-
Optische Nebeldetektionseinrichtungen sind bekannt und werden in Kraftfahrzeugen regelmäßig eingesetzt, um den Fahrer durch eine Signalleuchte oder eine Anzeige vor eine Nebelsituation oder andere Verkehrsteilnehmer durch einen Nebelrückscheinwerfer automatisiert zu warnen oder die Fahrzeugbeleuchtung automatisiert an die Nebelsituation anzupassen.
-
Optische Sensoren auf Basis von Lichtschranken werden heute häufig zur Detektion von Gegenständen, die sich innerhalb des Strahlengangs befinden eingesetzt. Derartige Sensoren können insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um den Sicherheitsstandard zu erhöhen, beispielsweise zur Nebeldetektion. Derartige Nebelsensoren basieren auf dem Prinzip von Reflexionslichtschranken. In der
DE19629712 und in der
DE10302970 wird beispielsweise das von mehreren Sendern ausgesendete, aus einem räumlich begrenzten Bereich reflektierte Licht von einem Empfänger empfangen und ausgewertet. Aus dem Vergleich der Intensitäten aus den verschiedenen, begrenzten Raumbereichen kann auf das Vorhandensein von Nebel oder eines anderen Gegenstandes geschlossen werden. Die Abgrenzung der unterschiedlichen Raumbereiche erfordert aber entweder räumlich weit voneinander weg liegende Sender und Empfänger und/oder teure Sender wie beispielsweise Laserdioden und/oder teure optische Bauelemente. Außerdem sind diese Nebeldetektoren anfällig gegenüber Verschmutzungen auf der Windschutzschreibe des Kraftfahrzeugs.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Nebeldetektionseinrichtung sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, welcher bauraumsparend und kostengünstig realisiert werden kann und dabei vergleichsweise wenig anfällig gegenüber Verschmutzung, beispielsweise einer im Strahlenverlauf befindlichen Windschutzscheibe, ist.
-
Der erfindungsgemäße Nebeldetektionseinrichtung umfasst einen optischen Empfänger, einen ersten optischen Sender, einen zweiten optischen Sender und eine zumindest mit dem Empfänger, bevorzugt sowohl mit dem Empfänger als auch mit den beiden Sendern, elektrisch leitend verbundene Auswerteinheit.
-
Beispielsweise ist der Empfänger eine Infrarot-Photodiode und die Sender sind jeweils eine Infrarot-Diode. Der erste optische Sender strahlt erstes Licht mit einer ersten räumlichen Intensitätsverteilung und einer ersten Abstrahlrichtung in Richtung und um eine erste optische Achse aus, beispielsweise als konvergierendes, bevorzugt als divergierendes Lichtbündel. D.h. die Hauptabstrahlrichtung des Lichtbündels gibt die jeweilige optische Achse vor. Erfindungsgemäß ist ein zweiter optischer Sender vorgesehen, der zeitversetzt zum ersten optischen Sender, zweites Licht mit einer zweiten räumlichen Intensitätsverteilung und einer ersten Abstrahlrichtung in Richtung und um eine zweite optische Achse, die nicht-parallel zur ersten optischen Achse verläuft, beispielsweise als konvergierendes, bevorzugt als divergierendes Lichtbündel. ausstrahlt. Beispielsweise sind die erste und zweite optische Achse windschief zueinander, bevorzugt liegen sie in einer gemeinsamen Ebene. Bevorzugt sind die erste Abstrahlrichtung und die zweite Abstrahlrichtung dem Schnittpunkt bzw. dem Punkt größter Annäherung der optischen Achsen der Sender abgewandt ausgerichtet.
-
Der optische Empfänger der Nebeldetektionseinrichtung ist mit seiner Empfangsrichtung in Richtung und um eine dritte optischen Achse, die nicht-parallel zur ersten optischen Achse und/oder nicht-parallel zur zweiten optischen Achse verläuft, ausgerichtet, jeweils reflektiertes erstes Licht des ersten Lichtbündels mit einer ersten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung und reflektiertes zweites Licht des zweiten Lichtbündels mit einer zweiten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung zu empfangen und ein der Intensität des empfangenen, reflektierten ersten Lichts entsprechendes erstes Ausgangssignal und ein der Intensität des empfangenen, reflektierten zweiten Lichtes entsprechendes zweites Ausgangssignal auszugeben. Erste, zweite und dritte optische Achse sind beispielsweise windschief zueinander, bevorzugt liegen erste, zweite und dritte optische Achse in einer gemeinsamen Ebene und schneiden sich mit unterschiedlichem Winkel. Die optische Achse eines Senders wird erfindungsgemäß durch die Richtung der Hauptabstrahlrichtung des betreffenden Senders mit anisotropem Abstrahlverhalten also durch die Richtung höchster Abstrahlintensität des betreffenden Senders definiert, wohingegen die optische Achse eines Empfängers empfindungsgemäß durch die Hauptempfangsrichtung des betreffenden Empfängers mit anisotropem Empfangsverhalten also durch die Richtung höchster Empfangsempfindlichkeit definiert ist. Erfindungsgemäß umfassen Sender und/oder Empfänger jeweils ein oder mehrere optische Elemente, wie Linsen, Prismen, Blenden oder Dergleichen, um beispielsweise das Abstrahlverhalten bzw. Empfangsverhalten entsprechend einer optischen Achse auszurichten. Unter optischen Mitteln werden Mittel verstanden, die den Strahlengang des Lichts beeinflussen können oder Licht abschirmen können, wie beispielsweise eine Linse, ein Prisma oder eine Blende.
