DE69801033T2

DE69801033T2 - Multifinktion-lichtsensor für fahrzeug

Info

Publication number: DE69801033T2
Application number: DE69801033T
Authority: DE
Inventors: Dennis J. Hegyi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2018-05-14
Also published as: EP0910525A1; US6118383A; DE69801033D1; EP0910525B1; WO1998051549A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme und Anordnungen zum Ermitteln der Anwesenheit einer Mehrzahl von Umgebungsbedingungen in Bezug auf ein Fahrzeug, und insbesondere ein System, das die Betätigung einer Vorrichtung wie z. B. die Fenster, das Cabrioverdeck, die Klimaanlage, eine Entfeuchtungsanlage, das Belüftungssystem oder die Scheibenwischer eines Fahrzeugs in Reaktion auf die Anwesenheit von Flüssigkeitströpfchen auf einer transparenten Oberfläche wie der Windschutzscheibe des Fahrzeugs, die Anwesenheit von Kondensation auf der Innenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder die Anwesenheit von Rauch im Fahrzeug steuern kann.

BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK

Es wurden in der Technik zahlreiche Bemühungen unternommen, ein System bereitzustellen, das auf zuverlässige Weise die Scheibenwischer eines Fahrzeugs in Reaktion auf die Anwesenheit von Wasser auf der Windschutzscheibe steuert. Die Mehrzahl der bekannten Anordnungen kann nicht nur das Maß an Zuverlässigkeit nicht erbringen, das benötigt wird, um lästige und ablenkende Fehlauslösungen von Scheibenwischern zu vermeiden, sondern sie müssen auch unmittelbar auf der Windschutzscheibe installiert werden, was zur Folge hat, dass unansehnliche Drähte von einem Sensor verlaufen, der auf das Innere der Windschutzscheibe geklebt werden muss. Was die Fehlauslösung der Scheibenwischer betrifft, so lösen viele der bekannten Anordnungen eine Falschanzeige von Regen in Reaktion auf Umgebungslichtschwankungen aus, wie dies der Fall ist, wenn ein Fahrzeug im Schatten von Telefonmasten oder unter Straßenlaternen fährt.
Existierende optische Regensensoren der Art, die gewöhnlich in Fahrzeugen installiert werden, sind auf dem Wischerfeld der Windschutzscheibe montiert. Optische Sensoren haben im Allgemeinen eine Lichtquelle wie z. B. eine LED und einen Fotodetektor wie z. B. einen Fototransistor oder eine Fotodiode auf, die so angeordnet sind, dass, wenn sich keine Regentropfen auf der Winschutzscheibe befinden, Licht von der LED an der Außenfläche der Windschutzscheibe vollständig im Inneren auf eine Fotodiode reflektiert wird. Wenn ein Regentropfen auf die Windschutzscheibe fällt, wo der Lichtstrahl reflektiert wird, dann sind die Bedingungen für eine totale interne Reflexion nicht mehr gegebent, und die Lichtintensität im reflektierten Strahl wird reduziert. Bei diesen bekannten Systemen wird eine relativ große Anordnung von LEDs und Fotodioden benötigt, um nur wenige Quadratzentimeter auf der Windschutzscheibe zu überwachen. Der überwachte Bereich der Windschutzscheibe muss groß genug sein, damit eine genaue Probe der Zufallsverteilung von Regentropfen gewonnen werden kann, die auf die Oberfläche der Windschutzscheibe fallen. Wie erwähnt, muss die Anordnung von LEDs und Fotodioden innerhalb des Fahrzeugs im Wischerfeld auf der Windschutzscheibe montiert werden.
Ein weiteres Problem in Verbindung mit bekannten Anordnungen sind die Kosten. Bei den meisten derzeit erhältlichen Designs wird ein Fotodetektor für jede LED in der Anordnung benötigt. Es besteht somit Bedarf an einem Regensensor, der wirtschaftlich ist und nicht auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs installiert zu werden braucht.
Aber es fällt nicht nur Wasser auf die Oberfläche der Windschutzscheibe, sondern Wasser sammelt sich auch auf der Innenseite der Windschutzscheibe in der Form von kondensiertem Wasserdampf an, dem so genannten "Beschlag". Solcher kondensierter Wasserdampf kann innerhalb von Minuten die Sicht durch das Fenster bis auf ein gefährliches Niveau mindern. In solchen Situationen ist es wesentlich, dass die Beschlagentfernungsfunktion wirksam wird, indem die Klimaanlage zum Entfeuchten der Luft betätigt wird. Durch den Betrieb der Klimaanlage wird die Beschlagmenge auf der Innenseite der Windschutzscheibe im Allgemeinen in relativ kurzer Zeit verringert.
Darüber hinaus ist es in einem Fahrzeug nützlich, die Ansammlung von Rauch in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu reduzieren, die durch das Rauchen von Tabak durch die Fahrzeuginsassen entsteht. Der Fahrer des Fahrzeugs möchte es gelegentlich möglicherweise umgehen, einen rauchenden Fahrgast durch eine offensichtliche Betätigung der Lüftungselemente in Verlegenheit zu bringen. Daher wäre es wünschenswert, wenn der Ventilator automatisch in Reaktion auf die Anwesenheit von Rauch in der Fahrgastzelle betätigt werden könnte.
Ein erhebliches weiteres Problem mit bekannten Anordnungen, die mit im Handel erhältlichen Leuchtdioden arbeiten, besteht darin, dass die Geräte altern, oder, wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, dass sich ihre Leuchtleistung verringert. So weicht mit der Zeit die Amplitude des ausgesendeten Lichtstrahls ab und ergibt falsche Messwerte. Es besteht daher Bedarf an einer Anordnung, die auf zuverlässige Weise die Anwesenheit von Wassertröpfchen auf einer Fahrzeugwindschutzscheibe sowie andere Umweltbedingungen erfasst und dabei weiter gegenüber Auswirkungen von Alterung und Temperatur immun bleibt.
Insbesondere offenbart die US-A-4871917 von O'Farrell einen Feuchtigkeitssensor für ein Fahrzeug, der die Anwesenheit von Wassertröpfchen auf der Außenseite einer Windschutzscheibe erfasst, indem er Licht von einer LED, die in einem Winkel zur Windschutzscheibe angeordnet ist, überträgt, das nachfolgend zwischen der Innen- und der Außenseite der Windschutzscheibe gebrochen und von Wassertröpfchen gestreut wird, die möglicherweise auf der Außenseite der genannten Windschutzscheibe am Einfallspunkt des genannten Lichtes vorhanden sind. Die Streuung von Licht durch die Wassertröpfchen führt zu einer Reduzierung der Lichtmenge, die zurück auf einen Sensor in dem Gerät übertragen wird, das ein elektrisches Signal erzeugt, auf dasein Prozessor damit reagieren kann, dass er eine Funktion des Fahrzeugs wie z. B. die Scheibenwischer steuert. Das Patent offenbart auch die Verwendung eines zweiten Sensors, der in der Nähe der LED angeordnet ist und einen mit der Zeit variierenden Ausgangskennwert der LED erfasst, wie z. B. Farbe oder Intensität, und der Ausgang dieses zweiten Sensors kann verwendet werden, um den Ausgang des ersten Sensors auf der Basis von Alter oder Temperatur der genannten LED zu korrigieren. Alle Komponenten werden in einem Gehäuse angeordnet, das an der Innenseite einer Windschutzscheibe befestigt werden kann, und dieses Gehäuse wird mit speziellen Aussparungen versehen, in denen die LED und die ersten Sensoren angeordnet werden. Eine elastische Barriere wird zwischen diesen Aussparungen vorgesehen, die die Innenseite der Windschutzscheibe kontaktieren und gewährleisten, dass kein Licht von der Windschutzscheibe in die Aussparung reflektiert wird, in der der erste Sensor angeordnet ist.
Die US-A-4973844, ebenfalls von O'Farrell, beschreibt eine Anordnung, die der oben erörterten ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass zwei Sätze von Aussparungen definiert sind, die zwei Sätze von LEDs und Sensoren aufhehmen, so dass die Anordnung über einen breiteren Bereich der Windschutzscheibe arbeiten kann. In beiden Patenten von O'Farrell werden die LEDs und Sensoren zyklisch aktiviert, so dass in einem Teil des Zyklus die LED oder ein Satz von LEDs aktiviert wird, und in einem anderen Teil des Zyklus die genannte LED bzw. dieser eine Satz von LEDs inaktiv ist, während der andere Satz aktiv ist. Dasselbe gilt für die Sensoren oder Sätze von Sensoren. Dies unterstützt die Beseitigung von Umgebungslichtsignalen von den Sensorausgängen.
Keines der Patente von O'Farrell hat die Aufgabe, ein Steuersignal in Reaktion auf die Anwesenheit von Beschlag oder Kondensation auf der Innenseite der Windschutzscheibe zu erzeugen, weil kein Licht, das von der Innenseite der Windschutzscheibe reflektiert oder durch Kondensation darauf gestreut wird, von den Sensoren empfangen ist, da beide LEDs und Sensoren in ihren jeweiligen Aussparungen vollkommen eingeschlossen sind.
