するため
の制御ロジックの動作を示す流れ図が示される。その動作は、上記のような制御
ロジック66、あるいは類似の回路を用いて実行される場合がある。本発明は任
意の特定の実装形態を網羅し、その態様が、例示を容易にするための逐次的な流
れ図において示される。
【0121】 ブロック800では、周囲光116のレベルを取得するために、光エミッタ1
04をオフした状態で、湿気光センサ110が読み取られる。ブロック802で
は、エミッタ104が起動され、光センサ110aが、内側表面132からの反
射光108aの量を判定するために、第2の時間だけ読み取られる。一実施形態
では、第2の読取りのための集積期間は、ブロック800において得られる周囲
光のレベルに基づき、以前の周囲光測定が明るいほど、現在の測定に用いられる
集積期間が短くなるようにする。別の実施形態では、エミッタ104からの放射
光106の強度は、ブロック800において決定された光のレベルに基づいて変
更される。放射光106の強度のレベルは、エミッタ信号118のためのパルス
幅変調された電圧を用いることにより制御することができる。
【0122】 ブロック804では、エミッタ104がオンされた状態で生成される光信号1
12aが、エミッタ104をオフした状態で生成される光信号112aと比較さ
れる。エミッタ104をオンして生成される光信号112aと、エミッタ104
をオフして生成される光信号112a間のとの間の差が内側表面閾値を超える場
合には、ブロック806において、内側ウインドウ表面132から水分を除去す
るための1つあるいは複数の手段がオンされる。その差が内側表面閾値以下であ
る場合には、ブロック808において、外側ウインドウ表面130から水分を除
去するための手段が起動されるべきか否かを判定するための検査が開始される。
【0123】 本発明の一実施形態では、内側表面閾値は、較正された値を用いることができ
、ブロック800において得られた周囲光116のレベルに基づく。別の実施形
態では、2つの閾値が用いられる。内側表面閾値に加えて、第2の、より大きな
閾値を用いて、外側ウインドウ表面130から水分38を除去するための手段を
起動した後に、検査を行うべきか否かを判定する。反射光108aが大きすぎる
場合には、内側表面132上に過剰な水分が存在しており、外側表面130上の
水分の正確な読取りを行うことができない。反射光108aのレベルが2つの閾
値間にある場合には、内側ウインドウ表面132から水分を除去するための手段
が起動され、その後、外側ウインドウ表面130から水分を除去するための手段
を起動するか否かの検査が行われる。
【0124】 ブロック808では、周囲光116のレベルを得るために、光エミッタ104
をオフした状態で湿気光センサ110が読み取られる。ブロック810では、エ
ミッタ104が起動され、光センサ110は、外側表面130からの反射光10
8の量を判定するために、第2の時間だけ読み取られる。一実施形態では第2の
読取りのための集積期間は、ブロック808において得られる周囲光のレベルに
基づく。別の実施形態では、エミッタ104からの放射光106の強度が、ブロ
ック808において得られた周囲光116のレベルと、光センサ110aによっ
て検出された反射光108aのレベルとに基づいて変更される。
【0125】 ブロック812では、エミッタ104をオンした状態で生成される光信号11
2が、エミッタ104をオフした状態で生成される光信号112と比較される。
好ましい実施形態では、上記のエミッタ104および光センサ110の構成が用
いられる。それゆえ、エミッタ104をオンした状態で生成される光信号112
と、エミッタ104をオフした状態で生成される光信号112との間の差が、外
側表面閾値より小さい場合には、ブロック814において、外側ウインドウ表面
130から水分を除去するための手段がオンされる。その後、ブロック800で
開始する、内側ウインドウ表面132から水分を除去するための手段を起動する
ための検査が繰り返される。
【0126】 一実施形態では、ブロック812の比較は、内側表面132からの反射光10
8aのレベルを含む。これは、反射光108aが、放射光106から反射光10
8aを引いた値以下になる可能性があるためである。別の実施形態では、外側閾
値は、ブロック808において得られる周囲光116のレベルに基づく。
【0127】 車両20のウインドウ上の水分の存在を判定するための多くの他のアルゴリズ
ムを、本発明の精神および範囲内で用いることができる。これらのアルゴリズム
のいくつかが、Noackに付与された米国特許第5,796,106号、Zi
mmermanに付与された米国特許第5,386,111号、Leversに
付与された米国特許第5,276,389号、Schierbeek等に付与さ
れた米国特許第4,956,591号、Schierbeek等に付与された米
国特許第4,916,374号、Fujii等に付与された米国特許第4,86
7,561号、Larson等に付与された米国特許第4,859,867号、
Hochsteinに付与された米国特許第4,798,956号、Noack
に付与された米国特許第4,355,271号、およびZimmermanに付
与されたRE.35,762に記載される。
【0128】 湿気検出システムは、可視光あるいは不可視光スペクトルの任意のスペクトル
にわたる主放射帯を有するエミッタ104を用いる場合がある。湿気光センサ1
10は、エミッタ104によって放射される所望のスペクトルに基づいて構成さ
れなければならない。好ましいスペクトルは、赤外線範囲に重み付けされる。結
果として、湿気光センサ110、110aのためにフィルタを用いる必要はない
。別法では、湿気センサのために非赤外線を制限するフィルタを用いる場合があ
る。
【0129】 ここで図45を参照すると、ヘッドランプを制御するためのシステムが示され
る。上方周囲光センサ150が、運転者22が見る視界を照らす光を視認するた
めに取り付けられる。上方周囲光センサ150は、車両20の概ね上方および前
方の領域からの上方周囲光46を受光するように配置されることが好ましい。上
方周囲光センサ150は、集積期間にわたって上方周囲光センサに入射する光の
量に基づいて上方周囲光信号152を生成する。制御ロジック66は、上方周囲
光信号152を用いて、1つあるいは複数のヘッドランプ44を起動するヘッド
ランプ制御回路154を起動する。周囲光フィルタ156が、上方周囲光センサ
150に達する上方周囲光46をフィルタリングし、上方周囲光46の赤外線成
分を減衰させることが好ましい。周囲光フィルタ156のフィルタ特性が図48
に示される。図48から明らかなように、そのフィルタは、約475nmにおい
てピーク応答を有する。そのようなフィルタは高感度であり、晴天および曇天条
件の両方において光を検出することができる。別法では、フィルタは、明所視応
答曲線610に類似のスペクトル応答を有する光センサ150を提供するように
選択される場合がある。そのフィルタは少なくとも、センサ150に入力される
ことになる赤外線を減衰させるべきである。
【0130】 好ましい実施形態によって、ヘッドランプ44の状態を判定する際の天候条件
を補償できるようになる。これは、周囲光フィルタ160を有する第2の上方周
囲光センサ158を用いて、制御ロジック66のための上方周囲光信号162を
生成することにより達成される。この実施形態では、周囲光フィルタ156、1
60が、上方周囲光46の異なる部分を減衰させる。例として、一方のフィルタ
はシアン、他方は赤色の場合、あるいは一方が青色で、他方が近赤外線の場合が
ある。上方周囲光46のスペクトル成分は曇天と晴天とでは異なるので、周囲光
信号152および162によって表される入射光の比が、その日のタイプを指示
するであろう。その後、ヘッドランプ44の状態を判定するための閾値は、判定
された比に基づいて変更することができる。
【0131】 ここで図46を参照すると、曇天時の周囲光と晴天時の周囲光のスペクトル成
分の差を示すグラフが示される。上方周囲光46のスペクトル特性は、天候条件
に大きく依存する。典型的な晴天の日は、曲線820によって示されるように、
620nmにおいて1.0の相対強度に正規化されたスペクトルを有する場合が
ある。典型的な曇天の日は、曲線822によって示されるように、620nmに
おいて1.0の相対強度に正規化されたスペクトルを有する場合がある。曲線8
20および822を比較すると、晴天日は、曇天日に比べて著しく青みを帯びた
スペクトルを有することがわかる。車両運転者22は、晴天からの薄暗い周囲光
を、曇天からの同じ強度の周囲光46よりも明るいものと認識するので、スペク
トル成分の差を用いて、車両ヘッドランプ44を制御するために用いられる1つ
あるいは複数の閾値を変更することができる。
【0132】 ここで図47を参照すると、車両ヘッドランプを自動制御するための制御ロジ
ックの動作を示す流れ図が示される。その動作は、上記のような制御ロジック6
6、あるいは類似の回路を用いて実行することができる。本発明は任意の特定の
実施形態を網羅しており、その態様が、例示を容易にするために逐次的な流れ図
において示される。
【0133】 ブロック830において、上方周囲光46が上方周囲光センサ150を用いて
読み取られる。ブロック832では、上方周囲光46が上方周囲光センサ158
を用いて読み取られる。光センサ150、158は、それぞれフィルタ156お
よび160を通して周囲光46をフィルタリングする。フィルタ156、160
のスペクトル特性は、光センサ150によって検出される周囲光46が、光セン
サ158によって検出される周囲光46よりも青くなるように選択される。これ
は、たとえば、シアンフィルタ156および赤色フィルタ160、青色フィルタ
156および赤外線フィルタ160等を用いることにより行うことができる。フ
ィルタ156、160は、光センサ150、158に組み込まれる場合があるか
、あるいは上記のように個別の素子である場合がある。
【0134】 ブロック834では、相対的な雲量が推定される。具体的には、光センサ15
0および158からの出力の比を取得し、周囲光46の相対的な青色成分を指示
することができる。ブロック836では、この比を用いて、1つあるいは複数の
閾値を判定する。各閾値は、ヘッドランプ44の制御を判定するための比較の基
準として用いられる。その値は較正されることができるものと想定される。この
応用形態において用いられるような較正は、製造中に、センサあるいは閾値が、
マイクロコントローラ66、リードオンリーメモリ、電気的に消去可能なリード
オンリーメモリ等に格納される係数値を用いて較正されることを示している。そ
の係数値は、回路内に組み込む前あるいは後に、テスタにおいて測定される既知
の光レベルを受けた物体センサのための実際の測定値に対する標準値の比を表す
ことができる。制御ロジック66は、ルックアップ・テーブルから閾値を得るこ
とになるが、式を用いて、あるいはルックアップ・テーブルおよび式の組み合わ
せを用いて計算される場合があることも想定される。
【0135】 周囲光46のレベルは、ブロック838において、昼間閾値と比較される。周
囲光46の強度が昼間閾値より高い場合には、ヘッドランプ44は昼間モードに
設定される。これは、ヘッドランプ44をオフしているか、あるいはヘッドラン
プ44を昼間走行中強度でオンに設定している場合である。光センサ150、1
58のいずれかの出力が比較に用いられる場合がある。別の実施形態では、昼間
閾値は、各光センサ150、158のために計算され、いずれかのセンサ150
、158によって測定される強度が閾値を超える場合に、昼間走行モードが設定
される。別の実施形態では、両方のセンサ150、158からの出力がそれぞれ
の閾値を超える場合に、昼間走行モードが設定される。
【0136】 周囲光46のレベルが昼間閾値より低い場合には、ブロック842において、
夜間閾値で比較が行われる。周囲光46のレベルが夜間閾値より高い場合には、
ブロック844において、ヘッドランプ44がロービームモードに設定される。
そうでない場合には、ヘッドランプ44は、ブロック846において、ハイビー
ムモードに設定される。図44によって示されるヘッドランプ制御システムはヘ
ッドランプ44のための3つの状態を示すが、当業者には、本発明が、2状態ヘ
ッドランプ44および連続可変ヘッドランプ44を含む他のシステムにおいて用
いられる場合があることは理解されよう。
【0137】 上方(空方向)センサ150および/または158は、遅延することなくヘッ
