DE10358199B3 - Device for detecting fouling on object surfaces in Xenon headlamps for motor vehicles has optical element directly integrated into object surface without cover, at least one coupling point for coupling light in and/or out of optical element - Google Patents

Device for detecting fouling on object surfaces in Xenon headlamps for motor vehicles has optical element directly integrated into object surface without cover, at least one coupling point for coupling light in and/or out of optical element Download PDF

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Abstract

The device has an optical element (2) that conducts light waves and that is directly integrated into the surface of the object without a cover and with at least one coupling point for coupling light in and/or out of the optical element. The device has an aperture in the surface in which the optical element is arranged. An independent claim is also included for a device for detecting fouling on object surfaces.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion einer Verunreinigung auf einer Oberfläche eines Gegenstands.The The invention relates to a device and a method for detection an impurity on a surface of an article.

Im Kraftfahrzeugbereich werden zunehmend so genannte Xenon-Scheinwerter eingesetzt, welche eine im Vergleich zu herkömmlichen Scheinwerfern höhere Lichtintensität aufweisen. Um eine Blendgefahr für entgegenkommenden Verkehr auszuschließen, ist eine genaue Einstellung des Scheinwerferkegels erforderlich und insbesondere ist Streulicht zu vermeiden. Das unerwünschte Streulicht wird hierbei beispielsweise durch Verschmutzungen der Scheinwerferabdeckung hervorgerufen. Daher ist bei mit Xenon-Scheinwerfern ausgerüsteten Kraftfahrzeugen eine Waschanlage für die Scheinwerferabdeckung vorgesehen, die üblicherweise in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Diese Reinigung erfolgt aus Sicherheitsgründen zwangsläufig, unabhängig vom Verschmutzungsgrad, also insbesondere auch unabhängig davon, ob eine Reinigung überhaupt notwendig ist.in the Automotive sector are increasingly so-called xenon Scheinwerter used, which have a higher light intensity compared to conventional headlamps. To create a risk of glare for To exclude oncoming traffic is a precise attitude the headlight cone required and in particular is stray light to avoid. The unwanted Stray light is in this case, for example, by contamination of the Headlight cover caused. Therefore, with xenon headlamps equipped Cars a washer for the headlight cover provided, usually cleaned at regular intervals become. For safety reasons, this cleaning is inevitably carried out, regardless of Pollution degree, ie in particular regardless of whether a cleaning at all necessary is.

Aufgrund des häufigen Waschvorgangs stellt sich ein sehr hoher Waschwasserverbrauch ein, der vom Fahrzeughalter ein häufiges Nachfüllen erfordert. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass bei nicht rechtzeitigem Nachfüllen kein Waschwasser mehr zur Verfügung steht, und dass Streulicht durch eine Verschmutzung der Scheinwerferabdeckung aufritt.by virtue of of the frequent Washing process adjusts itself to a very high washing water consumption, the frequent from the vehicle owner refill requires. About that There is also the danger that if not refilled in time no Wash water more available stands, and that stray light caused by contamination of the headlight cover.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Erkennung einer Verunreinigung auf der Oberfläche eines Gegenstands zu ermöglichen.Of the Invention is therefore the object of a simple detection to allow contamination on the surface of an article.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Detektion einer Verunreinigung auf einer Oberfläche eines Gegenstands, bei der ein Lichtwellen leitendes optisches Element sowie zumindest eine Kopplungsstelle zum Ein – und/oder Auskoppeln von Licht in das optische Element vorgesehen sind, wobei das optische Element zumindest einen Teil der Oberfläche bildet.The Task is according to the invention solved by a device for detecting an impurity on a surface an article in which a light wave guiding optical element as well at least one coupling point for coupling and / or decoupling light are provided in the optical element, wherein the optical element at least a part of the surface forms.