Die US-A-5386111 von Zimmerman offenbart schließlich eine Anordnung zur Erfassung der Anwesenheit von Wassertröpfchen auf der Außenseite einer Windschutzscheibe sowie die Anwesenheit von Kondensation auf der Innenseite der genannten Windschutzscheibe. Auch hier wird die zyklische Betätigung eines Paares von Lichtquellen gelehrt, die auf einer beliebigen Seite der Windschutzscheibe angeordnet sind, um ein Umgebungslichtsignal zu eliminieren, und auch die Verwendung einer Referenzlichtquelle zum Messen einer mit der Zeit variierenden Kenngröße der einen oder der anderen Lichtquelle, z. B. die Änderung der Intensität der Quelle mit deren Alterung. Das Zimmerman-Patent zeigt zwei Lichtquellen, eine, die Licht in Richtung auf die Innenseite der Windschutzscheibe vom Inneren des Fahrzeugs überträgt, in dem die Anordnung vorgesehen ist, und die andere, die Licht in Richtung auf die Außenseite der Windschutzscheibe von der Außenseite des Fahrzeugs überträgt. Die letztere dieser Lichtquellen ist idealerweise unterhalb der Oberkante der Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet. Es ist ein einzelner Sensor vorgesehen, der Licht von beiden Quellen empfangen kann.
Innerhalb des Fahrzeugs ist eine Maske in geeigneter Ausrichtung vorgesehen, um eine direkte Bestrahlung des Sensors durch die Lichtquelle außerhalb des Fahrzeugs zu verhindern, und der Sensor empfängt daher nur dann, wenn Wassertröpfchen auf der Außenseite der Windschutzscheibe vorliegen, Licht von der Außenquelle, während die interne Quelle Licht in Richtung auf die Innenseite überträgt, das entweder zurück reflektiert oder durch eventuell auf der genannten Innenseite vorhandene Kondensation gestreut wird. Die Maske verhindert, dass ein Teil dieses letzteren Lichtes den Sensor erreicht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Betätigung einer Fahrzeugfunktion in Reaktion auf eine oder mehrere Umgebungsbedingungen bereit, die auf der Innen- und/oder der Außenseite der Windschutzscheibe des genannten Fahrzeugs vorliegen. Mögliche Fahrzeugfunktionen sind unter anderem die Betätigung der Scheibenwischer in Reaktion auf Regen, der Start der Klimaanlage in Reaktion auf die Bildung von Kondensation auf der Innenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeugs sowie das Anlaufen des Ventilators in Reaktion auf die Anwesenheit von Rauch in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern einer Fahrzeugfunktion in Reaktion auf eine vorbestimmte Umgebungsbedingung bereitgestellt, wobei das genannte Fahrzeug eine Windschutzscheibe mit einer Innen- und einer Außenseite aufweist, an denen die Umgebungsbedingung gegeben sein kann, wobei die Anordnung folgendes umfasst: eine erste Quelle zum Richten einer ersten Strahlungsenergie auf die Innenseite der Windschutzscheibe, wobei ein erster Teil der ersten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite der Windschutzscheibe reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil der ersten Strahlungsenergie von der an der Außenseite und/oder der Innenseite der Windschutzscheibe vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird, eine zweite Quelle zum Richten einer zweiten Strahlungsenergie auf die Innenseite der Windschutzscheibe, wobei ein erster Teil der zweiten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite der Windschutzscheibe reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil der zweiten Strahlungsenergie von der auf der Außenseite und/oder der Innenseite der Windschutzscheibe vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird, ein zyklisches Ansteuerungsmittel, das mit der genannten ersten und der genannten zweiten Quelle gekoppelt ist, um zu veranlassen, dass die genannte erste Quelle die erste Strahlungsenergie während eines ersten Teils eines Zyklus erzeugt, um zu bewirken, dass die genannte zweite Quelle die zweite Strahlungsenergie während eines zweiten Teils eines Zyklus erzeugt, einen ersten Sensor zum Empfangen von Umgebungslicht und von Teilen der ersten und der zweiten Strahlungsenergie, wobei der genannte erste Sensor ferner ein erstes elektrisches Sensorausgangssignal in Reaktion auf empfangenes Licht erzeugt, und einen zweiten Sensor zum Empfangen eines dritten Teils der Strahlungsenergie, die von der genannten ersten und/oder zweiten Quelle erzeugt wird, wobei der genannte zweite Sensor ein zweites elektrisches Sensorausgangssignal erzeugt, das auf den dritten Teil der Strahlungsenergie reagiert, und einen Prozessor zum Empfangen des ersten und des zweiten elektrischen Sensorausgangssignals und zum Erzeugen eines Steuersignals in Reaktion auf die jeweilige vorherrschende Umgebungsbedingung und auf eine mit der Zeit variierende Kenngröße der wenigstens einen Quelle, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Quelle mit einem Maskierungsmittel verbunden ist und mit diesem zusammen wirkt, um den ersten Teil der ersten Strahlungsenergie daran zu hindern, auf den ersten Sensor aufzutreffen.
Es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Überwachung der mit der Zeit variierenden Intensität der Strahlungsenergie begrenzt ist, sondern dass auch andere Parameter und Kenngrößen gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung überwacht und kompensiert werden können. Darüber hinaus sind die hierin bewirkte Überwachung und Kompensation mit dem zweiten Sensor nicht auf altersbedingte langfristige Variationen begrenzt, sondern es können auch kürzerfristige Auswirkungen korrigiert werden, die beispielsweise von Wärmevariationen oder Speisespannungsvariationen herrühren können. Die hierin bewirkte Kompensation macht auch die Erzielung eines Empfindlichkeitspegels über ein Empfindlichkeitssteuersignal effektiver und präziser, das auf eine vorbestimmte Menge von Wassertröpfchen auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs reagiert.
Der erste Sensor legt sein Ausgangssignal an einen phasenempfindlichen Detektor an. Alternativ kann eine differentiale Abtast-Halte-Anordnung bei der Ausführung der Erfindung eingesetzt werden, insbesondere am Ausgang des zweiten Sensors. In einer Ausgestaltung erzeugt die phasenempfindliche Vorrichtung ein mit der Zeit variierendes Signal in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen der Größe des elektrischen Sensorausgangssignals, wenn sich das zyklische Freigabesignal im ersten Zustand befindet, und der Größe des elektrischen Sensorausgangssignals, wenn sich das zyklische Freigabesignal im zweiten Zustand befindet. In einer Ausgestaltung werden eine erste und eine zweite Verstärkerstufe bereitgestellt, die jeweils eine vorbestimmbare Verstärkungskenngröße haben. Die erste und die zweite Verstärkerstufe sind miteinander wechselstromgekoppelt.
Darüber hinaus ist in einigen Ausgestaltungen ein Integrator vorgesehen, der mit dem phasenempfindlichen Gerät gekoppelt ist, um das mit der Zeit variierende Signal im Laufe der Zeit zu integrieren, um ein Regensignal zu erzeugen. Der Integrator hat eine Integrationszeitkonstante, die länger ist als ein Zyklus des zyklischen Freigabesignals. Der Prozessor hat eine Mehrzahl von Eingängen zum Empfangen des Regensignals und des zweiten elektrischen Signals, das im Wesentlichen auf das Umgebungslicht reagiert. Am Ausgang des Prozessors wird ein Steuersignal erzeugt. Die Ansprechschwelle der gesamten Vorrichtung auf die Menge an Wassertröpfchen auf der Windschutzscheibe ist mit einem Empfindlichkeitsregler justierbar, der mit dem Prozessor gekoppelt ist. Mit dem Steuersignal wird der Scheibenwischer betätigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals in Reaktion auf eine vorbestimmte Umgebungsbedingung bereitgestellt, der ein Fahrzeug der Art ausgesetzt sein kann, die eine Windschutzscheibe mit einer Innen- und einer Außenseite hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: zunächst Beleuchten der Innenseite der Windschutzscheibe mit einer ersten zyklisch variierenden Strahlungsenergie, die für einen ersten Teil eines Zyklus bestromt und für einen zweiten