DE102006039034A1 - Sensor for detecting e.g. dirt, has light source producing light that is reached by scattering at objects on outer side of windscreen in photo-detector, where photo-detector allows spectral detection of signals with different wavelengths - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Detektion von Niederschlag, wie Regen, Tau, Schnee sowie Schmutz und Eis, auf der Außenseite eines optisch durchlässigen Körpers, sowie Umgebungslicht, welches durch den optisch durchlässigen Körper dringt, wobei der Sensor auf einer Innenseite des durchlässigen Körpers angebracht ist.The The present invention relates to a sensor for detecting precipitation, like rain, dew, snow as well as dirt and ice, on the outside of one optically permeable body, as well as ambient light, which penetrates through the optically permeable body, wherein the sensor is mounted on an inside of the permeable body.
Sensoren
zur Detektion von Regen, Schmutz und Eis sind aus dem Kraftfahrzeugbereich in
unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. Diese basieren auf optischen Sensoren, bei denen das Licht,
das von Sendelementen ausgestrahlt wird, an der Außenseite
der Scheibe reflektiert wird und dann in ein Empfangselement gelangt.
Zusätzlich wird,
wie in
Problem
der bekannten Anordnungen zur Detektion ist die Unterscheidung von
Regen, Schmutz und anderen Zuständen
auf einer Scheibe und die Ableitung einer angemessenen Reaktion (Betätigung des
Scheibenwischers, Scheibenwischer mit Spritzwasser). Bekannte Sensoren,
die in
Sensoren
zur gleichzeitigen Detektion von Zuständen auf einer Scheibe und
einer Beurteilung von Umgebungslicht sind ebenfalls im Fahrzeugbereich
bekannt (z. B.
Schwäche der bekannten Lösungen ist, daß eine Unterscheidung von Regen, Eis, Schnee, Schmutz oder einer Wasserschicht nicht möglich ist. Ansätze, die auf dem Prinzip der totalen internen Reflexion (TIR) beruhen, können lediglich einen plötzlichen Signalabfall beobachten, ohne die genaue Ursache dafür bestimmen zu können. Auch bei den anderen Umsetzungen ist eine Detektion von Schmutz und Eis oder eine Trennung von Regen nicht möglich. Dies ist jedoch wünschenswert, um eine angepaßte Steuerung der Wischelemente und eine eventuelle Zugabe von Spritzwasser durchführen zu können (um beispielsweise ein Verschmieren der Scheibe zu verhindern bzw. zu beheben).Weakness of known solutions is that one Distinction of rain, ice, snow, dirt or a layer of water not possible is. Approaches, based on the principle of total internal reflection (TIR), can only a sudden Watch signal drop without determining the exact cause to be able to. Also in the other implementations is a detection of dirt and Ice or a separation of rain not possible. However, this is desirable an adapted control the wiping elements and a possible addition of water spray to perform can (um For example, to prevent smearing of the disc or to remedy).
Des
Weiteren können
Regensensoren über eine
Bestimmung des Zustandes der Scheibe hinaus noch Aussagen über das
Umgebungslicht treffen, wie beispielsweise in
Problem
der bekannten Anordnungen ist die Unterscheidung verschiedener Umgebungslichtzustände, insbesondere
die Unterscheidung zwischen natürlichem
Licht und Kunstlicht. Es gibt Ansätze, die zwei photometrische
Sensoren verwenden, die in zwei verschiedenen Spektralbereichen
empfindlich sind (
Schwierigkeit
bei allen Lichtsensoren – insbesondere
solcher, die mit Regensensoren kombiniert sind – bleibt jedoch die sichere
Unterscheidung zwischen natürlichem
und künstlichem
Licht und damit eine gesicherte Ansteuerung der Scheinwerfer eines
Fahrzeugs. Ursache hierfür
sind die zahlreichen unterschiedlichen künstlichen Beleuchtungsquellen, die
nicht alle anhand ihres Anteils an Infrarotstrahlung ihres Spektrums
erkannt werden können.
Der erfindungsgemäße Sensor überwindet
dieses Problem durch eine spektroskopische Analyse des Umgebungslichtes.
Während
das Sonnenlicht ein breites Lichtspektrum besitzt (Planckscher Strahler),
wird die Emission von Lampen durch schmale Spektrallinien dominiert.