Die Ausbildung der Vorrichtung mit dem in die Oberfläche des Gegenstands integrierten optischen Element beruht auf der Überlegung, eine Störung des so genannten Evanescent-Feldes durch beispielsweise Schmutzpartikel auszunutzen. Denn die für die Lichtausbreitung in dem optischen Element notwendige Totalreflexion tritt nicht exakt an der Grenzfläche des optischen Elements auf. Vielmehr dringen die Lichtwellen geringfügig in den sich unmittelbar an das optische Element angrenzenden Außenraum ein, in dem sich das Evanescent-Feld ausbildet. Eine Störung dieses Evanescent-Feldes bewirkt zugleich eine Störung der Lichtausbreitung im optischen Element. Der Ausgestaltung der Vorrichtung zur Detektion von Verunreinigungen liegt daher die Überlegung zugrunde, das optische Element unmittelbar in die Oberfläche des auf Verschmutzungen zu überprüfenden Gegenstands zu integrieren, so dass bei sauberer Oberfläche eine ungestörte Lichtausbreitung im optischen Element erfolgen kann. Bei einer Verschmutzung der Oberfläche kommen demgegenüber beispielsweise einzelne Schmutzpartikel unmittelbar mit dem optischen Element in Berührung und stören dadurch das im Außenraum bestehende Evanescent-Feld. Die Lichtwellenausbreitung im optischen Element wird daher behindert. Diese Verringerung der Intensität der Lichtausbreitung in der optischen Faser kann dann durch einen geeigneten Sensor detektiert und ausgewertet werden. Unter Verschmutzung oder Verunreinigung wird hier allgemein eine unerwünschte Bedeckung der Oberfläche insbesondere durch Schmutzpartikel aber auch durch Wassertropfen, durch Beschlag wie beispielsweise Raureif oder durch sonstige Ablagerungen verstanden.The Forming the device with the integrated into the surface of the article optical element is based on the consideration, a disorder of the so-called evanescent field by, for example, dirt particles exploit. Because the for the light propagation in the optical element necessary total reflection does not occur exactly at the interface of the optical element. Rather, the light waves penetrate slightly into the immediately adjacent to the optical element outer space one in which the Evanescent field is formed. A fault this Evanescent field also causes a disruption of light propagation in the optical Element. The embodiment of the device for the detection of impurities is therefore the consideration underlying the optical element directly into the surface of the object to be checked for contamination to integrate, so that with clean surface undisturbed light propagation can be done in the optical element. In case of pollution of the surface come in contrast For example, individual dirt particles directly with the optical Element in contact and disturb in the outdoor space existing Evanescent field. The light wave propagation in the optical Element is therefore hampered. This reduction in the intensity of light propagation in the optical fiber can then be detected by a suitable sensor and evaluated. Under pollution or pollution is here generally an undesirable Covering the surface in particular by dirt particles but also by water droplets, by fog such as hoarfrost or other deposits Understood.

Das optische Element ist hierbei insbesondere eine optische Glas – oder Kunststofffaser, beispielsweise mit rundem Querschnitt. Unter einem Lichtwellen leitenden optischen Element wird hierbei ein Element verstanden, in dem die Lichtwellenausbreitung erfolgt. Bei einem gewöhnlichem Lichtwellenleiter ist das Lichtwellen leitende optische Element die zentrale Faser, die üblicherweise noch von einem Mantel, dem so genannten „Cladding" umgeben ist. Wesentlich für die vorlie gende Erfindung ist nunmehr, dass das Lichtwellen leitende optische Element, also beispielsweise die Glasfaser, unmittelbar, also ohne weitere Ummantelung, einen Teil der Oberfläche bildet und somit unmittelbar in Kontakt mit der Umgebung und der Umgebungsluft kommt. Das Lichtwellen leitende optische Element muss daher frei von jeglicher Abdeckung sein, da die Detektion einer Verunreinigung auf der Störung des Evanescent-Feldes beruht.The optical element here is in particular an optical glass or plastic fiber, for example, with a round cross section. Under a light wave conducting Optical element is understood to mean an element in which the Light wave propagation takes place. For a common optical fiber is the optical waveguide optical element the central fiber, the usual still surrounded by a cloak, the so-called "cladding." Essential for the present Invention is now that the optical waveguide optical element, So for example, the fiber, directly, so without further Sheath forms part of the surface and thus immediately comes in contact with the environment and the ambient air. The light waves conductive optical element must therefore be free of any cover since the detection of an impurity on the fault of the Evanescent field is based.

Eine derartige Vorrichtung zur Detektion von Verunreinigungen weist einen besonders einfachen, robusten und auch kostengünstigen Aufbau auf. Da als optisches Element beispielsweise eine Glasfaser oder Kunststofffaser herangezogen wird, ist der Einsatz auch bei widrigen Umgebungsverhältnissen problemlos möglich, ohne dass die Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wird.A such device for the detection of impurities has a particularly simple, robust and also inexpensive construction. There as optical element such as a glass fiber or plastic fiber is used, the use is also in adverse environmental conditions easily possible, without impairing the functionality.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung weist der Gegenstand oberflächenseitig eine insbesondere nutartige Aufnehmung auf, in der das optische Element angeordnet ist. Das optische Element ist hierzu beispielsweise in die Ausnehmung eingeklebt, eingeklipst oder anderweitig befestigt.According to an expedient development, the object on the surface side, in particular a groove-like Aufnehmung, in which the opti is arranged element. For this purpose, the optical element is, for example, glued into the recess, clipped or otherwise fastened.

