JP2010502933A

JP2010502933A - シールドされた容量性レイン・センサー

Info

Publication number: JP2010502933A
Application number: JP2008528658A
Authority: JP
Inventors: ネツァー，イシャイ
Original assignee: タマルセンサーズリミティド．
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2010-01-28
Also published as: DE112006002385T5; WO2007029248A2; US20080265913A1; WO2007029248A9; WO2007029248A3; CN101283281A

Abstract

自動車のフロントガラスのワイパーを活性化する容量性レイン・センサーを提供すること。本発明の容量性レイン・センサーは、容量性のプレートと電子回路とを有する。この電子回路は前記プレートの間のキャパシタンスを検出し、前記検出されたキャパシタンス信号を処理し、ワイプ・コマンドを生成する。容量性プレートは、水の吸収と凝縮から気密性のある包囲体により保護される。この包囲体の内側と外側との間の相互接続は、ガラス上にプリントされた導体手段により行われる。ワイパーを動かすような他の浮遊信号は、アダプティブ・フィルタにより阻止される。光センサーを用いて太陽光により誘導される急速な温度変動を抑える。遠静電気界の打ち消しプレートを用いて、近くにある対象物が原因であるワイパーの誤動作を最小にする。

Description

本発明は、シールドされた容量性レイン・センサーに関する。ワイパー操作を自動化する自動車用の光学レイン・センサーは、いくつかの欠点（ワイパーの誤動作、堆積した塩に対する感受性）にも関わらず、益々一般化している。他方で、容量性レイン・センサーは、そのいくつかの利点にも関わらず、自動車業界で受け入れられるほど成熟してはいない。

いくつかの特許文献に開示された容量性レイン・センサーは、フロントガラス上に配置された電極即ち導電性プレートを利用し、近静電気界（near electrostatic field）を通してフロントガラスの外側表面に降る雨滴により変化するキャパシタンスを検出するよう構成されている。

自動車用フロントガラスは、１枚の板ガラスあるいは積層した板ガラスである。フロントガラスの内側表面は、容易にアクセスできるが、検知プレートを配置できるものとは見なされていない。その理由は、ガラスの厚さは、通常５．５ｍｍもあり、検出された雨滴を分離できないからである。雨滴に起因するキャパシタンスの変動は小さく、その結果得られた低レベルの信号は、浮遊容量の影響を受けやすい。一例として、フロントガラスの温度変動は、ガラスの誘電率の温度依存性と組み合わさり、測定されたキャパシタンスはランダムに変動し、ワイパーの誤動作につながる。特許文献１は、この問題に対する解決策として、検知キャパシタンスの近くに補助的な補償キャパシタンスを組み込んでいる（図１を参照のこと）。

米国特許第６，３７３，２６３号明細書 Instruction manual of the Hydrosorb 1000 Automated Water Sorption Analyzer; manufactured by Quantachrome instruments under the title "WATER VAPOR SORPTION THEORY"

このような改善にも関わらず、従来技術に係る容量性レイン・センサーは、フロントガラス上の小さな雨滴（例えば霧等）を取り扱うには不十分である。通常霧は、十ｍＶ台の信号を生成するが、雨による数百ｍＶとは対照的である。このような霧の状況に対処するためには、より高い感受性と従来では認識されなかった障害要因を抑えることが必要である。通常従来のレイン・センサーは、雨滴に起因する急速に変動する信号に適応するが、緩慢な温度に起因する浮遊信号を無視する。このようなフィルタリングは、霧により誘導される信号は、ゆっくりと蓄積する為に、無視（阻止）してしまう。同様に従来技術では、ワイパーと雨検知プレートとの間の変動する浮遊キャパシタンスにより生成される障害信号を無視している。

従来技術は、検知プレート上への雨滴の蓄積の悪影響は認識していたが、水分の吸収又は吸着（以下用語「吸収」と「吸着」とを同意に扱う）を考慮に入れていなかった。水分の吸着に起因する信号は、雨滴と比較して無視していたが、霧の蓄積の検出には、有害である。

