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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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JP2003524545A
JP2003524545A JP2000594673A JP2000594673A JP2003524545A JP 2003524545 A JP2003524545 A JP 2003524545A JP 2000594673 A JP2000594673 A JP 2000594673A JP 2000594673 A JP2000594673 A JP 2000594673A JP 2003524545 A JP2003524545 A JP 2003524545A
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light
sensor
signal
vehicle
ambient light
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ベクテル，ジョン・エイチ
バウアー，フレデリック・ティー
ステイム，ジョーゼフ・エス
ナップ，ロバート・シー
ターンブル，ロバート・アール
シュミット，デービッド・ジェイ
ポー，ジー・ブルース
プランガー，デービッド・エル
ニクソン，ロバート・エイチ
フォサム，エリック・アール
スティーンワイク，ティモシー・イー
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ジェンテクス・コーポレーション
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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
ＶDD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
ＣTG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お
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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