Insbesondere im Dämmerungsfall,
wenn sowohl Sonnenlicht (direkt oder indirekt, spektral verändert je
nach Bewölkung)
als auch Emission von Straßenlaternen
auf den Sensor fallen, ist mit Empfangselementen nach dem Stand
der Technik eine Beurteilung der Lichtverhältnisse schwierig, da sich die
beiden Signale überlagern – auch der
Ansatz nach
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Treffsicherheit bei der Detektion von Umgebungszuständen einer Glas-Luft-Trennfläche, die zum Beispiel durch Regen, Tau, Schnee oder Eis verschmutzt sind, zu verbessern, sowie eine Ermittlung der Art des Umgebungslichtes zu realisieren.Of the Invention is based on the object, the accuracy in the Detection of environmental conditions a glass-air interface, which are contaminated by rain, dew, snow or ice, for example, to improve, as well as a determination of the nature of the ambient light to realize.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Hauptanspruchs.The solution the object is achieved with the features of claim 1. The features the dependent claims 2 to 6 are advantageous embodiments of the main claim.
Der Sensor weist mindestens ein optisches Sendeelement sowie mindestens ein optisches Empfangselement auf, wobei das Empfangselement derart ausgebildet ist, daß es eine spektrale Detektion der Signale bei mindestens drei verschiedenen Wellenlängen erlaubt. Dabei sind die Sende- und Empfangselemente derart zueinander angeordnet, dass das Licht, das aus einer Sendeeinheit auf die Außenseite des optisch durchlässigen Körpers gelangt, entweder über Reflexion oder über Streuung durch Objekte auf der Außenseite des optisch durchlässigen Körpers in das mindestens eine Empfangselement gelangt.Of the Sensor has at least one optical transmitting element and at least an optical receiving element, wherein the receiving element in such a way it is formed that it a spectral detection of the signals at least three different wavelength allowed. The transmitting and receiving elements are in such a way to each other arranged that the light coming from a transmitting unit to the outside of the optically permeable body arrives, either over Reflection or over Scattering by objects on the outside of the optically permeable body in the at least one receiving element arrives.
Durch die spektrale Charakteristik des reflektierten und gestreuten Lichtes an Wassertropfen, Schmutz oder anderen Objekten auf der Außenseite der Scheibe ist es möglich, die verschiedenen Zustände anhand ihres Signalspektrums zu unterscheiden und eine angemessene Reaktion (Betätigung des Scheibenwischers, Scheibenwischer mit Spritzwasser) hervorzurufen.By the spectral characteristics of the reflected and scattered light on water droplets, dirt or other objects on the outside of the Disk is it possible the different states be distinguished by their signal spectrum and a reasonable Reaction (actuation of the Windscreen wiper, windscreen wiper with splash water) cause.
Die verschiedenen Objekte auf einer Scheibe besitzen ganz unterschiedliche spektrale Abhängigkeiten für gestreutes und reflektiertes Licht. Anhand des Spektrums lassen sich farblose Wassertropfen von weißem oder braunem Schmutz unterscheiden. Die Kennzeichnung verschiedener Zustände wird dabei erfindungsgemäß durch eine direkte Messung der reflektierenden und streuenden Eigenschaften von zu charakterisierenden Objekten auf der Scheibe durchgeführt Die Messung ist damit unabhängig vom verwendeten optisch durchlässigen Material.The different objects on a disk have very different spectral dependencies for scattered and reflected light. On the basis of the spectrum can be colorless Water drops of white or distinguish brown dirt. The marking of various conditions is inventively by a direct measurement of the reflective and scattering properties of objects to be characterized on the disk performed The Measurement is thus independent from the optically permeable material used.
Weiterhin ist das mindestens eine Empfangselement derart ausgebildet, dass es sowohl die von einem Sendelement erzeugte und an der Außenseite des optisch durchlässigen Körpers reflektierten oder gestreuten Lichtstrahlen empfängt, als auch Umgebungslicht detektiert, welches außerhalb der Sensoranordnung vorhanden ist und durch den optisch durchlässigen Körper dringt. Das Problem der Unterscheidung verschiedener Umgebungslichtzustände wird dadurch gelöst, daß die detektierten Signale des von außerhalb der Windschutzscheibe anfallenden Lichts spektral ausgewertet werden. Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich der Vorteil, dass die verschiedenen Umgebungslichtzustände nicht anhand von Verhältnissen der gemessenen integralen Intensitäten von gestreutem oder reflektiertem Licht unterschieden werden.Farther the at least one receiving element is designed such that it is both the one generated by a transmitting element and on the outside of the optically permeable body receives reflected or scattered light rays, as well as ambient light detected, which outside the sensor arrangement is present and penetrates through the optically permeable body. The problem of distinguishing between different ambient light conditions becomes solved by that the detected signals from outside the windshield incident light are spectrally evaluated. Across from The prior art has the advantage that the various Ambient light conditions not on the basis of circumstances the measured integral intensities of scattered or reflected Light can be distinguished.