Teil des Zyklus stromlos gemacht wird, wobei ein erster Teil der ersten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite der Windschutzscheibe reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil der ersten Strahlungsenergie von der an der Außenseite und/oder der Innenseite der Windschutzscheibe vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird, zweitens Beleuchten der Innenseite der Windschutzscheibe mit einer zweiten zyklisch variierenden Strahlungsenergie, die für den zweiten Teil des Zyklus bestromt und für den ersten Teil des Zyklus stromlos gemacht wird, wobei ein erster Teil der zweiten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite der Windschutzscheibe reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil der zweiten Strahlungsenergie von der an der Außenseite und/oder der Innenseite der Windschutzscheibe vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird, wobei der genannte Sensor Umgebungslicht und Teile der ersten und der zweiten Strahlungsenergie empfängt, wobei der genannte erste Sensor ferner ein erstes elektrisches Sensorausgangssignal in Reaktion auf empfangenes Licht erzeugt, drittens Beleuchten eines zweiten Sensors, der einen dritten Teil der Strahlungsenergie empfängt, wobei der genannte zweite Sensor ein zweites elektrisches Sensorausgangssignal in Reaktion auf den dritten Teil der Strahlungsenergie erzeugt, Verarbeiten des ersten und des zweiten elektrischen Sensorausgangssignals, um ein Steuersignal in Reaktion auf die an der jeweiligen Innenseite und der Außenseite der Windschutzscheibe vorherrschende Umgebungsbedingung sowie auf eine mit der Zeit variierende Kenngröße der genannten wenigstens einen Quelle zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der ersten Strahlungsenergie daran gehindert wird, auf den ersten Sensor aufrutreffen.
Die vorliegende Erfindung kann mit der Betätigung von Korrektursystemen eines Fahrzeugs wie beispielsweise dem Wischersystem, dem Ventilator und/oder dem Entfeuchter gekoppelt werden.
Es ist wichtig zu erkennen, dass jede beliebige oder alle oben genannten Umgebungsbedingungen, die erfasst werden, mit derselben Konstruktion erfasst werden können. Die Identifizierung der jeweiligen vorherrschenden Umgebungsbedingung in Bezug auf das Fahrzeug erfolgt softwaremäßig. Wenn beispielsweise ein Auto in einem Beschlagentfernungsmodus betrieben wird, in dem die Beschlagentfernungsfunktion durch Betreiben der Klimaanlage zum Entfeuchten der Luft ausgeführt wird, dann wird beobachtet, dass, wenn die relative Feuchte innerhalb des Autos derart ist, dass Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe kondensiert, die Menge an Beschlag auf der Windschutzscheibe zunimmt, bis die Klimaanlage anläuft, wonach das Beschlagniveau schnell abnimmt. Ein Merkmal, das für den Prozess charakteristisch ist, besteht darin, dass die Zeitdauer für die Ansammlung von Feuchtigkeit immer länger ist als die Zeitdauer für die Verdunstung der Feuchtigkeit von der Windschutzscheibe. Die Zeit für die Ansammlung von Feuchtigkeit ist selten kürzer als etwa 20 Sekunden und könnte mehrere Minuten dauern, während die Verdunstung innerhalb eines Zeitraums von wenigen Sekunden oder möglicherweise von etwa einer Minute erfolgen kann.
Rauchen hat ein charakteristisches Erscheinungsbild, das markant ist, aber nicht ganz so markant wie Feuchtigkeit, die auf der Windschutzscheibe kondensiert. Beim Rauchen ergibt sich eine Zeitskala mit erheblichen Variationen innerhalb von nur wenigen Sekunden. Auch ist die Zeit für die Ansammlung von Rauch immer kürzer als die Zeit für dessen Abzug.
In Bezug auf ein Signal für kondensierende(n) Feuchtigkeit und Beschlag, wie von einem Regendetektor wie hierin beschrieben erfasst, sei bemerkt, dass auf der Windschutzscheibe kondensierende Feuchtigkeit Licht von der Lichtquelle zurückgestreut wird, die die Form von LEDs haben kann, und mit diesem Signal wird das Regensignal überlagert und es wird von der Fotodiode erfasst, nachdem es durch einen Lock-In-Verstärker passiert ist. Auch erhöht Rauch, der zwischen LED und Windschutzscheibe passiert, die Menge an Rückstreustrahlung, die von der Fotodiode erfasst wird, nachdem sie durch den Lock-In- Verstärker passiert ist, und mit diesem Signal wird das Regensignal überlagert. Bei einer solchen Ausgestaltung, die alle drei Typen von Umgebungsbedingungen erfährt, können die drei verschiedenen Signale, d. h. Regen, Beschlag und Rauch, durch Software voneinander getrennt werden, ohne dass die Scheibenwischer betätigt werden, wenn möglicherweise nur Beschlag und Rauch vorhanden sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Schritte des Empfangens jeweiliger Teile der ersten und der zweiten Beleuchtungsquelle an einem weiteren Lichtsensor und des Erzeugens eines Kompensationssignals am Ausgang des weiteren Lichtsensors bereitgestellt. Ein Kompensationssignal, wie zuvor beschrieben, kann angelegt werden, um die Korrektur einer Reihe verschiedener, mit der Zeit variierender Bedingungen wie die Alterung der Komponenten, thermische Effekte und dergleichen zu bewirken.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Das Verständnis der Erfindung wird durch das Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erleichtert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung bestimmter Elemente der Konstruktion, die gemäß den Grundsätzen der Erfindung angeordnet ist;
Fig. 2 eine Funktionsblockdarstellung einer Schaltungsanordnung, die in Kombination mit der Konstruktion von Fig. 1 verwendet wird, um Signale zu erzeugen, die der Anwesenheit von Regen oder Beschlag auf der Windschutzscheibe, oder Rauch, und der Größe des einfallenden Umgebungslichtes entsprechen;
Fig. 3 eine Funktionsblockdarstellung eines Mikroprozessors, der die von der Konstruktion von Fig. 2 erzeugten Signale empfängt und eine Scheibenwischersteuereinheit steuert;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Schaltung, die in der Ausgestaltung von Fig. 2 eingesetzt werden kann;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung, die eine Leuchtdiode in Reaktion auf einen Takt ansteuert;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung, die eine erste und eine zweite Leuchtdiode abwechselnd ansteuert, um Regen und Beschlag zu identifizieren, und ein Referenzsystem zur Überwindung der Auswirkungen von Alterung und Temperatur auf die Leuchtdioden; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Anordnung, bei der Licht intern im lichtdurchlässigen Material reflektiert wird, bevor es austritt und auf einen Lichtsensor auftrifit.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung bestimmter Elemente der Konstruktion, die gemäß den Grundsätzen der Erfindung konfiguriert ist. Insbesondere sind eine Lichtquelle in der Form der LED 11 und eine Fotodiode 12 unterhalb einer Trennwand 13 mit einer Öffnung 15 für die LED 11 und eine Blende 16 für die Fotodiode 12 angeordnet. Die Trennwand 13 kann die Oberfläche des Armaturenbrettes (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) sein. Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, werden die Blenden 15 und 16 so konfiguriert, dass verhindert wird, dass Licht direkt von der Windschutzscheibe auf die Fotodiode reflektiert wird.
Die Funktion der Trennwand 13 mit den Blenden 15 und 16 durch diese ist in Fig. 1 dargestellt. Wie gezeigt, sendet die LED 11 einen Lichtstrahl 20 aus, der auf die Innenseite 21 der Windschutzscheibe 17 triff. Der Lichtstrahl wird als Reflexionsstrahl 22 zurück reflektiert, der gemäß der Figur auf die Trennwand 13 auftrifft. Ein Teil des Lichtes von der LED 11, wie z. B. der Lichtstrahl 23, trifft auf die Innenseite 21 der Windschutzscheibe, wo er in und durch die Windschutzscheibe auf einen Regentropfen 25 gebrochen wird. Der Regentropfen streut das Licht über einen Rückstreustrahl 26 zurück, der durch die Blenden 16 in die Fotodiode 12 geht. Somit wird ersichtlich, dass das Licht von der LED 11 erst dann auf die Fotodiode 12 gerichtet wird, nachdem es zurückgestreut wurde, wie beispielsweise durch einen Regentropfen. Die Intensität von Licht, das an einer Grenzfläche reflektiert wird, wird auf das Verhältnis der Brechungsindexe der beiden Medien auf gegenüberliegenden Seiten der Grenzfläche bezogen. Der Brechungsindex der meisten Gläser beträgt etwa 1,5, während der Brechungsindex von Wasser 1,33 und der von Luft 1,00 beträgt. Wenn ein Regentropfen vorhanden ist, entsteht keine Reflexion an der Außenseite der Windschutzscheibe, da ohne den Regentropfen die Diskontinuität im Brechungsindex zwischen Glas und Luft relativ groß ist, sondern das Licht von der LED wird in den Regentropfen übertragen, und die Reflexion erfolgt an der Diskontinuität des Brechungsindexes an der gekrümmten Luft-Wasser-Grenzfläche an der Außenfläche des Regentropfens. Diese Fläche reflektiert Licht zurück in das Fahrzeug über einen großen Winkelbereich, und einige der Strahlen fallen auf die Fotodiode.
