WO2004102167A1

WO2004102167A1 - レインセンサ用の信号検出回路および信号検出方法

Info

Publication number: WO2004102167A1
Application number: PCT/JP2004/006756
Authority: WO
Inventors: Kazuto Kokuryo; Keitarou Iguchi; Yoshiteru Makino
Original assignee: Niles Co., Ltd.
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2004-11-25
Also published as: JP2004340709A

Abstract

分解能を増大させる分解能向上回路を備える、レインセンサ用の信号処理回路を提供する。車両のウィンドシールド上の雨滴を排除するワイパーを自動制御するために、ＬＥＤからのパルス光を車両のウィンドシールドに照射し、反射光を受光素子で受光し、ＰＤからのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する信号検出回路である。検出回路は、ＰＤからのパルス信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路と、電流−電圧変換回路の出力信号のノイズを低減し、出力信号を増幅するバンドパスフィルタ回路／増幅回路と、バンドパスフィルタ回路／増幅回路の出力信号に対する分解能を増大させる分解能向上回路とを備える。

Description

明細' 書

レインセンサ用の信号検出回路および信号検出方法技術分野

本発明は、車両のウィンドシールド上の雨滴等を排除するワイパ一を制御するための雨滴検出装置であるレインセンサに用いられる信号検出回路に関し、特に、受光素子からの入力信号に対する分解能を増大させる分解能向上回路を備える信号検出回路に関する。本発明は、さらに、レインセンサにおける入力信号に対する分解能を増大する方法に関する。背景技術

一般のレインセンサは、発光ダイオード（ L E D ) などの発光素子を、一定の周期で点灯し、発光素子からのパルス光をウィンドシ —ルド（フロントガラス）に照射し、反射光を、フォトダイオード

( P D ) などの受光素子で受光し、 P Dの出力信号（パルス信号）に基づいて、雨滴の検出や雨滴の付着量の検出を行って、最終的に降雨レベルを測定している。

図 1 に、レインセンサの信号検出機構を示す。 L E D 1 0からのパルス光 1 1 は、レンズ 1 2およびプリズム 1 4を経て、フロントガラス 1 6 の表面で反射され、プリズム 1 4およびレンズ 1 8 を経て、 P D 2 0 に入射する。

P Dの出力するパルス信号を検出する信号検出回路は、一般に、アナログ回路と、マイクロコンピュータとから成る。現在のレインセンサでは、このようにマイクロコンピュータを実装し、信号成分をソフトウエアにより処理することが行われている。

図 2 に、このような信号検出回路の一例を示す。アナログ回路 2 2 は、電流一電圧（ I 一 V ) 変換回路 2 4 と、バンドパスフィル夕回路/増幅回路 2 6 と、ピークホールド回路 3 0 とから構成される P Dから得られるパルス信号は、 I 一 V変換回路 2 4を通して、電流値の変化から電圧値の変化に変換される。 I 一 V変換回路 2 4の出力は、パンドパスフィル夕回路 Z増幅回路 2 6 を通して、ノイズ成分が除去され、マイクロコンピュータ 3 2の A/Dコンバータ 3 4の入力幅に合わせ増幅される。最後に、増幅されたパルス信号のピーク値が、ピークホールド回路 3 0で保持される。保持されたピ —ク値は、マイクロコンピュータ 3 2に送られる。

マイクロコンピュータ 3 2は、 AZDコンバータ 3 4から得られるディジタル値をソフトウェアにより処理し、雨滴情報を得て、この雨滴情報より、降雨レベルの判定を行っている。

上記のようなレインセンサは、現在、小型化が要求されている。このような要求に答えるために、信号検出機構の光学設計， L ED P Dを変更すると、従来のレインセンサに比べて、 P Dから得られる出力が半分以下になることが、シミュレーション結果から推測されている。

P Dから得られる出力が半分以下になってしまうということは、従来のアナログ回路，マイクロコンピュータのままで信号処理を行うとすると、分解能が半分以下になってしまうということを意味している。分解能が半分以下になってしまうということは、雨滴付着による信号変化が見つけにくくなることを意味しており、従来のレインセンサの検出性能を維持することが難しくなる。

このような問題に対して、マイクロコンピュータに内蔵されている AZDコンバータの分解能を上げることが考えられる。例えば、 AZDコンパ一夕が 1 0 ビットであるとすると、この AZDコンパ一夕は、 0 V〜 5 Vの電圧入力範囲に対して、 1 0 ビットのデイジタル値（ 0〜 1 0 2 3 ) で出力する。したがって、分解能を増大させるには、 1 0 ビットより大きい（例えば、 1 1 ビット， 1 2 ビット， ···） A ZDコンバータを用いることになる。