-
Erfindungsgemäß ist die Auswerteinheit ausgebildet, einen Quotienten aus erstem und zweitem Ausgangssignal zu bilden und dem Quotienten positiv ausschließlich dann einen Nebelzustand zuzuordnen, falls der Quotient sich nicht mehr als um einen vorgegebenen Betrag von einem vorgegebenen Nebelgrenzwert unterscheidet, der als Quotient aus einer ersten Nebelintensität und einer zweiten Nebelintensität zeitlich vorgeschaltet ermittelt oder festgelegt wurde, wobei die erste Nebelintensität jeweils dem ersten Ausgangssignal entspricht, das erhalten wird, wenn das erste Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt und die zweite Nebelintensität jeweils dem zweiten Ausgangssignal entspricht, das erhalten wird, wenn das zweite Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt. Eine ausschließliche positive Zuordnung meint, dass der Nebelzustand für den Fall verneint wird, dass der Quotient sich um mehr als einen vorgegebenen Betrag von dem vorgegebenen Nebelgrenzwert unterscheidet. Durch die erfindungsgemäße Lösung einer Nebeldetektionseinrichtung wird eine zuverlässigere Nebeldetektion erreicht.
-
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nebeldetektionseinrichtung ist genau ein optischer Sender und mehrere Empfänger vorgesehen, wobei der Sender Licht mit einer räumlichen Intensitätsverteilung und einer Abstrahlrichtung in Richtung und um eine erste optische Achse unter Erzeugung eines Lichtbündels ausstrahlt. Dabei ist ferner ein erster optischer Empfänger vorgesehen, der mit einer ersten Empfangsrichtung entlang einer zweiten optischen Achse ausgerichtet ist, reflektiertes Licht mit einer ersten Empfindlichkeitsverteilung zu empfangen und ein der Intensität des empfangenen, reflektierten Lichtes entsprechendes erstes Ausgangssignal auszugeben. Es ist ferner ein zweiter optischer Empfänger vorgesehen, der mit einer zweiten Empfangsrichtung entlang einer dritten optischen Achse, die nicht-parallel zur zweiten optischen Achse verläuft, ausgerichtet ist, reflektiertes Licht mit einer zweiten Empfindlichkeitsverteilung zu empfangen und ein der Intensität des empfangenen, reflektierten Lichtes entsprechendes, zweites Ausgangssignal auszugeben, wobei die erste optische Achse nicht-parallel zur zweiten optischen Achse und/oder nicht-parallel zur dritten optischen Achse ausgerichtet ist. Auch hier ist die Auswerteinheit ausgebildet, einen Quotienten aus erstem und zweitem Ausgangssignal zu bilden und dem Quotienten positiv ausschließlich dann einen Nebelzustand zuzuordnen, falls der Quotient sich nicht mehr als um einen vorgegebenen Betrag von einem vorgegebenen Nebelgrenzwert unterscheidet, der als Quotient aus einer ersten Nebelintensität und einer zweiten Nebelintensität zeitlich vorgeschaltet ermittelt oder festgelegt wurde, wobei die erste Nebelintensität jeweils dem ersten Ausgangssignal entspricht, das erhalten wird, wenn das Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt und die zweite Nebelintensität jeweils dem zweiten Ausgangssignal entspricht, das erhalten wird, wenn das Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt.
-
Dadurch dass erfindungsgemäß Ausgangssignale aufgrund von reflektiertem Licht erzeugt werden, welches aus räumlich unterschiedlichen Raumwinkelbereichen oder in räumlich unterschiedliche Raumwinkelbereiche reflektiert wurde, wird die Zuverlässigkeit der Nebeldetektion gesteigert, bzw. können durch die Verhältnisbildung der Ausgangsgrößen Abweichungen, die sich aufgrund eine starken Abweichung des Reflexionsverhalten in einem der Raumwinkelbereiche ergeben haben, besser erfasst werden, um zukünftige Fehldetektionen zu vermeiden.
