JP3478869B2 - 窓自動洗浄装置用の超音波検出装置 - Google Patents
窓自動洗浄装置用の超音波検出装置Info
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- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に超音波検出装置
に関し、特に窓に水などの異物が付着していないかどう
かを検出するための超音波検出装置に関するものであ
る。この超音波検出装置は自動車のフロントガラスの自
動洗浄装置に用いるのに適しており、以後の説明におい
ては、便宜上この応用を典型例として取り上げて本発明
の説明を行うこととするが、ただし、本発明はこの応用
だけに限定されるものではない。
に関し、特に窓に水などの異物が付着していないかどう
かを検出するための超音波検出装置に関するものであ
る。この超音波検出装置は自動車のフロントガラスの自
動洗浄装置に用いるのに適しており、以後の説明におい
ては、便宜上この応用を典型例として取り上げて本発明
の説明を行うこととするが、ただし、本発明はこの応用
だけに限定されるものではない。
【０００２】
【従来の技術】最近、表面に付着した水を超音波によっ
て検出することによって自動的に洗浄を行う装置が、い
ろいろと提案されている。
て検出することによって自動的に洗浄を行う装置が、い
ろいろと提案されている。
【０００３】既存のそのような装置の１つとして、自動
車のフロントガラスの内面に設置し、内蔵されたトラン
スデューサによって超音波パルスを放射し、フロントガ
ラスから反射されて戻ってくるパルスを受信して処理す
る装置が知られている。この装置は次のように動作す
る。超音波パルスは、フロントガラスの厚み中を伝搬し
ていくが、その際、フロントガラスの内面と外面との間
で何度も内部反射に出会う。
車のフロントガラスの内面に設置し、内蔵されたトラン
スデューサによって超音波パルスを放射し、フロントガ
ラスから反射されて戻ってくるパルスを受信して処理す
る装置が知られている。この装置は次のように動作す
る。超音波パルスは、フロントガラスの厚み中を伝搬し
ていくが、その際、フロントガラスの内面と外面との間
で何度も内部反射に出会う。
【０００４】このときの反射の振幅の減衰率は、ウィン
ドスクリーン上に水が付着しているかどうかによって異
なる。フロントガラスの外面の測定位置に水が付着して
いない場合の内部反射パルスの振幅の減衰率は、フロン
トガラスの外面に水が付着している場合の減衰率と比較
して小さい。従って、超音波パルスを放射して後のある
所定の時刻において、トランスデューサによって検出さ
れた反射パルスの振幅を測定し、この振幅を所定の基準
電圧と比較することによって、フロントガラスの外面に
水が付着しているかどうかを判定することが可能であ
り、もし付着していればフロントガラスワイバーを作動
させるようにできる。
ドスクリーン上に水が付着しているかどうかによって異
なる。フロントガラスの外面の測定位置に水が付着して
いない場合の内部反射パルスの振幅の減衰率は、フロン
トガラスの外面に水が付着している場合の減衰率と比較
して小さい。従って、超音波パルスを放射して後のある
所定の時刻において、トランスデューサによって検出さ
れた反射パルスの振幅を測定し、この振幅を所定の基準
電圧と比較することによって、フロントガラスの外面に
水が付着しているかどうかを判定することが可能であ
り、もし付着していればフロントガラスワイバーを作動
させるようにできる。
【０００５】しかしながら、実際にはこの方法はフロン
トガラス上に水が付着しているかどうかを十分な高信頼
性をもって検出することができない。この装置の１つの
問題は、例えばトランスデューサの向きや結合の仕方が
変化したり、あるいはフロントガラスへの物体の衝撃に
よってスプリアス信号が発生し、これによって反射パル
スの振幅が影響されやすいというこである。
トガラス上に水が付着しているかどうかを十分な高信頼
性をもって検出することができない。この装置の１つの
問題は、例えばトランスデューサの向きや結合の仕方が
変化したり、あるいはフロントガラスへの物体の衝撃に
よってスプリアス信号が発生し、これによって反射パル
スの振幅が影響されやすいというこである。
【０００６】この装置の他の問題は基準電圧を所定の電
圧に維持することが困難であり、周囲温度の変化にとも
なって基準電圧が変化したりドリフトを起こしてしまう
ことである。また、放射超音波パルスの大きさ、および
電子回路で測定されて処理される検出反射パルスの減衰
率もこの処理回路の温度の影響を受ける。さらにまた、
反射パルスの振幅の減衰率は、パルスが通過していく材
料の温度にも影響される。
圧に維持することが困難であり、周囲温度の変化にとも
なって基準電圧が変化したりドリフトを起こしてしまう
ことである。また、放射超音波パルスの大きさ、および
電子回路で測定されて処理される検出反射パルスの減衰
率もこの処理回路の温度の影響を受ける。さらにまた、
反射パルスの振幅の減衰率は、パルスが通過していく材
料の温度にも影響される。
【０００７】従って、上記の装置は、いろいろな誤差要
因によって、水などの異物がフロントガラスに付着して
いるものと間違った判定をしてしまい不必要にフロント
ガラスワイパーを作動させてしまう傾向がある。
因によって、水などの異物がフロントガラスに付着して
いるものと間違った判定をしてしまい不必要にフロント
ガラスワイパーを作動させてしまう傾向がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術のこのよう
な欠点を改善あるいは克服することができる超音波検出
装置を提供することが本発明の目的である。
な欠点を改善あるいは克服することができる超音波検出
装置を提供することが本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、本発
明は、超音波パルス列を放射して上記の窓中を伝搬さ
せ、上記窓に異物が付着しているかどうかで異なる減衰
率で時間とともにその振幅が減少していく上記超音波パ
ルス列の反射パルス列を受信するためのトランスデュー
サ手段を具備した、窓に付着した水などの異物を検出す
るための超音波検出装置において、該超音波検出装置が
さらに、上記の反射信号を選択可能な利得だけ増幅する