しかし、 AZDコンパ一夕の分解能を上げると、マイクロコンピユー夕本体の価格が高くなる。レインセンサの回路を構成する部品の中で、マイクロコンピュータの価格が一番高く、価格の面から、

A Z Dコンパ一夕の分解能を増大させることが困難である。発明の開示

したがって本発明の目的は、 A Z Dコンバータの分解能はそのままで、アナログ回路で分解能を増大させる、レインセンサ用の信号検出回跨および方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、レインセンサ用の信号検出回路において分解能を増大させる分解能向上回路を提供することにある。

本発明は、車両のワイパーを制御するために、発光素子からのパルス光を車両のウィンドシールドに照射し、反射光を受光素子で受光し、受光素子からのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する信号検出回路であって、前記発光素子からのパルス信号を電圧信号に変換する電流一電圧変換回路と、前記電流一電圧変換回路の出力信号のノイズを低減し、かつ出力信号を増幅するパンドパスフィル夕回路/増幅回路と、前記バンドパスフィル夕回路/増幅回路の出力信号を分けて分解能を増大させる分解能向上回路とを備える本発明によれば、分解能向上回路には、 2つの態様のものがある第 1 の態様の分解能向上回路は、前記バンドパスフィルタ回路 Z 増幅回路からの 1個のパルス光の出力信号を、所定のしきい値電圧以上の第 1成分と所定のしきい値電圧以下の第 2成分とに分割し、これら第 1 および第 2成分のピーク値をホールドする。このように 1個のパルス光による方式を、 1 回点灯方式というものとする。この 1 回点灯方式では、マイクロコンピュータの A Z Dコンバータの入力端子（チャンネル）数は、 2個のものが用いられる。

第 2 の態様の分解能向上回路は、前記バンドパスフィル夕回路/ 増幅回路からの連続する 2個のパルス光によるバンドパスフィル夕回路 Z増幅回路からの 2つの連続する第 1 および第 2 出力信号のうち、第 1 出力信号から所定のしきい値電圧以上の第 2成分を取出し第 2 出力信号から所定のしきい値電圧以上の第 1.成分を取出し、これら第 1および第 2成分のピーク値をホールドする。このように連続する 2個のパルス光による方式を、 2回点灯方式というものとする。この 2 回点灯方式では、マイコンの A / Dコンバータの入力端子（チャンネル）数は、 1個のものが用いられる。

1 回点灯方式の分解能向上回路は、所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路と、バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路からの第 2出力信号の、しきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路と、マスク回路からの出力信号の D C成分をカットするハイパスフィル夕回路と、ハイパスフィルタ回路からの出力と第 1 出力信号とを切替えて出力する出力切替スィッチ回路と、出力切替スイツチ回路の出力信号を増幅する第 2増幅回路と、第 2増幅回路の出力信号のピーク値をホールドするピークホールド回路とを有する。

2回点灯方式の分解能向上回路は、所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路と、第 2 のパルス信号のしきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路と、前記マスク回路からの出力信号' の D C成分をカツ卜するハイパスフィル夕回路と、ハイパスフィル夕回路からの出力と第 1パルス信号とを切替えて出力する出力切替スィッチ回路と、出力切替スィッチ回路の出力信号を増幅する第 2 増幅回路と、第 2増幅回路の出力信号のピ一ク値をホールドするピークホールド回路とを有する。

なお、この明細書において、 "しきい値電圧以上"， "しきい値電圧以下"という表現における "以上"， "以下"という用語は、一方が "以上"または"以下であれば、他方は"より小さい"または"より大きい"ことを意味するものとする。図面の簡単な説明

図 1 は、レインセンサの信号検出機構を示す図である。図 2は、信号検出回路を示す図である。

図 3は、 1 回点灯方式の場合の分解能上回路のブロック図である。

図 4は、図 3の分解能向上回路の具体的な回路構成を示す図である。

図 5 Aおよび図 5 Bは、しきい値電圧以上、およびしきい値電圧以下の信号成分を出力する様子を説明するための図である。

図 6は、分解能向上回路を設けた信号検出回路を示す図である。図 7 は、バンドパスフィル夕回路ノ増幅回路からのパルス信号がしきい値電圧以下のときの動作を説明するためのタイミングチヤ一トである。