Alternativ hierzu bilden bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Gegenstand und das optische Element eine einteilige Baueinheit. Unter einer einteiligen Baueinheit wird hierbei verstanden, dass der Gegenstand und das optische Element integral miteinander verbunden sind. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das optische Element stofflich mit dem Gegenstand verbunden ist. Bevorzugt wird hierzu ein Zweikomponenten-Extrusions- oder Spritzgussverfahren herangezogen, bei denen sowohl der Gegenstand als auch das optische Element gleichzeitig erzeugt werden und die beiden Kunststoffschmelzen beim Erkalten die integrale Baueinheit bilden. Für die einteilige Baueinheit ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Gegenstand und das optische Element unterschiedliche Materialien aufweisen. Der Gegenstand selbst kann bereits aus einem zur Lichtwellenleitung geeigneten Material, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff, gebildet sein. Das optische Element ist in diesem Fall beispielsweise gebildet durch in die Oberfläche des Gegenstands eingebrachte Oberflächenstrukturen, die dann einzelne dis krete Bahnen bilden. Prinzipiell besteht bei geeigneter Strahlführung und geeigneter Detektion auch die Möglichkeit, dass beispielsweise der flach ausgebildete Gegenstand als solcher in seiner gesamten Fläche als optisches Element verwendbar ist.alternative For this purpose, in a preferred embodiment, the article and the optical element is a one-piece unit. Under one one-piece assembly is understood here that the object and the optical element are integrally connected to each other. This is achieved for example by the fact that the optical element materially connected to the object. Preference is given to this used a two-component extrusion or injection molding process, where both the object and the optical element are simultaneous be generated and the two plastic melts on cooling form the integral unit. For the one-piece unit it is not mandatory that the object and the optical Element have different materials. The object itself can already be made of a suitable material for fiber optic cable, for example, a suitable plastic, be formed. The optical Element is formed in this case, for example, in the surface of the object introduced surface structures, which then individual forming dis crete tracks. In principle, there is suitable beam guidance and appropriate detection also the possibility that, for example, the flat formed article as such in its entire area is usable as an optical element.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Gegenstand für sichtbares Licht durchlässig. Der Verschmutzungssensor ist daher vorzugsweise in Fenstern, Scheiben sowie in Abdeckungen für Lichtquellen integriert. Insbesondere ist der Gegenstand hierbei eine Scheinwerferabdeckung oder eine Scheibe für ein Kraftfahrzeug. Eine solche Scheinwerferabdeckung, die sowohl mit dem optischen Element als auch mit Kopplungsstellen zum Ein- oder Auskoppeln von Licht in das optische Element versehen ist, bildet daher das zentrale Element, um beim Betrieb des Kraftfahrzeugs eine Überwachung der Scheinwerferabdeckung auf Verschmutzungen zu ermöglichen.In In a preferred embodiment, the article is for visible Light permeable. The pollution sensor is therefore preferably in windows, panes as well as in covers for Integrated light sources. In particular, the subject matter is here a headlamp cover or a glass for a motor vehicle. Such Headlamp cover, both with the optical element as also with coupling points for coupling or uncoupling light in the optical element is provided, therefore forms the central element, to monitor the headlight cover during operation of the motor vehicle to allow for contamination.

Alternativ hierzu ist der Gegenstand für sichtbares Licht undurchlässig ausgebildet und ist beispielsweise ein Kochfeld oder ein Spiegel, insbesondere ein Antennenspiegel für Parabolantennen.alternative this is the subject of visible light impermeable formed and is for example a hob or a mirror, in particular an antenna mirror for parabolic antennas.

Für die Überwachung, ob eine Verschmutzung vorliegt, ist eine Lichtquelle zur Einspeisung von Licht in das optische Element, ein Detektor zur Erfassung des durch das optische Element geführten Lichts sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung des detektierten Lichtsignals vorgesehen. In der Auswerteeinheit wird insbesondere eine Abweichung von der zu erwartenden Lichtintensität am Detektor erfasst und als Kriterium für das Vorliegen einer Verschmutzung ausgewertet. In Abhängigkeit dieser Auswertung können dann unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden.For monitoring, Whether there is contamination is a source of light for feeding of light in the optical element, a detector for detecting the guided by the optical element light and an evaluation unit for evaluating the detected light signal intended. In the evaluation unit is in particular a deviation detected by the expected light intensity at the detector and as Criterion for evaluated the presence of pollution. Dependent on this evaluation can then different measures to be hit.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist eine Modulation des eingespeisten Lichts vorgesehen. Durch die Modulation, insbesondere Frequenzmodulation wird die Auswertung erheblich vereinfacht, da das von der Lichtquelle kommende Signal eindeutig identifiziert und beispielsweise nicht durch Störstrahlung beein flusst wird. Eine solche Störstrahlung könnte beispielsweise durch unterschiedliche Tageslichtverhältnisse oder auch durch das Ein- oder Ausschalten eines Scheinwerfers hervorgerufen werden.According to one expedient development is a modulation of the fed Light provided. By the modulation, in particular frequency modulation the evaluation is greatly simplified as that of the light source incoming signal uniquely identified and not, for example Radiated being affected. Such interference could for example due to different daylight conditions or caused by the switching on or off of a headlight become.