ための増幅手段と、選択可能な時間の間だけ上記反射信
号を積分して積分値を求めるための積分手段と、上記積
分値を測定し、上記積分値が定常値を保つように上記利
得を選定するための増幅器制御手段と、上記積分値の上
記定常値からの一時的な偏位量を測定して、この一時的
な偏位量があらかじめ定められたスレッショールド値よ
りも大きくないかどうかを判定するための手段とを具備
していることを特徴とする超音波検出装置を提供するも
のである。
明は、超音波パルス列を放射して上記の窓中を伝搬さ
せ、上記窓に異物が付着しているかどうかで異なる減衰
率で時間とともにその振幅が減少していく上記超音波パ
ルス列の反射パルス列を受信するためのトランスデュー
サ手段を具備した、窓に付着した水などの異物を検出す
るための超音波検出装置において、該超音波検出装置が
さらに、上記の反射信号を選択可能な利得だけ増幅する
ための増幅手段と、選択可能な時間の間だけ上記反射信
号を積分して積分値を求めるための積分手段と、上記積
分値を測定し、上記積分値が定常値を保つように上記利
得を選定するための増幅器制御手段と、上記積分値の上
記定常値からの一時的な偏位量を測定して、この一時的
な偏位量があらかじめ定められたスレッショールド値よ
りも大きくないかどうかを判定するための手段とを具備
していることを特徴とする超音波検出装置を提供するも
のである。
【００１０】本発明の超音波検出装置では、反射信号を
部分的に積分し、この積分信号を定常値に維持するよう
にして、この定常値からの一時的な偏位を測定すること
によって、フロントガラス上に付着した水の検出におけ
るスプリアス雑音や温度変動の影響を最小にし、基準電
圧を用いることによる困難を回避するものである。
部分的に積分し、この積分信号を定常値に維持するよう
にして、この定常値からの一時的な偏位を測定すること
によって、フロントガラス上に付着した水の検出におけ
るスプリアス雑音や温度変動の影響を最小にし、基準電
圧を用いることによる困難を回避するものである。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の特徴をさらに詳細に説明す
る。理解を容易にするため、超音波検出装置の好適な実
施例に関する添付図面を参照しながら、本発明について
以下に説明を行うが、ただし、添付図面に示したこの好
適な実施例のみに本発明が限定されるものではない。
る。理解を容易にするため、超音波検出装置の好適な実
施例に関する添付図面を参照しながら、本発明について
以下に説明を行うが、ただし、添付図面に示したこの好
適な実施例のみに本発明が限定されるものではない。
【００１２】まず図１を参照する。図１は、本発明によ
る超音波検出装置を具備した自動洗浄装置を装着したフ
ロントガラス１の平面図である。この洗浄装置は、フロ
ントガラス１の外側表面２に付着した異物を除去するよ
うに設計されている。ここで、「異物」という用語は、
水、雪、泥などの、フロントガラス１に付着して運転者
の視界に入る可能性のある物を表す。
る超音波検出装置を具備した自動洗浄装置を装着したフ
ロントガラス１の平面図である。この洗浄装置は、フロ
ントガラス１の外側表面２に付着した異物を除去するよ
うに設計されている。ここで、「異物」という用語は、
水、雪、泥などの、フロントガラス１に付着して運転者
の視界に入る可能性のある物を表す。
【００１３】洗浄装置は、フロントガラスワイパーアセ
ンブリ３とフロントガラス上に異物が存在していないか
どうかを検出する超音波検出装置４とからなっている。
フロントガラスワイパーアセンブリ３は、ロッドアセン
ブリ８を介してモータ７によって駆動されるブレード５
および６を具備している。ブレード５および６はフロン
トガラス１の外側表面２上の破線で境界が示されている
あらかじめ定めれた領域９、すなわち運転者が自動車を
運転するのに最小必要となる視界範囲を弧状の往復運動
をすることができるようになされている。このアセンブ
リについては良く知られているものであり、ここではこ
れ以上の説明はしない。
ンブリ３とフロントガラス上に異物が存在していないか
どうかを検出する超音波検出装置４とからなっている。
フロントガラスワイパーアセンブリ３は、ロッドアセン
ブリ８を介してモータ７によって駆動されるブレード５
および６を具備している。ブレード５および６はフロン
トガラス１の外側表面２上の破線で境界が示されている
あらかじめ定めれた領域９、すなわち運転者が自動車を
運転するのに最小必要となる視界範囲を弧状の往復運動
をすることができるようになされている。このアセンブ
リについては良く知られているものであり、ここではこ
れ以上の説明はしない。
【００１４】超音波検出装置４は、基本的にはトランス
デューサ１０とこれに関連する電気回路１１とからなっ
ている。トランスデューサ１０は、フロントガラス１の
内側表面に固定され、フロントガラス１のシール部分１
５に沿って配設された同軸ケーブル１２を介して回路１
１に電気的に接続されている。また電気回路１１には、
電源回路１６が接続されている。なお、この電源回路１
６としては自動車の主バッテリを用いるのが好適であ
る。モータ７が電気回路１１に接続されており、外側表
面２上に水やその他の異物が付着していることを電気回
路１１が示した場合には、このモータによってフロント
ガラス１の外側表面２上をワイパーブレード５および６
を駆動させるようになされている。なお、電気回路１１
は集積回路の形で実現するのが好適であり、そうすれば
電気回路１１をトランスデューサ１０と一体とすること
ができる。
デューサ１０とこれに関連する電気回路１１とからなっ
ている。トランスデューサ１０は、フロントガラス１の
内側表面に固定され、フロントガラス１のシール部分１
５に沿って配設された同軸ケーブル１２を介して回路１
１に電気的に接続されている。また電気回路１１には、
電源回路１６が接続されている。なお、この電源回路１
６としては自動車の主バッテリを用いるのが好適であ
る。モータ７が電気回路１１に接続されており、外側表
面２上に水やその他の異物が付着していることを電気回
路１１が示した場合には、このモータによってフロント
ガラス１の外側表面２上をワイパーブレード５および６
を駆動させるようになされている。なお、電気回路１１
は集積回路の形で実現するのが好適であり、そうすれば
電気回路１１をトランスデューサ１０と一体とすること
ができる。