-
Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Nebeldetektionseinrichtung in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet und der oder die Sender sind so ausgerichtet, dass das oder die Lichtbündel eine Fahrzeugscheibe, wie eine Windschutzscheibe durchdringend, in die Fahrzeugumgebung gerichtet ist.
-
Die Auswerteinheit ist beispielsweise ausgebildet, die einzelnen Sender und den Empfänger selektiv zu aktivieren. Im Allgemeinen werden erster Sender und zweiter Sender nicht zeitgleich aktiviert. In einer anderen Ausgestaltung werden der erste und zweite Sender zeitglich aktiviert und das Licht ist beispielsweise frequenzkodiert.
-
Der erste Sender strahlt Licht mit einer ersten Intensitätsverteilung aus. Der zweite Sender strahlt Licht mit einer zweiten Intensitätsverteilung aus. Der Empfänger empfängt Licht unabhängig von der Lage der Lichtquelle generell mit einer ihm eigenen Empfangsverteilung. Die Empfangsverteilung gibt dabei an, wie empfindlich der Empfänger auf Licht aus einem bestimmten Raumbereich ist. Aus der ersten Intensitätsverteilung und der Empfangsverteilung ergibt sich eine erste räumliche Empfindlichkeitsverteilung, in die somit die relative Lage zwischen dem Empfänger und dem ersten Sender bzw. deren relative Ausrichtung eingeht. Die erste räumliche Empfindlichkeitsverteilung gibt an, wie empfindlich der Nebelsensor gegenüber reflektierenden Objekten in einem bestimmten Raumbereich ist, wenn der erste Sender aktiviert ist. Aus der zweiten Intensitätsverteilung und der Empfangsverteilung ergibt sich eine zweite räumliche Empfindlichkeitsverteilung. Die zweite räumliche Empfindlichkeitsverteilung gibt an, wie empfindlich der Nebelsensor gegenüber reflektierenden Objekten in einem bestimmten Raumbereich ist, wenn der zweite Sender aktiviert ist. Die optische Achse der Sender gibt die Lage und Ausrichtung der Hauptabstrahlrichtung an, beispielsweise ist deren Lage durch die längste Erstreckung einer keulenförmigen Intensitätsverteilung beschrieben. Entsprechend ist die optische Achse des Empfängers durch den Ort des Empfängers und den Punkt seiner größten Empfangsempfindlichkeit in der räumlichen Empfangsverteilung an.
-
Aus erster und zweiter Empfindlichkeitsverteilung lässt sich jeweils eine erste und eine zweite Empfindlichkeit entlang der optischen Achse des einen Empfängers (bei der Ausführungsform mit mehreren Sendern) bzw. entlang der optischen Achse des einen Senders (bei der Ausführungsform mit mehreren Empfängern) bestimmen, wobei sich jeweils ein reflektierendes Objekt in Abhängigkeit des Abstands x zum Empfänger bzw. Sender befindet. Als Abstand x wird hier der kleinste Abstand des reflektierenden Objekts zu der zur optischen Achse des Empfängers bzw. Senders senkrechten Ebene durch den Empfänger bzw. Sender verstanden. Die Empfindlichkeit ist maßgeblich für das tatsächlich erzeugte Signal am Empfänger verantwortlich, die tatsächlich erzielte Magnitude ist aber auch durch die Art des reflektierenden Objekts selbst vorgegeben. Beispielsweise erzeugt eine Betonoberfläche ein absolut gesehen stärkeres Signal als ein nebelartiges Medium im gleichen Abstand x.
-
Die beiden Sender und der Empfänger sind bevorzugt so angebracht, dass das Maximum der ersten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung einen geringeren Abstand zum Empfänger hat als das Maximum der zweiten Empfindlichkeit. Dabei ist sind die erste und die zweite Empfindlichkeit jeweils so hoch, dass ein optisch dichtes Objekt, beispielsweise ein Blatt Papier oder dergleichen, über einen Abstand von mehreren Zentimetern detektiert werden kann (also ein entsprechendes SNR hat...).
-
Bevorzugt sind der bzw. die Sender und die bzw. der Empfänger der Nebeldetektionseinrichtung hinter einer Scheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet, beispielsweise so, dass das von den Sendern erzeugte Licht die Scheibe durchdringt und das am Objekt reflektierte Licht die Scheibe nochmals durchquert, um von dem oder den Empfängern empfangen zu werden. Bevorzugt ist die erste Empfindlichkeit im Bereich kurz oberhalb der Windschutzscheibe so hoch, dass ein optisch dichtes Objekt detektiert werden kann. Bevorzugt ist die zweite Empfindlichkeit im Bereich kurz oberhalb der Windschutzscheibe so gering, dass ein optisch dichtes Objekt nicht detektiert werden kann. Bevorzugt ist mindestens die zweite Empfindlichkeit so hoch, dass ein optisches dichtes Objekt kontinuierlich ab einem Mindestabstand (der größer ist als der Abstand der Windschutzscheibe) bis zu einem Abstand von mehreren Metern detektiert werden kann.