本発明の目的は、ワイパーの誤動作を最小にする感度の高い、フロントガラスの内側表面上に配置される容量性レイン・センサーを提供することである。

本発明の第１の態様は、容量性検知プレートを気密に密封することにより、水分の吸収効果を取り除くことである。

本発明の第２の態様は、突然の太陽光の変動に起因する信号を阻止する光センサを使用することである。

本発明の第３の態様は、レイン・センサーと連動するワイパーの誤動作を無くす信号処理を提供する。

本発明の第４の態様は、フロントガラスの内側表面の障害物に起因するワイパーの誤動作を最小にするために、センサの周囲の遠静電気界（far electrostatic field）を取り除くことである。

本発明の第５の態様は、シールドされた保護包囲体と外気との間の電気的接続をガラス上のプリント導体の手段により、単純化することである。

本発明の第６の態様は、接着剤を用いて容量性プレートを配置することである。

本発明の第７の態様は、透明な容量性プレート（電極）を用いて、電極とその近くにある誘電体（ガラス）の太陽光による直接加熱を減らすことである。

上記した本発明の各態様は、本発明の様々な実施例を組み合わせることにより、さらなる利点がある。

本発明の特徴によれば、自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｃ）前記ハウジング装置内を通る電気接続装置と、
を有し
前記ハウジング装置は、前記電極を機密に密封し、前記キャパシタンスを湿分の吸収による影響を受けないようにする。

本発明の更なる特徴によれば、本発明の容量性レイン・センサーは、（ｄ）前記電極に接続され、前記キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路をさらに有する。

本発明の更なる特徴によれば、本発明の容量性レイン・センサーは、（ｅ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システムをさらに有する。

本発明の更なる特徴によれば、前記処理システムは、前記出力信号に応じて変動するダイナミックな特性を有するフィルタを有する。

本発明の更なる特徴によれば、前記処理システムは、
（ａ）前記ワイパーの不動作時、前記出力信号を、第１カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
（ｂ）前記ワイパーの動作時、前記出力信号を、第２カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
前記第２カット・オン周波数は前記第１カット・オン周波数よりも高い。

本発明の更なる特徴によれば、前記電気接続装置は、前記ガラスの内側表面上のプリント導体である。

本発明の更なる特徴によれば、前記ハウジング装置は、導電性材料製である。

本発明の更なる特徴によれば、本発明の容量性レイン・センサーは、（ｆ）太陽光を検出する検出器をさらに有し、
前記処理システムは、前記検出器からの出力に応答し、前記ワイパーの不動作時に、太陽光の急激な増加の後の所定時間内は、ワイプ動作指示信号の生成を阻止する。

本発明の更なる特徴によれば、前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの内側表面に取付られるフレキシブルな非導電性層の表面に配置される。

本発明の更なる特徴によれば、前記少なくとも２個の電極と前記非導電性層は、透明である。

本発明の更なる特徴によれば、前記非導電性層は、前記ガラスの内側表面に取り付けるために、接着剤でコーティングされている。

本発明の更なる特徴によれば、前記少なくとも２個の電極は、透明である。

本発明の更なる特徴によれば、前記少なくとも２個の電極の内の第１電極は、遠静電気界と前記検知領域での近静電気界とを生成する信号で駆動され、
本発明の容量性レイン・センサーは、（ｇ）第３の電極をさらに有し、
前記第３電極は、前記信号とは反対特性の信号で駆動され、前記第１電極の遠静電気界の少なくとも一部とは反対特性の第２遠静電気界を生成する。

本発明の更なる特徴によれば、自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｃ）前記電極に接続され、前記キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路と、
（ｄ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システムと
を有し、
前記処理システムは、
（ｉ）前記ワイパーの不動作時、前記出力信号を、第１カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
（ｉｉ）前記ワイパーの動作時、前記出力信号を、第２カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
前記第２カット・オン周波数は前記第１カット・オン周波数よりも高い。