【００１５】さて、図２を参照する。図２は、図１の超
音波検出装置４とモータ７についてその概要を示したも
のである。超音波検出装置４は、超音波トランスデュー
サ１０、クロック回路２０、整形回路２１、増幅器２２
および２３、帯域通過フィルタ２４、包絡線検波器２
５、積分回路２６、アナログ・ディジタル変換器２７、
駆動回路２９、およびタイムウィンドー回路３０とから
なっている。
音波検出装置４とモータ７についてその概要を示したも
のである。超音波検出装置４は、超音波トランスデュー
サ１０、クロック回路２０、整形回路２１、増幅器２２
および２３、帯域通過フィルタ２４、包絡線検波器２
５、積分回路２６、アナログ・ディジタル変換器２７、
駆動回路２９、およびタイムウィンドー回路３０とから
なっている。
【００１６】超音波トランスデューサ１０は所望の任意
の設計のものを用いることができ、これを用いて入力超
音波パルス列を放射し、この各パルスをフロントガラス
１の厚み中を伝搬させ、放射された各パルスに対応する
反射パルスを受信する。トランスデューサ１０として
は、チタン酸鉛などのディスク状の圧電セラミックを用
いることができ、その対向する２つの面は、それぞれ電
気回路１１との接続を行うのに用いる電極で覆われてい
る。トランスデューサ１０は、フロントガラス１の内側
表面に取り付けられるが、その際、取り付け界面におい
て寄生的な反射が起こらないようにしっかりと取り付け
られる。
の設計のものを用いることができ、これを用いて入力超
音波パルス列を放射し、この各パルスをフロントガラス
１の厚み中を伝搬させ、放射された各パルスに対応する
反射パルスを受信する。トランスデューサ１０として
は、チタン酸鉛などのディスク状の圧電セラミックを用
いることができ、その対向する２つの面は、それぞれ電
気回路１１との接続を行うのに用いる電極で覆われてい
る。トランスデューサ１０は、フロントガラス１の内側
表面に取り付けられるが、その際、取り付け界面におい
て寄生的な反射が起こらないようにしっかりと取り付け
られる。
【００１７】クロック回路２０は、５０ナノ秒から２０
０ナノ秒の幅を有するインパルスを整形回路２１に対し
て送る。これらのインパルスの振幅は、整形回路２１に
よって一定値、例えば１０Ｖに制限される。整形回路２
１からのインパルスは、トランスデューサ１０の電極間
に印可され、トランスデューサ１０は、このインパルス
に励起されて入力超音波パルス列３１を発生させる。こ
れらのパルスの繰り返し周波数は適当な任意の値を用い
ることができ、例えばおよそ２．５６ＫＨｚとすること
ができる。これらのパルスは、フロントガラスの厚み中
を伝搬し、フロントガラスの内側表面と外側表面との間
において、多重内部反射を受ける。
０ナノ秒の幅を有するインパルスを整形回路２１に対し
て送る。これらのインパルスの振幅は、整形回路２１に
よって一定値、例えば１０Ｖに制限される。整形回路２
１からのインパルスは、トランスデューサ１０の電極間
に印可され、トランスデューサ１０は、このインパルス
に励起されて入力超音波パルス列３１を発生させる。こ
れらのパルスの繰り返し周波数は適当な任意の値を用い
ることができ、例えばおよそ２．５６ＫＨｚとすること
ができる。これらのパルスは、フロントガラスの厚み中
を伝搬し、フロントガラスの内側表面と外側表面との間
において、多重内部反射を受ける。
【００１８】このフロントガラスの内部反射における送
信パルスエネルギーに対する反射パルスのエネルギーの
比は、パルスが送信されて反射される界面がどのような
材料によって形成されているかによって変化する。フロ
ントガラスの外側表面が空気との間で界面を形成してい
る場合には、フロントガラスの外側表面が水との間で界
面を形成している場合と比較して、より大きな比率のパ
ルスがトランスデューサ１０に向かって反射される。従
って、各入力超音波パルス３１が放射された後に、トラ
ンスデューサ１０によって検出される反射パルス３２の
振幅は、フロントガラス１の外側表面２上に水などの異
物が存在しているかどうかによって異なる減衰率で減衰
していく。
信パルスエネルギーに対する反射パルスのエネルギーの
比は、パルスが送信されて反射される界面がどのような
材料によって形成されているかによって変化する。フロ
ントガラスの外側表面が空気との間で界面を形成してい
る場合には、フロントガラスの外側表面が水との間で界
面を形成している場合と比較して、より大きな比率のパ
ルスがトランスデューサ１０に向かって反射される。従
って、各入力超音波パルス３１が放射された後に、トラ
ンスデューサ１０によって検出される反射パルス３２の
振幅は、フロントガラス１の外側表面２上に水などの異
物が存在しているかどうかによって異なる減衰率で減衰
していく。
【００１９】各放射パルス３１に続く反射パルス列が検
出されると、トランスデューサ１０の電極間には、これ
に対応する電気的「反射」信号が生成される。この電気
的反射信号は増幅器２２に供給されて後続の電気回路１
１で処理できるように増幅が行われる。このときの各反
射信号の波高値は、およそ５ｍＶ程度である。増幅器２
２は、典型的には４０ｄｂの利得を有しており、５ｍＶ
の波高値電圧を有する反射信号が５００ｍＶの波高値の
信号に変換される。増幅器２２は、整形回路２１の出力
電圧によって損傷を受けることなく耐えられるように適
切な設計がなされている。フィルタ２４は３から５ＭＨ
ｚの通過帯域幅を有しており、これによって反射信号か
ら寄生的な雑音の除去を行う。
出されると、トランスデューサ１０の電極間には、これ
に対応する電気的「反射」信号が生成される。この電気
的反射信号は増幅器２２に供給されて後続の電気回路１
１で処理できるように増幅が行われる。このときの各反
射信号の波高値は、およそ５ｍＶ程度である。増幅器２
２は、典型的には４０ｄｂの利得を有しており、５ｍＶ
の波高値電圧を有する反射信号が５００ｍＶの波高値の
信号に変換される。増幅器２２は、整形回路２１の出力
電圧によって損傷を受けることなく耐えられるように適
切な設計がなされている。フィルタ２４は３から５ＭＨ
ｚの通過帯域幅を有しており、これによって反射信号か
ら寄生的な雑音の除去を行う。
【００２０】図３は、フロントガラスと空気との界面に
対する典型的な反射信号４０を、帯域通過フィルタ２４
の出力端で測定したときの様子を示したものであり、４
１、４２、４３で示したようなパルスを含んでいる。図