図 8 は、バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路からのパルス信号がしきい値電圧以上のときの動作を説明するためのタイミングチヤ一トである。

図 9は、 2 回点灯方式の場合の分解能向上回路のブロック図である。

図 1 0 は、図 9 の分解能向上回路の具体的な回路構成を示す図である。

図 1 1 は、分解能向上回路を設けた信号検出回路を示す図である図 1 2は、パンドパスフィル夕回路 Z増幅回路からのパルス信号が、しきい値電圧以下のときの動作を説明するためのタイミングチヤー卜である。

図 1 3 は、パンドパスフィルタ回路 Z増幅回路からのパルス信号が、しきい値電圧以上のときの動作を説明するためのタイミングチヤー卜である。

発明を実施するための最良の形態

第 1 の実施例

図 3 は、 1 回点灯方式の場合の分解能向上回路 3 8 のブロック図である。この分解能向上回路は、所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路 4 0 と、しきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路 4 2 と、信号の D C成分をカットしてしきい値電圧以上の成分を出力するハイパスフィルタ回路 4 4 と、しきい値電圧以上の成分を増幅する増幅回路 4 6 と、この増幅回路の出力のピークを保持するピークホールド回路 4 8 と、しきい値電圧以下の成分を増幅する増幅回路 5 0 と、この増幅回路の出力のピークを保持するピークホールド回路 5 2 とから構成されている。

図 4に、図 3 の分解能向上回路の具体的な回路構成を示す。ハイパスフィル夕回路 4 4 , ピークホールド回路 4 8 , 5 2 には、スィツチ素子 5 4， 5 6 , 5 8がそれぞれ設けられており、これらスィツチ素子は、 L E Dを駆動するパルスによって、オン，オフが制御される。

フィル夕回路 4 4のスィツチ素子 5 4の働きについては、後述する。ピークホールド回路 4 8， 5 2 のスィッチ素子 5 6， 5 8 は、次のピークホールド動作に備えて、コンデンサ 5 5， 5 7 をそれぞれ放電させる働きをする。

図 5 A , 図 5 Bは、しきい値電圧以上およびしきい値電圧以下の信号成分を出力する様子を説明するための図である。図 5 Aに示すように、マスク回路 4 2では、しきい値電圧以下の成分をマスクした信号が形成され、これがハイパスフィル夕回路に入力されると、しきい値電圧以下の成分がカットされ、しきい値電圧を超えた成分のみが増幅回路 4 6で増幅される。一方、図 5 Bに示すように、しきい値電圧以下の信号成分は、そのまま増幅回路 5 0で増幅される増幅後のパルス信号は、それぞれピークホールド回路 4 8 , 5 2でピーク値がホールドされ、ホールドされたピーク値は、いずれもマイク口コンピュータ 3 2 の A / Dコンパ一夕 3 4の電圧入力範囲に入っている。

以上のような分解能向上回路は、図 2 の信号検出回路のピークホ一ルド回路 3 0 に置き換えられて、用いられる。図 6 は、分解能向上回路 3 8 を設けた信号検出回路を示す。分解能向上回路 3 8 には、バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路 2 6 の出力である増幅された P Dからのパルス信号が入力される。マイクロコンピュータ 3 2 の AZDコンバータ 3 5 は、 2個の入力端子 C H 1， C H 2 を有するものが用いられる。

以下、分解能向上回路 3 8 の動作を説明する。

図 7 は、パンドパスフィルタ回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号が、しきい値電圧以下のときの動作を説明するためのタイミングチャートである。（ a ) は入力信号の波形、（ b ) はしきい値電圧以上の出力信号の波形、（ c ) はしきい値電圧以下の出力信号の波形（この例では、出力信号なし）、（ d ) は L E D駆動パルスの波形をそれぞれ示している。 ·

図 8 は、バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号が、しきい値電圧以上のときの動作を説明するためのタイミングチャートである。波形（ a ) ，（ b ) ，（ c ) ，（ d ) は、図 7 の波形にそれぞれ対応している。