ドライトがオンされるべき条件を検出するために、前方センサ58と組み合わせ
て用いることができる。たとえば、車両20がトンネルに入るときがある。トン
ネルに入るとき、変化に遅延が加わるのに対して、上方センサが夜間条件を検出
する際には、直ちにヘッドライトがオンすることが望ましい。狭い焦点を有する
レンズを通して視認する上方センサと、広い焦点を有するレンズを通して視認す
る前方センサとを用いて、トンネルを検出することができる。そのような実施形
態の場合、156(図7)は、上方センサ150のための狭い焦点を与えるレン
ズを備えることができ、68は、センサ58のための広い視界を与えるレンズを
備えることができる。前方センサ58が上方センサ150より暗い画像を検出す
るとき、制御ユニットはトンネルを予測する場合がある。そのような条件下では
、上方センサが夜間条件を検出した直後に、遅延することなく、あるいは非常に
短い時間、たとえば1〜2秒の遅延で、ヘッドライトがオンするであろう。前方
センサが光を検出する場合のような、他の条件下では、ヘッドライトが短時間で
オン、オフを繰り返さないように、システムは、10〜30秒間、ヘッドライト
をオンおよび/またはオフするのを遅延させることが望ましい。そのレンズは、
封入容器形状に組み込まれるか、センサのための視界を制御するために配置され
る個別のレンズによって設けられることができるものと想定される。
【0138】 詳細には、一実施形態において、上方センサのために高い閾値および低い閾値
が用いられる。前方周囲光センサ58は、ヘッドライト状態を変化させるための
遅延が、光センサ58を用いる前方測定値に依存するように、タイミング調整値
を選択するために用いることができる。上方センサ150の測定値が1秒より長
い間、低い閾値未満に降下する場合には、ヘッドライトがオンになるように、オ
フからオンに遷移するための短い遅延は1秒とすることができる。上方センサ1
50の測定値が、15秒より長い間、低い閾値未満に降下する場合には、ヘッド
ライトがオンするように、オフからオンにヘッドライトを遷移させるための長い
遅延は15秒とすることができる。上方センサ150の測定値が5秒より長い間
、高い閾値より上になる場合には、ヘッドライトがオフになるように、オンから
オフに遷移するための短い遅延は5秒とすることができる。上方センサ150の
測定値が、15秒より長い間、高い閾値以上のままである場合には、ヘッドライ
トがオフするように、オンからオフに遷移するための長い遅延は15秒とするこ
とができる。オンの短い時間は、前方センサ58が暗さを検出するときに開始さ
れ、一方、周囲光センサが光条件を検出すると、ライトがオフになる。オフの短
い時間は、前方センサが昼間条件を検出するときに開始され、一方、上方センサ
が夜間条件を検出すると、ライトがオンする。ヘッドライトオンは夜間ライト(
たとえば、ハイあるいはロービーム)のことであり、ヘッドライトオフは昼間ラ
イト(たとえば、ヘッドライトではないか、あるいは昼間走行ライト)のことで
ある。低い閾値は、1300〜1500ルクスが上方センサによって視認される
ことに対応することができる。高い閾値は、1800〜2100ルクスが上方セ
ンサによって視認されることに対応することができる。低い閾値に対する高い閾
値の比は、1.3〜1.5にすることができる。さらに、前方センサ58あるい
は上方センサ150のいずれかが、40〜100ルクスのような非常に低いレベ
ル未満の光レベルを検出する場合には、任意の他の検出された条件に関係なく、
著しい遅延を生じることなくヘッドランプがオンするものと想定される。また、
ここに記載される時間は、車両の速度に比例することができ、車両が高速で移動
していると、遅延は短くなるものと想定される。
【0139】 図2に示されるように、ミラーは、ミラー24の一方の端部に上方センサ15
0、158と、ミラーの他方の端部に上方センサ150’、158’とを備える
ことができる。車両は、車両が販売されることになる国によって、右利きあるい
は左利きの運転者用に製造されることは理解されよう。オプションで2組のセン
サを準備することにより、そのミラーが右利きの運転者用の車両に設置されるか
、左利きの運転者用の車両に設置されるかに関係なく、一方の組がウインドウに
最も近いミラーの端部に配置されるであろう。動作時に、制御ロジック66は、
センサ150、158、150’、158’からの出力をモニタし、車両が比較
的高速度で移動している間に、どの光センサが、高周囲光条件において最も多く
の光を収集するかを判定する。最も高い光出力を有するセンサを含むミラーの側
が、上方周囲光センサのために用いられるであろう。他の光センサ出力は、車両
のルーフがそのセンサを遮蔽する際には用いられないであろう。このようにして
、車両は、そのミラーが右利き運転者用に向けられるか、左利き運転者用に向け
られるかを自動的に検出することができる。
【0140】 長軸が水平方向に向けられたグレアセンサ62を実装するために円柱光センサ
170’を用いることにより、エレクトロクロミックミラーの自動制御のための
著しい利点がもたらされる。このセンサのためのレンズ半径r(図26a)は、
たとえば、1.25mmにし、2.5mmの焦点距離fを生成することができ、
また、光変換器の露出される表面と光センサ封入体の先端との間の距離dは、2
.15mmにすることができる。グレアセンサ62の封入体は透明であり、その
中に非拡散物を含まないようにできる。詳細には、円柱レンズの長軸が水平に向
けられるように、グレアセンサがバックミラーハウジング内に配置されると、広
い水平方向視認角が達成される。
【0141】 図49に示される、レンズ170’の軸外光感度分布が特に有利である。図4
9では、中心軸は、変換器領域532の中心に対応する。図から明らかなように
、円柱レンズは、その長軸に沿って高い軸外感度を有する。これは、図50に示
される、直交座標で見た感度曲線においてよりわかりやすく示される。ピーク軸
外感度は、近似的に50°で生じる。この特性を用いて、内部ミラーが外部ミラ
ーを制御するとき、特に対象になる対向車からの光の検出を改善することができ
る。具体的には、対向車のヘッドライトは、それが外部バックミラー26上で輝
いている場合であっても、内部バックミラー24内に配置されるグレアセンサの
軸外にあるであろう。内部バックミラー上に配置される従来のグレアセンサは、
対向車両からの弱められた光を検出し、対向車からの光がもはやバックミラーを
通して直接輝かないときに、ミラーの反射率を増加させるであろう。改善された
グレアセンサ170’は、軸外光に対して改善された感度を有し、視認角β内の
光への感度が益々高くなるであろう。したがって、ミラー26の低減された反射
率が、対向車のヘッドライトがもはやミラー26を通して運転者22が視認でき
なくなるまで保持されるであろう。当業者は、その封入体に拡散物あるいは拡散
用突起物を加えることにより、光センサの軸外分散を著しく低減することができ
、それは、周囲光センサ58、150、158、150’、158として円柱レ
ンズセンサが用いられる場合に行われることが好ましいことは理解されよう。
【0142】 ヘッドランプ44を個別に制御することに加えて、ミラー24、26の自動減
光、およびワイパ38、デフォッガ40、デフロスタ42等のようなウインドウ
から水分を除去するための種々の手段が、種々の応用形態からの光センサ170
および制御ロジック66を組み合わせることにより、利益をもたらすことができ
る。たとえば、制御ロジック66は、少なくとも1つの上方周囲光センサ150
、158によって検出される光のレベルに基づいて、ヘッドランプ44の状態を
制御することができる。また、制御ロジック66は、前方周囲光センサ58およ
びグレアセンサ62によって検出される光のレベルに基づいて、少なくとも1つ
のバックミラー24、26の減光を制御することもできる。また、その後、制御
ロジック66は、前方周囲光センサ58によって検出される光のレベルが閾値レ
ベル未満になるときに、ヘッドランプ44をオンすることもできる。これは、頭
上の照明が、ヘッドランプ44をオフするだけの、上方周囲光センサ150、1
58によって検出される十分な光を与えるが、車両20の前方の領域が比較的薄
暗く照られる場合の、トンネルあるいは延在する陸橋のような状況においてヘッ
ドランプ44をオンするようになる。
【0143】 別の例では、制御ロジック66は、少なくとも1つの水分センサ102からの
出力に基づいて、フロントウインドウ30あるいはリアウインドウ36のような
車両20のウインドウの透明な領域上の水分の量を判定する。制御ロジック66
は、判定された水分の量に基づいて、水分を除去するための手段38、40、4
2を制御する。制御ロジック66はさらに、水分の量と、前方周囲光センサ58
およびグレア光センサ62によって検出される光のレベルとに基づいて、バック
ミラー24、26の減光を制御する。これにより、前方周囲光センサ58あるい
はグレア光センサ62によって光が受光されたウインドウが、霜、雪、霧等のよ
うな水分によって覆われた場合には、制御ロジック66がミラー24、26を薄
暗くしないようにできるであろう。また、ワイパ38によって拭き取られるウイ
ンドウの場合、前方周囲光センサ58あるいはグレア光センサ62からの読取り
は、ワイパ38の1つが光センサ58、62の正面を通過するインターバルの間
無視されることもできる。
【0144】 制御ロジック66が車両20のウインドウの透明な領域上の水分の量を判定し
、水分を除去するための手段38、40、42を制御するさらに別の例では、ヘ
ッドランプ44の制御は、検出される水分、および1つあるいは複数の上方周囲
光センサ150、158によって検出される光のレベルに基づく場合がある。再
び、これにより、前方上方周囲光センサ150、158によって光が受光された
ウインドウが、霜、雪、霧等のような水分によって覆われた場合には、制御ロジ
ック66はヘッドランプ44を所定の状態に設定できるようになるであろう。ま
た、ワイパ38によって拭き取られるウインドウの場合、上方周囲光センサ15
0、158からの読取りは、ワイパ38の1つが光センサ150、158の正面
を通過するインターバルの間無視されることもできる。
【0145】 本発明は、ヘッドランプ44、ミラー24、26の自動減光、およびウインド
ウから水分を除去するための種々の手段38、40、42の他に、あるいはそれ
に加えて、車両20上の他の装置を制御するように容易に構成することもできる
。たとえば、電動式ウインドウ、サンルーフ、ムーンルーフ、コンバーチブル・
トップ等を、雨滴のような水分が検出される際に、自動的に閉じることができる
。また、ヘッドランプ44に加えて、走行ライト、パーキングライト、パドルラ
イト、車内燈、ダッシュボードライト等のような種々の照明を、1つあるいは複
数の周囲照明条件、水分の検出、車両の走行状態等に基づいて、自動的に制御す
ることもできる。エアコン、ヒータ、通気孔位置、ウインドウ等を含む車室内の
冷暖房の状態を、1つあるいは複数の周囲照明条件、水分の検出、車両20の走
行状態、内部温度、外部温度等に基づいて、自動的に制御することもできる。
【0146】 多数の光センサから光信号164を受信し、かつ車両20の装置のための制御
信号166を生成するための制御ロジック66は、1つのハウジング内に収納す
るか、あるいは車両20全体にわたって分散させることもできる。制御ロジック
66の構成要素は、光センサ170内に備えることもできる。制御ロジック66
の構成要素は、個別のワイヤ、バス、光ファイバ、無線、赤外線等を含む種々の
手段を通して相互に接続することもできる。制御ロジック66は、多数の協動す
るプロセッサあるいは1つのマルチタスキングプロセッサを備えることができる
。その動作は、ソフトウエア、ファームウエア、カスタムハードウエア、ディス
クリートロジック、あるいは任意の組み合わせにおいて実装することができる。
本発明は、制御ロジック66を実装する方法および手段にはよらない。
【0147】 フロントおよび/またはリアフォグライトの起動を必要とするタイプの外部の
霧は、湿気センサのために設けられたのと概ね類似の反射光検出システムを用い
て、自動的に検出することができる。そのような外部の霧を検出するために、光
源およびセンサが、センサによって検出されることになる光源からの光が、車両
から数メートルだけ離れた点から反射されるような距離だけ離れて配置される。