-
Bevorzugt sind der bzw. die Sender und die bzw. der Empfänger so angebracht, dass der räumliche Verlauf des Quotienten aus erster und zweiter Empfindlichkeitsverteilung zumindest entlang der dritten optischen Achse (des genau einen Empfängers bzw. des genau einen Senders) mit zunehmender Entfernung vom Empfänger zumindest ab einer vorgegebenen Mindestentfernung, bevorzugt ab einer Mindestentfernung von weniger als 10 cm, monoton zunimmt, bevorzugt streng monoton zunimmt. Die Mindestentfernung ist beispielsweise der Abstand des Empfängers zur Oberfläche der Windschutzscheibe. Unter dem räumlichen Verlauf des Quotienten wird die entlang der optischen Achse des genau einen Empfängers bzw. des genau einen Senders bestimmte Variation des Quotienten aus erster Empfindlichkeitsverteilung und zweiter Empfindlichkeitsverteilung verstanden, die beispielsweise unabhängig voneinander unter Verwendung desselben optisch reflektierenden Objekts an unterschiedlichen Orten entlang der optischen Achse des genau einen Empfängers bzw. des genau einen Senders bestimmt werden können.
-
Eine entsprechende Variation kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der erste Sender weiter entfernt vom Empfänger sitzt als der zweite Sender. Beispielsweise kann dies dadurch erreicht werden, dass die optischen Achsen von erstem und zweitem Sender gegenüber dem Empfänger verkippt sind, bevorzugt unterschiedlich verkippt sind.
-
Bevorzugt sind der bzw. die Sender und der bzw. die Empfänger so angebracht, dass der räumlich entlang der dritten optischen Achse (des genau einen Empfängers bzw. des genau einen Senders) bestimmte Quotient aus erster und zweiter Empfindlichkeitsverteilung im Bereich der Mindestentfernung, wie zum Abstand der Windschutzscheibe, kleiner als eins ist, wobei die erste Empfindlichkeit so eingestellt ist, dass eine sich auf der Windschutzscheibe befindliche Eisschicht ein messbares Signal ergibt. In anderen Worten heißt das, dass die erste Intensitätsverteilung einen nicht vernachlässigbaren Anteil im Bereich kurz oberhalb der Windschutzscheibe hat, während die zweite Intensitätsverteilung im Bereich kurz oberhalb der Windschutzscheibe sehr gering ist.
-
Erfindungsgemäß ist die Auswerteinheit ausgebildet, einen Quotienten aus erstem und zweitem Ausgangssignal zu bilden und dem Quotienten positiv ausschließlich dann einen Nebelzustand zuzuordnen, falls der Quotient sich nicht mehr als um einen vorgegebenen Betrag von einem vorgegebenen Nebelgrenzwert unterscheidet, der als Quotient aus einer ersten Nebelintensität und einer zweiten Nebelintensität zeitlich vorgeschaltet ermittelt oder festgelegt wurde. Dabei entspricht die erste Nebelintensität jeweils dem ersten Ausgangssignal, das erhalten wird, wenn das Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt, während die zweite Nebelintensität jeweils dem zweiten Ausgangssignal entspricht, das erhalten wird, wenn das Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt.
-
Ist im Bereich vor dem Kraftfahrzeug ein optisch dünnes Medium wie Nebel vorhanden, so werden Anteile des ausgesendeten Lichts aus der gesamten Intensitätsverteilung zum Empfänger reflektiert. Das Empfindlichkeitsverhältnis aus erster Empfindlichkeit und zweiter Empfindlichkeit bei Vorhandensein von Nebel oder dergleichen entspricht daher im Wesentlichen dem Verhältnis des Grenzwerts x → unendlich der integrierten ersten und zweiten Empfindlichkeiten, zuvor Nebelgrenzwert genannt. Liegt der Quotient der Ausganssignale in einem vorgegebenen Bereich um den Nebelgrenzwert, so wird von der Auswerteinheit Nebel erkannt und beispielsweise ein entsprechendes Signal über den Fahrzeugbus gesendet.
-
Die Detektion des Nebelverhältnisses kann aber auch durch ein optisch dichtes Objekt ausgelöst werden, welches sich bei einem bestimmten, festen Abstand x_lim befindet und somit zu Fehldetektionen führen. Bevorzugt sind die beiden Sender und der Empfänger daher so angebracht, dass x_lim im Abstand von 1,5m oder geringer liegt, Somit kann verhindert werden, dass aufgrund von vorausfahrenden, entgegenkommenden Fahrzeugen, Tunneln oder Bäumen Fehldetektionen von Nebel ausgelöst werden.