Zweckdienlicherweise wird gleichzeitig ein Referenzsignal erfasst. Hierzu ist ein Referenzdetektor vorgesehen, der das von der Lichtquelle abgegebene Licht unbeeinflusst von eventuellen Verschmutzungen unmittelbar detektiert. Aus einem Vergleich des detektierten Referenzsignals und des eigentlichen zu überwachenden Signals ist eine sichere Aussage über das Vorliegen von Verschmutzungen möglich, die insbesondere unbeeiflusst von eventuellen Intensitätsschwankungen der Lichtquelle ist.Conveniently, At the same time a reference signal is detected. This is a reference detector provided that the light emitted from the light source unaffected detected by possible contamination immediately. From a Comparison of the detected reference signal and the actual to be monitored Signal is a safe statement of the presence of contaminants possible, in particular unaffected by any intensity fluctuations the light source is.

In einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit mit einer zentralen Steuereinheit insbesondere eines Kraftfahrzeugs verbunden. Dies erlaubt eine zentrale Auswertung der erfassten Daten, insbesondere kann hierbei die Information abgerufen werden, ob die Scheinwerfer an oder aus sind. Weiterhin besteht über die zentrale Steuereinheit die einfache Möglichkeit, bei Erfassen einer Verschmutzung, d.h. bei der Erfassung einer Signalschwächung oder Intensitätabnahme zwischen dem eingespeisten und dem detektierten Lichtsignal über einen Schwellwert hinaus, geeignete Maßnahmen zu treffen. Zweckdienlicherweise wird hier ein Waschsignal insbesondere zur automatischen Aktivierung einer Waschvorrichtung für die Oberfläche abgegeben. Die Waschvorrichtung ist beispielsweise eine Waschanlage für die Scheinwerferabdeckung oder ist die Scheibenwischanlage der Windschutz- oder Heckscheibe. Der entscheidende Vorteil insbesondere bei der automatischen Aktivierung der Reinigung der Scheinwerferabdeckung besteht darin, dass diese aufgrund des Verschmutzungssensors lediglich bei Bedarf betätigt wird, so dass einerseits die Sauberkeit der Scheinwerferabdeckung sichergestellt ist und andererseits kein unnötiger Waschwasserverbrauch eintritt.In an expedient embodiment, the evaluation unit with a central control unit, in particular of a motor vehicle connected. This allows a central evaluation of the collected data, In particular, the information can be retrieved here, whether the Headlights are on or off. Furthermore, there is over the central control unit the easy way when capturing a Pollution, i. in the detection of a signal attenuation or decrease in intensity between the injected and the detected light signal over a threshold value addition, appropriate measures hold true. Conveniently, here is a wash signal in particular for automatically activating a washing device for the surface. The washing device is for example a washer for the headlight cover or is the windshield wiper system of the windscreen or rear window. The decisive advantage especially in automatic activation the cleaning of the headlight cover is that these due to the pollution sensor is actuated only when needed, so that on the one hand ensures the cleanliness of the headlight cover and on the other hand no unnecessary Washing water consumption occurs.

Alternativ zu der Abgabe eines Waschsignals werden – je nach Einsatzzweck – vorzugsweise auch andere Signale abgegeben. Wird beispielsweise ein Kochfeld mit einem derartigen Verschmutzungssensor ausgerüstet, so wird beispielsweise bei Detektion einer Verschmutzung auf dem Kochfeld automatisch die Stromzufuhr zu den einzelnen Kochfeldern unterbrochen. Prinzipiell besteht auch die Möglichkeit, über diesen Sensor zu detektieren, ob auf einer eingeschalteten Kochplatte tatsächlich ein Topf steht, welcher als Verschmutzung im vorliegenden Sinne detektiert werden würde. Abhängig von der Detektion kann dann die Stromzufuhr gesteuert werden.As an alternative to the delivery of a washing signal - depending on the application - preferably other signals are delivered. For example, a hob with such Verschmut equipped sensor, for example, the detection of contamination on the hob is automatically interrupted, the power to the individual hobs. In principle, it is also possible to detect via this sensor, whether a pot is actually on a hotplate, which would be detected as pollution in the present sense. Depending on the detection then the power supply can be controlled.