図 7 の波形（ d ) および図 8 の波形（ d ) に示すように、 L E D の駆動パルスは、周期 5 0 0 s ，パルス幅 1 2 · 8 s であるものとする。駆動パルスが Hレベルのときに L E D 1 0 は点灯し、 L レベルのときに L E Dは消灯する。したがって、 P D 2 0からのパルス信号は、 L E Dの駆動パルスの Hレベルに対応して出力される前述したように、 L E D駆動パルスは、ハイパスフィルタ回路 4 4のスィッチ素子 5 4、およびピークホールド回路 4 8， 5 2のスイッチ素子 5 6， 5 8 をオン，オフさせるために用いられる。

しきい値電圧設定回路 4 0では、 V_cc 電源（ 5 V ) を、 2個の抵抗 3 7 , 3 9で分圧することによりしきい値電圧を作り出している。しきい値電圧は、マスク回路 4 2 に与えられる。マスク回路 4 2 には、また、バンドパスフィル夕回路/増幅回路 2 6からのパルス信号が入力される。マスク回路 4 2では、しきい値電圧にパルス信号が重畳されるので、しきい値電圧を D C成分とする、すなわちパルス信号のしきい値電圧以下がマスクされた信号が形成される。

マスクされたパルス信号は、ハイパスフィルタ回路 4 4で、しきい値電圧が除去され、しきい値電圧以上の信号成分が増幅回路 4 6 に入力される。ハイパスフィルタ回路 4 4には、前述したようにスイッチ素子 5 4が設けられており、 L E D駆動パルスでオン，オフされている。

このスィッチ素子 5 4の働きについて、説明する。マスク回路 4 2 の出力が、ハイパスフィルタ回路 4 4 を通過すると、傾き成分 (高周波成分）が出力される結果、出力値がグラウンド以下に下がる、すなわち負になることがある。負の出力値が増幅回路 4 6 のォペアンプ 4 5 に入力されたときに、負の出力値がオペアンプの入力電圧範囲の下限値以下になると、オペアンプを破壊するおそれがある。これを防止するために、 L E D駆動パルスの Hレベルのときのみ、スィッチ素子 5 4をオフして、負の出力値がオペアンプ 4 5 に印加されないようにしている。

今、バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号が図 7 の波形（ a ) に示すように、しきい値電圧以下のものであるとする。パルス信号は、マスク回路 4 2および増幅回路 5 0 の両方に入力される。増幅回路 4 6 からは、図 7 の波形（ b ) に示すようにマスク回路 4 2でのマスクの結果、信号は出力されない。一方、増幅回路 5 0からは、図 7 の波形（ c ) に示すように、増幅された信号が出力される。

次に、パンドパスフィル夕回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号が、図 8 の波形. （ a ) に示すように、しきい値電圧以上のものであるとする。パルス信号は増幅回路 5 0 の飽和電圧を超えているので増幅回路 5 0からの出力は、図 8 の波形（ c ) に示すように、潰れた波形となる。一方、増幅回路 4 6からは、図 8 の波形（ b ) に示すように、しきい値電圧以上の成分が増幅されて出力される。

増幅回路 4 6 , 5 0 の出力信号は、ピークホールド回路 4 8， 5 2で、それぞれピーク値がホールドされ、ピーク値は、マイクロコンピュ一タ 3 2 の A/Dコンバータ 3 5 の 2個の入力端子 C H 1， C H 2 にそれぞれ送られる。 AZDコンパーダ 3 5では、 P Dからのパルス信号がしきい値以下の場合には、入力端子 C H 1 にのみ信号が入力しており、これをディジタル値に変換して出力する。一方 P Dからのパルス信号がしきい値以上の場合には、入力端子 C H 1 C H 2 の両方に信号が入力されており、共にディジタル値に変換して出力される。マイクロコンピュータでは、 C H 2 に対応するディジタル値のみを選択することになる。 '

このように本実施例の信号検出回路によれば、 AZDコンパ一夕の分解能はそのままで、アナログ回路にて分解能を増大させることができる。

第 2の実施例

図 9 は、 2 回点灯方式の場合の分解能向上回路 6 0 のブロック図である。所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路 4 0 と、しきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路 4 2 と、信号の D C成分をカツトするハイパスフィル夕回路 4 4 と、しきい値電圧以下の成分とハイパスフィル夕回路の出力とを切替える出力切替スィッチ回路 6 2 と、切替スィッチ回路の出力を増幅する増幅回路 6 3 と、この増幅回路のピーク値を保持するピークホールド回路 6 5 とから構成されている。

図 1 0 に、図 9の分解能向上回路の具体的な回路構成を示す。しきい値電圧設定回路 4 0 , マスク回路 4 2 , ハイパスフィル夕回路 4 4，増幅回路 6 3，ピークホールド回路 6 5は、図 4の構成と同一である。