-
Die beiden Sender und der Empfänger sind bevorzugt auf einer gemeinsamen Leiterplatte angebracht, wobei die Leiterplatte eine Maximalausdehnung von wenigen Zentimetern hat, beispielsweise 10 cm oder 7 cm. Bevorzugt befindet sich die Auswerteinheit ebenfalls auf dieser Leiterplatte.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die dritte optische Achse mit der ersten optischen Achse in einem ersten Schnittpunkt schneidet und die dritte optische Achse mit der zweiten optischen Achse in einem zweiten Schnittpunkt schneidet, wobei der erste und zweite Schnittpunkt räumlich auseinanderfallen und einen unterschiedlichen Abstand vom Empfänger aufweisen. Bevorzugt ist einer der beiden Schnittpunkte in einem maximal 20cm betragenden Abstand zur Fahrzeugscheibe angeordnet, während der andere der beiden Schnittpunkte in einem Abstand einiger Dekaden Meter von der Fahrzeugscheibe entfernt angeordnet ist.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Nebeldetektion, aufweisend die folgenden Schritte. In einem Bereitstellungsschritt erfolgt ein Bereitstellen einer Nebeldetektionseinrichtung. Diese umfasst einen ersten optischen Sender, um erstes Licht, beispielsweise Infrarotlicht, mit einer ersten räumlichen Intensitätsverteilung und mit einer ersten Abstrahlrichtung in Richtung und um eine erste optische Achse unter Erzeugung eines ersten Lichtbündels auszustrahlen. Sie umfasst ferner einer zweiten optischen Senders, um zweites Licht, beispielsweise Infrarotlicht, mit einer zweiten räumlichen Intensitätsverteilung und mit einer ersten Abstrahlrichtung in Richtung und um eine zweite optische Achse, die nicht-parallel zur ersten optischen Achse verläuft, unter Erzeugung eines zweiten Lichtbündels auszustrahlen. Die bereitgestellte Nebeldetektionseinrichtung umfasst ferner einen optischen Empfänger, der mit seiner dritten optischen Achse, die nicht-parallel zur ersten optischen Achse und/oder nicht-parallel zur zweiten optischen Achse verläuft, ausgerichtet ist, um reflektiertes erstes Licht mit einer ersten Empfindlichkeitsverteilung und reflektiertes zweites Licht mit einer zweiten Empfindlichkeitsverteilung zu empfangen und um ein der Intensität des empfangenen, reflektierten ersten Lichts entsprechendes erstes Ausgangssignal und ein zur Intensität des empfangenen, reflektierten zweiten Lichtes entsprechendes zweites Ausgangssignal auszugeben. Die bereitgestellte Nebeldetektionseinrichtung umfasst ferner eine Auswerteinheit.
-
Danach erfolgt erfindungsgemäß und zeitversetzt ein Erzeugen des ersten Lichtes und des zweiten Lichtes., d.h. durch ausschließliches und abfolgendes Aktivieren des ersten optischen Senders und des zweiten optischen Senders. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Ermitteln eines Quotienten aus erstem und zweitem Ausgangssignal mittels der Auswerteinheit. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Vergleich und Ermitteln, ob der Quotient sich nicht mehr als um einen vorgegebenen Betrag von einem vorgegebenen Nebelgrenzwert unterscheidet. Dabei kann der Nebelgrenzwert als Quotient aus einer ersten Nebelintensität und einer zweiten Nebelintensität vorgespeichert sein, d.h. vor dem Ermitteln festgelegt sein oder in einem zeitlich vorgeschalteten Ermittlungsschritt ermittelt worden sein. Es erfolgt in einem Auswertschritt ausschließlich dann eine positive Detektion eines Nebelzustands durch die Auswerteinheit, wenn der Quotient um nicht mehr als den vorgegebenen Betrag sich von dem Nebelgrenzwert unterscheidet. Dabei entspricht die erste Nebelintensität jeweils dem ersten Ausgangssignal, das erhalten wird, wenn das erste Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt und die zweite Nebelintensität entspricht jeweils dem zweiten Ausgangssignal, das erhalten wird, wenn das zweite Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein alternatives Verfahren mit den folgenden Schritten. Diese sieht ein Bereitstellen einer Nebeldetektionseinrichtung in einer alternativen Ausführungsform mit genau einem Sendern und zwei Empfängern vor. Diese Ausführungsform weist einen optischen Sender auf, um Licht mit einer räumlichen Intensitätsverteilung und einer Abstrahlrichtung in Richtung und um eine dritte optische Achse unter Erzeugung eines Lichtbündels auszustrahlen. Es ist ferner ein erster optischer Empfänger vorgesehen, der mit einer ersten Empfangsrichtung entlang einer ersten optischen Achse ausgerichtet ist, reflektiertes Licht mit einer ersten Empfindlichkeitsverteilung zu empfangen und ein der Intensität des empfangenen, reflektierten Lichtes entsprechendes erstes Ausgangssignal auszugeben. Die bereitgestellte Ausführungsform weist einen zweiten optischen Empfänger auf, der mit einer zweiten Empfangsrichtung entlang einer zweiten optischen Achse, die nicht-parallel zur ersten optischen Achse verläuft, ausgerichtet ist, reflektiertes Licht mit einer zweiten Empfindlichkeitsverteilung zu empfangen und ein der Intensität des empfangenen, reflektierten Lichtes entsprechendes, zweites Ausgangssignal auszugeben. Dabei ist die dritte optische Achse nicht-parallel zur ersten optischen Achse und/oder nicht-parallel zur zweiten optischen Achse ausgerichtet. Ferner wird eine Auswerteinheit bereitgestellt.