検出される反射光レベルが概ね一定で、閾値レベルより大きく、十分な時間にわ
たって連続して検出される条件下で、フロントおよび/またはリア車両フォグラ
ンプを自動的にオンすることができる。
【0148】 したがって、改善された装置制御システムが開示されることは明らかである。
そのシステムは、光センサの動作の変動をマイクロコントローラにおいて補償で
きるように、容易に製造される。そのミラーは、自動化された手段によって容易
に製造することができる。さらに、そのシステムは、低コストの制御ロジックを
用いることができるので、より低コストで提供することができる。そのシステム
は、広い光範囲にわたって、かつ温度依存性を著しく低減して、光を確実に検出
する。
【0149】 本発明の実施形態が図示および記載されてきたが、これらの実施形態は、本発
明の全ての実現可能な形態を図示および記載することを意図していない。むしろ
、添付の請求の範囲が、本発明の精神および範囲内に入る全ての変更形態、別の
設計、および全ての等価な形態を網羅することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 自動制御される装置を組み込むことができる自動車両の平面図である。
【図2】 前方周囲光センサと、上方周囲光センサとを備えるバックミラーの背面斜視図
である。
【図3】 図2によるバックミラーのためのバックミラー回路基板の背面斜視図である。
【図4】 一般化された自動車両装置制御システムを示すブロック図である。
【図5】 制御ロジックおよび光センサが、感度制御およびセンサ出力の両方を搬送する
信号線によって相互に接続できるようにする回路の概略図である。
【図6】 図5の回路の動作を示すタイミング図である。
【図7】 光センサのための集積期間制御およびセンサ出力を示すタイミング図である。
【図8】 パルス出力を有する光センサの動作を示す概略図である。
【図9】 図8の光センサの動作を示すタイミング図である。
【図10】 雑音補償を行う光センサの動作を示す概略図である。
【図11】 図10の光センサの動作を示すタイミング図である。
【図12】 光変換器としてフォトダイオードを用いる、図14の光センサの実装形態を示
す概略図である。 図12aは、図12の光信号および雑音信号を出力信号に変換するための別の
回路の回路図である。
【図13】 光センサパッケージング、出力および制御のための種々の実施形態を示すブロ
ック図である。
【図14】 光センサパッケージング、出力および制御のための種々の実施形態を示すブロ
ック図である。
【図15】 光センサパッケージング、出力および制御のための種々の実施形態を示すブロ
ック図である。
【図16】 光センサパッケージング、出力および制御のための種々の実施形態を示すブロ
ック図である。
【図17】 集積期間信号を内部で決定するためのセンサロジックを示すブロック図である
【図18】 種々の有効領域を有する光変換器を用いて異なる感度を達成することを示すブ
ロック図である。
【図19】 種々のアパーチャを有する光変換器を用いてダイナミックレンジを拡大するこ
とを示すブロック図である。
【図20】 可変の感度を達成するための、種々の量の光誘導電荷に対する種々の変換器キ
ャパシタンスを示す概略図である。
【図21】 図20の変換器の場合の、出力電位の蓄積された入射光の関数としてのグラフ
である。
【図22】 アンチブルームゲートを組み込むフォトダイオード変換器を示す概略図である
【図23】 光センサのための封入容器を示す図である。
【図24】 光センサの視界を、レンズからの光変換器距離の関数として示す図である。
【図25】 光センサの光学利得を、レンズからの光変換器距離の関数として示すグラフで
ある。
【図26】 図26は別の光センサを示す斜視図であり、図26aは図26によるセンサを
示す側面図である。
【図27】 人間の目の周波数応答を示すグラフである。
【図28】 典型的な光変換器の周波数応答を示すグラフである。
【図29】 赤外線フィルタを組み込む封入容器の図である。
【図30】 図30aは、センサ変換器上にフィルムを直接堆積する間の4段階の光センサ
ダイの側面図、 図30bはセンサ変換器上にフィルムを直接堆積する間の4段階の光センサダ
イの側面図、 図30cは、センサ変換器上にフィルムを直接堆積する間の4段階の光センサ
ダイの側面図、 図30dはセンサ変換器上にフィルムを直接堆積する間の4段階の光センサダ
イの側面図である。
【図31】 光センサフィルタを実装するために用いられる場合があるウインドウフィルム
の周波数応答のグラフである。
【図32】 図31に示される周波数応答を有するウインドウフィルムを組み込んだ光セン
サの周波数応答のグラフである。
【図33】 自動減光されるバックミラーのための回路を示すブロック図である。
【図34】 内部および外部バックミラーを備えるバックミラーシステムを示すブロック図
である。
【図35】 自動減光される内部バックミラーのための制御ロジックの一実施形態を示す概
略図である。
【図36】 エレクトロクロミック素子透過率制御の動作を示す概略図である。
【図37】 エレクトロクロミック素子透過率制御を示すタイミング図である。
【図38】 減光器反射率を、減光器制御信号デューティサイクルの関数として示すグラフ
である。
【図39】 自動減光バックミラー制御ロジックの動作を示す流れ図である。
【図40】 自動減光バックミラーのための制御ロジックの一実施形態において実施される
バイナリ対数近似を示すグラフである。
【図41】 車両ウインドウ上の水分の存在を検出するための装置を示すブロック図である
【図42】 反射される光を増加させる外側表面上での湿気検出の光線を示す図である。
【図43】 反射される光を減少させる外側表面上での湿気検出の光線を示す図である。
【図44】 車両ウインドウから自動的に水分を除去するための制御ロジックの動作を示す
流れ図である。
【図45】 ヘッドランプを制御するための回路を示すブロック図である。
【図46】 曇りの日の周囲光と、晴れの日の周囲光とのスペクトル成分の差を示すグラフ
である。
【図47】 車両ヘッドランプを自動制御するための制御ロジックの動作を示す流れ図であ
る。
【図48】 ヘッドライト減光器スカイセンサのために有効に用いることができるフィルタ
の波長応答を示す図である。
【図49】 円柱レンズを有する、図26および図26aによる光センサの極座標形式の等
光度プロットを示す図である。
【図50】 円柱レンズの長軸に直交する方向に見た、図49による直交座標形式の等光度
プロット示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B60S 1/08 B60S 1/08 H G01J 1/02 G01J 1/02 U // B60H 1/00 101 B60H 1/00 101Z 1/26 651 1/26 651A 1/34 651 1/34 651C H01L 31/10 H01L 31/10 G (31)優先権主張番号 09/290,966 (32)優先日 平成11年4月13日(1999.4.13) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/307,191 (32)優先日 平成11年5月7日(1999.5.7) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/307,941 (32)優先日 平成11年5月7日(1999.5.7) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AT,AU,B G,BR,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,ES ,FI,GB,GE,HU,ID,IL,IN,JP, KR,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S E,SG,SI,SK,TR,UA,YU,ZA (72)発明者 ステイム,ジョーゼフ・エス アメリカ合衆国ミシガン州49424,ホーラ ンド,サウス・レークショア・ドライブ 345 (72)発明者 ナップ,ロバート・シー アメリカ合衆国ミシガン州49038,コロマ, ビーチウッド 5749 (72)発明者 ターンブル,ロバート・アール アメリカ合衆国ミシガン州49424,ホーラ ンド,バーメイ・ドライブ 3950 (72)発明者 シュミット,デービッド・ジェイ アメリカ合衆国ミシガン州49424,ホーラ ンド,リリー 16980 (72)発明者 ポー,ジー・ブルース アメリカ合衆国ミシガン州49419,ハミル トン,フォーティセカンド・ストリート 3175 (72)発明者 プランガー,デービッド・エル アメリカ合衆国ミシガン州49127,スティ ーブンスビル,オーチャード・ドライブ 1998 (72)発明者 ニクソン,ロバート・エイチ アメリカ合衆国カリフォルニア州91501, バーバンク,イースト・バレンシア・アベ ニュー 1073 (72)発明者 フォサム,エリック・アール アメリカ合衆国カリフォルニア州91214, ラ・クレセンタ,パインコーン・ロード 5556 (72)発明者 スティーンワイク,ティモシー・イー アメリカ合衆国ミシガン州49428,ジェニ ソン,グレースランド 7775 Fターム(参考) 2G065 AA03 AA15 AB02 AB04 AB28 BA02 BA14 BB26 BB50 BC14 BC15 BC21 BC30 BC35 CA05 CA08 CA12 DA15 DA20 3D025 AG42 3K039 AA07 CC01 DA02 DB06 DB07 5F049 MA02 MA11 MB03 NB10 UA01 UA17 UA20

Claims (142)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車両内の装置を自動的に制御するためのシステムであっ
    て、車両装置の各部品は装置制御信号によって制御され、前記システムは、 可変の集積期間にわたって入射する光に基づいて離散光信号を出力するように
    動作する、少なくとも1つの半導体光センサと、 前記車両装置と、前記少なくとも1つの半導体光センサと通信することができ
    、前記離散光信号に基づいて、少なくとも1つの装置制御信号を生成するように
    動作する制御ロジックとを備えるシステム。
  2. 【請求項2】 前記少なくとも1つの光センサは、 光に露出され、前記集積期間にわたって入射する光に比例して電荷を蓄積する
    ように動作する光変換器と、 前記露出される光変換器と通信でき、前記蓄積される露出された光変換器電荷
    に応じて前記離散光信号を出力するように動作するセンサロジックとを備える、
    請求項1に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  3. 【請求項3】 前記少なくとも1つの光センサは、周囲光からシールドされ
    、前記集積期間にわたって雑音に比例して電荷を蓄積するように動作する光変換
    器をさらに備え、前記センサロジックはさらに、前記測定される蓄積される露出
    された光変換器電荷と、前記測定される蓄積されるシールドされた光変換器電荷
    との間の差に基づいて前記離散光信号を出力するように動作する、請求項2に記
    載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  4. 【請求項4】 前記少なくとも1つの光センサは、 光に露出され、前記集積期間にわたって入射する光に比例して電荷を蓄積する
    ように動作する光変換器と、 前記露出された光変換器と通信することができるセンサロジックとを備え、前
    記センサロジックは、 (a)集積を開始する前に、前記光集積期間を決定し、 (b)前記決定された光集積期間の開始時に、前記露出された光変換器内に蓄
    積された前記電荷をリセットし、 (c)前記決定された光集積期間にわたって前記露出された光変換器によって
    蓄積される前記電荷を測定し、 (d)前記測定される蓄積される露出された光変換器電荷に基づいて、ある幅
    を有するパルスを出力するように動作する、請求項1に記載の車両装置を自動的
    に制御するためのシステム。
  5. 【請求項5】 前記少なくとも1つの光センサはさらに、一方の入力が前記
    露出された光変換器に接続され、他方の入力がスイッチトキャパシタ回路に接続