出力切替スィッチ回路 6 2 は、インパ一タ 6 4， 2個のスィッチ素子 6 6 , 6 8 により構成されている。これらのスィッチ素子にはパンドパスフィル夕回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号およびハィパスフィル夕回路 4.4からのパルス信号が入力される。スィッチ素子 6 6は、バンドパスフィルタ回路増幅回路 2 6からのパルス信号が通る経路に揷入され、スィッチ素子 6 8は、ハイパスフィル夕回路 4 4からの出力信号が通る経路に挿入されている。

図 1 1 は、分解能向上回路 6 0を設けた信号検出回路を示す。マィクロコンピュー夕 3 2の AZDコンパ一夕 3 4は、図 2に示した従来の信号検出回路と同様に、入力端子が 1個の AZDコンバータを用いている。

以下、分解能向上回路 6 0の動作を説明する。図 1 2は、バンドパスフィル夕回路ノ増幅回路 2 6からのパルス信号が、しきい値電圧以下のときの動作を説明するためのタイミングチャートである。

( a) は入力信号の波形、（b ) は出力信号の波形、（ c ) は L E D駆動パルスの波形、（ d ) はスィッチ切替制御信号の波形をそれぞれ示している。

図 1 3は、バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号が、しきい値電圧以上のときの動作を説明するためのタイミングチャートである。（ a) は入力信号の波形、（b ) はしきぃ値電圧以下の出力信号の波形、（ c ) は L E D駆動パルスの波形、 ( d ) はスィッチ切替制御信号の波形をそれぞれ示している。

図 1 2の波形（ d) および図 1 3の波形（ d) に示すスィッチ切替制御信号は、出力切替スィッチ回路 1 2の 2個のスィッチ素子 6 6， 6 8 をオン，オフさせる信号である。切替制御信号が Hレベルのときには、スィッチ素子 6 6 をオン、スィッチ素子 6 8をオフしパンドパスフィルタ回路増幅回路 2 6からのパルス信号を出力させる。切替制御信号が Lレベルのときには、スィッチ素子 6 6をォフ、スィッチ素子 6 8をオンし、ハイパスフィルタ回路 4 4からの信号を出力させる。

2の波形（ c ) および図 1 3の波形（ c ) に示すように、 L E D点灯の駆動パルスは、周期 2 5 0 w s , パルス幅 1 2 . 8 s であるものとする。 P D 2 0からのパルス信号は、 L E Dの駆動パルスの Hレベルに対応して出力される。

図 1 0 に示すように、 L E D駆動パルスは、ハイパスフィルタ回路 4 4のスィッチ素子 5 4、およびピークホールド回路 6 5 のスィツチ素子 7 0 をオン，オフさせるために用いられる。

しきい値電圧設定回路 4 0では、第 1 の実施例で説明したようにしきい値電圧を形成し、マスク回路 4 2 に与える。マスク回路 4 2 には、また、パンドパスフィル夕回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号が入力される。マスク回路では、前述したように、パルス信号のしきい値電圧以下がマスクされた信号が形成される。マスクされたパルス信号は、ハイパスフィルタ回路 4 4で、しきい値電圧が除去され、しきい値電圧以上の信号成分が出力切替スィッチ回路 6 2 に入力される。

一方、バンドパスフィル夕回路増幅回路 2 6からのパルス信号も、出力切替スィッチ回路 6 2に入力される。

今、バンドパスフィル夕回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号が図 1 2 の波形（ a ) に示すように、しきい値電圧以下のものであるとする。

第 1 回目の L E D駆動パルス 7 2が発生しているとき、図 1 2の波形（ d ) の切替制御信号は、 Hレベルにある。したがって、スィツチ回路 6 2は、バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路 2 6からのパルス信号を選択して増幅回路 6 3へ送る。増幅回路 6 3からは、図 1 2の波形（ b ) に示すように、増幅された信号が出力される。第 2 回目の L E D駆動パルス 7 4が発生しているとき、図 1 2 の波形（ d ) の切替制御信号は、 L レベルにある。したがって、スィツチ回路 6 2は、ハイパスフィルタ回路 4 4 を選択する。この場合ハイパスフィルタ回路 4 4からは、パルス信号が出力されないのでスィッチ回路 6 2からの出力はない。したがって、バンドパスフィルタ回路ノ増幅回路 2 6からのパルス信号がしきい値電圧以下の場合には、第 1回目の L E D点灯の際に発生したパルス信号のピーク値がピークホールド回路 3 0でホールドされる。