-
Nachfolgend wird Licht, beispielsweise Infrarotlicht, erzeugt. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Ermitteln eines Quotienten aus erstem und zweitem Ausgangssignal mittels der Auswerteinheit. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Vergleich und Ermitteln, ob der Quotient sich nicht mehr als um einen vorgegebenen Betrag von einem vorgegebenen Nebelgrenzwert unterscheidet. Dabei kann der Nebelgrenzwert als Quotient aus einer ersten Nebelintensität und einer zweiten Nebelintensität vorgespeichert sein, d.h. vor dem Ermitteln festgelegt sein oder in einem zeitlich vorgeschalteten Ermittlungsschritt ermittelt worden sein. Es erfolgt in einem Auswertschritt ausschließlich dann eine positive Detektion eines Nebelzustands durch die Auswerteinheit, wenn der Quotient um nicht mehr als den vorgegebenen Betrag sich von dem Nebelgrenzwert unterscheidet. Dabei entspricht die erste Nebelintensität jeweils dem ersten Ausgangssignal, das erhalten wird, wenn das erste Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt und die zweite Nebelintensität entspricht jeweils dem zweiten Ausgangssignal, das erhalten wird, wenn das zweite Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt.
-
Bezüglich weiterer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen betreffend die Nebeldetektionseinrichtung verwiesen.
-
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:
- 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nebeldetektionseinrichtung 1;
- 2 ein graphische Darstellung des Quotienten aus der Intensität 12 des zweiten Senders durch die Intensität I1 des ersten Senders in Abhängigkeit des Abstands eines reflektierenden, auf der dritten Achse befindlichen Objekts zu dem Empfänger sowie die graphische Darstellung des Quotienten aus der Empfindlichkeit E2 des zweiten Senders durch die Empfindlichkeit E1 des ersten Senders in Abhängigkeit des Abstands X eines reflektierenden, auf der dritten Achse befindlichen Objekts zu dem Empfänger.
-
Die erfindungsgemäße Nebeldetektionseinrichtung 1 weist einen ersten optischen Sender S1 und einen zweiten optischen Sender S2 auf. Sie umfasst ferner einen optischen Empfänger E und eine sowohl mit dem Empfänger E als auch mit den beiden Sendern S1, S2 elektrisch leitend verbundene Auswerteinheit 8 auf. Der Empfänger E ist eine Infrarot-Photodiode und die Sender S1, S2 weisen jeweils eine Infrarot-Diode auf. Der erste optische Sender S1 strahlt erstes Licht mit einer ersten räumlichen Intensitätsverteilung I1 und einer ersten Abstrahlrichtung in Richtung und um eine erste optische Achse 1 als divergierendes Lichtbündel 11 aus. D.h. die Hauptabstrahlrichtung des Lichtbündels 11 des ersten Senders S1 wird durch die erste optische Achse 1 definiert. Erfindungsgemäß ist ein zweiter optischer Sender S2 vorgesehen, der zeitversetzt zum ersten optischen Sender S1, zweites Licht mit einer zweiten räumlichen Intensitätsverteilung 12 und einer ersten Abstrahlrichtung in Richtung und um eine zweite optische Achse 2, die nicht-parallel zur ersten optischen Achse 1 verläuft, als divergierendes Lichtbündel 12 ausstrahlt. Die erste optische Achse 1 und zweite optische Achse 2 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Die erste Abstrahlrichtung des ersten Senders S1 und die zweite Abstrahlrichtung des zweiten Senders S2 sind dem Schnittpunkt der beiden optischen Achsen 1, 2 abgewandt ausgerichtet. Anders ausgedrückt der erste Sender S1 und der zweite Sender S2 strahlen beide das Licht weg vom Schnittpunkt ihrer optischen Achsen, nämlich weg vom Schnittpunkt der ersten Achse 1 und zweiten Achse 2.