本発明の更なる特徴によれば、自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｃ）前記電極に接続され、前記キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路と、
（ｄ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システムと、
（ｅ）太陽光を検出する検出器と
を有し、
前記処理システムは、前記検出器からの出力に応答し、前記ワイパーの不動作時に、太陽光の急激な増加の後の所定時間内は、ワイプ動作指示信号の生成を阻止する。

本発明の更なる特徴によれば、自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの内側表面に取り付けられるフレキシブルな非導電性層の表面に配置される。

本発明の更なる特徴によれば、自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
前記少なくとも２個の電極は、透明である。

本発明の更なる特徴によれば、自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）検知キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面に近静電気界検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記検知キャパシタンスを変化させ、前記電極が更に遠静電気界を形成し、
（ｂ）前記検知キャパシタンスの遠静電気界の少なくとも一部に選択的に対抗する補償的遠静電気界を形成する補償電極と、
（ｃ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｄ）前記電極に接続され、前記検知キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路と、
（ｅ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システムと
を有し、
前記電子回路は、前記少なくとも２個の電極の内の第１電極を検知信号で駆動し、前記補償電極を前記検知信号とは反対特性の信号で駆動し、前記第１電極の遠静電気界の少なくとも一部を減らす。

図２は、厚さが５．５ｍｍのガラス上に配置された図３ａの（検知）プレートを用いた容量性レイン・センサーで、検出された雨滴の直径の関数として測定された出力電圧を表す。検知領域上に散乱した小さな雨滴の測定値にも関わらず、実際の結果は、霧、例えば濡れた道路上を通行する車からの「しぶき」は、雨滴とは異なり、ゆっくりと形成され、識別するのが難しい信号となる。その結果、従来技術による容量性レイン・センサーで、単にしきい値を下げることにより、あるいは利得を上げることにより、霧を検出しようとする試みは、ワイパーの誤動作につながる。その理由は、霧による信号は、雨滴の検出のみを取り扱う時には無視可能な浮遊信号だからである。例えば実際のテストでは、ワイパーの誤動作（即ちワイパーの不必要な動作）は、理由はよくわからないが、薄暗い時に起こる。この現象は、検知プレートが乾いており密封されている時には起きない。その原因は、比較的不明な吸収現象として扱われている。このことは非特許文献１に開示されている。その非特許文献１の内容を以下簡単に説明する。

水は、少なくともある程度は多くの固体表面で吸収される。吸収される水分量は、固体表面と、水の分子、温度、水蒸気濃度（圧力、即ち部分圧、相対圧、相対湿度または水分活性度）と、露出した検知表面積の絶対量との親和性の関数である。固体の表面に直接吸収される水分子に加えて、さらなる水分子が、そのサイズに依存して小さな孔内に凝縮する。

水と固体表面との間の親和性は、弱い分散力のみならず静電気力と、更には水素結合の形成に関連する特定の力に依存する。水素結合の力は、その表面の化学的性質、特に酸素の存在に依存する。水素基は、シリカ（酸化シリコン）では特に重要な役目を果たし、シリカは、処理温度に依存して固体表面で、水素基の様々な量を担持する。

ガラスが、基本的に二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の場合には、湿分を吸収し易い。水分吸収は、従来の凝縮とは異なり、特定の相対湿度で発生するわけではなく、また少なすぎて観測できない。単に容量性プレートを従来と同様にカバーすることは、凝縮を通常最小にし、密封は吸収を抑えるために必須のことである。本明細書において、用語「気密」とは、システムの通常の動作状態において、空気の流出入を阻止する封止を意味する。多くの場合において、ハウジング（密封容器）は、水蒸気の浸透を阻止するような材料で形成され組み立てられる。