次に、バンドパスフィル夕回路増幅回路 2 6からのパルス信号が、図 1 3の波形（ a ) に示すように、しきい値電圧以上のものであるとする。

第 1回目の L E D駆動パルス 7 2が発生しているとき、図 1 3の波形（ d ) のスィッチ切替制御信号は、 Hレベルにある。したがつて、スィッチ回路 6 2は、バンドパスフィル夕回路増幅回路 2 6 からのパルス信号を選択して増幅回路 6 3へ送る。パルス信号は増幅回路 6 3の飽和電圧を超えているので、増幅回路 6 3からの出力は、図 1 3の波形（b) に示すように、潰れた波形となる。

第 2回目の L E D駆動パルス 7 4が発生しているとき、図 1 3の波形（ d ) のスィッチ切替制御信号は、 Lレベルにある。したがつて、スィッチ回路 6 2は、ハイパス.フィルタ回路 44を選択する。この場合、ハイパスフィル夕回路 44からは、しきい値電圧以上の成分が出力される。

したがって、バンドパスフィルタ回路ノ増幅回路 2 6からのパルス信号がしきい値電圧以上の場合には、第 1回目の L E D点灯の際に、増幅回路 6 3から出力される飽和電圧と、第 2回目の L E D点灯の際に、増幅回路 6 3から出力されるしきい値電圧以上の成分とが、連続してピークホールドされて、マイクロコンピュー夕 3 2の A/Dコンバータ 3 4の入力端子 C H 1 に入力され、ディジタル値に変換されて出力される。マイクロコンピュータ 3 2では、連続して出力される 2つのディジタル値のうち、後から出力されるデイジタルを選択する。

マイクロコンピュー夕 3 2の AZDコンバータ 3 4に入力されるピーク値は、図 5で説明したように、 AZDコンバータの電圧入力範囲に入っているので、マイクロコンピュータで正しく処理することができる。

本実施例によれば、 A Dコンバータの分解能はそのままで、且つ、必要な A / Dコンバータの入力端子（チャンネル）数は従来と同様、 1個のままにして、アナログ回路にて分解能を上げることができる。

産業上の利用可能性

本発明によれば、 Aノ Dコンパ一夕の分解能はそのままで、アナログ回路にて分解能を増大させることができる。したがって、 A Z Dコンパ一夕自体の分解能を増大させる必要がないので、従来通りのマイクロコンピュータを使用でき、安価なレインセンサを提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 車両のワイパーを制御するために、発光素子からのパルス光を車両のウィンドシ一ルドに照射し、反射光を受光素子で受光し、受光素子からのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する信号検出回路であつて、

前記発光素子からのパルス信号を電圧信号に変換する電流一電圧変換回路と、

前記電流一電圧変換回路の出力信号のノイズを低減し、かつ出力信号を増幅するバンドパスフィル夕回路増幅回路と、

前記バンドパスフィルタ回路 z増幅回路の出力信号を分けて分解能を増大させる分解能向上回路と、

を備える信号検出回路。

2 . 前記分解能向上回路は、前記バンドパスフィル夕回路 Z増幅回路からの 1個のパルス光の出力信号を、所定のしきい値電圧以上の第 1成分と、前記所定のしきい値電圧以下の第 2成分とに分けて、これら第 1 および第 2成分のピーク値をホールドする、請求項 1 に記載の信号検出回路。

3 . 前記分解能向上回路は、

前記所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路と、前記バンドパスフィルタ回路 Z増幅回路からの出力信号の、前記しきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路と、

前記マスク回路からの出力信号の D C成分をカツトするハイパスフィルタ回路と、

前記ハイパスフィルタ回路の出力信号を増幅して、前記第 1成分を出力する第 1増幅回路と、

前記第 1増幅回路の出力信号のピーク値をホールドする第 1 ピ一クホールド回路と、前記バンドパスフィル夕回路/増幅回路の出力信号を増幅して、前記第 2成分を出力する第 2増幅回路と、

前記第 2 の増幅回路の出力信号のピーク値をホールドする第 2 ピークホールド回路と、

を有する請求項 2 に記載の信号検出回路。

4 . 前記ハイパスフィル夕回路と、前記第 1 および第 2 ピークホールド回路は、前記発光素子を駆動する駆動パルスに応じて動作する請求項 3 に記載の信号検出回路。