Die Aufgabe wird weiterhin gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Die im Hinblick auf die Vorrichtung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.The Task will continue according to the invention solved by a method having the features of claim 11 in view of the device mentioned advantages and preferred Embodiments are mutatis mutandis to transfer the procedure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen, stark vereinfachten Darstellungen:One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. It each show in schematic, highly simplified representations:

1 und 2 jeweils eine Querschnittsansicht eines Lichtwellen leitenden optischen Elements zur Erläuterung der Funktionsweise des Verschmutzungssensors in Folge einer Störung des Evanescent-Feldes, 1 and 2 each a cross-sectional view of a light-conducting optical element for explaining the operation of the pollution sensor due to a disturbance of the evanescent field,

3 eine perspektivische, stark vereinfacht Darstellung einer Scheinwerferabdeckung mit einem optischen Element und 3 a perspective, greatly simplified representation of a headlight cover with an optical element and

4 eine Schnittansicht durch einen zu überwachenden Gegenstand, insbesondere durch die Scheinwerferabdeckung gemäß 3. 4 a sectional view through an object to be monitored, in particular by the headlight cover according to 3 ,

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures are the same acting parts with the same reference numerals Mistake.

In den 1 und 2 ist eine optische Faser 2 als Lichtwellen leitendes optisches Element dargestellt, in die über eine als Sendediode ausgebildete Lichtquelle 4 Licht auf der in den Figuren dargestellten linken Seite eingespeist wird. Weiterhin ist ein als Empfangsdiode ausgebildeter Detektor 6 zur Erfassung des nach Durchlaufen der optischen Faser 2 austretenden Lichts vorgesehen. Unter Licht werden hier allgemein elektromagnetische Wellen verstanden, deren Spektralbereich im Bereich des sichtbaren Lichts liegen kann, jedoch nicht zwingend liegen muss.In the 1 and 2 is an optical fiber 2 represented as optical waveguide optical element into which a trained as a transmitting diode light source 4 Light is fed to the left side shown in the figures. Furthermore, a trained as a receiving diode detector 6 for detecting after passing through the optical fiber 2 Exiting light provided. Light is understood to mean in general electromagnetic waves whose spectral range can be in the range of visible light, but does not necessarily have to be.

Die Lichtwellenausbreitung in der optischen Faser 2 erfolgt durch Totalreflexion im Bereich der Grenzfläche der optischen Faser 2 zu der Umgebung 8, die die optische Faser 2 umgibt. Die Umgebung 8 ist im vorliegenden Fall insbesondere die Außenluft. Die optische Faser 2, in der die Lichtwellenausbreitung erfolgt, grenzt unmittelbar an diese Umgebung 8, also insbesondere an die Umgebungsluft an. Die Faser 2 ist nicht mit einer Abdeckung oder einer Hülle, dem so genannten Cladding, versehen.The light wave propagation in the optical fiber 2 occurs by total reflection in the region of the interface of the optical fiber 2 to the environment 8th that the optical fiber 2 surrounds. The environment 8th is in the present case in particular the outside air. The optical fiber 2 , in which the light wave propagation occurs, borders directly on this environment 8th , ie in particular to the ambient air. The fiber 2 is not provided with a cover or a cover, the so-called cladding.

Beim Betrieb bildet sich an der Grenzfläche zwischen der optischen Faser 2 und der Umgebung 8 und zwar außerhalb der optischen Faser 2 das so genannte Evanescent-Feld 9 aus, welches durch die elektromagnetischen Wellen des Lichts gebildet ist. Denn diese werden nicht exakt an der Grenzfläche der optischen Faser 2 total reflektiert. Die Eindringtiefe des Evanescent-Felds in die an die optische Faser 2 angrenzende Umgebung 8 liegt im Bereich von wenigen Mikrometern.In operation, it forms at the interface between the optical fiber 2 and the environment 8th outside the optical fiber 2 the so-called Evanescent field 9 which is formed by the electromagnetic waves of the light. Because these are not exactly at the interface of the optical fiber 2 totally reflected. The penetration depth of the evanescent field into the optical fiber 2 adjacent area 8th is in the range of a few microns.

Trifft nun ein Schmutzpartikel 10, wie dies in 2 dargestellt ist, auf die optische Faser 2 auf, so wird im Bereich des Schmutzpartikels 10 die Lichtwellenausbreitung über das Evanescent-Feld gestört, so dass es zu einer Intensitätsminderung oder Signalschwächung des eingespeisten Lichts kommt. Diese Signalschwächung wird vom Detektor 6 erfasst. Dieses Prinzip wird zur Ausbildung eines Verschmutzungssensors herangezogen.Now meets a dirt particle 10 like this in 2 is shown on the optical fiber 2 on, so is in the area of the dirt particle 10 the light wave propagation over the Evanescent field disturbed, so that it comes to a reduction in intensity or signal attenuation of the injected light. This signal attenuation is from the detector 6 detected. This principle is used to form a pollution sensor.