従来のレイン・センサーは、比較的大きな信号（キャパシタンスの変動）故に、雨滴を検出するのに有効である。この比較的大きな信号は、緩慢に変化するガラス温度に起因する信号と容易に区別できるからである。１Ｈｚのカット・オン周波数のハイパス・フィルタは、雨滴信号を通し、温度に起因する出力変動を阻止するのに有効であるが、ゆっくりと形成される霧による信号も阻止してしまう。通常、０．０５Ｈｚのような低いカット・オン周波数は、霧による信号を通過させ、温度変化に起因する信号を阻止する。

要約すると、本発明のセンサは以下の特徴を有する出力を生成する。
１．高速の変化率。これは、雨滴あるいは浮遊太陽光線による温度変動のいずれかから得られる速い変化率である。この２つの信号はハイパス・フィルタを通り、浮遊信号は光検出器の助けをかりて廃棄される（後で説明する）。
２．中速の変化率。これは、積もった霧から得られ、適宜選択されたカット・オン周波数（０．０５Ｈｚ）のハイパス・フィルタを通過する中速の変化率である。
３．低速の変化率。これは、周囲の温度変動に起因するゆっくりとした変化率である。０．０５Ｈｚのハイパス・フィルタは、これらの信号を大幅に減水させるが、霧に起因する信号は通す。

低周波のハイパス・フィルタの使用が見いだされる。具体的には、フロントガラスが乾いた後でもワイパー動作は時に停止しないことが観測される。これは、検知プレートとその上を通るワイパー・ブレードの間の容量性結合により生成される浮遊信号が原因である。当業者に明らかなように、入力信号から信号を再生し不必要な信号を減衰させるフィルタの出力までかかる時間は、カット・オン周波数に反比例する。即ち０．０５Ｈｚのカット・オン・フィルタでは、ほぼ２０秒である。このことは、ワイパーにより誘導される信号は、直前の雨滴による信号と同様に、フロントガラスが乾いた後でも長い間続き、ワイプ動作が更なるワイプ動作を引き起こす（即ち、ワイパーが停止しない）。

このような複雑な動作は、周囲環境に依存する特性を有するフィルタ即ちアダプティブ・フィルタを用いて解決できる。本発明の一実施例では、複数のフィルタを用いる。例えば、０．０５Ｈｚのカット・オン周波数を有する第１フィルタと、２Ｈｚのカット・オン周波数を有する第２フィルタである。前者は、ワイプ・サイクルに対し長い減衰時間を有し、後者は、ワイプ・サイクルに比較して短い減衰時間を有する。このアプローチによれば、第１フィルタは、システムがスタンバイ（即ち雨のない）状態で用いられ、第２フィルタは、ワイプ動作が開始した時に用いられる（即ち、切り替えられ第１フィルタの機能に取って代わる）。本発明の一実施例によれば、第１フィルタが切られた後、システム・コンテンツはどのような過去の履歴からもクリアにされる。その結果ワイパーは停止し、システムはスタンバイ状態に戻る。過去の信号とは無関係に再びスイッチが入る状態になる。より高級なアダプティブ・フィルタをデジタル技術を用いて実現できる。ある値以上あるいはある範囲内の周波数を有する信号を選択するのに有効な処理は、本明細書では「フィルタリング」と称する。この表現は、デジタル処理技術では一般的ではない。

図３の（Ａ）は、本発明の第１実施例の検知用電極（プレート）のレイアウトを示す。検知プレートは、プレート２、３の間のギャップに向かい合うフロントガラスのフロント（外側表面）にプリントされる。図３の（Ｂ）においては、有効な検知領域は、２つのギャップに形成されるが、センサの全設置面積は２倍にはならない。本発明が内部導電（且つ透明な）層（例えばヒーター・グリッドあるいはコーティング、または太陽熱反射コーティング）を有する積層のフロントガラスに適用される場合には、ポートホール（開口）が、レイン・センサーの前面の導電層に形成される。その結果、導電層は、検知プレートをウィンドウの前面（外側面）では密封することはない。

