DE3235590C2

DE3235590C2 - Vorrichtung zum optischen Erfassen von Fremdkörpern

Info

Publication number: DE3235590C2
Application number: DE19823235590
Authority: DE
Inventors: Ralf Thomas Prof. Dipl.-Phys. Dr. 1000 Berlin Kersten
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1982-09-25
Filing date: 1982-09-25
Publication date: 1984-11-22
Also published as: DE3235590A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum optischen Erfassen von Fremdkörpern auf der Oberfläche (8) einer Verbundglasscheibe (1, 2) verfügt über einen am seitlichen Rand (4) angeordneten Lichtsender (15) und zwei am gegenüberliegenden Rand (7) den Scheiben (1, 2) der Verbundglasscheibe angekoppelte Fotodioden (5, 6). Die Ströme in den Fotodioden (5, 6) sowie deren Verhältnis sind ein Maß für auf der Glasoberfläche (8) vorhandene Schmutzteilchen (13) und Wassertröpfchen (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Erfassen von Fremdkörpern auf der Oberfläche einer durchsichtigen Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger für das die durchsichtige Scheibe durchwandernde Licht.

Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt und verwenden Lichtstrahlen, die die Scheiben im wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche durchqueren. Auf ihrem Weg vom Lichtsender zum Lichtempfänger durch die Scheibe werden die Lichtstrahlen durch Fremdkörper, beispielsweise Schmutz- und Wasserteilchen, in ihrer Intensität verringert, so daß die im Lichtempfänger einfallende Lichtmenge ein Maß für die Sehcibcnvcrschmutzung ist. Die überwachte Schcibenflächc ist abhängig vom Durchmesser des verwendelen Lichtbündels. Daher können die bekannten Vorrichtungen beispielsweise auf Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen nur zum Überwachen kleinerer außerhalb des Siehtfeldes des Fahrers liegender Bereiche verwendet werden.

■> Um Nässe auf Windschulzscheiben zu messen, sind auch Sensoren bekannt, die Leitfähigkeitsmessungen vornehmen. Diese Messungen werden aber ebenfalls örtlich begrenzt ausgeführt, wobei im allgemeinen die Nässe an Stellen bewertet wird, durch die der Fahrer nicht hindurchschaut, was zu Fehlern führt. Nachteilig bei diesen Sensoren ist es auch, daß sie nicht vom Scheibenwischer getrocknet werden. Sie sind üblicherweise beheizt, so daß auch kein genauer Zusammenhang zwischen dem Naßzustand auf der vom Wischer getrockneten Scheibe und dem Signal des Sensors besteht

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung /u schaffen, die es gestattet, größere Seheibenflächen ohne Sichtbehinderung zu überwachen, um Fremdkörper und Verschmutzungen zu detektieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lichtsender und der Lichtempfänger am seitlichen Rand der Scheibe so angeordnet sind, daß die Scheibe das Licht als Schichtwellenleiter überträgt.

Dadurch, daß das zur Messung verwendete Licht sich im wesentlichen entlang der Oberfläche der durchsichtigen Scheibe und nicht im rechten Winkel zur Scheibe fortpflanzt, können auf einfache Weise größere Flächen überwacht werden. Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Lichtsender und der Lichtempfänger an gegenüberliegenden Rändern der Scheibe angeordnet. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz bei einer Verbundglasscheibe, wenn die erste Glasscheibe mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger versehen ist und wenn die zweite, von der ersten Glasscheibe durch eine PIaslikfolie getrennte Glasscheibe des Verbundglases mit wenigstens einem Lichtsender ausgerüstet ist. Die im Lichtempfänger ankommende Lichtmenge sowie das Verhältnis der ankommenden Liehtmengen sind ein Maß für Fremdkörper, wobei zwischen Schmutzteilchen und Wassertröpfchen unterschieden werden kann. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt und zeigt schematiseh vergrößert im Schnitt eine Verbundglasscheibe mit einem zugeordneten Lichtsender und zwei Lichtempfängern.

In der Zeichnung erkennt man eine aus einer ersten Glasscheibe 1 und einer zweiten Glasscheibe 2 sowie einer Plastikfolie 3 bestehende schematisch dargestellte Verbundglasscheibe. Am unteren Rand 4 der ersten Glasscheibe 1 ist eine lichtemittierende Diode 15 angeordnet, die Licht in die erste Glasscheibe 1 einspeist, das mit Hilfe einer ersten Fotodiode 5 und einer zweiten Fotodiode 6 am oberen Rand 7 der Verbundglasscheibe empfangen wird. Die Fotodioden 5, 6 erzeugen einen der einfallenden Lichtstärke entsprechenden Strom, der

bo in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausweneelckti'onik gemessen und ausgewertet wird.