Als Beispiel hierfür ist in 3 eine Scheinwerferabdeckung 12 für ein hier nicht weiter dargestelltes Kraftfahrzeug angegeben. Die Scheinwerferabdeckung 12 besteht üblicherweise aus einem für das sichtbare Licht durchlässigen Kunststoff. Die Scheinwerferabdeckung 12 weist eine erste Kopplungsstelle 14A sowie eine zweite Kopplungsstelle 14B auf, über die das Licht von der Lichtquelle 4 eingekoppelt bzw. zu dem Detektor 6 ausgekoppelt wird. Weiterhin ist ein ebenfalls als Empfangsdiode ausgebildeter Referenzdetektor 15 vorgesehen, der unmittelbar das von der Lichtquelle 4 ausgesendete Licht detektiert. In die Oberfläche der Scheinwerferabdeckung 12 integriert ist die optische Faser 2. Diese ist von der ersten Kopplungsstelle 14A an einer ersten Stirnseite der Scheinwerferabdeckung 12 zu einem an der gegenüberliegenden Stirnseite angeordneten Reflektor oder Spiegelelement 16 und von dort wieder zurück zu der zweiten Kopplungsstelle 14B auf der ersten Stirnseite der Scheinwerferabdeckung 12 geführt. Anstelle des Spiegelelements 16 kann auch eine durchgehende optische Faser 2 vorgesehen sein, die beispielsweise schleifenförmig an der Oberfläche verläuft.As an example, in 3 a headlight cover 12 indicated for a not further illustrated motor vehicle. The headlight cover 12 usually consists of a transparent to the visible light plastic. The headlight cover 12 has a first coupling point 14A and a second interface 14B on, over which the light from the light source 4 coupled or to the detector 6 is decoupled. Furthermore, a likewise designed as a receiving diode reference detector 15 provided directly from the light source 4 emitted light detected. In the surface of the headlight cover 12 integrated is the optical fiber 2 , This is from the first coupling point 14A at a first end of the headlight cover 12 to a reflector or mirror element arranged on the opposite end side 16 and from there back to the second interface 14B on the first face of the headlamp cover 12 guided. Instead of the mirror element 16 can also be a continuous optical fiber 2 be provided, which runs, for example, looped on the surface.

Gemäß 3 ist weiterhin eine Auswerteeinheit 18 vorgesehen, die über Signalleitungen 20 mit der Lichtquelle 4 sowie mit dem Detektor 6 und dem Referenzdetektor 15 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 18 zugleich Teil einer zentralen Steuereinheit 22 des Kraftfahrzeugs. Die Steuereinheit 22 ist wiederum über eine weitere Signalleitung 20 mit einer Waschanlage 24 für die Scheinwerferabdeckung 12 verbunden.According to 3 is still an evaluation unit 18 provided via signal lines 20 with the light source 4 as well as with the detector 6 and the reference detector 15 connected is. In the exemplary embodiment, the evaluation unit 18 at the same time part of a central control unit 22 of the motor vehicle. The control unit 22 is again via another signal line 20 with a car wash 24 for the Headlight cover 12 connected.

Während des Betriebs wird über die Lichtquelle 4 und über die erste Kopplungsstelle 14A Licht in die optische Faser 2 eingespeist, welches diese durchläuft und sie anschließend über die zweite Kopplungsstelle 14B wieder verlässt. Das aus der optischen Faser 2 austretende Licht wird vom Detektor 6 erfasst. Das erfasste Signal wird an die Auswerteeinheit 18 weitergeleitet und dort ausgewertet. Gleichzeitig wir das vom Referenzdetektor 15 erfasste Signal als Referenzsignal an die Auswerteeinheit 18 übermittelt. Dort wird das Referenzsignal mit dem vom Detektor 6 übermittelten Signal verglichen. Sobald in der Auswerteeinheit eine Signalschwächung erfasst wird, welche einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird über die zur Waschanlage 24 führende Signalleitung 20 ein Waschsignal abgegeben, so dass die Waschanlage 24 aktiviert wird, d.h. üblicherweise wird über eine Spritzdüse Waschwasser auf die Scheinwerferabdeckung 12 gespritzt und anschließend wird ein Scheibenwischer aktiviert.During operation is via the light source 4 and via the first interface 14A Light in the optical fiber 2 fed, which passes through this and then on the second coupling point 14B leaves again. That from the optical fiber 2 escaping light is from the detector 6 detected. The detected signal is sent to the evaluation unit 18 forwarded and evaluated there. At the same time we do that from the reference detector 15 detected signal as a reference signal to the evaluation unit 18 transmitted. There, the reference signal with the detector 6 transmitted signal compared. As soon as a signal weakening is detected in the evaluation unit, which exceeds a predetermined threshold, is about the to the car wash 24 leading signal line 20 a wash signal is emitted, leaving the washer 24 is activated, ie usually via a spray nozzle wash water on the headlight cover 12 sprayed and then a windscreen wiper is activated.