Das Fotodiodensignal ist proportional zum Brechungsbereich der Windschutzscheibe, die von Regentropfen bedeckt wird, und dies ist der Art und Weise relativ ähnlich, in der Regentropfen die menschliche Sicht behindern. Der Winkelbereich, über den das Licht reflektiert wird, ist abhängig von der Querschnittsbreite des Regentropfens an der Grenzfläche zwischen Wasser und Glas, d. h. dem Durchmesser desjenigen Teils des Regentropfens, der das Glas berührt, und, in dem Ausmaß, in dem seine Außenfläche in einer Kugel ähnelt, vom Radius dieser Kugel. Wenn das Breiten-Radius-Verhältnis für Regentropfen unterschiedlicher Größe gleich wäre, dann würden alle Licht über denselben Winkelbereich reflektieren. Wenn man von sphärischen Regentropfen mit demselben Breiten-Radius-Verhältnis ausgeht, hängt die Menge von in einer bestimmten Richtung reflektiertem Licht nur vom Querschnittskontaktbereich des Regentropfens ab. Somit ist die Gesamtmenge des in den Fotodetektor zurück reflektierten Lichtes proportional zum Bereich des von Regentropfen bedeckten Glases. Auch die visuelle Trübungskraft des Regens ist etwa proportional zu dem Bereich, der von den Regentropfen bedeckt wird. Daraus lässt sich schließen, dass die Intensität von durch Regentropfen reflektiertem Licht auf einer Windschutzscheibe zurück auf die Fotodiode ein gutes Maß für die von Regen verursachte Trübung ist, die ein Fahrer erfährt, und dass das von diesem Regensensor erfasste Signal ausreicht, um die visuelle Wahrnehmung von Regen durch einen Fahrer zu messen.
Das Regendetektorsystem der vorliegenden Erfindung muss unter einer Reihe verschiedener Bedingungen arbeiten. Gelegentlich scheint die Sonne, während es regnet, und das von Regentropfen reflektierte LED-Licht muss in Sonnenlicht erfassbar sein. Dies wird dadurch erzielt, dass die LED 11 auf einer Referenzfrequenz moduliert und der Fotodiodenstrom mit derselben Frequenz phasengleich mit dem modulierten LED-Licht mit einem Typ von phasenempfindlichem Verstärker herausgepickt wird, der zuweilen als Lock-in-Verstärker bezeichnet wird.
Fig. 1 zeigt, wie Lichtstrahlen 20 und 23 aus der LED 11 austreten. Wie oben beschrieben, wird der Lichtstrahl 20 von der Innenseite 21 der Windschutzscheibe 17 reflektiert und verläuft durch die Blende 16 der Fotodiode. Jeder Strahl, der weiter links austritt, trifft auf die Blende 15 der LED 11, und somit wird gewährleistet, dass keine direkt von der Windschutzscheibe reflektierten Strahlen die Fotodiode 12 erreichen. Es ist jedoch möglich, dass ein Strahl von der LED 11 zweimal gestreut wird und die Fotodiode erreicht. Bei ausreichender Sorgfalt bei der Konstruktion der Blenden erreicht ein relativ geringer Teil des Lichts die Fotodiode durch Streuung oder durch Licht, das von anderen Objekten als Regentropfen reflektiert wird. Und selbst dann, wenn ein Teil von nicht durch Regentropfen gestreutem Licht die Fotodiode erreicht, führt dies nicht zu einer erheblichen Behinderung der Erfassung von Regentropfen. Es wird jedoch die dynamische Reichweite des Detektors eingeschränkt. Die Elektronik, die nachfolgend beschrieben wird, wird mit einer geringeren Regenmenge auf der Windschutzscheibe gesättigt, weil ein Teil der dynamischen Reichweite durch Licht beansprucht wird, das von anderen Objekten gestreut wird. Auch kann, wie nachfolgend beschrieben wird, ein Teil des Lichtes durch die Anwesenheit von kondensiertem Wasserdampf (nicht dargestellt) auf der Innenseite 21 der Windschutzscheibe 17 oder durch die Anwesenheit von Rauch (nicht dargestellt) im Fahrgastraum des Fahrzeugs gestreut werden.
Fig. 2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung eines elektronischen Systems, das gemäß den Grundsätzen der Erfindung gebaut wurde. Die in Bezug auf diese Figur beschriebene Elektronik erfasst die geringfügige Brechung des LED-Lichtes, das die Fotodiode im großen Umgebungslichthintergrund erreicht und das volle Sonnenlicht beinhalten kann. Bezugnehmend auf Fig. 2, dort steuert ein Taktgeber 30 einen LED-Treiber 31 an, der mit einer LED-Anordnung 32 gekoppelt ist. Die LED-Anordnung 32 ist analog zur LED 11 in Fig. 1. Wie in Fig. 2 gezeigt, verläuft das Licht von der LED-Anordnung 32 durch die Windschutzscheibe 17 und wird im Regentropfen 25 gestreut und zur Fotodiode 12 reflektiert.
Der Taktgeber 30 und der LED-Treiber 31 erzeugen gemeinsam einen Rechteckwellenausgang (nicht dargestellt), wobei die LED-Anordnung für eine halbe Taktperiode abgeschaltet wird. Der Teil des Lichtes, der von der LED-Anordnung 32 ausgeht und an der Fotodiode 12 empfangen wird, wird in ein Stromsignal umgewandelt, das am Eingang eines Transimpedanz-Verstärkers 35 angelegt wird. Der Ausgang des Transimpedanz-Verstärkers 35 ist eine Spannung, die proportional zum Fotodiodenstrom ist. Dieses Spannungssignal wird dann zu einem Verstärker 36 geleitet. Der Ausgang des Verstärkers 36 wird zu einer Verstärkerstufe 37 geleitet, die einen regelbaren Verstärkungsfaktor von +1 oder -1 hat und zum Trennen des Signals vom Hintergrund dient. Wie gezeigt, hat die Verstärkerstufe 37 Eingänge zum Empfangen von Phasenreferenzen vom Taktgeber 30. Der Verstärkungsfaktor wird auf +1 eingestellt, wenn die LED eingeschaltet ist, und auf -1, wenn die LED ausgeschaltet ist. Da das Umgebungslicht während der beiden Hälften der Taktperiode gleich ist, beträgt die Summe der beiden Hälften (Regensignal + Umgebungslicht), wenn der Verstärkungsfaktor +1 ist, und (- Umgebungslicht), wenn der Verstärkungsfaktor -list. Wenn man diese Werte miteinander addiert, ist das Ergebnis das Regensignal, d. h. (Regensignal + Umgebungslicht) + (- Umgebungslicht) = Regensignal.
Eine Mittelwertbildungsstufe 38 erzeugt einen Mittelwert über die Zeit t, der im Vergleich zu einer Taktperiode lang ist. Die oben beschriebene Addition, die das Regensignal vom Umgebungshintergrund trennt, erfolgt in der Mittelwertbildungsstufe 38. Ein Ausgangsverstärker 39 stellt eine zusätzliche Verstärkung bereit und erzeugt an seinem Ausgang das Regensignal.
Um die Empfindlichkeit des Regendetektors so zu ändern, dass sie Nachtfahrbedingungen entspricht, bei denen das Auge durch Regen auf der Windschutzscheibe stärker gestört wird, wird ein Umgebungslichtsignal vom Ausgang des Transimpedanz-Verstärkers 3 5 abgeleitet. Beim Fahren bei Tageslicht erzeugt das Umgebungslicht einen weitaus größeren Strom in der Fotodiode als das durch die Regentropfen zurückgestreute Licht, so dass der Ausgang des Transimpedanz-Verstärkers in etwa ein Maß für das Umgebungslichtsignal ist. Bei Bedingungen mit geringer Himmelhelligkeit wird die Amplitude des Umgebungslichtsignals reduziert. Diese Information wird zu einem Mikroprozessor gesendet, wie nachfolgend beschrieben wird.
Fig. 3 zeigt eine Funktionsblockdarstellung eines Mikroprozessors 40, von dem ein Ausgang mit einer Wischersteuerung 41 gekoppelt ist. Der Mikroprozessor 40 umfasst einen A/D- Wandler (nicht dargestellt), der den Schwellenpegel des Regensignals ändert, der notwendig ist, um eine zu reduzierende Wischung zu erzeugen. Darüber hinaus legt der Mikroprozessor 40 Steuersignale für die Schaltelemente von Ventilator und Entfeuchtung an, wie nachfolgend beschrieben wird.