図４は、図３（Ａ）のプレートを組み込んだ第１のシールドされた容量性レイン・センサーの部分切り欠き図である。センサー・ハウジング１は導電性で接地され、静電気シールダオ（密封）として機能する。センサー・ハウジング１は、フロントガラスの内側表面８に通常シリコン接着剤の手段で接着され、凝縮と吸収から検知プレート（プレート３のみを示す）を保護する。吸収をできるだけ少なくするために、密封する前に包囲体の内部空間を乾燥させるのが好ましい。プリント回路基板４は、電子回路を有し、この電子回路が検出されたキャパシタンスを出力信号に変換する。電子回路は、励起信号を提供するために、第１のプレートに接続されるＡＣ電源と、結合信号を検出するために、第２のプレートに接続される入力を有する電荷増幅器とを有する。この電荷増幅器の出力信号は、脱変調されフィルタ処理され、レイン・センサーの出力を形成する。この出力は、その後、信号プロセッサと制御ユニットとに与えられる。信号プロセッサと制御ユニットは、マイコンプロセッサを有する処理システムで具体化される。信号プロセッサと制御ユニットの機能は、図７のフローチャートを参照して以下説明する。容量性プレート（図示せず）への電気的接続は、銀を含有したシリコン接着剤を用いて行われる。包囲体の外側への相互接続は、電気コネクタ５を用いて具体化される。この電気コネクタ５は、センサー・ハウジング１内に絶縁状態で埋設された複数のピンを有する。

図５は、本発明の第２実施例による容量性レイン・センサーを示す。この構成は、図４に類似するが、電気コネクタ５が存在せず、プリント回路基板は、センサー・ハウジング１の外側にガラス表面にプリントされた導体６（フロントガラス業界では一般的な標準のシルバーインク）を用いて接続されている。パッド７は、フロントガラス上にはんだ付けされたスタッド（図示せず）を搭載し、このスタッドにケーブルが接続される。ハウジングとプリント導体が短絡するのを回避するために、間隙（図示せず）がそれぞれの壁に設けられる。この間隙は、絶縁密封材（例えばシリコン）で充填される。この相互接続方法の利点は、ハウジングは導電性ポリマーから注入モールドで形成され、図４で必要とされるハウジングと導体ピンとの間の絶縁の必要性を回避できる点である。

気密にシールドされたレイン・センサーも、太陽光の突然の変化に応答して、例えばトンネルに入った時あるいはトンネルから出た時に、ワイパーの誤動作を時に引き起こす。この理由は、吸収した太陽光に起因する局部的なガラス温度の変化が起こり、これがガラスの誘電率に影響を与え、その結果、検出されたキャパシタンスに影響を与えるからである。この影響の伝達は速い。その理由は、熱は、ガラス内の熱拡散による遅延なしに、プレート（不透明およびそれ故に熱吸収性がある）上で直接発生するからである。上記のハイパス・フィルタは、ガラスを通した大気からの熱拡散に起因する誤信号を阻止するが、電極および隣接するガラスの急激な直接的加熱により浮遊信号を生成し、この浮遊信号は、速すぎて、上記のハイパス・フィルタでは減衰できない。

この問題を解決するために、本発明の一実施例では、光センサを用いて太陽光を検出し、太陽光の強度の急激な変化の後短時間で発生する遷移信号を阻止する。一実施例として図６は、別の励起プレートによる環状レイン・センサーを示す。プレート３が検知プレートである。プレート３内の開口により、周囲光がプリント回路基板上に搭載された光検知装置（例えばシリコン・フォトダイオード）を照射する。太陽光の変化が所定のしきい値（通常その大きさと変化の観点から規定される）を超えた時、ワイパー動作を停止させるコマンドが発せられる（図７）。通常ワイパー動作停止信号は、システムがスタンバイ・モードにある時にのみ発せされる。検知した雨によりワイパーが既にワイパー動作を行っている時には発生しない。光センサは、他の目的（例えばヘッドライトを周囲の光状態に応じてオン／オフする）にも用いることができる。