Da die Plastikfolie 3 des Verbundglases eine niedrigere Brech/.ahl als die Glasscheiben 1, 2 besitzt, können die beiden Glasscheiben 1, 2 als zwei voneinander ge-

h^r> trennte Schichtwellcnleiter angesehen werden. Das in die erste Glasscheibe 1 am unteren Rand 4 eingespeiste Lieht der lichtcmittiercndcn Diode 15 pflanzt sich bei einer von Verunreinigungen oder Fremdkörpern gerei-

j| nigtcn vorderen Glasoberfläche 8 infolge von Totalre- % flcktionen an der vorderen Glasoberfläche 8 und der I* hinteren Glasoberfläche 9 der ersten Gla>scheibe 1 in }f. der in der Zeichnung anhand des Lichtstrahls 10 darge-4; stellten Weise durch mehrfache Reflektionen fort

|l Befinden sich Wassertropfen 11 auf der Oberfläche 8,

!*,'■ so bewirken diese eine Auskopplung des Lichtes, wie \i durch den austretenden Lichtstrahl 12 angedeutet ist. %_: Diese Lichtsviskopplung bewirkt, daß die in der ersten f: Fotodiode 5 detektierte Lichtintensität abnimmt, was in H der Auswerteelektronik festgestellt werden kann.
ig Befinden sich Schmutzteilchen 13 auf der vorderen

f?. Glasoberfläche 8, so bewirken diese eine Streuung des \\_r Lichtes. Ein Teil des gestreuten Lichtes gelangt dann, P wie durch den Lichtstrahl 14 veranschaulicht ist, in die β zweite Glasscheibe 2 und pflanzt sich entlang der zweite tew Glasscheibe 2 bis zur zweiten Fotodiode 6 fort. Auf ■7 diese Weise bewirken die Schmutzteilchei. 13 ein An-";' steigen der delektierten Lichtintensität in der Fotodiode 6, was ebenfalls durch die in der Zeichnung nicht dargestellte Auswerteelektronik erfaßt wird.
:■ Da sich das Licht in der Glasscheibe 1 im wesentlichen entlang der Glasoberfläche 8 ausbreitet, kann die beschriebene Anordnung verwendet werden, um Scheibenbereiche zu überwachen, ohne daß die Durchsicht durch die Scheibe behindernde Detektoren und Lichtquellen verwendet zu werden brauchen. Wenn die beschriebene Anordnung an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges angebracht wird, werden gerade die Scheibenbereiche für die Messung herangezogen, die vom Fahrer durchblickt werden und die für eine gute Sicht wesentlich sind. Da die Ströme der Fotodioden 5 und 6 unterschiedlichen Fremdkörpern auf der Glasoberfläche 8 zugeordnet sind, können beispielsweise auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges sowohl die Reinigung als auch die Trocknung durch die Wischerblätter detektiert und ausgewertet werden. Durch Einsatz mehrerer Lichtsender und Detektoren entlang einer Kante können unterschiedliche Bewertungen eingeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Lage und Art der Fremdkörper besser zu erfassen.

Um Intensitätsverluste, die beispielsweise durch Nachlassen der Senderleistung der lichtemittierenden Diode 15 oder durch Kratzer auf der Scheibe entstehen können, zu kompensieren, kann die Auswerteeleklronik so ausgelegt werden, daß nach jedem Wischvorgang eine neue Eichung oder Bestimmung der Ströme durch die Fotodioden 5, 6 ohne anwesende Fremdkörper erfolgt.

Eine besonders hohe Ansprcehempfindlichkcil und w geringe Störempfindlichkeit gegenüber Fremdlicht läßt sich durch Einsatz von Infrarotlicht und/oder icistungsmoduliertem Licht mit entsprechend abgestimmten Lichtempfängerschaltungen erreichen. Werden mehrere Lichtsender mit verschiedenen Modulationsfrcqucn- π zen verwendet, so läßt sich eine wirksame bereichsab-.';' hängige Auswertung durchführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

bO

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum optischen Rrfasscn von Fremdkörpern auf der Oberfläche einer durchsichtigen Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger für das die durchsichtige Scheibe durchwandernde Licht, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (15) und der Lichtempfänger (5, 6) am seitlichen Rand (4, 7) der Scheibe (I₁2) so angeordnet sind, daß die Scheibe (I₁2) das Licht als Schichtwellenleiter überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsender (15) und Lichtempfänger (5, 6) an gegenüberliegenden Rändern (4, 7) der Scheibe (1,2) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verbundglasscheibe die erste Scheibe (1) mit wenigstens einem Lichtsender (15) und wenigstens einem Lichtempfänger (5) versehen ist und daß die zweite von der ersten Scheibe (1) durch eine Plastikfolie (3) getrennte Scheibe (2) des Verbundglases mit wenigstens einem Lichtempfänger (6) ausgerüstet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere im seitlichen Abstand voneinander angeordnete Lichtsender (15) und Lichtempfänger (5, 6) vorgesehen sind und daß das von den Lichtempfängern (5, 6) empfangene Licht zur Auswertung in einer Auswerteelektronik unterschiedlich bewertbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender lichtemittierende Dioden (15) und die Lichtempfänger Fotodioden (5, 6), Fotoelemente oder Fototransistoren sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (15) und die Lichtempfänger (5,6) im Infrarotbereich arbeiten.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (15) leistungsmodulieri ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Lichtsender (15) mit einer anderen Frequenz moduliert wird.