    されるコンパレータを備え、前記スイッチトキャパシタ回路は、スイッチが閉じ
    る際に、コンデンサを固定電圧まで充電し、前記スイッチが開く際に、前記コン
    デンサを一定の割合で放電するように動作し、前記センサロジックはさらに、前
    記決定された光集積期間中に前記スイッチを閉じ、前記決定された光集積期間後
    に前記スイッチを開くように動作し、それにより前記コンパレータ出力に前記パ
    ルスを形成する、請求項4に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム
  6. 【請求項6】 前記少なくとも1つの光センサはさらに、一方の入力が閾値
    電圧に接続され、他方の入力が前記スイッチトキャパシタ回路に接続される第2
    のコンパレータを備え、前記第2のコンパレータは、前記コンデンサ電圧が前記
    閾値電圧より低い場合に、前記決定されたパルスの出力を禁止するように動作す
    る、請求項5に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  7. 【請求項7】 前記少なくとも1つの光センサはさらに、周囲光からシール
    ドされた光変換器を備え、前記シールドされた光検出器は前記露出された光変換
    器に実質的に類似し、前記シールドされた光変換器は前記集積期間にわたって雑
    音に比例して電荷を蓄積するように動作し、前記センサロジックはさらに、 前記決定された光集積期間の開始時に、前記シールドされた光変換器に蓄積さ
    れる前記電荷をリセットし、 前記決定された光集積期間にわたって前記シールドされた光変換器によって蓄
    積される前記電荷を測定し、 前記測定される前記蓄積される露出された光変換器電荷と、前記測定される蓄
    積されるシールドされた光変換器電荷との差に基づく幅を有するパルスを出力す
    るように動作する、請求項4に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステ
    ム。
  8. 【請求項8】 前記少なくとも1つの光センサはさらに、 前記集積期間を決定する幅を有する積分パルスを受信し、 前記離散出力信号として、前記積分パルスを受信した後に生成される出力パル
    スを生成するように動作する、請求項1に記載の車両装置を自動的に制御するた
    めのシステム。
  9. 【請求項9】 前記積分パルスの終了時と、前記出力パルスの開始時との間
    の時間差は前記光センサの熱雑音の量を指示する、請求項8に記載の車両装置を
    自動的に制御するためのシステム。
  10. 【請求項10】 前記制御ロジックはさらに、前記熱雑音の量が予め設定さ
    れた限度を超える場合には、前記車両装置の自動制御を停止するように動作する
    、請求項9に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  11. 【請求項11】 前記制御ロジックはさらに、前記出力パルスが所定の範囲
    内にない場合には、前記離散光信号を放電するように動作する、請求項9に記載
    の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  12. 【請求項12】 前記少なくとも1つの光センサは、 光を受光するためのウインドウを有する封入容器であって、前記封入容器内に
    露出された光変換器が配置され、前記露出された光変換器は、前記露出された光
    変換器に入射し、前記ウインドウを通して受光される光に比例して電荷を蓄積す
    るように動作する、該封入容器と、 前記封入容器内に配置されるセンサロジックであって、前記センサロジックは
    前記露出された光変換器と通信することができ、前記センサロジックは積分信号
    を受信し、前記積分信号から決定される持続時間に前記露出された光変換器上に
    入射する光に基づく光信号を出力するように動作する、該センサロジックとを備
    える、請求項1に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  13. 【請求項13】 前記少なくとも1つの光センサは、 光を受光するためのウインドウを有し、電源ピンと、グランドピンと、信号ピ
    ンとを受け入れる封入容器と、 前記封入容器内に配置される露出される光変換器であって、前記光変換器は、
    前記露出された光変換器上に入射し、前記ウインドウを通して受光される光に比
    例して電荷を蓄積するように動作する、該露出された光変換器と、 前記封入容器内に配置され、前記露出された光変換器と、前記電源ピンと、前
    記グランドピンと通信することができる光/パルス回路であって、前記光/電圧
    回路は出力パルスを出力するように動作し、前記出パルスの幅は、集積期間にわ
    たって前記露出された光変換器によって蓄積される電荷に基づく、該光/パルス
    回路と、 前記封入容器内に配置されるセンサロジックであって、前記センサロジックは
    前記光/パルス回路と、前記電源ピンと、前記グランドピンと、前記信号ピンと
    通信することができる、該センサロジックとを備え、前記センサロジックは、 (a)前記信号ピン上で積分パルスを受信し、 (b)前記積分パルスの前記幅に基づいて前記集積期間を決定し、 (c)前記信号ピン上に前記出力パルスを出力するように動作する、請求項1
    に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  14. 【請求項14】 前記制御ロジックは、前記少なくとも1つの光センサの前
    記信号ピンに接続される少なくとも1つの信号ピンを備え、前記制御ロジックは
    さらに、 前記制御ロジック信号ピンを出力モードに設定し、 集積期間を決定し、 前記制御ロジック信号ピン上に、前記決定された集積期間に基づく前記幅を有
    する積分パルスを生成し、 前記制御ロジック信号ピンを入力モードに設定し、 前記少なくとも1つの光センサの出力パルスを受信し、 前記光センサ出力パルスに基づいて、前記少なくとも1つの光センサによって
    受信される光レベルを決定するように動作する、請求項13に記載の車両装置を
    自動的に制御するためのシステム。
  15. 【請求項15】 前記制御ロジックは、所定の集積期間のシーケンスを通し
    て反復することにより集積期間を決定する、請求項1に記載の車両装置を自動的
    に制御するためのシステム。
  16. 【請求項16】 少なくとも1つの光センサは、前記光集積期間を規定する
    光集積期間信号を受信するための入力を有し、前記制御ロジックはさらに、少な
    くとも1つの予め決定された光レベルに基づいて前記光集積期間を決定し、かつ
    前記決定された光集積期間に基づく前記光集積期間信号を出力するように動作す
    る、請求項1に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  17. 【請求項17】 前記光集積期間は周囲光レベル測定値に基づく、請求項1
    6に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  18. 【請求項18】 前記少なくとも1つの光センサは、前記光集積期間を規定
    する光集積期間信号を受信するための入力を有し、前記光信号は、前記光レベル
    を指示するパルス幅を有するパルスであり、前記制御ロジックはさらに、 それぞれ異なる光集積期間を規定する集積期間信号のシーケンスを生成し、 少なくとも1つの予め設定された幅閾値内にあるパルス幅を有する結果的な光
    信号に基づいて前記光レベルを決定するように動作する、請求項1に記載の車両
    装置を自動的に制御するためのシステム。
  19. 【請求項19】 前記車両に対して位置を調整されるように動作するハウジ
    ングであって、前記ハウジングは前記少なくとも1つの半導体光センサのうちの
    少なくとも1つを収容する、該ハウジングと、 前記ハウジング内に配置され、車両運転者が前記車両の概ね後方の状況を視認
    できるようにするミラーとをさらに備える、請求項1に記載の車両装置を自動的
    に制御するためのシステム。
  20. 【請求項20】 前記少なくとも1つの光センサは、 視認領域からの光を集光するように動作するレンズであって、前記離散光信号
    は前記集光された光の強度に基づく、該レンズと、 前記レンズ上に配置され、前記集光された光の成分をフィルタリングして除去
    するように動作する接着フィルムとを備える、請求項1に記載の車両装置を自動
    的に制御するためのシステム。
  21. 【請求項21】 前記車両装置は、少なくとも1つのヘッドランプを含み、
    前記少なくとも1つの半導体光センサは、前記車両の概ね前方および上方の光を
    受光するように配置される少なくとも1つの周囲光センサを含む、請求項1に記
    載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  22. 【請求項22】 前記少なくとも1つの周囲光センサは、概ね地平線下の角
    度から収集される光の量を制限する、請求項21に記載の車両装置を自動的に制
    御するためのシステム。
  23. 【請求項23】 前記少なくとも1つの周囲光センサは、前記収集される光
    を制限するために、非対称レンズとハウジングとを含む1組からの少なくとも1
    つを含む、請求項22に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  24. 【請求項24】 前記少なくとも1つの周囲光センサは赤外線フィルタを含
    む、請求項21に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  25. 【請求項25】 前記赤外線フィルタは、前記少なくとも1つの光センサに
    接着されるフィルムを含む、請求項24に記載の車両装置を自動的に制御するた
    めのシステム。
  26. 【請求項26】 前記車両装置は少なくとも1つのヘッドランプを含み、前
    記少なくとも1つの半導体光センサは、第1の周波数帯内の光を受け入れる第1
    の周囲光センサと、第1の周波数帯とは異なる第2の周波数帯内の光を受け入れ
    る第2の周囲光センサとを備える、請求項1に記載の車両装置を自動的に制御す
    るためのシステム。
  27. 【請求項27】 前記制御ロジックはさらに、 前記第1の周囲光センサから出力される前記光信号から第1のフィルタリング
    された周囲光レベルを決定し、 前記第2の周囲光センサから出力される前記光信号から第2のフィルタリング
    された周囲光レベルを決定し、 前記第1のフィルタリングされた周囲光レベルと前記第2のフィルタリングさ
    れた周囲光レベルとに基づいて、閾値を決定し、 前記閾値と、前記第1のフィルタリングされた周囲光レベルと前記第2の周囲
    光レベルとのうちの少なくとも一方とに基づいて、ヘッドランプ制御信号を生成
    するように動作する、請求項26に記載の車両装置を自動的に制御するためのシ
    ステム。
  28. 【請求項28】 前記閾値は、前記第1のフィルタリングされた周囲光レベ
    ルと前記第2のフィルタリングされた周囲光レベルとの間の比に基づいて決定さ
    れる、請求項27に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  29. 【請求項29】 前記第1の周囲光センサは、晴天からの光を実質的に通過
    させ、前記第2の周囲光センサは、曇天からの光を実質的に通過させる、請求項
    26に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  30. 【請求項30】 前記第1の周波数帯内の光は晴天からの光を含み、前記第
    2の周波数帯内の光は曇天からの光を含む、請求項26に記載の車両装置を自動
    的に制御するためのシステム。
  31. 【請求項31】 前記車両装置はバックミラーを含み、前記ミラーは可変反
    射率表面を有する減光素子を備え、前記反射率は前記装置制御信号に基づき、前