Anhand des in der 4 dargestellten Querschnitts ist zu erkennen, dass die optische Faser 2, die in diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt gesehen Halbkreissegmente bildet, unmittelbar in die Oberfläche der Scheinwerferabdeckung 12 integriert ist und einen Teil der Oberfläche der Scheinwerferabdeckung 12 bildet. Im Ausführungsbeispiel weist hierbei die Scheinwerferabdeckung 12 mit den integrierten optischen Fasern 2 eine plane Fläche ohne Erhebungen auf. Im Unterschied hierzu können die Fasern 2 auch Erhebungen bilden. Zur Anordnung der optischen Faser 2 in der Scheinwerferabdeckung 12 weist diese beispielsweise nutartige Ausnehmungen 26 auf, in die die optische Faser 2 eingelegt, insbesondere eingeklebt ist.On the basis of in the 4 illustrated cross-section can be seen that the optical fiber 2 , which forms in this embodiment in cross-section seen semicircle segments, directly into the surface of the headlamp cover 12 is integrated and part of the surface of the headlamp cover 12 forms. In the embodiment, in this case, the headlight cover 12 with the integrated optical fibers 2 a flat surface without elevations. In contrast, the fibers 2 also form surveys. For the arrangement of the optical fiber 2 in the headlight cover 12 has these, for example, groove-like recesses 26 on, in which the optical fiber 2 inserted, in particular glued.

Alternativ hierzu bildet die Scheinwerferabdeckung 12 und die optische Faser eine einheitliche, integrale Baueinheit, bei der die optische Faser 2 und die Scheinwerferabdeckung 12 stofflich miteinander verbunden sind. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass bei der Herstellung die optische Faser 2 und die Scheinwerferabdeckung 12 in einem gemeinsamen Zweikomponenten-Extrusionsvorgang oder Spritzgussvorgang hergestellt werden, so dass sich herstellungsbedingt eine stoffliche Verbindung ausbildet. Auf eine separate Darstellung einer derartig hergestellten Scheinwerferabdeckung 12 mit optischen Fasern 2 wurde verzichtet, da sich diese Darstellung in einer grob vereinfachten schematischen Ansicht nicht von der Darstellung gemäß 4 unterscheiden würde.Alternatively, the headlight cover forms 12 and the optical fiber is a unitary, integral package in which the optical fiber 2 and the headlight cover 12 are materially interconnected. This is achieved, for example, by using the optical fiber during production 2 and the headlight cover 12 are produced in a common two-component extrusion process or injection molding process, so that production-related forms a material connection. On a separate representation of a headlight cover manufactured in this way 12 with optical fibers 2 was omitted, since this representation is not in a roughly simplified schematic view of the representation according to 4 would differ.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, in die Scheinwerferabdeckung 12 Oberflächenstrukturen beispielsweise in Form von parallel zueinander verlaufenden Schlitzen einzuarbeiten, so dass der zwischen diesen gebildete Steg als optische Faser 2 herangezogen werden kann.Furthermore, there is the possibility in the headlight cover 12 Incorporate surface structures, for example in the form of mutually parallel slots, so that the web formed between them as an optical fiber 2 can be used.

22
optische Faseroptical fiber
44
Lichtquellelight source
66
Detektordetector
88th
UmgebungSurroundings
99
Evanescent-FeldEvanescent field
1010
Schmutzpartikeldirt particles
1212
ScheinwerferabdeckungHeadlight cover
14A14A
erste Kopplungsstellefirst coupling site
14B14B
zweite Kopplungsstellesecond coupling site
1515
Referenzdetektorreference detector
1616
Spiegelelementmirror element
1818
Auswerteeinheitevaluation
2020
Signalleitungsignal line
2222
Steuereinheitcontrol unit
2424
Waschanlagecar wash
2626
Ausnehmungrecess

Claims (13)