図７は、本発明の一実施例のワイパー・コマンド生成器のフローチャート図である。レイン・センサーの信号（測定されたキャパシタンスに比例する）が、２Ｈｚと０．０５Ｈｚのカット・オン周波数を有する２個のハイパス・フィルタに入力される。このワイパー・コマンド生成器は、出力信号と太陽光センサからの信号により、ワイパーを動かしたり止めたりする。これは図に示す論理フローに従って行われる。このフローチャートは、本発明の単なる一実施例で、別の論理構成を用いて同一機能および等価の機能を達成できる。一例として太陽光センサは、メインのセンサのセンサ装置と並列に動作して、太陽光の急激な変化およびワイパーの「停止状態」に応じて、ワイプ動作禁止信号を生成する。

本発明のさらに好ましい特徴においては、容量性プレートを、薄い非導電性基板、好ましくは自己接着性のあるステッカー上にプリントし、これをフロントガラスの内側表面に貼り付ける。この実施例における電極は間接的にフロントガラスに配置しているにも拘わらず、特許請求の範囲の「ガラスの表面に配置する」は間接配置も含む。この実施例は以下の特徴を有する。
１．製造プロセスに関わらず、如何なるフロントガラスにも適用可能である。
２．フロントガラスに直接プリントする必要がないため安くなる。
３．本発明のシステムを選択的に既存のフロントガラスに取り付けることができるため多様な取付が可能である。
４．フロントガラスの様々な場所に配置できる。
５．容量性プレートは、透明な導電性材料製、例えばインジウムすず酸化物（Indium Tin Oxide (ITO)）製であり、通常これはタッチパネル・ディスプレイで使用されているものである。

透明な容量性プレートを使用することは、フロントガラスに直接貼り付ける場合でさえ別の利点がある。電極により吸収される太陽光の量は、不透明なコーティング層（例えばシルバーインク）に比較して大幅に低減できる点である。その結果、透明な容量性プレートの使用は、ガラスの局部加熱を低減し、ワイパーの誤動作は、太陽光の急激な変化に応答しても発生しない。透明な電極をフロントガラスの表面に直接添付することも、本発明の範囲内に入る。インジウムすず酸化物（ＩＴＯ）をフロントガラスに既存の製造技術で直接配置することは、高価な真空プロセスを必要とし、大量生産には合わない。それ故に、自己接着性のある接着剤（ステッカー）とＩＴＯの使用を組み合わせることに、特に相乗効果がある。

ワイパーがフロントサイドに存在することに対する感受性とは無関係に、別に問題が従来の容量性レイン・センサーで発生する。これは、プレートにより生成される遠静電気界と相互作用する近くにある導線性障害物に対する浮遊感受性が原因である。この感受性はワイパーの誤動作につながるが、フロントガラスの両側のセンサから１０ｃｍも離れた人の手が近くにあることも原因である。この現象は、フロントガラスの内側に近い体の別の部分でも発生する。センサ・ハウジングは、導電性であり、フロントガラスの内側の遠い領域も密封しているが、ある静電気界は、外側から折り曲げられてガラスを介してリークし、潜在的に近くの導電性対象物あるいは同乗者と相互作用して、誤ったワイパー動作を引き起こす。