Der Eingang der Wischersteuerung 41 ist mit dem Mikroprozessor 40 gekoppelt, der Ausgang mit einem Scheibenwischertimer 43. Wie nachfolgend erörtert wird, kann der Nässegrad der Windschutzscheibe (nicht dargestellt) anhand der Wischgeschwindigkeit der Scheibenwischer (nicht dargestellt) ermittelt werden. Eine solche Geschwindigkeit kann mit dem Wischertimer 43 bestimmt werden, der ein Signal an seinem Ausgang erzeugt, das der Zeitdauer einer Wischung der Scheibenwischer entspricht. Wie gezeigt, ist der Mikroprozessor 40 mit einer Fenstersteuerung 44 und mit einem Dachbedienelement 46 gekoppelt. Wie erwähnt, steuert der Mikroprozessor auch die Lüftersteuerung 48 und die Entfeuchtungssteuerung 49.
Eine weitere Situation, für die der zum Erzeugen einer Wischung durch die Wischer notwendige Schwellenpegel reduziert werden muss, ist dann gegeben, wenn große Regentropfen auf die Windschutzscheibe fallen. Für einen bestimmten Bereich der Windschutzscheibe, der von kleinen oder großen Regentropfen bedeckt wird, sind große Tropfen für einen Fahrer visuell weitaus ablenkender. Eine mathematische Gleichung, die brechungsmäßig größere statistische Fluktuationen großer Tropfen gegenüber kleinen Tropfen berücksichtigt, lautet wie folgt: (Gleichung 1)
Hierbei ist mi die Änderung des Regensignals zwischen dem i-ten Zeitelement und dem (i - 1) Zeitelement, das zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bewegungen des Wischerblattes am Regensensor vorbei erfolgt, und mave ist der Durchschnittswert von ml über das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Wischungen. Die Größe Q ist das Quadrat der Standardabweichung von mi, normalisiert durch (mave)2, um ein maßloses Verhältnis für größere Regentropfen zu erhalten, die durch größere Fluktuationen gekennzeichnet sind. Q ist größer als für kleine Tropfen und kann verwendet werden, um den Schwellenpegel des Regensignals zu reduzieren, das zum Erzeugen einer Wischung notwendig ist. Fig. 3 zeigt auch drei Eingänge zum Mikroprozessor: das Regensignal, das Umgebungslichtsignal und einen separaten Eingang, der vom Fahrer (nicht dargestellt) eingestellt wird, um die Schwellenmenge von Regen zu justieren, der einen Ausgang zur Wischersteuerung erzeugt, die eine Wischung einleitet.
Es gibt Zeiten, wenn es schwierig ist zu sehen, wann die Windschutzscheibe wasserfrei gewischt ist. Wenn das Wasser beispielsweise eine sehr dünne und glatte Schicht bildet, dann streut es nur wenig Strahlung zum Fotodetektor. Eine andere Möglichkeit, ein unabhängiges Maß für die Trockenheit einer Windschutzscheibe zu erhalten, ist die Überwachung der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Wischungen eines Scheibenwischers. Wenn die Windschutzscheibe trockener wird, entsteht mehr Reibung zwischen Wischer und Glas, und der Wischermotor verlangsamt, so dass die Zeit zwischen Wischungen zunimmt. Durch Überwachen der Zeit zwischen aufeinander folgenden Durchläufen des Wischerblattes vor dem Regensensor erscheint der Durchlauf des Scheibenwischers als ein Signal mit sehr großer Amplitude, das für einen kleinen Bruchteil der Zeit zwischen Wischungen andauert. Diese Kenngröße kann vom Mikroprozessor 40 benutzt werden, um zu ermitteln, ob die Windschutzscheibe trocken genug ist, um den Wischer abzuschalten.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung für einen phasenempfindlichen Verstärker. Wie zuvor erwähnt, erzeugt die Fotodiode 12 einen Strom im Transimpedanz-Verstärker 35. In dieser spezifischen illustrativen Ausgestaltung wird der Transimpedanz-Verstärker 35 durch einen Verstärker 50 mit einem Rückkopplungswiderstand 51 gebildet. Der Verstärker 50 erzeugt an seinem Ausgang das Umgebungslichtsignal. In dieser Ausgestaltung hat der Rückkopplungswiderstand 51 einen Wert von 56 kΩ. Der Transimpedanz-Verstärker ist über einen Kondensator 52 mit dem Verstärker 36 wechselstromgekoppelt, der aus einem Verstärker 53 gebildet wird, der mit einem weiteren Verstärker 54 wechselstromgekoppelt ist. Der Verstärker 53 hat einen Verstärkungsfaktor 100, wie auch der Verstärker 54.
Der Verstärker 36 ist an seinem Ausgang mit der Verstärkungsstufe 37 gekoppelt, die mit einer Mehrzahl von Schaltern 56 versehen ist, die von den komplementären Ausgängen des Taktgebers 30 eingestellt werden, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wird.
Für einen Augenblick bezugnehmend auf Fig. 5. diese Figur zeigt eine schematische Darstellung des Taktgebers 30 und des LED-Treibers 31. Wie gezeigt, besteht der Taktgeber 30 aus einem Oszillator 60, der an seinem Ausgang mit einem D-Flipflop 61 gekoppelt ist. Der Flipflop 61 hat komplementäre Ausgänge 62 und 63. Der Ausgang 63 ist mit dem LED-Treiber 31 gekoppelt, der die Form eines Transistors 64 hat. Der Transistor 64 steuert die LED-Anordnung 32 wie nachfolgend beschrieben an.
Wieder bezugnehmend auf Fig. 4, die Schalter 56 werden in Reaktion auf die Ausgänge 62 und 63 des Flipflops 61 geöffnet und geschlossen, um den Verstärkungsfaktor von +1 und -1 bereitzustellen, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde. Die Verstärkungsstufe 37 ist mit der Mittelwertbildungsschaltung 38 gekoppelt, die auf einem RC-Design basiert, so dass der Mittelwertbildungstimer t ein RC ist. Bei dieser Schaltung besteht R aus zwei in Reihe geschalteten 1,1 KΩ Widerständen, so dass R = 2,2 KΩ und C = 5 pF, so dass τ = 11 ms. Die Ausgangsverstärkerstufe 39 erzeugt einen Endverstärkungsfaktor von 10 und erzeugt das Regensignal sowie die Beschlags- und Rauchsignale an ihrem Ausgang 66.
Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung nützlich zum Ermitteln der Anwesenheit von kondensiertem Wasserdampf auf der Innenseite der Windschutzscheibe und von Rauch in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs. In Ausgestaltungen der Erfindung, wo es wünschenswert ist, die Anwesenheit von Kondensation auf der Windschutzscheibe oder von Rauch zu ermitteln, da werden mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die drei Signale für Regen, Beschlag und Rauch getrennt und es kommt zu keinen Verwechslungen dadurch, dass sich die Scheibenwischer hin- und herbewegen.
Die Logik hinter diesem Prozess lautet wie folgt: Das Signal mit dem niedrigsten Pegel aus dem Lock-in-Verstärker wird als "Saubere-Windschutzscheibe-Signal" gespeichert. Somit stört die Hin- und Herbewegung der Scheibenwischer die Datenverarbeitung nicht, wenn ein rascher Anstieg des Signals erfolgt (mit einer Anstiegs- und Abfallzeit von etwa 100 ms), der sich leicht erkennen und aus den analysierten Daten eliminieren lässt. Das Feuchtigkeitssignal steigt linear vom Saubere-Windschutzscheibe-Pegel mit einer charakteristischen Zeit von etwa 20 Sekunden bis zu mehreren Minuten an. Es hat eine Amplitude, die um ein Vielfaches größer ist als die des größten Regensignals, so dass es nicht mit der Ansammlung von Regen auf der Windschutzscheibe verwechselt werden kann. Auch ändert sich, wenn die Scheibenwischer wischen, das Feuchtigkeitssignal nicht, wenn die Wischer passieren. Meistens regnet es, wenn sich kondensierende Feuchtigkeit auf dem Glas befindet, so dass eine Reihe verschiedener Bedingungen erfüllt sein müssen, damit der Mikroprozessor einen Innenbeschlagszustand feststellt. Das bestätigende Erscheinungsbild ist dann gegeben, wenn erfasst wird, dass Beschlag auf der Windschutzscheibe kondensiert, was ein Einschalten der Klimaanlage zur Folge hat, das Signal (Ausgangssignal des Lock-in- Verstärkers) sollte rasch (Zeitdauer ist kurz im Vergleich zu der Zeit, die für die Entstehung des Beschlags notwendig ist) bis auf einen Sauberes-Fenster-Pegel abfallen. Was ein Anlegen des Ausgangssignals an die Klimaanlage betrifft, so könnte dies entweder ein binäres Signal sein, wenn ein vorbestimmtes Beschlagniveau erfasst wird, oder ein kalibriertes Signal, das proportional zur Menge des Beschlags auf der Windschutzscheibe ist und das benutzt würde, um den Entfeuchter ein- und auszuschalten.