４は、フロントガラスと水との界面に対する典型的な反
射信号５０を帯域通過フィルタ２４の出力端で測定した
ときの様子を示したものであり、５１、５２、５３で示
したようなパルスを含んでいる。これらの２つの図から
わかるように、各反射信号のパルス振幅は、フロントガ
ラス１の外側表面上に水３３が存在している場合には、
水３３が存在しないときと比べて急激な減衰を示す。
対する典型的な反射信号４０を、帯域通過フィルタ２４
の出力端で測定したときの様子を示したものであり、４
１、４２、４３で示したようなパルスを含んでいる。図
４は、フロントガラスと水との界面に対する典型的な反
射信号５０を帯域通過フィルタ２４の出力端で測定した
ときの様子を示したものであり、５１、５２、５３で示
したようなパルスを含んでいる。これらの２つの図から
わかるように、各反射信号のパルス振幅は、フロントガ
ラス１の外側表面上に水３３が存在している場合には、
水３３が存在しないときと比べて急激な減衰を示す。
【００２１】本発明においては、入射超音波パルス３１
を放射してから後のある一定時間後に１つあるいはそれ
以上のパルスの振幅を直接に測定することによって反射
信号の減衰率を求めるのではなく、トランスデューサ１
０から受信された連続した反射信号を積分し、この積分
値が定常値に保持されるようになし、この定常値に対し
ての一時的な偏位を測定するようにするものである。こ
の処理についてさらに以下に説明する。
を放射してから後のある一定時間後に１つあるいはそれ
以上のパルスの振幅を直接に測定することによって反射
信号の減衰率を求めるのではなく、トランスデューサ１
０から受信された連続した反射信号を積分し、この積分
値が定常値に保持されるようになし、この定常値に対し
ての一時的な偏位を測定するようにするものである。こ
の処理についてさらに以下に説明する。
【００２２】帯域通過フィルタ２４の出力は、包絡線検
波器２５に入力され、ここで、必ずしも本発明にとって
本質的なことではないが、積分処理をより正確に実行で
きるようにするために交流成分をすべて取り除いて各反
射信号を平滑化する。図５は、帯域通過フィルタ２４の
出力端で測定した反射信号６０を示したものであり、包
絡線６１が包絡線検波器２５によって検出される。検出
されたこの包絡線６１は、次に増幅器２３によって８ビ
ットデータバス３４を介してマイクロプロセッサ２８か
ら指示される利得の値だけ増幅される。
波器２５に入力され、ここで、必ずしも本発明にとって
本質的なことではないが、積分処理をより正確に実行で
きるようにするために交流成分をすべて取り除いて各反
射信号を平滑化する。図５は、帯域通過フィルタ２４の
出力端で測定した反射信号６０を示したものであり、包
絡線６１が包絡線検波器２５によって検出される。検出
されたこの包絡線６１は、次に増幅器２３によって８ビ
ットデータバス３４を介してマイクロプロセッサ２８か
ら指示される利得の値だけ増幅される。
【００２３】この増幅された包絡線信号６１は、次に積
分回路２６に供給される。この積分回路２６には、また
クロック回路２０からの出力も遅延回路３０を介して接
続されている。積分回路２６は、遅延回路３０からの信
号に基づいて包絡線信号６１を選択された窓の間だけ積
分を行う。各インパルスが整形回路２１に供給されて後
に、２から５０μｓｅｃの範囲で調節可能な遅延を経た
後、この時間窓が１０μｓｅｃ以下のある時間だけ開か
れる。なお、典型的には、時間窓は各インパルスの後に
１８から２３μｓｅｃの間だけ開かれる。上記の遅延を
発生させるために、遅延回路３０は各超音波パルス３１
がトランスデューサ１０から放射されるとクロック回路
２０からのパルスのカウントを行う。時間窓が開かれる
瞬間と、閉じられる瞬間とが図５ではそれぞれ６２およ
び６３で示されている。
分回路２６に供給される。この積分回路２６には、また
クロック回路２０からの出力も遅延回路３０を介して接
続されている。積分回路２６は、遅延回路３０からの信
号に基づいて包絡線信号６１を選択された窓の間だけ積
分を行う。各インパルスが整形回路２１に供給されて後
に、２から５０μｓｅｃの範囲で調節可能な遅延を経た
後、この時間窓が１０μｓｅｃ以下のある時間だけ開か
れる。なお、典型的には、時間窓は各インパルスの後に
１８から２３μｓｅｃの間だけ開かれる。上記の遅延を
発生させるために、遅延回路３０は各超音波パルス３１
がトランスデューサ１０から放射されるとクロック回路
２０からのパルスのカウントを行う。時間窓が開かれる
瞬間と、閉じられる瞬間とが図５ではそれぞれ６２およ
び６３で示されている。
【００２４】図６は、積分回路２６の出力端子に現れる
電圧６４を時間の関数としてグラフに表したものであ
る。この図からわかるように、トランスデューサ１０か
ら各超音波パルス３１が放射されると積分回路２６の出
力はゼロボルトに設定される。遅延回路３０によって定
められる時刻に時間窓が開く瞬間６２から、電圧６４が
包絡線信号６１の積分値の関数として増加を始める。ま
た、時間窓が閉じる瞬間６３において、包絡線信号６１
は電圧の積分を停止し、その後の電圧６４は次にゼロに
リセットされるまでの間、図５の斜線で示した領域の大
きさに相当する値に一定に保持される。
電圧６４を時間の関数としてグラフに表したものであ
る。この図からわかるように、トランスデューサ１０か
ら各超音波パルス３１が放射されると積分回路２６の出
力はゼロボルトに設定される。遅延回路３０によって定
められる時刻に時間窓が開く瞬間６２から、電圧６４が
包絡線信号６１の積分値の関数として増加を始める。ま
た、時間窓が閉じる瞬間６３において、包絡線信号６１
は電圧の積分を停止し、その後の電圧６４は次にゼロに
リセットされるまでの間、図５の斜線で示した領域の大
きさに相当する値に一定に保持される。
【００２５】時間窓が閉じるごとに（６３）アナログ・
ディジタル変換器２７は積分回路２６の出力電圧を対応
するディジタル値に変換して、８ビットデータバス３５
を介してマイクロプロセッサ２８に送る。このように、
積分回路２６の出力は各反射信号ごとに一度だけ読み取
られる。すなわち、この例では、２．５６ｋＨｚの周期
で読み取られる。さらに、スプリアスの読み取りを最小
とするために、マイクロプロセッサ２８に多数のディジ
タル値を記憶させてこれらの値を平均するようにするこ
ともできる。好適には、ディジタル値は連続して記憶さ
れる。この平均値の計算に用いる値の数は、いろいろに