    記少なくとも1つの半導体光センサは、前記車両の概ね前方の光を受光するよう
    に配置される周囲光センサと、車両運転者の概ね後方の状況を視認するために配
    置されるグレアセンサとを含む1組からの少なくとも1つである、請求項1に記
    載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  32. 【請求項32】 前記グレアセンサは、前記周囲光センサの視界より狭い視
    界を有するグレアセンサを実現するグレアレンズを備え、前記グレアレンズはさ
    らに、前記周囲光センサの光学利得より高い光学利得を有するグレアセンサを実
    現する、請求項31に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  33. 【請求項33】 前記減光素子はエレクトロクロミック素子である、請求項
    31に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  34. 【請求項34】 前記制御ロジックは、遷移点間に一定の電圧の前記装置制
    御信号を生成し、隣接する遷移点間の時間は固定の遷移時間であり、前記各遷移
    点において、実際のエレクトロクロミック素子入力電圧が、所望のエレクトロク
    ロミック素子入力電圧より低い場合には、前記制御ロジックは高電圧を出力し、
    そうでない場合には低電圧を出力する、請求項33に記載の車両装置を自動的に
    制御するためのシステム。
  35. 【請求項35】 前記制御ロジックは、前記実際のエレクトロクロミック素
    子入力電圧を生成するために、前記装置制御信号をフィルタリングするように動
    作するローパスフィルタを備える請求項34に記載の車両装置を自動的に制御す
    るためのシステム。
  36. 【請求項36】 前記エレクトロクロミック素子間に接続されるスイッチを
    さらに備え、前記制御ロジックはさらに、前記実際のエレクトロクロミック素子
    入力電圧が予め設定された量より多い量だけ前記所望のエレクトロクロミック素
    子入力電圧を超えるとき、前記スイッチを閉じるように動作する、請求項34に
    記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  37. 【請求項37】 前記制御ロジックはさらに、 前記周囲光センサ信号に基づいて周囲光レベルを決定し、 前記周囲光レベルに基づいて周囲光センサ集積期間を決定するように動作する
    、請求項31に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  38. 【請求項38】 前記制御ロジックは、 前記周囲光センサ信号に基づいて周囲光レベルを決定し、 前記周囲光レベルに基づいてグレアセンサ集積期間を決定するように動作する
    、請求項31に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  39. 【請求項39】 前記制御ロジックは、 前記周囲光センサ信号に基づいて周囲光レベルを決定し、 前記周囲光レベルをバイナリ数として取得し、 前記周囲光レベルバイナリ数の最上位のバイナリ1のビットパターンに基づい
    て、第1のバイナリ数部を決定し、 前記周囲光レベルバイナリ数の最上位のバイナリ1に続くビット位置に基づい
    て、第2のバイナリ数部を決定し、 前記第1のバイナリ数部と前記第2のバイナリ数部との連結体として前記周囲
    光レベルのバイナリ対数を決定し、 前記周囲光レベルの前記バイナリ対数に基づいて、グレアセンサ集積期間を決
    定するように動作する、請求項31に記載の車両装置を自動的に制御するための
    システム。
  40. 【請求項40】 前記車両装置は、エレクトロクロミックミラー、ウインド
    ウワイパ、ウインドウデフォッガ、ウインドウデフロスタおよびヘッドランプを
    含む1組のうちの少なくとも1つであり、前記装置制御信号は検出された水分の
    存在に基づき、少なくとも1つの半導体光センサは、車両ウインドウを通して光
    を受光するように配置される、請求項1に記載の車両装置を自動的に制御するた
    めのシステム。
  41. 【請求項41】 前記車両装置は、エレクトロクロミックミラー、ウインド
    ウワイパ、ウインドウデフォッガ、ウインドウデフロスタおよびヘッドランプを
    含む1組のうちの少なくとも1つであり、前記装置制御信号は検出された水分の
    存在に基づき、少なくとも1つの半導体光センサは、車両ウインドウに向けられ
    る光エミッタから光を受光するように配置され、結果的に生成された光信号は、
    前記ウインドウ上の水分の存在に基づく、請求項1に記載の車両装置を自動的に
    制御するためのシステム。
  42. 【請求項42】 前記光エミッタは赤外線範囲内の光を放射する、請求項4
    1に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  43. 【請求項43】 水分の存在により、前記車両ウインドウから反射される、
    前記光エミッタから前記光センサによって受光される光のレベルが上昇するよう
    になる、請求項41に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  44. 【請求項44】 水分の存在により、前記車両ウインドウから反射される、
    前記光エミッタから前記光センサによって受光される光のレベルが降下するよう
    になる、請求項41に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  45. 【請求項45】 前記制御ロジックは周囲光レベルを検出するように動作す
    る、請求項41に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム。
  46. 【請求項46】 前記制御ロジックは、前記検出された周囲光レベルに基づ
    いて集積期間を生成するように動作する、請求項45に記載の車両装置を自動的
    に制御するためのシステム。
  47. 【請求項47】 前記車両装置の制御は、内側表面と外側表面とを有するウ
    インドウ上の水分の存在を検出することに基づき、前記システムはさらに前記ウ
    インドウにおいて光を放射するように動作するエミッタを備え、前記少なくとも
    1つの半導体光センサは、前記ウインドウ外側表面から反射される前記エミッタ
    からの光を受光するように配置される光センサを含む、請求項1に記載の車両装
    置を自動的に制御するためのシステム。
  48. 【請求項48】 前記制御ロジックは、 前記エミッタがオフした状態で、前記光センサから第1の光信号を受信し、 前記エミッタをオンし、 前記光センサから第2の光信号を受信し、 前記第1の光信号と前記第2の光信号とに基づいて、水分の存在を決定するよ
    うに動作する、請求項47に記載の車両装置を自動的に制御するためのシステム
  49. 【請求項49】 少なくとも1つの半導体光センサは、前記ウインドウ内側
    表面から反射される前記エミッタからの光を受信するように配置される第2の光
    センサを備え、前記制御ロジックはさらに、 前記エミッタがオフした状態で、前記第2の光センサから第3の光信号を受信
    し、 前記エミッタをオンし、 前記第2の光センサから第4の光信号を受信し、 前記第3の光信号と前記第4の光信号とに基づいて前記内側表面上の水分の存
    在を決定するように動作する、請求項48に記載の車両装置を自動的に制御する
    ためのシステム。
  50. 【請求項50】 前記少なくとも1つの半導体光センサは複数の光センサで
    あり、各光センサは、目標とする空間分布内の入射光を検出し、前記制御ロジッ
    クは、前記目標とする空間分布内の領域に離散光信号をマッピングすることとは
    無関係に前記少なくとも1つの装置制御信号を生成する、請求項1に記載の車両
    装置を自動的に制御するためのシステム。
  51. 【請求項51】 自動車両内の装置を自動的に制御するための方法であって
    、車両装置の各構成部品は装置制御信号によって制御され、前記方法は、 少なくとも1つの半導体光センサのための感度を決定するステップと、 前記決定された感度を達成するために前記光センサ上に入射する電荷を積分す
    るステップと、 集積期間にわたって前記光センサ上に入射する光に基づいて、離散光信号を生
    成するステップと、 前記離散光信号に基づいて、少なくとも1つの車両装置制御信号を生成するス
    テップとを含む方法。
  52. 【請求項52】 感度を決定する前記ステップは、前記電荷を積分するため
    の集積期間を判定するステップを含む、請求項51に記載の装置を自動的に制御
    するための方法。
  53. 【請求項53】 感度を決定する前記ステップは、前記光センサ内の複数の
    光変換器間を選択するステップを含み、前記各変換器は光に対して異なる感度を
    有する請求項51に記載の装置を自動的に制御するための方法。
  54. 【請求項54】 前記感度は、結果として生成された光信号の大きさから決
    定される、請求項51に記載の装置を自動的に制御するための方法。
  55. 【請求項55】 前記離散光信号を生成する前記ステップは、測定される蓄
    積される露出された光変換器電荷に基づく幅を有するパルスを出力するステップ
    を含む、請求項51に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  56. 【請求項56】 前記測定される蓄積される露出された光変換器電荷を決定
    する前記ステップは、 前記光センサ内の光変換器を光に露出するステップであって、前記光変換器は
    集積期間にわたって前記光センサ上に入射する電荷を積分する、該ステップと、 前記光集積期間の開始時に前記露出された光変換器内に蓄積された前記電荷を
    リセットするステップと、 前記光集積期間にわたって前記露出された光変換器によって蓄積された前記電
    荷を測定するステップと含む、請求項55に記載の車両装置を自動的に制御する
    ための方法。
  57. 【請求項57】 測定される蓄積される露出された光変換器電荷に基づく幅
    を有するパルスを出力する前記ステップは、光集積期間中にコンデンサを固定電
    圧まで充電するステップと、 前記コンデンサを一定の割合で放電するステップと、 前記放電するコンデンサ電圧を前記光集積期間にわたって露出された光変換器
    によって蓄積される電荷を表す電圧と比較するステップと、 前記比較の結果に基づいて前記パルスを生成するステップとを含む、請求項5
    5に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  58. 【請求項58】 前記放電するコンデンサ電圧を閾値電圧と比較するステッ
    プと、前記コンデンサ電圧が前記閾値電圧より低い場合には、前記パルスの生成
    を禁止するステップとをさらに含む、請求項57に記載の車両装置を自動的に制
    御するための方法。
  59. 【請求項59】 前記光センサ内の別の光変換器を周囲光からシールドする
    ステップと、 前記光集積期間の開始時に前記シールドされた光変換器に蓄積された前記電荷
    をリセットするステップと、 前記光集積期間にわたって前記シールドされた光変換器によって蓄積された電
    荷を測定するステップと、 前記測定される蓄積される露出された光変換器電荷と、前記測定される蓄積さ
    れるシールドされた光変換器電荷との間の差に基づく幅を有する前記パルスを出
    力するステップとをさらに含む、請求項55に記載の車両装置を自動的に制御す
    るための方法。
  60. 【請求項60】 積分パルスを受信するステップであって、前記積分パルス
    の幅が前記感度を決定する、該ステップと、 前記光信号として出力パルスを生成するステップであって、前記出力パルスは
    前記積分パルスを受信した後に生成される、該ステップとをさらに含む請求項5
    1に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  61. 【請求項61】 前記積分パルスの終了時と、前記出力パルスの開始時との