Der Raucherfassungsprozess ist ähnlich wie oben beschrieben. Wenn die Wischerpassage vom Signal entfernt wird (das Ausgangssignal vom Lock-in-Verstärker), dann ist eine große und schnelle Variation innerhalb eines Zeitraums von 250 ms bis 5 Sekunden die erste Bedingung, die für ein Rauchsignal erfüllt sein muss. Diese Zeiten unterscheiden sich eindeutig von der Passage der Wischer sowie von der beschlagbedingten Variation. Darüber hinaus sind diese Signale weitaus größer als jedes Regensignal oder Spritzwassersignal, und sie stellen die zweite Bedingung dar, die erfüllt sein muss. Auch ist die Zeit für den Anstieg des Rauchsignals immer geringer als die Zeit für dessen Abnehmen - die dritte Bedingung. Es ist schwieriger, einen Signalausgang proportional zur Rauchmenge zu machen. Es würde ein Binärausgang bevorzugt, der zum Steuern des Eintritts von Außenluft in den Fahrgastraum benutzt würde.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung, die eine erste und eine zweite Leuchtdiode abwechselnd ansteuert, um Regen und Beschlag zu identifizieren, und ein Referenzsystem zur Überwindung der Auswirkungen von Alterung und Temperatur auf die Leuchtdioden. Wie in dieser Figur gezeigt, ist eine Lichtquelle 70 hinter einer Blende 71 angeordnet, so dass Strahlen 73 und 74 von Strahlungsenergie von der Lichtquelle ausgehen und durch die Blende 71 verlaufen. Im Lichtpfad ist eine Maske 75 vorgesehen, die in einem Pfad angeordnet ist, über den sich Strahlungsenergie von der Lichtquelle 70 bewegt, von einer ersten Fläche 80 eines lichtdurchlässigen Materials 81 reflektiert wird und dann auf einen ersten Sensor 85 auftrifft. Somit dient die Maske 75 zum Ausschließen von Strahlungsenergie, die infolge einer direkten Reflexion von der Oberfläche 80 direkt auf den ersten Sensor 85 auftreffen würde. Solche Reflexionsstrahlen werden als Strahlen 87 und 88 bezeichnet und es ist sichtbar, dass sie eine Beleuchtung des ersten Sensors vermeiden.
Wiederum wie in Fig. 6 gezeigt, wird ein weiterer Teil des Strahls 73 als gebrochener Strahl 90 in lichtdurchlässiges Material 81 gebrochen. Gemäß der Figur wird der gebrochene Strahl 90 von der zweiten Fläche 82 des lichtdurchlässigen Materials reflektiert und tritt schließlich durch die erste Fläche 80 aus, anstatt direkt auf den ersten Sensor 85 aufzutreffen. Ebenso wird ein Teil des Strahls 74 als gebrochener Strahl 91 in das lichtdurchlässige Material gebrochen und tritt, wiederum wie gezeigt, aus der ersten Fläche des lichtdurchlässigen Materials aus, anstatt auf den ersten Sensor aufzutreffen. Somit wirken Lichtquelle 70, Blende 71 und Maske 75 zusammen, um zu verhindern, dass die von der Lichtquelle 70 kommende Strahlungsenergie auf den ersten Sensor auftrifit, unabhängig davon, ob die Strahlungsenergie von der ersten Fläche 80 oder nach der Brechung von der zweiten Fläche 82 des lichtdurchlässigen Materials reflektiert wird.
Weiter bezugnehmend auf Fig. 6, es ist eine zweite Lichtquelle 100 vorgesehen, die hinter einer Blende 101 angeordnet ist und Strahlungsenergie in der Form von Strahlen 103 und 104 aussendet, die die äußersten Strahlen des Bündels (nicht dargestellt) ausgestrahlter Strahlungsenergie umfassen. Die von der Lichtquelle 100 ausgestrahlte Strahlungsenergie wird entweder in dieser Ausgestaltung gebündelt und, wie dargestellt, direkt auf den ersten Sensor 85 reflektiert. In dieser Ausgestaltung kommt es zum Auftreffen der von der Lichtquelle 100 kommenden Strahlungsenergie auf den ersten Sensor 85 unabhängig davon, ob die Strahlungsenergie von der ersten Fläche 80 des lichtdurchlässigen Materials 81 reflektiert oder von der zweiten Fläche 82 gebrochen und reflektiert wird.
Der Einfachheit halber wird die Konstruktion in Verbindung mit der Lichtquelle 70 als das "Regen"-System und die Konstruktion in Verbindung mit der Lichtquelle 100 als "Beschlag"-System bezeichnet. Bezugnehmend auf das Regensystem, von der Lichtquelle kommende Strahlungsenergie wird, wie oben beschrieben, nicht direkt auf den ersten Sensor 85 reflektiert. In dem Fall jedoch, dass Regen in der Form von Wassertröpfchen auf der Außenseite 82 des lichtdurchlässigen Materials 81 vorhanden ist, haben interne Reflexionen innerhalb des Wassertröpfchens, in der oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Weise, zur Folge, dass die Strahlungsenergie kollateral verdrängt wird, so dass der erste Sensor 85 beleuchtet wird. Im Wesentlichen hat die Anwesenheit von Wassertröpfchen auf der zweiten Fläche somit einen Anstieg der Menge der von der Lichtquelle 70 kommenden Strahlungsenergie zur Folge, die auf den ersten Sensor 85 auftrifft.
Im Beschlagsystem wird eine andere Modalität ausgestaltet. Wie zuvor erwähnt, wird die von der Lichtquelle 100 kommende Strahlungsenergie eher gebündelt, so dass in Kombination mit der Blende 101 fast die gesamte von ihr erzeugte Strahlungsenergie von der ersten Fläche 80 des nichtdurchlässigen Materials auf den ersten Sensor 85 reflektiert würde. Darüber hinaus trifft ein großer Teil der gebrochenen Energie, die von der zweiten Fläche des lichtdurchlässigen Materials reflektiert wird, auch auf den ersten Sensor 85 auf. Somit wird nur eine relativ geringe Menge der Strahlungsenergie, die durch die Blende 101 passiert, nicht auf den ersten Sensor reflektiert. Beim Betrieb hat die Anwesenheit von Wassertröpfchen auf der ersten Fläche 80 des lichtdurchlässigen Materials zur Folge, dass wenigstens ein Teil der von der Lichtquelle 100 kommenden Strahlungsenergie gestreut wird, was zu einer Abnahme der Menge der auf den ersten Sensor 85 auftreffenden Strahlungsenergie führt.
Lichtsensoren 70 und 100 werden abwechselnd in Reaktion auf einen Regen/Beschlag- Schalter 110 beleuchtet, der die LED-Ansteuerungsenergie vom Treiber 111 in Reaktion auf den Eingang eines Signals an einem Eingang 112 von einem Mikroprozessor 115 schaltet. In dieser Ausgestaltung ist der LED-Treiber 111 mit einem Taktgeber 116 gekoppelt, der zusätzlich mit einem Referenzphasenempfindlichkeitsdetektor 117 gekoppelt ist, dessen Betrieb nachfolgend beschrieben wird.
Außer der Strahlungsenergie, die durch ihre jeweils assoziierten Blenden emittiert wird, sind Lichtquellen 70 und 100 angeordnet, um einen Teil ihrer Energie in Richtung auf einen zweiten Sensor 120 zu emittieren. Der zweite Sensor 120 dient als Referenzkanal, der den Strahlungsenergieausgang der Quellen 70 und 100 überwacht. Der Strahlungsenergieausgang der Quellen ändert sich infolge von Temperatur und Alterung. Bei einigen Ausgestaltungen der Erfindung braucht der zweite Sensor lediglich eine der Lichtquellen zu überwachen, da eine solche Überwachung eine gute Anzeige einer Änderung des Ausgangs der anderen Quelle ergibt, da beide Quellen ähnliche Umgebungen haben, ähnliche Temperaturen auf sie einwirken und sie ähnliche Alter haben. Der zweite Sensor 120 ist gegenüber Umgebungslicht unempfindlich und reagiert nur auf die von den Quellen selbst empfangene Strahlungsenergie. Der elektrische Ausgang des zweiten Sensors 120 wird in dieser Ausgestaltung verwendet, um Variationen der Regen- und Beschlagsignale zu normalisieren, die von einer solchen Alterung und Erhitzung herrühren.
In dieser Ausgestaltung wird die von den Lichtquellen kommende Strahlungsenergie im Wesentlichen durch eine Rechteckwelle moduliert, und daher werden die Kenngrößen der am zweiten Sensor 120 empfangenen Ausgangsstrahlungsenergie in dieser Ausgestaltung mit einer separaten Erfassungsschaltungsanordnung gemessen. Somit ist der zweite Sensor 120 an seinem Ausgang mit einem Referenzphasenempfindlichkeitsdetektor 117 gekoppelt, der in einigen Ausgestaltungen der Erfindung durch eine Differential-Abtast-Halte-Schaltung ersetzt werden kann. Der Referenzphasenempfindlichkeitsdetektor ist, mit Ausnahme einiger geringfügiger Variationen, die im Fähigkeitsbereich einer durchschnittlichen Fachperson liegen, strukturell identisch mit dem Regen/Beschlag-Phasenempfindlichkeitsdetektor 121, der oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wurde. Somit empfängt der Mikroprozessor 115 die Ausgangssignale, die vom Referenzphasenempfindlichkeitsdetektor 117, vom Regen/Beschlag-Phasenempfindlichkeitsdetektor 121 erzeugt wurden, und ein Empfindlichkeitssignal 123, dessen Erzeugung und Funktion oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde. Der Mikroprozessor 115 kann somit den Betrieb der Wischer 42, des Ventilators 48, des Entfeuchters 49 sowie der elektrischen Fensterheber (nicht dargestellt), eines Schiebedaches (nicht dargestellt) und eines Cabrioverdecks (nicht dargestellt) steuern, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 erörtert wurde.