変えることができる。図２に示された典型的な実施例に
おいては、２５６の連続した値の平均値をとるが、入力
超音波パルスの繰り返し周波数が２．５６ｋＨＺである
から１秒間に１０回の平均処理を行うことになる。
ディジタル変換器２７は積分回路２６の出力電圧を対応
するディジタル値に変換して、８ビットデータバス３５
を介してマイクロプロセッサ２８に送る。このように、
積分回路２６の出力は各反射信号ごとに一度だけ読み取
られる。すなわち、この例では、２．５６ｋＨｚの周期
で読み取られる。さらに、スプリアスの読み取りを最小
とするために、マイクロプロセッサ２８に多数のディジ
タル値を記憶させてこれらの値を平均するようにするこ
ともできる。好適には、ディジタル値は連続して記憶さ
れる。この平均値の計算に用いる値の数は、いろいろに
変えることができる。図２に示された典型的な実施例に
おいては、２５６の連続した値の平均値をとるが、入力
超音波パルスの繰り返し周波数が２．５６ｋＨＺである
から１秒間に１０回の平均処理を行うことになる。
【００２６】各平均ディジタル値に基づいて、マイクロ
プロセッサ２８は、時刻６３の後の積分回路２６の出力
電圧が定常値となるように増幅器２３に対する利得の指
示値を調節する。図６に示されているように、この定常
値は好適には読み取り分解能を最大とするために、アナ
ログ・ディジタル変換器２７のフルスケール入力電圧値
に事実上比例するようになされる。アナログ・ディジタ
ル変換器２７のフルスケール入力電圧は、例えば５Ｖで
あり、一方、積分回路の出力の定常値を４Ｖとすること
ができる。
プロセッサ２８は、時刻６３の後の積分回路２６の出力
電圧が定常値となるように増幅器２３に対する利得の指
示値を調節する。図６に示されているように、この定常
値は好適には読み取り分解能を最大とするために、アナ
ログ・ディジタル変換器２７のフルスケール入力電圧値
に事実上比例するようになされる。アナログ・ディジタ
ル変換器２７のフルスケール入力電圧は、例えば５Ｖで
あり、一方、積分回路の出力の定常値を４Ｖとすること
ができる。
【００２７】図７の実線７０は、積分回路２６の出力の
アナログ信号をグラフ的に示したものであり、また点７
１はマイクロプロセッサ２８によって計算された平均デ
ィジタル値を示したものである。アナログ・ディジタル
変換器２７は、入力電圧のフルスケールがディジタル値
の２8 −１＝２５５（バス３５は８ビットである）に対
応し、また入力電圧の０がディジタル値の０に対応する
ように設定されている。時間窓において各反射信号が積
分され、この時間窓が閉じた（６３）後に読み取られる
積分信号６４の定常値がディジタル値、例えば２００に
対応している。
アナログ信号をグラフ的に示したものであり、また点７
１はマイクロプロセッサ２８によって計算された平均デ
ィジタル値を示したものである。アナログ・ディジタル
変換器２７は、入力電圧のフルスケールがディジタル値
の２8 −１＝２５５（バス３５は８ビットである）に対
応し、また入力電圧の０がディジタル値の０に対応する
ように設定されている。時間窓において各反射信号が積
分され、この時間窓が閉じた（６３）後に読み取られる
積分信号６４の定常値がディジタル値、例えば２００に
対応している。
【００２８】水やその他の異物がフロントガラス１の外
側表面に存在しておらず、しかも周囲温度が一定である
条件下においては、アナログ・ディジタル変換器２７の
出力７０およびこれに対応してマイクロプロセッサ２８
によって計算される平均ディジタル値７１は不変に保た
れる。
側表面に存在しておらず、しかも周囲温度が一定である
条件下においては、アナログ・ディジタル変換器２７の
出力７０およびこれに対応してマイクロプロセッサ２８
によって計算される平均ディジタル値７１は不変に保た
れる。
【００２９】もし、フロントガラス１の周囲温度が変化
したり、あるいは処理回路１１の動作特性が変動する
と、アナログ信号７０およびこれに対応する平均ディジ
タル値７１は定常値から一時的にずれる。このような状
態の例が図７の時刻７２および７３に示されている。フ
ロントガラス１の熱慣性によって、および／あるいは処
理回路１１の動作特性の通常ゆっくりと起こるドリフト
によって、偏位７２および７３は比較的ゆっくりと起こ
る。マイクロプロセッサ２８によって計算される連続し
た平均ディジタル値の定常値２００からのずれは、せい
ぜい０から２程度の小さなものである。マイクロプロセ
ッサ２８は、新たに平均ディジタル値７１が算出される
度ごとに増幅回路２３の利得を一定量だけ調節するよう
になされている。この一定量は、８ビット利得値の最下
位ビットに対応しており、これによって小さな偏位が完
全に、あるいは事実上補正され、平均ディジタル値７１
が定常値２００に保たれるように制御される。
したり、あるいは処理回路１１の動作特性が変動する
と、アナログ信号７０およびこれに対応する平均ディジ
タル値７１は定常値から一時的にずれる。このような状
態の例が図７の時刻７２および７３に示されている。フ
ロントガラス１の熱慣性によって、および／あるいは処
理回路１１の動作特性の通常ゆっくりと起こるドリフト
によって、偏位７２および７３は比較的ゆっくりと起こ
る。マイクロプロセッサ２８によって計算される連続し
た平均ディジタル値の定常値２００からのずれは、せい
ぜい０から２程度の小さなものである。マイクロプロセ
ッサ２８は、新たに平均ディジタル値７１が算出される
度ごとに増幅回路２３の利得を一定量だけ調節するよう
になされている。この一定量は、８ビット利得値の最下
位ビットに対応しており、これによって小さな偏位が完
全に、あるいは事実上補正され、平均ディジタル値７１
が定常値２００に保たれるように制御される。
【００３０】しかし、もしフロントガラス１の外側表面
に例えば水滴３３が付着すると、トランスデューサ１０
の反射信号パルスの振幅は本質的かつ急激な低下を示
し、従って、図の時刻７４に示されているように、連続
平均ディジタル値が急激に減少する。定常値２００から
のこのずれの大きさは、測定が行われる位置に存在する
水の量によって変わり５から１５０の範囲の値をとる。
に例えば水滴３３が付着すると、トランスデューサ１０
の反射信号パルスの振幅は本質的かつ急激な低下を示
し、従って、図の時刻７４に示されているように、連続
平均ディジタル値が急激に減少する。定常値２００から