    間の時間差は、前記光センサ内の熱雑音の量を示す請求項60に記載の車両装置
    を自動的に制御するための方法。
  62. 【請求項62】 少なくとも1つの半導体光センサのための前記感度は、少
    なくとも1つの以前に生成された離散光信号に基づく、請求項51に記載の車両
    装置を自動的に制御するための方法。
  63. 【請求項63】 前記少なくとも1つの光センサは、前記光集積期間を規定
    する光集積期間信号を受信するための入力を有し、前記光信号は前記光レベルを
    示すパルス幅を有するパルスであり、前記方法はさらに、 集積期間信号のシーケンスを生成するステップであって、前記シーケンス内の
    前記各集積期間信号は異なる光集積期間を規定する、該ステップと、 前記少なくとも1つの予め設定された幅閾値内にあるパルス幅を有する結果的
    に生成された光信号に基づいて前記光レベルを決定するステップとを含む、請求
    項51に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  64. 【請求項64】 前記車両装置は少なくとも1つのヘッドランプを含み、前
    記少なくとも1つの半導体光センサは周囲光センサを含み、前記方法はさらに、
    前記車両の概ね前方および上方の周囲光を受光するように前記周囲光センサを配
    置するステップを含む、請求項51に記載の車両装置を自動的に制御するための
    方法。
  65. 【請求項65】 概ね地平線下の角度から収集される光の量を制限するステ
    ップをさらに含む、請求項64に記載の車両装置を自動的に制御するための方法
  66. 【請求項66】 赤外線周囲光をフィルタリングして除去するステップをさ
    らに含む、請求項64に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  67. 【請求項67】 前記車両装置は少なくとも1つのヘッドランプを含み、前
    記方法はさらに、 第1の光センサで周囲光を検出するステップと、 第2の光センサで光を検出するステップとを含む、請求項51に記載の車両装
    置を自動的に制御するための方法。
  68. 【請求項68】 前記車両装置は少なくとも1つのヘッドランプを含み、前
    記方法はさらに、 第1の周囲光センサで第1の周波数帯内の光を検出するステップと、 第2の周囲光センサで前記第1の周波数帯とは異なる第2の周波数帯内の光を
    検出するステップとを含む、請求項51に記載の車両装置を自動的に制御するた
    めの方法。
  69. 【請求項69】 前記第1の周囲光センサで検出された光から第1のフィル
    タリングされた周囲光レベルを決定するステップと、 前記第2の周囲光センサで検出された光から第2のフィルタリングされた周囲
    光レベルを決定するステップと、 前記第1のフィルタリングされた周囲光レベルと前記第2のフィルタリングさ
    れた周囲光レベルとに基づいて、閾値を決定するステップと、 前記閾値と、前記第1のフィルタリングされた周囲光レベルと前記第2のフィ
    ルタリングされた周囲光レベルとのうちの1つとに基づいて、ヘッドランプ制御
    信号を生成するステップとをさらに含む、請求項68に記載の車両装置を自動的
    に制御するための方法。
  70. 【請求項70】 前記閾値を決定するステップは、前記第1のフィルタリン
    グされた周囲光レベルと前記第2のフィルタリングされた周囲光レベルとの間の
    比を見出すステップを含む、請求項69に記載の車両装置を自動的に制御するた
    めの方法。
  71. 【請求項71】 前記第1の周波数帯は晴天からの光を概ね通過させ、前記
    第2の周波数帯は曇天からの光を概ね通過させる、請求項68に記載の車両装置
    を自動的に制御するための方法。
  72. 【請求項72】 前記車両装置はバックミラーを含み、該ミラーは可変反射
    率表面を有する減光素子を備え、前記反射率は前記装置制御信号に基づき、前記
    方法はさらに、 前記車両の概ね前方の周囲光を検出するステップと、 前記感度を検出された前記周囲光の関数として判定するステップとを含む、請
    求項51に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  73. 【請求項73】 前記車両装置はバックミラーを含み、該ミラーは可変反射
    率表面を有する減光素子を備え、前記反射率は前記装置制御信号に基づき、前記
    方法はさらに、 前記車両の概ね前方の周囲光を検出するステップと、 前記車両の概ね後方の状況からのグレアを検出するステップと、 前記検出された周囲光と前記検出されたグレアとに基づいて、前記装置制御信
    号を生成するステップとを含む、請求項51に記載の車両装置を自動的に制御す
    るための方法。
  74. 【請求項74】 前記減光素子はエレクトロクロミック素子であり、前記装
    置制御信号を生成する前記ステップは、遷移点間に一定の電圧を生成するステッ
    プを含み、隣接する遷移点間の時間は固定の遷移時間であり、また前記制御信号
    を生成する前記ステップはさらに、実際のエレクトロクロミック素子入力電圧が
    所望のエレクトロクロミック素子入力電圧より低い場合には、前記各遷移点で高
    電圧を出力するステップと、前記実際のエレクトロクロミック素子入力電圧が前
    記所望のエレクトロクロミック素子入力電圧より高い場合には、前記各遷移点で
    低電圧を出力するステップとを含む、請求項73に記載の車両装置を自動的に制
    御するための方法。
  75. 【請求項75】 前記実際のエレクトロクロミック素子入力電圧を生成する
    ために、前記装置制御信号をローパスフィルタに通すステップをさらに含む、請
    求項74に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  76. 【請求項76】 前記実際のエレクトロクロミック素子入力電圧が、予め設
    定された量より大きい量だけ前記所望のエレクトロクロミック素子入力電圧を超
    える場合には、前記エレクトロクロミック素子を電気的に短絡するステップをさ
    らに含む、請求項74に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  77. 【請求項77】 前記検出された周囲光に基づいて、周囲光レベルを決定す
    るステップと、 前記周囲光レベルをバイナリ数として表すステップと、 前記周囲光レベルバイナリ数の最上位のバイナリ1のビット位置に基づいて第
    1のバイナリ数部を決定するステップと、 前記周囲光レベルバイナリ数の最上位のバイナリ1に続くビットパターンに基
    づいて第2のバイナリ数部を決定するステップと、 前記第1のバイナリ数部と前記第2のバイナリ数部との連結体として前記周囲
    光レベルのバイナリ対数を決定するステップと、 前記周囲光レベルの前記バイナリ対数に基づいて、グレアセンサ集積期間を決
    定するステップとをさらに含む、請求項73に記載の車両装置を自動的に制御す
    るための方法。
  78. 【請求項78】 前記車両装置は、ウインドウワイパ、ウインドウデフォッ
    ガ、ウインドウデフロスタおよびヘッドランプを含む1組のうちの少なくとも1
    つであり、前記方法はさらに、 光エミッタからの光を車両ウインドウに向けるステップと、 前記車両ウインドウから反射される前記光エミッタからの光を少なくとも1つ
    の半導体光センサで受光するステップと、 前記少なくとも1つの光センサから生成された光信号に基づいて、フロントウ
    インドウ上の水分の存在を検出するステップと、 前記検出された水分の存在に基づいて、前記装置制御信号を生成するステップ
    とを含む、請求項51に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  79. 【請求項79】 前記フロントウインドウ上で水分の存在を検出する前記ス
    テップは、周囲光のレベルを検出することにも基づく、請求項78に記載の車両
    装置を自動的に制御するための方法。
  80. 【請求項80】 前記車両ウインドウに向けられる光は赤外線領域内にある
    、請求項78に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  81. 【請求項81】 前記水分の存在は、前記車両ウインドウから反射される、
    前記光エミッタからの前記光センサによって受光される光のレベルを上昇させる
    、請求項78に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  82. 【請求項82】 前記水分の存在は、前記車両ウインドウから反射される、
    前記光エミッタからの前記光センサによって受光される光のレベルを降下させる
    、請求項78に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  83. 【請求項83】 前記車両装置の制御は、内側表面と外側表面とを有するウ
    インドウ上の水分の存在に基づいており、前記方法は、 エミッタをオフした状態で、光センサから第1の光信号を受信するステップと
    、 前記エミッタをオンするステップと、 前記光センサから第2の光信号を受信するステップであって、前記第2の光信
    号は、前記ウインドウ外側表面によって反射される前記エミッタからの光に基づ
    く、該ステップと、 前記第1の光信号と前記第2の光信号とに基づいて水分の存在を決定するステ
    ップとを含む、請求項51に記載の車両装置を自動的に制御するための方法。
  84. 【請求項84】 前記エミッタをオフした状態で、第2の光センサから第3
    の光信号を受信するステップと、 前記エミッタをオンするステップと、 前記第2の光センサから第4の光信号を受信するステップであって、前記第4
    の信号は前記ウインドウ内側表面によって反射される前記エミッタからの光に基
    づく、該ステップと、 前記第3の光信号と前記第4の光信号とに基づいて、前記内側ウインドウ表面
    上の水分の存在を決定するステップとを含む、請求項83に記載の車両装置を自
    動的に制御するための方法。
  85. 【請求項85】 自動車両のための自動制御システムであって、 少なくとも1つの半導体光検出変換器と、前記各光検出変換器と通信すること
    ができるセンサロジックとを備える光センサパッケージであって、前記センサロ
    ジックは集積期間にわたって前記各光検出変換器上に入射する光に基づいて離散
    光信号を生成する、該光センサパッケージと、 前記光センサパッケージに接続され、前記離散光信号に基づいて少なくとも1
    つの装置制御信号を生成する制御ロジックと、 前記少なくとも1つの装置制御信号に応答する、前記制御ロジックに接続され
    る車両装置とを備える自動車両のための自動制御システム。
  86. 【請求項86】 前記集積期間は可変である、請求項85に記載の自動車両
    のための自動制御システム。
  87. 【請求項87】 前記光センサパッケージは、信号ピン、電源ピンおよびグ
    ランドピンを含む、請求項85に記載の自動車両のための自動制御システム。
  88. 【請求項88】 前記制御ロジックは前記シグナリングピンに接続され、前
    記制御ロジックは前記シグナリングピンを介して前記離散光信号を受信する請求
    項87に記載の自動車両のための自動制御システム。
  89. 【請求項89】 前記集積期間は可変であり、前記制御ロジックは積分制御
    信号を生成する請求項88に記載の自動車両のための自動制御システム。
  90. 【請求項90】 前記積分制御信号は、前記シグナリングピンを介して前記
    センサパッケージによって受信される、請求項89に記載の自動車両のための自
    動制御システム。
  91. 【請求項91】 前記各半導体光検出変換器は同じ空間領域を視認する、請
    求項85に記載の自動車両のための自動制御システム。
  92. 【請求項92】 前記光センサは、目標とする空間分布内の入射光を検出し