5 . 前記分解能向上回路は、前記バンドパスフィル夕回路 Z増幅回路からの連続する 2個のパルス光の 2つの連続する第 1および第 2 出力信号のうち、第 1 出力信号から所定のしきい値電圧以下の第 2 成分を取出し、第 2 出力信号から前記所定のしきい値電圧以上の第 1成分を取出し、これら第 1 および第 2成分のピーク値をホ一ルドする、請求項 1 に記載の信号検出回路。

6 . 前記分解能向上回路は、

前記所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路と、前記パンドパスフィル夕回路 Z増幅回路からの第 2 出力信号の、前記しきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路と、

前記マスク回路からの出力信号の D C成分をカツ卜するハイパスフィルタ回路と、

前記ハイパスフィルタ回路からの出力と前記第 1 出力信号とを切替えて出力する出力切替スィッチ回路と、

前記出力切替スィッチ回路の出力信号を増幅する第 2増幅回路と前記第 2増幅回路の出力信号のピーク値をホールドするピークホ

—ルド回路と、

を有する請求項 5 に記載の信号検出回路。

7 . 前記ハイパスフィルタ回路と、前記ピークホールド回路は、前記発光素子を駆動する駆動パルスに応じて動作する、請求項 6 に記載の信号検出回路。

8 . 前記発光素子は、発光ダイオードであり、前記受光素子は、フォトダイオードである請求項 1〜 7 のいずれかに記載の信号検出回路。

9 . 車両のワイパーを制御するために、発光素子からのパルス光を車両の、ウィンドシールドに照射し、反射光を受光素子で受光し、受光素子からのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する信号検出方法であって、

前記発光素子からのパルス信号を電圧信号に変換するステップと前記電圧信号のノイズを低減し、かつ電圧信号を増幅するステツプと、

前記増幅された電圧信号に対する分解能を増大させるステップとを含む信号検出方法。

1 0 . 前記分解能を増大させるステップは、 1個のパルス光の電圧信号を、所定のしきい値電圧以上の第 1成分と、前記所定のしきい値電圧以下の第 2成分とに分けて、これら第 1 および第 2成分のピ一ク値をホールドするステップを含む、請求項 9 に記載の信号検出方法。

1 1 . 前記分解能を増大させるステップは、

前記所定のしきい値電圧を設定するステップと、

前記増幅された電圧信号の、前記しきい値電圧以下の成分をマスクするステップと、

前記マスクされた電圧信号の D C成分をカツトするステップと、前記 D C成分のカットされた電圧信号を増幅して、前記第 1成分を取出すステップと、

前記第 1成分のピーク値をホールドするステップと、

前記増幅された電圧信号を増幅して、前記第 2成分を取出すステップと、

前記第 2成分のピーク値をホールドするステップと、

を含む請求項 1 0 に記載の信号検出方法。

1 2 . 前記分解能を増大させるステップは、連続する 2個のパルス光の 2つの連続する第 1および第 2電圧信号のうち、第 1電圧信号からしきい値電圧以下の第 2成分を取出し、第 2電圧信号からしきい値電圧以上の第 1成分を取出し、これら第 1および第 2成分のピ一ク値をホールドするステップを含む、請求項 9 に記載の信号検出方法。

1 3 . 前記分解能を増大させるステップは、

前記所定のしきい値電圧を設定するステップと、

前記増幅された第 2 の電圧信号の、前記しきい値電圧以下の成分をマスクするステップと、

前記マスクされた電圧信号の D C成分をカツ卜するステップと、前記 D C成分のカツトされた電圧信号と前記第 1電圧信号とを切替えて出力するステップと、

前記切替えて出力された電圧信号を増幅するステップと、前記増幅された電圧信号のピーク値をホールドするステップと、を含む請求項 1 2 に記載の信号検出方法。

1 4 . 車両のワイパーを制御するために、発光素子からのパルス光を車両のウィンドシールドに照射し、反射光を受光素子で受光し、受光素子からのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する信号検出回路において、前記演算処理装置の前段に設けられ、前記処理されたパルス信号に対する分解能を増大させる分解能向上回路であって、

1個のパルス光によるパルス信号を、所定のしきい値電圧以上の第 1 成分と、前記所定のしきい値電圧以下の第 2成分とに分けて、これら第 1 および第 2成分のピーク値をホールドする、分解能向上回路。