-
Der optische Empfänger E der Nebeldetektionseinrichtung 1 ist mit seiner Empfangsrichtung 13, die durch eine Empfangsverteilung in 1 symbolisch dargestellt ist, in Richtung und um eine dritte optischen Achse 3, die nicht-parallel zur ersten optischen Achse 1 und nicht-parallel zur zweiten optischen Achse 2 verläuft, ausgerichtet, jeweils reflektiertes erstes Licht des ersten Lichtbündels 11 mit einer ersten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung E1 und reflektiertes zweites Licht des zweiten Lichtbündels 12 mit einer zweiten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung E2 zu empfangen und ein der Intensität I1 des empfangenen, reflektierten ersten Lichts entsprechendes erstes Ausgangssignal und ein der Intensität 12 des empfangenen, reflektierten zweiten Lichtes entsprechendes zweites Ausgangssignal auszugeben. Erste Achse 1, zweite Achse 2 und dritte optische Achse 3 liegen in einer gemeinsamen Ebene und schneiden sich mit unterschiedlichem Winkel.
-
Die dritte optische Achse 3 des Empfängers E wird durch die Hauptempfangsrichtung des betreffenden Empfängers E mit anisotropem Empfangsverhalten also durch die Richtung höchster Empfangsempfindlichkeit definiert. Der erste Sender S1, der zweite Sender S2 und der Empfänger E weisen jeweils ein oder mehrere optische Elemente O1, O2, O3, wie Linsen, Prismen, Blenden oder Dergleichen, um beispielsweise das Abstrahlverhalten bzw. Empfangsverhalten und damit die jeweilige optische Achse 1, 2, 3 auszurichten.
-
Unter optischen Mitteln O1, O2, O3 werden Mittel verstanden, die den Strahlengang des ersten bzw. zweiten Lichts beeinflussen können oder Licht abschirmen können, wie beispielsweise eine Linse, ein Prisma oder eine Blende. Der erste Sender S1, der zweite Sender S2 und der Empfänger E sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 7 angeordnet, wobei die Leiterplatte 7 eine Maximalausdehnung von wenigen Zentimetern hat, beispielsweise 10 cm oder 7 cm. Die Auswerteinheit 8 befindet sich ebenfalls auf dieser Leiterplatte 7.
-
Der erste Sender S1, der zweite Sender S2 und der Empfänger E der Nebeldetektionseinrichtung 1 sind hinter einer Scheibe 6, wie der Frontscheibe, des Kraftfahrzeugs angeordnet, so dass das von dem ersten Sender S1 und dem zweiten Sender S2 erzeugte Licht die Scheibe 6 durchdringt und das in räumlich getrennten Raumwinkelbereichen reflektierte Licht zum Empfang durch den Empfänger E die Scheibe 6 nochmals durchquert. Insbesondere liegen die Schnittpunkte 4, 5 der optischen Achsen 1, 2 der Sender S1, S2 mit der dritten optischen Achse 3 des Empfängers E unterschiedlich weit entfernt vom Empfänger E. Hier liegt der Schnittpunkt 4 der ersten optischen Achse 1 mit der dritten optischen Achse 3 näher an der Frontscheibe 6 als der Schnittpunkt 5 der zweiten optischen Achse 2 mit der dritten optischen Achse 3, nämlich in einem Abstand zur Frontscheibe, der nicht mehr als 20 cm beträgt. Der Abstand des Schnittpunkts 5 der zweiten optischen Achse 2 mit der dritten optischen Achse 3 hingegen weist einen Abstand zur Frontscheibe von mehreren Metern, beispielsweise 20 m auf. Der Abstand wird beispielsweise entlang der jeweiligen optischen Achse bezüglich der jeweiligen dem Schnittpunkt 4, 5 zugewandten Oberfläche der Frontscheibe 6 gemessen. Wie gezeigt, befinden sich beide Schnittpunkte 4, 5 auf der dem Empfänger E und den Sendern S1, S2 abgewandten Seite der Frontscheibe 6.