    、前記制御ロジックは、前記離散光信号を前記目標とする空間領域内の領域にマ
    ッピングすることなく、前記離散光信号に基づいて少なくとも1つの装置制御信
    号を生成する、請求項85に記載の自動車両のための自動制御システム。
  93. 【請求項93】 自動車両において装置を自動的に制御するための制御信号
    を生成するためのシステムであって、 集積期間にわたって目標とする領域からの光を受光する少なくとも1つの光検
    出変換器を備える少なくとも1つの半導体光センサであって、前記各光センサは
    、前記受光される光の量に基づいて離散光信号を生成するように動作する、該半
    導体光センサと、 前記装置と、前記少なくとも1つの光センサと通信することができる制御ロジ
    ックであって、前記制御ロジックは、前記目標とする領域の画像を形成すること
    なく、前記離散光信号に基づいて前記制御信号を生成するように動作する、該制
    御ロジックとを備える自動車両において装置を自動的に制御するための制御信号
    を生成するためのシステム。
  94. 【請求項94】 自動車両において装置を自動的に制御するための制御信号
    を生成するためのシステムであって、 目標とする空間分布内の光を検出し、かつ前記検出された光に基づいて離散光
    信号を生成するように動作する少なくとも1つの半導体光センサであって、前記
    各光センサは、集積期間にわたって前記光を検出するための少なくとも1つの光
    検出変換器を備える、該半導体光センサと、 前記少なくとも1つの光センサと、前記装置と通信することができる制御ロジ
    ックであって、前記制御ロジックは、前記目標とする空間分布内の前記離散光信
    号をマッピングすることなく、前記離散光信号に基づいて前記制御信号を生成す
    る、該制御ロジックとを備える自動車両において装置を自動的に制御するための
    制御信号を生成するためのシステム。
  95. 【請求項95】 車両運転者が、該車両運転者の概ね後方の状況を視認でき
    るようにする自動車両のためのバックミラーシステムであって、前記バックミラ
    ーシステムは内部バックミラーを備え、該内部バックミラーは、 可変反射率表面を有し、前記反射率は減光素子制御信号に基づく減光素子と、 前記車両の概ね前方の領域から光を受光するように配置され、周囲光集積期間
    にわたって前記周囲光センサ上に入射する光の量に基づいて離散周囲光信号を出
    力するように動作する周囲光センサと、 前記車両運転者の概ね後方の前記状況を視認するために配置され、グレア集積
    期間にわたって前記グレアセンサに入射する光の量に基づいて離散グレア信号を
    出力するように動作するグレアセンサと、 前記減光素子、前記周囲光センサおよび前記グレアセンサと通信することがで
    きる制御ロジックとを備え、該制御ロジックは、 (a)前記周囲光信号に基づいて周囲光レベルを決定し、 (b)前記判定された周囲光レベルに基づいて前記グレア集積期間を決定し、 (c)前記グレア信号に基づいてミラーグレアレベルを決定し、 (d)前記減光素子制御信号を決定し、 (e)前記決定された周囲光レベルに基づいて周囲光信号を出力するように動
    作する、車両運転者が、該車両運転者の概ね後方の状況を視認できるようにする
    自動車両のためのバックミラーシステム。
  96. 【請求項96】 少なくとも1つの外部ミラーをさらに備え、前記少なくと
    も1つの外部ミラーはそれぞれ、 可変反射率表面を有し、前記反射率は外部減光素子制御信号に基づく減光素子
    と、 前記車両運転者の概ね後方の前記状況を視認するために配置され、外部グレア
    集積期間にわたって前記グレアセンサに入射する光の量に基づいて離散外部グレ
    ア信号を出力するように動作するグレアセンサと、 前記内部バックミラー、前記減光素子および前記グレアセンサと通信すること
    ができる外部ミラー制御ロジックとを備え、該外部ミラー制御ロジックは、 (a)前記周囲光レベルに基づいて前記外部グレア集積期間を決定し、 (b)前記外部グレア信号に基づいて外部ミラーグレアレベルを決定し、 (c)前記決定された外部ミラーグレアレベルに基づいて外部減光素子制御信
    号を決定するように動作する、請求項95に記載のバックミラーシステム。
  97. 【請求項97】 少なくとも1つの外部ミラーをさらに備え、前記少なくと
    も1つの外部ミラーはそれぞれ、可変反射率表面を有する減光素子を備え、前記
    反射率は外部減光素子制御信号に基づき、前記制御ロジックはさらに、前記外部
    減光素子制御信号を決定するように動作する、請求項95に記載のバックミラー
    システム。
  98. 【請求項98】 車両運転者が、該車両運転者の概ね後方の状況を視認でき
    るようにする、自動車両のためのバックミラーであって、 可変反射率表面を有し、前記反射率は制御信号に基づく減光素子と、 前記車両運転者の概ね後方の前記状況を視認するように配置されるグレアセン
    サであって、該グレアセンサは、 (a)集積期間にわたって前記グレアセンサ上に入射する光の量に基づいてグ
    レア信号を決定し (b)前記グレア信号に含まれる熱雑音の量を近似し、 (c)前記熱雑音を補償する前記グレア信号を出力するように動作する、該グ
    レアセンサと、 前記減光素子および前記グレアセンサと通信することができる制御ロジックで
    あって、該制御ロジックは、 (a)前記補償されたグレア信号を受信し、 (b)前記補償されたグレア信号に基づいてミラーグレアレベルを決定し、 (c)前記ミラーグレアレベルに基づいて前記減光素子制御信号を決定するよ
    うに動作する該制御ロジックとを備え、車両運転者が該車両運転者の概ね後方の
    状況を視認できるようにする、自動車両のためのバックミラー。
  99. 【請求項99】 前記グレア信号は、光センサ熱雑音の量の指示を含み、前
    記制御ロジックはさらに、前記光センサ熱雑音が予め設定された限度を超える場
    合には、前記減光素子反射率表面の自動減光を停止するように動作する、請求項
    98に記載のバックミラー。
  100. 【請求項100】 前記グレアセンサのためのグレアレンズをさらに備え、
    前記グレアレンズは前記グレアセンサに光学利得を与える、請求項98に記載の
    バックミラー。
  101. 【請求項101】 所望の制御電圧に基づいてエレクトロクロミック素子の
    可変透過率を制御するための制御信号を生成するように動作する制御ロジックで
    あって、前記エレクトロクロミック素子は、印加される制御電圧に応答して減光
    を行い、前記制御ロジックは、遷移点間に一定の電圧として前記制御信号を生成
    するように動作し、隣接する前記遷移点間の時間は固定の遷移時間であり、前記
    各遷移点において、前記制御ロジックは、前記印加される制御電圧が前記所望の
    制御電圧より低い場合には高電圧を出力し、そうでない場合には低電圧を出力す
    る所望の制御電圧に基づいてエレクトロクロミック素子の可変透過率を制御する
    ための制御信号を生成するように動作する制御ロジック。
  102. 【請求項102】 前記制御ロジックは、前記印加される制御電圧を生成す
    るために前記制御信号をフィルタリングするように動作するローパスフィルタを
    備える、請求項101に記載の制御ロジック。
  103. 【請求項103】 前記所望の制御電圧はデジタル数であり、前記制御ロジ
    ックは、前記印加される制御電圧をデジタル化するように動作するアナログ/デ
    ジタルコンバータを備える、請求項101に記載の制御ロジック。
  104. 【請求項104】 前記所望のエレクトロクロミック素子入力電圧はデジタ
    ル数であり、前記制御ロジックは、 前記所望の制御電圧数を表す所望の電圧レベルを生成するように動作するデジ
    タル/アナログコンバータと、 前記所望の電圧レベルと前記印加される制御電圧とを受け入れ、前記所望の電
    圧レベルが前記印加される制御電圧より大きいか否かを指示するように動作する
    コンパレータとを備える、請求項101に記載の制御ロジック。
  105. 【請求項105】 前記遷移時間は、前記エレクトロクロミック素子内のフ
    リッカを抑制するように設定される、請求項101に記載の制御ロジック。
  106. 【請求項106】 前記遷移時間は、2secないし2μsecである請求
    項101に記載の制御ロジック。
  107. 【請求項107】 前記エレクトロクロミック素子間に接続されるスイッチ
    をさらに備え、前記制御ロジックはさらに、前記印加される制御電圧が予め設定
    された量より大きい量だけ前記所望の制御電圧を超えるときに、前記スイッチを
    閉じるように動作する、請求項101に記載の制御ロジック。
  108. 【請求項108】 所望の制御レベルに基づいて、エレクトロクロミック素
    子を制御する制御信号を生成するように動作する制御ロジックであって、前記エ
    レクトロクロミック素子の透過率が印加される制御電圧から判定され、前記制御
    ロジックは、 高電圧出力と低電圧出力との間を選択することにより前記制御信号を生成する
    ように動作するスイッチと、 前記制御信号から前記印加される制御電圧を生成するように動作するローパス
    フィルタと、 前記印加される制御電圧と前記所望の制御レベルとを受け入れる比較ロジック
    とを備え、該比較ロジックは、 (a)前記印加される制御電圧が前記所望の制御レベルより大きいか否かを決
    定し、 (b)前記制御電圧が前記所望の制御レベルより大きいものと決定される場合
    には、低電圧を出力するように前記スイッチを設定し、そうでない場合には、高
    電圧レベルを出力するように前記スイッチを設定し、 (c)固定の遷移時間だけ待機し、 (d)前記判定、前記スイッチの設定および前記待機を繰り返すように動作す
    る制御ロジック。
  109. 【請求項109】 前記比較ロジックは、前記印加される制御電圧をデジタ
    ル化するように動作するアナログ/デジタルコンバータを備える請求項108に
    記載の制御ロジック。
  110. 【請求項110】 前記比較ロジックは、 前記所望の制御レベルを表す所望の電圧レベルを生成するように動作するデジ
    タル/アナログコンバータと、 前記所望の電圧レベルと前記印加される制御電圧とを受け入れ、前記印加され
    る制御電圧が前記所望の電圧レベルより大きいか否かを指示するように動作する
    コンパレータとを備える請求項108に記載の制御ロジック。
  111. 【請求項111】 前記遷移時間は、前記エレクトロクロミック素子内のフ
    リッカを抑制するように設定される請求項108に記載の制御ロジック。
  112. 【請求項112】 前記遷移時間は、2secないし2μsecである請求
    項108に記載の制御ロジック。
  113. 【請求項113】 前記エレクトロクロミック素子間に接続されるスイッチ
    をさらに備え、前記制御ロジックはさらに、前記印加される制御電圧が予め設定
    された量より大きい量だけ前記所望の制御電圧を超えるときに、前記スイッチを
    閉じるように動作する請求項108に記載の制御ロジック。
  114. 【請求項114】 エレクトロクロミック素子を制御する方法であって、該
    エレクトロクロミック素子の透過率は印加される制御電圧に基づき、前記方法は
    、 各遷移時間に一度、前記印加される制御電圧を所望の制御レベルと比較するス
    テップと、 前記印加される制御電圧が前記所望の制御レベルより低い場合には、制御信号
    を高電圧に切り替え、そうでない場合には、前記制御信号を低電圧に切り替える
    ステップと、 前記印加される制御電圧を生成するために前記制御信号をローパスフィルタに
    通すステップとを含む方法。
  115. 【請求項115】 前記比較するステップは前記印加される制御電圧をデジ
    タル化するステップを含む、請求項114に記載のエレクトロクロミック素子を
    制御する方法。
  116. 【請求項116】 前記比較するステップは、 前記所望の制御レベルを所望の電圧レベルに変換するステップと、 前記印加される制御電圧が前記所望の電圧レベルより大きいか否かを指示する