Das Verhältnis zwischen Regensignal und Strahlungsenergieausgang der Quellen ist eine Konstante, die unabhängig vom tatsächlichen Strahlungsausgang der Quellen ist, und ist lediglich ein Maß für die Wassermenge auf dem lichtdurchlässigen Material, weil das empfangene Regensignal proportional zum Strahlungsenergieausgang der Quellen ist. Durch Dividieren des Regensignals durch ein zum Strahlungsausgang proportionales Signal lässt sich ersehen, dass das Verhältnis unabhängig vom Quellenausgang und lediglich einMaß für die Wassermenge auf dem lichtdurchlässigen Material ist. Auch ist, aus denselben Gründen, das Verhältnis zwischen Beschlagsignal und Strahlungsausgang der Quelle 100 unabhängig vom Strahlungsausgang in Beschlag und; zu einem gewissen Grad, Regen. Der Mikroprozessor 115 errechnet diese Verhältnisse.
Ferner bewirkt die Quelle 100 in Bezug auf den Beschlagkanal wie beschrieben, dass Strahlungsenergie von der ersten Fläche des lichtdurchlässigen Materials reflektiert wird, um Beschlag zu messen, gebrochene/reflektierte Strahlungsenergie von der zweiten Fläche, um Regen zu messen. Strahlungsenergie wird vom ersten Sensor 85 empfangen, der derselbe Sensor ist, der Strahlungsenergie vom Regensystem erfasst. Durch abwechselndes Beleuchten der Regenquelle (70) und der Beschlagquelle (100) kann der Zustand des Beschlags auf der ersten Fläche des lichtdurchlässigen Materials ermittelt werden. Umschaltzeiten von 0,1 Sekunde oder kürzer werden bevorzugt, so dass die Regen- und Beschlagsignale fast gleichzeitig gemessen werden. Der Mikroprozessor 115 steuert, welcher der Sensoren zu einem bestimmten Zeitpunkt beleuchtet wird, so dass die Regen- und Beschlagsignale voneinander unterschieden werden können.
Das Beschlagsystem ist sehr empfindlich für Beschlag (Kondensation) auf der ersten Fläche des lichtdurchlässigen Materials und weniger empfindlich gegenüber Regen auf der zweiten Fläche des lichtdurchlässigen Materials, weil der nahe Beschlag die Strahlungsenergie auf den ersten Sensor 85 streut, bevor die Energie in das lichtdurchlässige Material eindringt. Dies ist deshalb der Fall, weil mehr Strahlungsenergie von der ersten Fläche als von der fernen zweiten Fläche reflektiert wird. Strahlungsenergie, die in das lichtdurchlässige Material eintritt und von der zweiten Fläche reflektiert wird, muss das lichtdurchlässige Material zweimal durchlaufen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Quellen 70 und 100 Infrarot-LEDs, so dass ihr Ausgangslicht den Bediener eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) nicht ablenkt. Die Windschutzscheiben moderner Fahrzeuge bestehen jedoch aus Solarglas, das Infrarotstrahlung absorbiert, um die Wärmebelastung der Klimaanlage zu minimieren. Demzufolge hat Infrarot-LED-Licht, das zwei Durchgänge durch die Windschutzscheibe zurücklegen muss und von der Außenfläche reflektiert wird, ein Zehntel der Intensität von Licht, das von der Innenfläche reflektiert wird. Somit ist das Beschlagsystem zwar vornehmlich empfindlich gegenüber Beschlag, es ist aber auch empfindlich gegenüber Regen. Das Empfindlichkeitsverhältnis zwischen Beschlag und Regen lässt sich zu einem gewissen Grad ändern, indem die Energie, die auf dem ersten Sensor 85 landet, mit den Blenden verschoben wird, um beispielsweise Licht zu begünstigen, das von der Außenseite der Windschutzscheibe (lichtdurchlässiges Material) reflektiert wird. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass Strahlungsenergie, die von der entfernten zweiten Fläche reflektiert wird, weiter von der Beschlagquelle 100 verschoben wird.
Geringe Kondensationsmengen auf der ersten Fläche eines lichtdurchlässigen Materials erzeugen Signale im Beschlagsystem sowie im Regensystem, bevor eine solche Kondensation für den Fahrer sichtbar wird. Auf der ersten Fläche anwesende Tröpfchen streuen Licht von der Beschlagquelle 100, und so wird die Menge an Strahlungsenergie, die den ersten Sensor 85 erreicht, verringert. Andererseits streut Beschlag mehr Licht von der Regenquelle 70 auf den ersten Sensor 85, wenn sich die gesamte Anordnung im Regenmodus befindet, d. h. wenn die Quelle 70 beleuchtet und die Quelle 100 dunkel ist. Somit zeigt die Kombination aus einem Rückgang des Beschlagsignals und einem Anstieg des Regensignals Beschlag an, wenn diese Änderungen Verhältnisse innerhalb eines kalibrierten Bereiches haben. Der Mikroprozessor 115 leitet eine Aktion zur Entfeuchtung des lichtdurchlässigen Materials ein.
Es ist zu verstehen, dass das Beschlagsystem nicht auf die Anzeige von Beschlag begrenzt ist, sondern auch zum Überwachen der Anwesenheit von Regen auf der zweiten Fläche des lichtdurchlässigen Materials benutzt werden kann. Regentröpfchen reduzieren die Menge an Licht, die zurück auf den ersten Sensor reflektiert wird. Beim Betrieb während des Scheibenwischens wird das höchste Signal im Beschlagkanal empfangen, kurz nachdem es passiert, weil der Wischer die Tropfen entfernt, die das Signal aus dem Beschlagstrahlenbündel streut. Danach nimmt, wenn der Regen beginnt, sich auf der Windschutzscheibe zu sammeln, die Amplitude des Beschlagsignals ab. Im Regenkanal findet das Gegenteil statt. Nach der Passage des Wischers ist das Regensignal am niedrigsten und nimmt zu, wenn sich Tropfen auf der Windschutzscheibe sammeln. Die Anwesenheit von Beschlag hat keine wesentlichen Auswirkungen auf diese Sequenz, wenn keine zu rasche Änderung erfolgt, da berücksichtigt wird, wenn der Wischer (nicht dargestellt) passiert. Wenn sich jedoch das Beschlagniveau auf der ersten Fläche 80 des lichtdurchlässigen Materials schnell ändert, könnte dadurch eine Wischung ausgelöst werden. Gibt es keine Änderungen der Regen- und Beschlagsignale zwischen dem Zeitpunkt unmittelbar vor und unmittelbar nach der Wischung, dann erkennt der Mikroprozessor 115, dass Beschlag vorhanden ist, und hebt den Signalpegel, der zum Auslösen der nächsten Wischung notwendig ist.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung, bei der Licht intern in das lichtdurchlässige Material reflektiert wird, bevor es austritt und auf einen Lichtsensor auftrifft. Wie in dieser Figur gezeigt, wird ein Bündel von Strahlungsenergie 130 auf die erste Oberfläche 80 des lichtdurchlässigen Materials 81 gerichtet, wobei ein Teil 131 von der ersten Fläche reflektiert und ein weiterer Teil 132 in das lichtdurchlässige Material gebrochen wird. Ein Teil 133 des Bündels 132 wird aus dem lichtdurchlässigen Material durch die zweite Oberfläche 82 gebrochen, während ein weiterer Teil 134 zurück in Richtung auf die erste Fläche 80 reflektiert wird. Dieser Prozess wird so lange fortgesetzt, bis ein Wassertröpfchen 137 auf der zweiten Fläche 82 auftritt, so dass eine gewisse Streuung der Energie erzielt wird und die gestreute Energie in der Form des Bündels 139 schließlich das lichtdurchlässige Material verlässt und auf den Sensor 85 auftrifft.
Wie aus dem oben Gesagten hervorgeht, wird ein Teil des Lichtes in das lichtdurchlässige Material reflektiert, nachdem es zahlreiche Reflexionen erfahren hat. Nach jeder dieser Reflexionen beträgt seine Intensität etwa 4% der Intensität, die es vor der Reflexion hatte. Die Anwesenheit eines Wassertröpfchens auf der zweiten Fläche 82, die als die Außenseite einer Windschutzscheibe angesehen werden kann, hat zur Folge, dass etwas Licht, das reflektiert worden wäre, aus der Windschutzscheibe hinaus passiert, so dass es nicht mehr auf den Sensor 85 auftrifft. Somit wird die Menge an Strahlungsenergie, die auf den Sensor auftrifft, reduziert. Ebenso, wenn ein Wassertröpfchen nicht gemäß Fig. 7 vorhanden ist, sondern stattdessen am Schnittpunkt der Bündel 132, 133 und 134 auf der zweiten Fläche 82 vorliegt, dann würde die Strahlungsenergie wieder in vielen Richtungen gestreut, so dass wieder weniger Licht auf den Sensor 85 auftreffen würde. Eine solche Verringerung der Lichtmenge, die auf den Sensor 85 auftrifft, wird dann bewirkt, wenn das Wassertröpfchen an einer oder an mehreren der Stellen vorhanden ist, an denen das Licht auf der Fläche 82 reflektiert wird.