1 5 . 前記所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路と前記処理されたパルス信号の、前記しきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路と、

前記ハイパスフィル夕回路の出力信号を増幅して、前記第 1成分を出力する第 1増幅回路と、

前記第 1増幅回路の出力信号のピーク値をホールドする第 1 ピークホールド回路と、

前記処理されたパルス信号を増幅して、前記第 2成分を出力する第 2増幅回路と、

前記第 2増幅回路の出力信号のピーク値をホールドする第 2 ピークホールド回路と、

を備える請求項 1 4に記載の分解能向上回路。

1 6 . 前記ハイパスフィルタ回路と、前記第 1および第 2 ピークホ一ルド回路は、前記発光素子を駆動する駆動パルスに応じて動作する、請求項 1 5 に記載の分解能向上回路。

1 7 . 車両のワイパーを制御するために、発光素子からのパルス光を車両のウィンドシールドに照射し、反射光を受光素子で受光し、受光素子からのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する信号検出回路において、前記演算処理装置の前段に設けられ、前記処理されたパルス信号に対する分解能を増大させる分解能向上回路であって、

連続する 2個のパルス光による 2つの連続する第 1および第 2パルス信号のうち、第 1パルス信号から所定のしきい値電圧以下の第 2成分を取出し、第 2パルス信号から前記所定のしきい値電圧以上の第 1成分を取出し、これら第 1および第 2成分のピーク値をホールドする、分解能向上回路。

1 8 . 前記所定のしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定回路と前記第 2 のパルス信号の、前記所定のしきい値電圧以下の成分をマスクするマスク回路と、

前記マスク回路からの出力信号の D C成分をカツトす,るハイパスフィル夕回路と、

前記ハイパスフィルタ回路からの出力と前記第 1パルス信号とを切替えて出力する出力切替スィッチ回路と、

前記出力切替スィッチ回路の出力信号を増幅する第 2増幅回路と前記第 2増幅回路の出力信号のピーク値をホールドするピークホ一ルド回路と、

を有する請求項 1 7 に記載の分解能向上回路。

1 9 . 車両のワイパーを制御するために、発光素子からのパルス光を車両のウィンドシールドに照射し、反射光を受光素子で受光し、受光素子からのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する場合に、前記処理されたパルス信号に対する分解能を増大させる方法であって、

1個のパルス光による前記処理されたパルス信号を、所定のしきい値電圧以上の第 1成分と、前記所定のしきい値電圧以下の第 2成分とに分け、これら第 1および第 2成分のピーク値をホールドするステップを含む、分解能を増大させる方法。

2 0 . 前記ステップは、

前記所定のしきい値電圧を設定するステップと、

前記処理されたパルス信号の、前記しきい値電圧以下の成分をマスクするステップと、

前記マスクされた電圧信号の D C成分をカツ卜するステップと、前記 D C成分のカツトされたパルス信号を増幅し前記第 1成分を取出すステップと、

前記第 1成分のピーク値をホールドするステップと、

前記処理されたパルス信号を増幅して、前記第 2成分を取出すステツプと、

前記第 2成分のピーク値をホ一ルドするステップと、

を含む請求項 1 9 に記載の分解能を増大させる方法。

2 1' . 車両のワイパーを制御するために、発光素子からのパルス光を車両のウィンドシールドに照射し、反射光を受光素子で受光し、受光素子からのパルス信号を処理して、演算処理装置に入力する場合に、前記処理されたパルス信号に対する分解能を増大させる方法であって、

連続する 2個のパルス光による前記処理された 2つの連続する第 1 および第 2パルス信号のうち、第 1パルス信号から前記所定のしきい値電圧以下の第 2成分を取出し、第 2パルス信号から前記所定のしきい値電圧以上の第 1成分を取出し、これら第 1 および第 2成分のピーク値をホールドするステップを含む、分解能を増大させる方法。

2 2 . 前記ステップは、前記所定のしきい値電圧を設定するステップと、

前記処理された第 2のパルス信号の、前記所定のしきい値電圧以下の成分をマスクするステップと、

前記マスクされた電圧信号の D C成分をカツトするステップと、前記 D C成分のカツトされたパルス信号と前記第 1パルス信号とを切替えて出力するステップと、

前記切替えて出力されたパルス信号を増幅するステップと、前記増幅されたパルス信号のピーク値をホールドするステップとを含む請求項 2 1 に記載の分解能を増大させる方法。