本発明においては、この問題は、対抗（相殺）する遠静電気界を生成する補助プレートを用いて解決するが、これは、湿分検知が行われる複数の検知プレート間の近静電気界に影響を及ぼさない。この構成（励起電極が検知電極を包囲するよう配置され、補償電極が励起電極を包囲するよう配置される）が、最も有効と判断される。円形センサの場合には、このレイアウトは、同心の環状電極の組により実現される。図８は、この種の円形レイン・センサーの断面図を示す。即ち周囲の遠静電気界を打ち消す追加プレートを有する。図９は、補償しない静電気界のシミュレーションを示す（打ち消しプレート上の電極はＶｃ＝０）。図１０において、ピーク間電圧Ｖｃ＝−７Ｖが、静電気界を打ち消すプレートに加えられる。この電圧は励起プレートの電圧とは位相が反対で、逆移相の静電気界を生成し、元からあった遠静電気界を選択的に打ち消す。下に示す表は、ポイントＡ、Ｂ、Ｃの電位を示す。ポイントＡは、近静電気界領域にあり、ウインドウの外側表面上の雨滴に対し感受性がある。一方、ポイントＢ、Ｃは、ウインドウの内側の補償領域にあり、そこでは打ち消し用の静電気界が最適化される。静電気界打ち消しプレートは、ポイントＣ、Ｂにおける電位（この電位に浮遊感受性が比例する）をほぼゼロにする。、ポイントＡでは電位（この電位に雨の感受性は比例する）には、わずかしか影響を及ぼさないことが解る。
表
ポイントＶｃ＝０ＶＶｃ＝７Ｖ
Ａ１．７５Ｖ１．５０Ｖ
Ｂ０．３０Ｖ −０．００５Ｖ
Ｃ０．２５Ｖ０．００５Ｖ

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。

従来のレイン・センサーの容量性プレートのレイアウトを示す平面図。通常の容量性レイン・センサーにおいて、測定された信号と検出された雨滴との直径との関係を表すグラフ。縦軸：出力横軸：雨滴の大きさ（Ａ）は、本発明の一実施例による容量性プレートの第１のレイアウトを示す平面図で、Ｂは、第２のレイアウトを示す平面図。訳文：雨検知領域本発明の第１実施例による気密包囲体を表す部分切り欠き斜視図。本発明の第２実施例によるプリントされた導体を有する気密包囲体の斜視図。光検出器を有する容量性プレートの環状レイアウトを表す平面図。左側訳文：雨検知領域、右訳文：フォトセンサー本発明の信号処理装置が実行するフローチャート図。各ステップの翻訳：上から順に、自動モードの開始ワイパーはＯＮか？０．０５Ｈｚのハイパス・フィルターからの信号を監視する遷移変動を検出したか？遷移光変化を検出したか？ワイパーを動かす２Ｈｚのハイパス・フィルターからの信号を監視する遷移変動を検出したか？ワイパーを停止する近くの障害物に対する浮遊容量感受性を最小にする遠静電気界を生成するプレートを有する環状の容量性レイン・センサーの断面図。訳文：上段：ウインドウ、下段：左から、励起プレート、シールド、受信プレート、キャンセル・プレート本発明の、センサの近傍の一定の電位ラインを示す非補償型の環状容量性レイン・センサーの断面図。訳文：ガラス外側、内側本発明の、センサの近傍の一定の電位ラインを示す補償型の環状容量性レイン・センサーの断面図。訳文：ガラス外側、内側