のこのずれの大きさは、測定が行われる位置に存在する
水の量によって変わり５から１５０の範囲の値をとる。
【００３１】連続する２つの平均ディジタル値の間の差
異があらかじめ定められたスレッショールド限界、例え
ば４、を超えた場合には、マイクロプロセッサ２８は駆
動回路２９に対して高論理信号を送る。この高論理信号
に応答して、駆動回路２９はモータ７に対して電力を供
給してワイパーブレード５および６をフロントガラス１
の外側表面上を動かす。
異があらかじめ定められたスレッショールド限界、例え
ば４、を超えた場合には、マイクロプロセッサ２８は駆
動回路２９に対して高論理信号を送る。この高論理信号
に応答して、駆動回路２９はモータ７に対して電力を供
給してワイパーブレード５および６をフロントガラス１
の外側表面上を動かす。
【００３２】増幅器の利得の変化によって超音波検出装
置が受ける影響をより少なくするために、マイクロプロ
セッサ２８は増幅器２３の利得の変動によって生じる連
続平均ディジタル値間のずれの補正を、各ディジタル値
ごとに行うようにすることもできる。例えば、増幅器２
３の利得の補正を２つの連続した平均ディジタル値間で
行う場合には、マイクロプロセッサ２８は、第１の平均
ディジタル値に対して、新しい利得の以前の利得に対す
る比を掛けることによって補正を行う。このようにし
て、第２の平均ディジタル値とこの第１の補正された平
均ディジタル値とを比較するようにすることによって、
増幅器２３の利得変化に影響されることなしにこれらの
２つの値のずれを正しく測定することができる。
置が受ける影響をより少なくするために、マイクロプロ
セッサ２８は増幅器２３の利得の変動によって生じる連
続平均ディジタル値間のずれの補正を、各ディジタル値
ごとに行うようにすることもできる。例えば、増幅器２
３の利得の補正を２つの連続した平均ディジタル値間で
行う場合には、マイクロプロセッサ２８は、第１の平均
ディジタル値に対して、新しい利得の以前の利得に対す
る比を掛けることによって補正を行う。このようにし
て、第２の平均ディジタル値とこの第１の補正された平
均ディジタル値とを比較するようにすることによって、
増幅器２３の利得変化に影響されることなしにこれらの
２つの値のずれを正しく測定することができる。
【００３３】水やその他の異物がフロントガラスに存在
していることを検出した場合には、マイクロプロセッサ
２８は、増幅回路２３の利得の調節を停止する。時刻７
４において偏位が検出されてからの後のある時刻７５に
おいて、測定位置に存在していた水がワイパーブレード
５および６によって除去される。この時（７５）、平均
ディジタル値７１は定常値２００に近い値に戻る。
していることを検出した場合には、マイクロプロセッサ
２８は、増幅回路２３の利得の調節を停止する。時刻７
４において偏位が検出されてからの後のある時刻７５に
おいて、測定位置に存在していた水がワイパーブレード
５および６によって除去される。この時（７５）、平均
ディジタル値７１は定常値２００に近い値に戻る。
【００３４】時刻７６において、別の水がウィンドスク
リーンに付着している。すると、マイクロプロセッサ２
８は連続平均ディジタル値間の変化がスレッショールド
限界値の４を超えたことを検出し、ワイパーブレード５
および６を作動させる。同様にして、時刻７７におい
て、水が測定位置から拭き取られ、平均ディジタル値７
１は定常値の近くに戻る。
リーンに付着している。すると、マイクロプロセッサ２
８は連続平均ディジタル値間の変化がスレッショールド
限界値の４を超えたことを検出し、ワイパーブレード５
および６を作動させる。同様にして、時刻７７におい
て、水が測定位置から拭き取られ、平均ディジタル値７
１は定常値の近くに戻る。
【００３５】各平均ディジタル値７１を前の平均ディジ
タル値と比較することによって、本発明による超音波検
出装置は、その他の周囲温度の変化などの時間によって
変動する要因に左右されずに正確に検出することができ
る。時刻７８において、例えばフロントガラス１の温度
のゆるやかな変化が観測されている。この変化は、各反
射信号の振幅が減衰していく速さを変えてしまうので、
マイクロプロセッサ２８によって計算される平均ディジ
タル値の定常値に影響を与える。従って、この「定常
値」は、直線７９によって表されているように、時間と
ともにドリフトを起こす。しかし、時刻８０および８１
における連続した平均ディジタル値の差を検出すること
によって、マイクロプロセッサ２８は、ワイパーアセン
ブリ３を作動させてフロントガラス１から水を除去する
ことができる。
タル値と比較することによって、本発明による超音波検
出装置は、その他の周囲温度の変化などの時間によって
変動する要因に左右されずに正確に検出することができ
る。時刻７８において、例えばフロントガラス１の温度
のゆるやかな変化が観測されている。この変化は、各反
射信号の振幅が減衰していく速さを変えてしまうので、
マイクロプロセッサ２８によって計算される平均ディジ
タル値の定常値に影響を与える。従って、この「定常
値」は、直線７９によって表されているように、時間と
ともにドリフトを起こす。しかし、時刻８０および８１
における連続した平均ディジタル値の差を検出すること
によって、マイクロプロセッサ２８は、ワイパーアセン
ブリ３を作動させてフロントガラス１から水を除去する
ことができる。
【００３６】時刻８１において偏位を発生させる原因と
なった水が時刻８２においてフロントガラス１から取り
除かれ、平均ディジタル値は定常値７９に戻る。あらか
じめ定められたある一定時間、例えば、平均ディジタル
値を２０回算出するのに必要な時間（すなわち２秒間）
が経過した後において、もし、許容可能なスレッショー
ルド限界である４を超えた偏位が検出されなければ、マ
イクロプロセッサ２８は、増幅器２３の利得の調節を再
開する。時刻８３においては、平均ディジタル値は、ウ
ィンドスクリーンの周囲温度の変動によるドリフトをも
はや示しておらず、定常値の２００近くに復帰している
ことがわかろう。
なった水が時刻８２においてフロントガラス１から取り
除かれ、平均ディジタル値は定常値７９に戻る。あらか
じめ定められたある一定時間、例えば、平均ディジタル
値を２０回算出するのに必要な時間（すなわち２秒間）
が経過した後において、もし、許容可能なスレッショー
ルド限界である４を超えた偏位が検出されなければ、マ
イクロプロセッサ２８は、増幅器２３の利得の調節を再