-
Erfindungsgemäß ist die Auswerteinheit 8 ausgebildet, einen Quotienten aus erstem und zweitem Ausgangssignal zu bilden und dem Quotienten positiv ausschließlich dann einen Nebelzustand zuzuordnen, falls der Quotient sich nicht mehr als um einen vorgegebenen Betrag von einem vorgegebenen Nebelgrenzwert unterscheidet, der als Quotient aus einer ersten Nebelintensität und einer zweiten Nebelintensität zeitlich vorgeschaltet ermittelt oder festgelegt wurde. Dabei entspricht die erste Nebelintensität jeweils dem ersten Ausgangssignal, das erhalten wird, wenn das Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt, während die zweite Nebelintensität jeweils dem zweiten Ausgangssignal entspricht, das erhalten wird, wenn das Licht eine im Wesentlichen räumlich gleichförmige Nebelverteilung durchsetzt.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der optischen Achsen 1, 2 und 3 ist die erste Empfindlichkeit E1 im Bereich kurz oberhalb der Scheibe 6 so hoch, dass ein optisch dichtes Objekt detektiert werden kann. Bevorzugt ist die zweite Empfindlichkeit E2 im Bereich kurz oberhalb der Scheibe 6 so gering, dass ein optisch dichtes Objekt nicht detektiert werden kann. Bevorzugt ist mindestens die zweite Empfindlichkeit E2 so hoch, dass ein optisches dichtes Objekt kontinuierlich ab einem Mindestabstand (der größer ist als der Abstand der Windschutzscheibe) bis zu einem Abstand von mehreren Metern detektiert werden kann.
-
Aus erster Empfindlichkeitsverteilung E1 und zweiter Empfindlichkeitsverteilung E2 lässt sich jeweils ein Verlauf der ersten und eine zweiten Empfindlichkeit entlang der dritten optischen Achse gegenüber einem reflektierenden Objekt in Abhängigkeit des Abstands x zum Empfänger bestimmen. Als Abstand x wird hier der kleinste Abstand des reflektierenden Objekts zu der zur dritten optischen Achse des Empfängers E senkrechten Ebene durch den Empfänger verstanden. Die Empfindlichkeit E1 bzw. E2 ist maßgeblich für das tatsächlich erzeugte Ausgangssignal des Empfänger E verantwortlich, die tatsächlich erzielte Magnitude ist aber auch durch die Art des reflektierenden Objekts selbst vorgegeben. Beispielsweise erzeugt eine Betonoberfläche ein absolut gesehen stärkeres Signal als ein nebelartiges Medium im gleichen Abstand x.
-
Die beiden Sender und der Empfänger sind so angebracht, dass das Maximum der ersten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung E1 einen geringeren Abstand zum Empfänger E hat als das Maximum der zweiten räumlichen Empfindlichkeitsverteilung E2, was sich unter anderem durch entsprechende Ausrichtung der ersten, zweiten und dritten optischen Achse ergibt.
-
Der Betrag der ersten Empfindlichkeitsverteilung E1 ist im Bereich X_W kurz oberhalb der Scheibe 6 so hoch, dass ein optisch dichtes Objekt detektiert werden kann. Bevorzugt ist der Betrag der zweiten Empfindlichkeitsverteilung E2 im Bereich X_W kurz oberhalb der Scheibe 6 so gering, dass ein optisch dichtes Objekt nicht detektiert werden kann. Die zweite Empfindlichkeitsverteilung E2 weist einen Verlauf in Abhängigkeit von X derart auf, dass ein optisches dichtes Objekt kontinuierlich ab einem Mindestabstand (der größer ist als der Abstand zur Scheibe X_W) bis zu einem Abstand von mehreren Metern detektiert werden kann.
-
Wie 2 zeigt, sind die Sender S1, S2 und der Empfänger E so angebracht, dass die räumlich entlang der dritten optischen Achse bestimmte Variation des Quotienten aus erster Empfindlichkeitsverteilung E1 und zweiter Empfindlichkeitsverteilung E2 zumindest mit zunehmender Entfernung vom Empfänger zumindest ab einer vorgegebenen Mindestentfernung X_W monoton zunimmt. Die Mindestentfernung X_W ist der Abstand des Empfängers E zur Oberfläche der Scheibe 6. Dies kann durch entsprechende Ausrichtung der optischen Achsen 1, 2 und 3 beispielsweise zusätzlich dadurch erreicht werden, dass die Sender S1, S2 unterschiedlich weit entfernt vom Empfänger E angeordnet sind.
-
Die Sender S1, S2 und der Empfänger E sind ferner so angebracht, dass der Wert des Quotienten aus erster und zweiter Empfindlichkeitsverteilung im Bereich der Mindestentfernung X_W kleiner als eins ist, wobei die erste Empfindlichkeit so eingestellt ist, dass eine sich auf der Scheibe 6 befindliche Eisschicht ein messbares Signal ergibt. In anderen Worten heißt das, dass die erste Intensitätsverteilung I1 einen nicht vernachlässigbaren Anteil im Bereich kurz oberhalb der Scheibe hat, während die zweite Intensitätsverteilung 12 im Bereich kurz oberhalb der Scheibe 6 sehr gering ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19629712 [0002]
- DE 10302970 [0002]