Vorrichtung zur Detektion einer Verunreinigung (10) auf einer Oberfläche eines Gegenstands (12) mit einem Lichtwellen leitenden optischen Element (2), das ohne Abdeckung unmittelbar in die Oberfläche des Gegenstands (12) integriert ist, sowie mit zumindest einer Kopplungsstelle (14A, 14B) zum Ein- und/oder Auskoppeln von Licht in das optische Element (2).Device for detecting an impurity ( 10 ) on a surface of an object ( 12 ) with a lightwave conducting optical element ( 2 ), which without covering directly into the surface of the object ( 12 ) and at least one interface ( 14A . 14B ) for coupling and / or decoupling light into the optical element ( 2 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gegenstand (12) oberflächenseitig eine Ausnehmung (26) aufweist, in der das optische Element (2) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1, wherein the article ( 12 ) on the surface side a recess ( 26 ), in which the optical element ( 2 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gegenstand (12) und das optische Element (2) eine einteilige Baueinheit bilden.Apparatus according to claim 1, wherein the article ( 12 ) and the optical element ( 2 ) form a one-piece unit. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, bei der der Gegenstand (12) mit dem optischen Element (2) durch ein Zweikomponenten-Extrusions- oder Spritzgussverfahren hergestellt ist.Apparatus according to claim 1 or 3, wherein the article ( 12 ) with the optical element ( 2 ) is produced by a two-component extrusion or injection molding process. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Gegenstand (12) für sichtbares Licht durchlässig ist.Device according to one of the preceding claims, in which the article ( 12 ) is transparent to visible light. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Gegenstand eine Scheinwerferabdeckung (12) oder eine Scheibe für ein Kraftfahrzeug ist.Device according to claim 5, in which the object is a headlamp cover ( 12 ) or a disc for a motor vehicle. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Lichtquelle (4) zur Einspeisung von Licht in das optische Element (2), mit einem Detektor (6) zur Erfassung des durch das optische Element (2) geführten Lichts, und mit einer Auswerteeinheit (18) zur Auswertung des detektierten Lichtsignals.Device according to one of the preceding claims, with a light source ( 4 ) for feeding light into the optical element ( 2 ), with a detector ( 6 ) for detecting by the optical element ( 2 ) guided light, and with a Auswerteein Ness ( 18 ) for evaluating the detected light signal. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der eine Modulation des eingespeisten Lichts vorgesehen ist.Apparatus according to claim 7, wherein a modulation the supplied light is provided. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der ein Referenzdetektor (15) zur unmittelbaren Erfassung des von der Lichtquelle (4) abgegebenen Lichts vorgesehen ist.Apparatus according to claim 7 or 8, wherein a reference detector ( 15 ) for the direct detection of the light source ( 4 ) emitted light is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Auswerteeinheit (18) mit einer zentralen Steuereinheit verbunden ist.Device according to one of claims 7 to 9, wherein the evaluation unit ( 18 ) is connected to a central control unit. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die zentrale Steuereinheit in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.Apparatus according to claim 10, wherein the central Control unit is arranged in a motor vehicle. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die Auswerteeinheit (18) derart ausgebildet ist, dass bei Erfassung einer Signalschwächung zwischen dem eingespeisten und dem detektierten Lichtsignal oberhalb eines Schwellwertes ein Waschsignal abgegeben wird.Device according to one of claims 7 to 11, wherein the evaluation unit ( 18 ) is designed such that upon detection of a signal attenuation between the injected and the detected light signal above a threshold value, a washing signal is emitted. Verfahren zur Detektion einer Verunreinigung (10) auf einer Oberfläche eines Gegenstands (12), wobei – Licht über eine Kopplungsstelle in ein Lichtwellen leitendes optisches Element (2) geleitet wird, das ohne Abdeckung unmittelbar in die Oberfläche des Gegenstandes (12) integriert ist, – in dem unmittelbar an das optische Element (2) grenzenden Außenraum eine Evanescent-Feld (9) ausgebildet wird, – auf dem optischen Element befindliche Verunreinigungen zu einer Störung des Evanescent-Feldes (9) führen, – die durch die Störungen des Evanescent-Feldes (9) hervorgerufene Intensitätsschwächung der Lichtausbreitung im optischen Element (2) erfasst und ausgewertet wird.Method for detecting an impurity ( 10 ) on a surface of an object ( 12 ), wherein - light via a coupling point in a optical waveguide optical element ( 2 ), which without covering directly into the surface of the object ( 12 ) is integrated, - in which directly to the optical element ( 2 ) bordering external space an evanescent field ( 9 ) is formed on the optical element impurities to a disturbance of the evanescent field ( 9 ) caused by the disturbances of the evanescent field ( 9 ) intensity attenuation of the light propagation in the optical element ( 2 ) is recorded and evaluated.
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