開する。時刻８３においては、平均ディジタル値は、ウ
ィンドスクリーンの周囲温度の変動によるドリフトをも
はや示しておらず、定常値の２００近くに復帰している
ことがわかろう。
【００３７】本発明による超音波検出装置に対して、請
求範囲において定義されている本発明の範囲を逸脱する
ことなしにいろいろな変形および／あるいは付加を行う
ことが可能であることは明らかであろう。
求範囲において定義されている本発明の範囲を逸脱する
ことなしにいろいろな変形および／あるいは付加を行う
ことが可能であることは明らかであろう。
【００３８】例えば、本発明の超音波検出装置は、増幅
器２３と積分器２６との間の図２に示された位置関係を
逆にすることも可能である。この場合には、トランスデ
ューサ１０の反射信号は、まず最初に選択された時間幅
を有する時間窓において積分され、次に増幅器２３で増
幅されるが、このとき、増幅器２３の利得は、積分回路
２６の出力における積分値が定常値を維持するように調
節される。
器２３と積分器２６との間の図２に示された位置関係を
逆にすることも可能である。この場合には、トランスデ
ューサ１０の反射信号は、まず最初に選択された時間幅
を有する時間窓において積分され、次に増幅器２３で増
幅されるが、このとき、増幅器２３の利得は、積分回路
２６の出力における積分値が定常値を維持するように調
節される。
【図１】 本発明の超音波検出装置を内蔵した自動洗浄
装置を備えた自動車の部分平面図である。
装置を備えた自動車の部分平面図である。
【図２】 本発明による超音波検出装置の一実施例に係
わる電気回路ブロック図である。
わる電気回路ブロック図である。
【図３】 フロントガラスの外側表面上に水が付着して
いない場合に図２の超音波検出装置が生成する典型的な
反射信号を図式的に示したものである。
いない場合に図２の超音波検出装置が生成する典型的な
反射信号を図式的に示したものである。
【図４】 フロントガラスの外側表面上に水が付着して
いる場合に図２の超音波検出装置が生成する典型的な反
射信号を図式的に示したものである。
いる場合に図２の超音波検出装置が生成する典型的な反
射信号を図式的に示したものである。
【図５】 図５は、図３の反射信号をある選択された時
間の間だけ積分する様子を図式的に表したものである。
間の間だけ積分する様子を図式的に表したものである。
【図６】 図６は、図５の積分信号を図式的に示したも
のである。
のである。
【図７】 図２に示した超音波検出装置によって放射さ
れる超音波パルス列の積分信号を図式的に表したもので
ある。
れる超音波パルス列の積分信号を図式的に表したもので
ある。
【符号の説明】
１…フロントガラス、２…外側表面、３…フロントガラ
スワイパーアセンブリ、４…超音波検出装置、５、６…
ブレード、７…モータ、８…ロッドアセンブリ、１０…
トランスデューサ、２１…整形回路、２４…帯域通過フ
ィルタ、２５…包絡線検波器、２６…積分回路、２７…
アナログ・ディジタル変換器
スワイパーアセンブリ、４…超音波検出装置、５、６…
ブレード、７…モータ、８…ロッドアセンブリ、１０…
トランスデューサ、２１…整形回路、２４…帯域通過フ
ィルタ、２５…包絡線検波器、２６…積分回路、２７…
アナログ・ディジタル変換器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−195250（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−78641（ＪＰ，Ａ)
特公 昭62−55624（ＪＰ，Ｂ１)
欧州特許出願公開512653（ＥＰ，Ａ
１)
国際公開92／18359（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 29/00 - 29/28
B60S 1/00 - 1/68
Claims (2)
- 【請求項１】 窓に水などの異物が付着していないかど
うかを検出するための超音波検出装置において、該装置
が、 上記窓（１）の厚み中を伝搬していく超音波パルス列
（３１）を放射し、これらの各超音波パルスの反射パル
ス列（３２）を受信するトランスデューサ手段（１０）
を具備しており、上記反射パルス列のパルスの振幅が上
記窓に上記異物（３３）が存在しているかどうかで異な
る減衰速度で時間とともに減衰し、上記トランスデュー
サ手段（１０）が上記の各反射パルス列に対応する反射
信号（４０、５０）を生成するようになされており、該
超音波検出装置はさらに、 上記反射信号（４０、５０）を選択された利得だけ増幅
するための増幅器手段（２３）と、 上記の各反射信号（４０、５０）を選択された時間（６
２、６３）の間だけ積分して積分値を生成するための積
分手段（２６）と、 上記積分値を測定して、上記積分値が定常値を維持する
ように上記利得を選択するための増幅器制御手段（２
７、２８）と、 上記積分値の上記定常値からの一時的な偏位を測定し
て、上記一時的な偏位があらかじめ定められたスレショ
ールド値よりも大きくないかどうかを判定するための手
段（２９）とを具備していることを特徴とする超音波検
出装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の超音波検出装置を具備し
た窓自動洗浄装置において、該窓自動洗浄装置がさら
に、 上記窓の外側表面の一定範囲を洗浄するための洗浄手段
（３）と、 上記洗浄手段（３）を駆動するための駆動手段（７）と
を具備しており、 上記窓の外側表面に上記異物が存在していることの告知
に応答して上記駆動手段（７）が上記洗浄手段（３）を
作動させるようになされていることを特徴とする窓自動
洗浄装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP93108345 | 1993-05-24 | ||
| FR9312682 | 1993-10-25 | ||
| FR9312682A FR2711807B1 (fr) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | Dispositif de détection ultra-sonore, notamment pour un système de nettoyage de pare-brise à commande automatique. |