Die genauen Winkel, unter denen die Windschutzscheibe als Meßfläche beleuchtet wird und unter denen eine Detektion des Signals stattfindet, sind relativ frei wählbar. Entscheidend ist lediglich, daß man sowohl ein direkt reflektiertes Signal als auch gestreute Informationen gewinnen kann. Die beiden Signale, in Reflexion und in Streuung, bieten im Zusammenspiel die besten Möglichkeiten zur Trennung der verschiedenen Umgebungszustände und zur Bestimmung der Art des Umgebungslichts.The exact angle at which the windshield illuminates as a measuring surface and under which a detection of the signal takes place are relative freely selectable. The only thing that matters is that you both a directly reflected signal and scattered information can win. The two signals, in reflection and in scattering, offer in interaction the best ways to separate the different environmental conditions and for determining the type of ambient light.
Aufgrund der Wahl des spektroskopischen Ansatzes zur Bestimmung der Umgebungszustände ist es sowohl möglich, eine Unterscheidung von Regen, Tau, Schmutz, Schnee oder Eis vornehmen zu können, als auch das Umgebungslicht auf seinen natürlichen oder künstlichen Ursprung hin zu untersuchen. Basierend auf einer derartigen Analyse der Umgebungszustände werden angepaßte Aktionen am Fahrzeug vorgenommen, welche die Fahrsicherheit zu verbessern.by virtue of the choice of the spectroscopic approach to determine the environmental conditions it both possible make a distinction between rain, dew, dirt, snow or ice to be able to as well as the ambient light on its natural or artificial To investigate the origin. Based on such an analysis the environmental conditions be adapted Actions on the vehicle made, which improve driving safety.
Erst eine spektrale Analyse des Umgebungslichtes erlaubt eine sichere Erkennung von Sonnenlicht (unter Berücksichtigung verschiedener Wetterverhältnisse) und Kunstlichtquellen (und ihrer charakteristischen spektralen Intensitätsverteilung) und eine Bewertung der verschiedenen Beleuchtungssituationen und somit eine angepaßte Steuerung der Scheinwerfer.First a spectral analysis of the ambient light allows a safe Detection of sunlight (considering different weather conditions) and artificial light sources (and their characteristic spectral intensity distribution) and a Evaluation of different lighting situations and thus one adapted Control of the headlights.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to figures. Show it:
Eine sichere Unterscheidung der verschiedenen möglichen Umgebungszustände ist erst bei einer Verwendung von mehr als einem Beleuchtungs- oder Detektionskanal möglich: In einem optischen Aufbau werden also mindestens ein Strahlung emittierendes Element und mindestens ein Strahlung detektierendes Element so angeordnet, daß zwischen einem mindestens einem strahlungsemittierendem Element und strahlungsdetektierendem Element eine direkter reflektiver Kontakt besteht und zwischen dem mindestens einem anderen Strahlung emittierenden und Strahlung detektierenden Element kein direkter reflektiver Kontakt besteht. Dies bedeutet, daß mindestens drei Teilstrahlengänge existieren.A safe distinction of the various possible environmental conditions only when using more than one lighting or Detection channel possible: In an optical structure so at least one radiation emitting Element and at least one radiation detecting element arranged so that between one at least one radiation-emitting element and radiation-detecting Element is a direct reflective contact and between the at least one other radiation emitting and radiation detecting Element no direct reflective contact exists. This means that at least three partial beam paths exist.
In
In
Das
Licht aus dem schräg
stehenden Kanal wird über
den Glas-Luft-Übergang
in den Detektionskanal gespiegelt wird, während das Licht des senkrecht
stehenden Kanals wird nicht auf direktem Weg in den Detektionskanal,
durch Streuung an der Windschutzscheibe
Mit
den in den beiden
Zur
Bestimmung von natürlichem
oder künstlichem
Umgebungslicht wird lediglich einer der Detektionskanäle benötigt. Der
Fotodetektor
Zu erkennen sind die deutlichen Intensitätsunterschiede beider Messungen in Reflexion und in Streuung sowie zwischen den einzelnen Niederschlagsarten.To recognize the significant intensity differences of both measurements in reflection and in scattering as well as between the individual precipitation types.
- 11
- (Windschutz-)Scheibe(Windscreen) disk
- 22
- Optisches Element zur Strahlungsein- und Strahlungsauskopplungoptical Element for radiation input and radiation decoupling
- 33
- Optikfassungoptical means
- 44
- Linselens
- 55
- Lichtquellelight source
- 66
- Elektronische Steuerungelectronic control
- 77
- Sensorgehäusesensor housing
- 88th
- Fotodetektorphotodetector
- 99
- Blendecover
- 1010
- Meßfleckmeasuring spot
Claims (6)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006039034A1 true DE102006039034A1 (en) | 2008-02-21 |
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ID=38954943
Family Applications (1)
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DE200610039034 Withdrawn DE102006039034A1 (en) | 2006-08-19 | 2006-08-19 | Sensor for detecting e.g. dirt, has light source producing light that is reached by scattering at objects on outer side of windscreen in photo-detector, where photo-detector allows spectral detection of signals with different wavelengths |
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Effective date: 20130820 |