Claims

1. Anordnung zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern einer Fahrzeugfunktion in Reaktion auf eine vorbestimmte Umgebungsbedingung, wobei das genannte Fahrzeug eine Windschutzscheibe (81) mit einer Innen- (80) und einer Außenseite (82) aufweist, an denen die Umgebungsbedingung gegeben sein kann, wobei die Anordnung folgendes umfasst:

eine erste Quelle (70) zum Richten einer ersten Strahlungsenergie auf die Innenseite der Windschutzscheibe, wobei ein erster Teil (87) der ersten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil (90, 91) der ersten Strahlungsenergie von der an der Außenseite (82) und/oder der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird,

eine zweite Quelle (100) zum Richten einer zweiten Strahlungsenergie auf die Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81), wobei ein erster Teil der zweiten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil der zweiten Strahlungsenergie von der auf der Außenseite (82) und/oder der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird,

ein zyklisches Ansteuerungsmittel (110, 111), das mit der genannten ersten und der genannten zweiten Quelle (70, 100) gekoppelt ist, um zu veranlassen, dass die genannte erste Quelle (70) die erste Strahlungsenergie während eines ersten Teils eines Zyklus erzeugt, um zu bewirken, dass die genannte zweite Quelle (100) die zweite Strahlungsenergie während eines zweiten Teils eines Zyklus erzeugt,

einen ersten Sensor (85) zum Empfangen von Umgebungslicht und von Teilen der erstes und der zweiten Strahlungsenergie, wobei der genannte erste Sensor (85) ferner ein erstes elektrisches Sensorausgangssignal in Reaktion auf empfangenes Licht erzeugt,

einen zweiten Sensor (120) zum Empfangen eines dritten Teils der Strahlungsenergie, die von der genannten ersten und/oder zweiten Quelle erzeugt wird, wobei der genannte zweite Sensor (120) ein zweites elektrisches Sensorausgangssignal erzeugt, das auf den dritten Teil der Strahlungsenergie reagiert, und

einen Prozessor (115) zum Empfangen des ersten und des zweiten elektrischen Sensorausgangssignals und zum Erzeugen eines Steuersignals in Reaktion auf die jeweilige vorherrschende Umgebungsbedingung und auf eine mit der Zeit variierende Kenngröße der wenigstens einen Quelle,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste Quelle (70) mit einem Maskierungsmittel (75) verbunden ist und mit diesem zusammen wirkt, um den ersten Teil (87) der ersten Strahlungsenergie daran zu hindern, auf den ersten Sensor aufzutreffen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Teil der von der genannten Quelle (70, 100) erzeugten Strahlungsenergie eine Größe hat, die eine feste Beziehung zu der von der genannten Quelle erzeugten Strahlungsenergie hat.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Zeit variierende Kenngröße der genannten ersten Strahlungsenergie auf eine Variation der Kenngröße der genannten Quelle (70, 100) mit dem Alter reagiert.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Zeit variierende Kenngröße der genannten Strahlungsenergie auf eine Variation der Kenngröße der genannten Quelle (70, 100) mit der Temperatur reagiert.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Empfindlichkeitssteuereingang (123) vorgesehen ist, der mit dem genannten Prozessor gekoppelt ist, um ein Empfindlichkeitssignal zu empfangen, um eine Menge von Wassertröpfchen vorzubestimmen, die für das Steuersignal charakteristisch ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einem Scheibenwischer ausgestattet ist, und dass ferner ein Scheibenwischersteuermittel (42) zum Betätigen eines Scheibenwischers in Reaktion auf das Steuersignal vorgesehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Scheibenwischertimer vorgesehen ist, der ein Signal in Reaktion auf die Dauer eines Wischzyklus des Scheibenwischers erzeugt.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Fenster aufweist und dass ferner ein Fenstersteuermittel zum Betätigen des Fensters in Reaktion auf das Steuersignal vorhanden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einem Schiebedach versehen ist und dass ferner ein Schiebedachsteuermittel zum Betätigen des Schiebedachs in Reaktion auf das genannte Steuersignal vorhanden ist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einem Cabrioverdeck ausgestattet ist und dass ferner ein Cabrioverdeck-Steuermittel zum Betätigen des Cabrioverdecks in Reaktion auf das Steuersignal vorhanden ist.

11. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein phasenempfindlicher Detektor (121) vorgesehen ist, der mit dem zweiten Sensorausgang gekoppelt ist.

12. Anordnung nach einm der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Differential-Abtast-Halte-Mittel vorhanden ist, das mit dem zweiten Sensorausgang gekoppelt ist.

13. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein phasenempfindlicher Detektor (117) vorhanden ist, der mit dem ersten Sensorausgang gekoppelt ist.

14. Verfahren zum Erzeugen eines Signals in Reaktion auf eine vorbestimmte Umgebungsbedingung, der ein Fahrzeug der Art ausgesetzt sein kann, die eine Windschutzscheibe (81) mit einer Innen- (80) und einer Außenseite (82) hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

zunächst Beleuchten der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) mit einer ersten zyklisch variierenden Strahlungsenergie (73, 74), die für einen ersten Teil eines Zyklus bestromt und für einen zweiten Teil des Zyklus stromlos gemacht wird, wobei ein erster Teil (87) der ersten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil (90, 91) der ersten Strahlungsenergie von der an der Außenseite (82) und/oder der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird,

zweitens Beleuchten der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) mit einer zweiten zyklisch variierenden Strahlungsenergie (103, 104), die für den zweiten Teil des Zyklus bestromt und für den ersten Teil des Zyklus stromlos gemacht wird, wobei ein erster Teil der zweiten Strahlungsenergie im Wesentlichen von der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) reflektiert wird, und wobei ein zweiter Teil der zweiten Strahlungsenergie von der an der Außenseite (82) und/oder der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) vorherrschenden Umgebungsbedingung gestreut wird,

Erfassen (85) von Umgebungslicht und Teilen der ersten und der zweiten Strahlungsenergie; , wobei der genannte erste Sensor (85) ferner ein erstes elektrisches Sensorausgangssignal in Reaktion auf empfangenes Licht erzeugt,

drittens Beleuchten eines zweiten Sensors (120), der einen dritten Teil der Strahlungsenergie empfängt, wobei der genannte zweite Sensor ein zweites elektrisches Sensorausgangssignal in Reaktion auf den dritten Teil der Strahlungsenergie erzeugt,

Verarbeiten (115) des ersten und des zweiten elektrischen Sensorausgangssignals, um ein Steuersignal in Reaktion auf die an der jeweiligen Innenseite (80) und der Außenseite (82) der Windschutzscheibe (81) vorherrschende Umgebungsbedingung sowie auf eine mit der Zeit variierende Kenngröße der genannten wenigstens einen Quelle (70, 100) zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (87) der ersten Strahlungsenergie daran gehindert wird, auf den ersten Sensor (85) aufrutreffen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Informationsinhalt im ersten Sensorsignal mit einem zweiten Informationsinhalt im zweiten Sensorsignal korrigiert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1 S. dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des weiteren Empfangens eines Teils des ersten Teils der zweiten zyklisch variierenden Strahlungsenergie am ersten Lichtsensor (85) vorgesehen ist, die mehrfach in der Windschutzscheibe (81) reflektiert wurde.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, dass ferner der Schritt des selektiven Steuerns eines Wischersystems (42) und/oder eines Gebläsesystems (48, 49) in Reaktion auf das erste Sensorsignal vorgesehen ist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-13 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsbedingung die ist, dass Wassertröpfchen auf der Außenseite (82) der Windschutzscheibe (81) liegen, wobei die erste und die zweite zyklisch variierende Strahlungsenergie von den Wassertröpfchen gestreut wird.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-13 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsbedingung die ist, dass Wasserdampf auf der Innenseite (80) der Windschutzscheibe (81) kondensiert, wobei die genannte erste und die genannte zweite zyklisch variierende Energie von dem kondensierten Wasserdampf gestreut wird.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-13 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsbedingung die ist, dass Rauchpartikel im Fahrzeug vorhanden und in einem Energiepfad zwischen den Strahlungsenergiequellen und dem ersten Sensor verteilt sind, wobei die genannte erste und die genannte zweite zyklisch variierende Energie von den Rauchpartikeln gestreut wird.

21. Anordnung oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsenergie elektromagnetische Infrarotenergie ist.

22. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Beleuchtungsquelle (70, 100) LEDs sind.