    信号を生成するステップとを含む、請求項114に記載のエレクトロクロミック
    素子を制御する方法。
  117. 【請求項117】 前記遷移時間は、前記エレクトロクロミック素子内のフ
    リッカを抑制するように設定される、請求項114に記載のエレクトロクロミッ
    ク素子を制御する方法。
  118. 【請求項118】 前記遷移時間は、2secないし2μsecである、請
    求項114に記載のエレクトロクロミック素子を制御する方法。
  119. 【請求項119】 前記印加される制御電圧が予め設定された量より大きい
    量だけ前記所望の制御電圧を超えるとき、前記エレクトロクロミック素子を短絡
    するステップをさらに含む、請求項114に記載のエレクトロクロミック素子を
    制御する方法。
  120. 【請求項120】 ある表面上の水分を、前記表面に向けられる光エミッタ
    から光センサによって受光される光の強度に基づいて検出するためのシステムで
    あって、前記光センサは、可変集積期間にわたる入射光に応答して電荷を蓄積す
    るシステム。
  121. 【請求項121】 車両に対して後方に受けられた光センサによって受光さ
    れる光の強度に基づいて車両バックミラーの反射率を調整するためのシステムで
    あって、前記光センサは、可変集積期間にわたる入射光に応答して電荷を蓄積す
    るシステム。
  122. 【請求項122】 光センサによって受光される光の強度に基づいて車両ラ
    イトを制御するためのシステムであって、前記光センサは、可変集積期間にわた
    る入射光に応答して電荷を蓄積するシステム。
  123. 【請求項123】 内側表面および外側表面を有するウインドウ上の水分を
    検出するためのシステムであって、 前記ウインドウにおいて光を放射するように動作するエミッタと、 前記外側表面から反射される光を受光するように動作し、前記反射される光の
    レベルは前記外側表面上の水分を示し、さらに、光集積期間にわたって前記光セ
    ンサ上に入射する光のレベルに基づいて離散光信号を出力するように動作する光
    センサと、 前記エミッタおよび前記光センサと通信することができる制御ロジックとを備
    え、前記制御ロジックは、 (a)前記エミッタをオフした状態で、前記光センサから第1の光信号を受信
    し、 (b)前記エミッタをオンし、 (c)前記光センサから第2の光信号を受信し、 (d)前記第1の光信号および前記第2の光信号に基づいて水分の存在を判定
    するように動作する水分を検出するためのシステム。
  124. 【請求項124】 前記内側表面から反射される光を受信するように動作す
    る第2の光センサをさらに備え、前記反射される光のレベルは前記内側表面上の
    水分を示し、前記第2の光センサはさらに、光集積期間にわたって前記第2の光
    センサ上に入射する光の量に基づいて離散光信号を出力するように動作し、前記
    制御ロジックはさらに、 (a)前記エミッタをオフした状態で、前記第2の光センサから第3の光信号
    を受信し、 (b)前記エミッタをオンし、 (c)前記第2の光センサから第4の光信号を受信し、 (d)前記第3の光信号および前記第4の光信号に基づいて内側表面上の水分
    の存在を判定するように動作する請求項123に記載の水分を検出するためのシ
    ステム。
  125. 【請求項125】 前記水分の存在によって、反射される光のレベルが上昇
    するようになる、請求項123に記載の水分を検出するためのシステム。
  126. 【請求項126】 前記水分の存在によって、反射される光のレベルが降下
    するようになる、請求項123に記載の水分を検出するためのシステム。
  127. 【請求項127】 車両装置を自動的に制御する際に用いるためのシステム
    であって、 少なくとも1つの半導体光検出変換器と、 前記各光検出変換器と通信することができ、集積期間にわたって前記各光検出
    変換器上に入射する光に基づいて離散光信号を生成するセンサロジックと、 視認領域からの光を前記各光検出変換器上に集光するように動作するレンズと
    、 前記レンズ上に配置され、前記集光される光の成分をフィルタリングして除去
    するように動作する接着フィルムとを備えるシステム。
  128. 【請求項128】 自動車両において装置を自動的に制御するためのシステ
    ムであって、前記制御される装置は少なくとも1つのヘッドランプと、可変反射
    率表面を有する少なくとも1つのバックミラーとを備え、前記システムは、 少なくとも1つの上方周囲光センサであって、前記各上方周囲光センサは前記
    車両の概ね前方および上方の領域を視認するように配置される、該上方周囲光セ
    ンサと、 前記車両の概ね前方の領域を視認するように配置される前方周囲光センサと、 前記車両の概ね後方の領域を視認するように配置されるグレアセンサと、 前記1つのヘッドランプ、前記少なくとも1つのバックミラー、前記上方周囲
    センサー、前記前方周囲光センサ、および前記グレアセンサと通信することがで
    きる制御ロジックとを備え、該制御ロジックは、 (a)前記少なくとも1つの上方周囲光センサによって検出される光のレベル
    に基づいて前記少なくとも1つのヘッドランプの状態を制御し、 (b)前記前方周囲光センサおよび前記グレアセンサによって検出される光の
    レベルに基づいて前記少なくとも1つのバックミラーの減光を制御し、 (c)前記前方周囲光センサによって検出される光のレベルが閾値未満である
    とき、前記少なくとも1つのヘッドランプをオンするように動作するシステム。
  129. 【請求項129】 ハウジングをさらに備え、前記ハウジングは少なくとも
    1つの上方周囲光センサと、前方周囲光センサと、グレア光センサと、少なくと
    も1つのバックミラーのうちの1つとを収容する、請求項128に記載の自動車
    両において装置を自動的に制御するためのシステム。
  130. 【請求項130】 自動車両において装置を自動的に制御するためのシステ
    ムであって、前記制御される装置は、車両ウインドウの少なくとも1つの透明な
    領域から水分を除去するための少なくとも1つの手段と、可変反射率表面を有す
    る少なくとも1つのバックミラーとを備え、前記システムは、 車両ウインドウの透明な領域上の水分を検出するように配置される少なくとも
    1つの水分センサと、 前記車両の概ね前方の領域を視認するように配置される前方周囲光センサと、 前記車両の概ね後方の領域を視認するように配置されるグレア光センサとを備
    え、 前記前方周囲光センサと前記グレア光センサとのうちの少なくとも一方は、車
    両ウインドウの透明な領域を通して視認するように配置され、 また前記システムは、前記少なくとも1つの水分を除去するための手段と、前
    記少なくとも1つのバックミラーと、前記水分センサと、前記前方周囲光センサ
    と、前記グレア光センサと通信できる制御ロジックを備え、該制御ロジックは、 (a)前記少なくとも1つの水分センサからの出力に基づいて車両ウインドウ
    の前記少なくとも1つの透明な領域上の水分の量を決定し、 (b)前記判定された水分の量に基づいて前記少なくとも1つの水分を除去す
    るための手段を制御し、 (c)前記判定された水分の量と、前記前方周囲光センサおよび前記グレア光
    センサによって検出される光のレベルとに基づいて、前記少なくとも1つのバッ
    クミラーの減光を制御するように動作するシステム。
  131. 【請求項131】 前記少なくとも1つの水分を除去するための手段は、少
    なくとも1つのウインドウワイパと、少なくとも1つのウインドウデフォッガと
    、少なくとも1つのウインドウデフロスタとを含む1組からの少なくとも1つで
    ある、請求項130に記載の自動車両において装置を自動的に制御するためのシ
    ステム。
  132. 【請求項132】 自動車両において装置を自動的に制御するためのシステ
    ムであって、前記制御される装置は車両ウインドウの透明な領域から水分を除去
    するための少なくとも1つの手段と、少なくとも1つのヘッドランプとを含み、
    前記システムは、 前記車両ウインドウの前記透明な領域上の水分を検出するように配置される少
    なくとも1つの水分センサと、 前記車両の概ね前方および上方の領域を視認するように配置され、前記車両の
    前記透明な領域を通して視認するように配置される少なくともひとつの上方周囲
    光センサと、 前記水分を除去するための少なくとも1つの手段と、前記少なくとも1つのヘ
    ッドランプと、前記水分センサと、前記少なくとも1つの上方周囲光センサと通
    信することができる制御ロジックとを備え、該制御ロジックは、 (a)前記少なくとも1つの水分センサからの出力に基づいて前記車両ウイン
    ドウの前記透明な領域上の水分の量を決定し、 (b)前記判定された水分の量に基づいて前記少なくとも1つの水分を除去す
    る手段を制御し、 (c)前記判定された水分の量と、前記少なくとも1つの上方周囲光センサに
    よって検出される光のレベルとに基づいて、前記少なくとも1つのヘッドランプ
    を制御するように動作するシステム。
  133. 【請求項133】 前記少なくとも1つの水分を除去するための手段は、少
    なくとも1つのウインドウワイパ、少なくとも1つのウインドウデフォッガ、お
    よび少なくとも1つのウインドウデフロスタを含む1組からの少なくとも1つで
    ある、請求項132に記載の自動車両において装置を自動的に制御するためのシ
    ステム。
  134. 【請求項134】 システムであって、 光に対して可変の感度を有する少なくとも1つの半導体光センサであって、該
    各光センサは、前記光センサ上に入射する光の強度を指示する光信号を出力する
    ように動作する、該半導体光センサと、 前記少なくとも1つの光センサと通信することができる制御ロジックであって
    、該制御ロジックは、前記少なくとも1つの光センサの前記感度を変更し、かつ
    光信号に基づいて少なくとも1つの装置制御信号を生成するように動作する、該
    制御ロジックと、 前記制御ロジックと通信することができ、前記少なくとも1つの装置制御信号
    に応答する、自動車両装置とを備えるシステム。
  135. 【請求項135】 前記少なくとも1つの光センサは周囲光センサを含み、
    前記制御ロジックによって変更される前記感度は、前記光センサ上に入射する光
    によって生成される電荷を積分するための集積期間であり、前記感度は前記周囲
    光センサからの前記光信号に基づく、請求項134に記載のシステム。
  136. 【請求項136】 前記自動車両装置はエレクトロクロミック素子を含み、
    前記周囲光センサは前記車両の前方の領域を視認する、請求項135に記載のシ
    ステム。
  137. 【請求項137】 前記自動車両装置は少なくとも1つのヘッドランプを含
    み、前記周囲光センサは上方領域を視認する、請求項135に記載のシステム。
  138. 【請求項138】 前記自動車両装置は車両ウインドウから水分を除去する
    手段を含み、前記少なくとも1つの光センサは、前記ウインドウ上の水分の存在
    を判定するために、前記ウインドウから反射される光を視認する、請求項134
    に記載のシステム。
  139. 【請求項139】 可変反射率を有するミラーであって、 車両の側面に配置されるグレアセンサと、 前記センサに応答して前記ミラーの前記反射率を制御するために前記センサに
    接続され、前記ミラーの前記反射率を制御するためにグレア検出器によって検出
    される前記車両の前記側面からのグレアに応答するコントローラとを含むミラー
  140. 【請求項140】 前記センサは、広い水平方向視界を与えるウインドウを
    含む、請求項139に記載のミラー。
  141. 【請求項141】 前記センサは内部ミラー上に配置される、請求項140
    に記載のミラー。
  142. 【請求項142】 前記センサウインドウは円柱レンズを含む、請求項13
    9に記載のミラー。
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