| FR93108345.5 | 1993-10-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07140121A JPH07140121A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3478869B2 true JP3478869B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=26133223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13247694A Expired - Fee Related JP3478869B2 (ja) | 1993-05-24 | 1994-05-24 | 窓自動洗浄装置用の超音波検出装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5539289A (ja) |
| JP (1) | JP3478869B2 (ja) |
| KR (1) | KR100294351B1 (ja) |
| DE (1) | DE69406048T2 (ja) |
| ES (1) | ES2110651T3 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19604519A1 (de) * | 1996-02-08 | 1997-08-14 | Philips Patentverwaltung | MR-Verfahren zur Bestimmung der Magnetfeldinhomogenität im Untersuchungsbereich und MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens |
| FR2751593B1 (fr) * | 1996-07-24 | 1998-09-04 | Saint Gobain Vitrage | Vitrage feuillete equipe d'un detecteur |
| JPH10227768A (ja) * | 1997-02-13 | 1998-08-25 | Aisin Seiki Co Ltd | 雨滴検出装置 |
| DE19729103A1 (de) * | 1997-07-08 | 1999-01-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Regensensors |
| JP4260023B2 (ja) * | 2002-03-13 | 2009-04-30 | ナイルス株式会社 | ワイパー制御方法、およびワイパー制御装置 |
| US6936985B2 (en) * | 2003-07-21 | 2005-08-30 | Agc America, Inc. | Sensing device for determining a rain rate |
| US7615954B1 (en) * | 2005-01-05 | 2009-11-10 | Metropolitan Industries, Inc. | Density sensing, solid state, pump switching system |
| US7696710B2 (en) * | 2006-10-30 | 2010-04-13 | Agc Automotive Americas R&D, Inc. | Method of sensing an amount of moisture on a surface of a substrate with temperature compensation |
| US20080098807A1 (en) * | 2006-10-30 | 2008-05-01 | Agc Automotive Americas R&D, Inc. | Ultrasonic Phase Shift Moisture Sensing System With Temperature Compensation |
| DE102007027071B4 (de) * | 2007-06-12 | 2019-09-12 | Bcs Automotive Interface Solutions Gmbh | Verfahren und Sensor zur Erfassung von Benetzungsereignissen auf einer Scheibe |
| CN102303583A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-01-04 | 江苏亿隆新能源科技发展有限公司 | 包括压电陶瓷超声换能器的超声除湿总成 |
| GB2518136B (en) * | 2013-07-22 | 2016-09-14 | Echovista Gmbh | Ultrasonically clearing precipitation |
| DE102013015410A1 (de) * | 2013-09-17 | 2015-03-19 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors Ultraschallsensorvorrichtung und Kraftfahrzeug |
| RU2597676C2 (ru) * | 2015-05-15 | 2016-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" | Способ ультразвукового контроля материала детали |
| GB201701924D0 (en) | 2017-02-06 | 2017-03-22 | Belron Int Ltd | Systems and methods for damage detection |
| CN112994711B (zh) * | 2017-06-30 | 2022-11-15 | 转移附加公司 | 高效节能的超宽带脉冲无线电系统和方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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