符号の説明

１センサー・ハウジング
２，３プレート
４プリント回路基板
５電気コネクタ
６導体
７パッド
８内側表面

Claims

自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｃ）前記ハウジング装置内を通る電気接続装置と、
を有し
前記ハウジング装置は、前記電極を機密に密封し、前記キャパシタンスを湿分の吸収による影響を受けないようにする
ことを特徴とする車両用容量性レイン・センサー。
（ｄ）前記電極に接続され、前記キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用容量性レイン・センサー。
（ｅ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システム
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記処理システムは、前記出力信号に応じて変動するダイナミックな特性を有するフィルタを有する
ことを特徴とする請求項３記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記処理システムは、
（ａ）前記ワイパーの不動作時、前記出力信号を、第１カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
（ｂ）前記ワイパーの動作時、前記出力信号を、第２カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
前記第２カット・オン周波数は前記第１カット・オン周波数よりも高い
ことを特徴とする請求項３記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記電気接続装置は、前記ガラスの内側表面上のプリント導体である
ことを特徴とする請求項１記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記ハウジング装置は、導電性材料製である
ことを特徴とする請求項１記載の車両用容量性レイン・センサー。
（ｆ）太陽光を検出する検出器
をさらに有し、
前記処理システムは、前記検出器からの出力に応答し、前記ワイパーの不動作時に、太陽光の急激な増加の後の所定時間内は、ワイプ動作指示信号の生成を阻止する
ことを特徴とする請求項３記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの内側表面に取付られるフレキシブルな非導電性層の表面に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記少なくとも２個の電極と前記非導電性層は、透明である
ことを特徴とする請求項９記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記非導電性層は、前記ガラスの内側表面に取り付けるために、接着剤でコーティングされている
ことを特徴とする請求項９記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記少なくとも２個の電極は、透明である
ことを特徴とする請求項１記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記少なくとも２個の電極の内の第１電極は、遠静電気界と前記検知領域での近静電気界とを生成する信号で駆動され、
（ｇ）第３の電極
をさらに有し、
前記第３電極は、前記信号とは反対特性の信号で駆動され、前記第１電極の遠静電気界の少なくとも一部とは反対特性の第２遠静電気界を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用容量性レイン・センサー。
自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｃ）前記電極に接続され、前記キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路と、
（ｄ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システムと
を有し、
前記処理システムは、
（ｉ）前記ワイパーの不動作時、前記出力信号を、第１カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
（ｉｉ）前記ワイパーの動作時、前記出力信号を、第２カット・オン周波数以下の周波数変動を切り捨てるよう、フィルタ処理し、
前記第２カット・オン周波数は前記第１カット・オン周波数よりも高い
ことを特徴とする車両用容量性レイン・センサー。
自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｃ）前記電極に接続され、前記キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路と、
（ｄ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システムと、
（ｅ）太陽光を検出する検出器と
を有し、
前記処理システムは、前記検出器からの出力に応答し、前記ワイパーの不動作時に、太陽光の急激な増加の後の所定時間内は、ワイプ動作指示信号の生成を阻止する
ことを特徴とする車両用容量性レイン・センサー。
自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの内側表面に取り付けられるフレキシブルな非導電性層の表面に配置される
ことを特徴とする車両用容量性レイン・センサー。
前記少なくとも２個の電極と前記非導電性層は、透明である
ことを特徴とする請求項１６記載の車両用容量性レイン・センサー。
前記非導電性層は、前記ガラスの内側表面に取り付けるために、接着剤でコーティングされている
ことを特徴とする請求項１６記載の車両用容量性レイン・センサー。
自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面の検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記キャパシタンスを変化させ、
（ｂ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
前記少なくとも２個の電極は、透明である
ことを特徴とする請求項１６記載の車両用容量性レイン・センサー。
自動車のガラスの内側表面上に配置された容量性レイン・センサーにおいて、
前記容量性レイン・センサーは、前記ガラスの外側表面上の湿分を検出する検知領域を有し、前記ガラスの外側表面に配置されたワイパーに与えるワイプ動作指示信号を生成し、
（ａ）検知キャパシタンスを構成する、前記ガラスの内側表面に配置される少なくとも２個の電極と、
前記少なくとも２個の電極は、前記ガラスの外側表面に近静電気界検知領域を形成し、この検知領域内での水の存在が前記検知キャパシタンスを変化させ、前記電極が更に遠静電気界を形成し、
（ｂ）前記検知キャパシタンスの遠静電気界の少なくとも一部に選択的に対抗する補償的遠静電気界を形成する補償電極と、
（ｃ）前記電極を包囲し、前記ガラスの内側表面と共働するハウジング装置と、
前記ハウジング装置の少なくとも一部は、前記電極をシールドする静電気シールドとして機能し、
（ｄ）前記電極に接続され、前記検知キャパシタンスを表す出力信号を生成する電子回路と、
（ｅ）前記出力信号から、前記ワイプ動作指示信号を生成する処理システムと
を有し、
前記電子回路は、前記少なくとも２個の電極の内の第１電極を検知信号で駆動し、前記補償電極を前記検知信号とは反対特性の信号で駆動し、前記第１電極の遠静電気界の少なくとも一部を減らす
ことを特徴とする車両用容量性レイン・センサー。