DE19629713A1

DE19629713A1 - Method and device for measuring visibility

Info

Publication number: DE19629713A1
Application number: DE19629713A
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-01-29
Also published as: WO1998004931A1; TW371326B

Abstract

A process and device for measuring the range of vision, in particular for use in motor vehicles, said process having the following steps: transmission of a light signal limited in space and having a first optical axis; reception of the backscattered light from the transmitted light signal in an area limited in space having a second optical axis which is inclined relative to the first optical axis and intersects it.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Sichtweitenmessung gemäß der unabhän gigen Patentansprüche.The invention relates to a method and a Direction to measure visibility according to the independent current claims.

Es ist bekannt, daß Autofahrer im Nebel - meist un bewußt - zu schnell fahren, so daß die vorhandene Sichtweite den Anhalteweg unterschreitet. Hierdurch werden häufig sehr schwere Auffahrunfälle verur sacht. Fahrzeugtaugliche Einrichtungen, die eine Sichtweitenmessung durchführen, sind bisher nicht bekannt. Es gibt lediglich ortsfeste Geräte, die in der Verkehrstechnik oder auf Flughäfen eingesetzt werden, die eine aufwendige Konstruktion besitzen und im Hinblick auf ihre Funktionsweise für den mo bilen Bereich ungeeignet erscheinen. It is known that drivers in the fog - mostly un conscious - drive too fast so that the existing one Visibility falls below the stopping distance. Hereby are often very serious rear-end collisions gently. Equipment suitable for vehicles, the one So far, there is no visibility measurement known. There are only fixed devices that are in used in traffic engineering or at airports be that have a complex construction and in terms of how it works for the mo bil area appear unsuitable.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Sichtweitenmes sung ist sehr einfach durchführbar und eignet sich insbesondere für den mobilen Einsatz, wobei die Er findung jedoch nicht hierauf beschränkt ist, son dern auch stationär Anwendung finden kann. Dadurch, daß das Aussenden eines räumlich begrenzten, eine erste optische Achse aufweisenden Lichtsignals er folgt und dessen Rückstreulicht empfangen wird, wo bei der Empfang in einem räumlich begrenzten, eine zweite optische, zur ersten optischen Achse geneigt verlaufende und diese schneidende Achse aufwei senden Bereich durchgeführt wird, lassen sich von der Umgebung ausgehende Störungen, die das Meßer gebnis beeinflussen können, eliminieren. Auf diese Art und Weise wird das Meßergebnis lediglich durch das Schnittvolumen beeinflußt, das ein begrenztes Detektionsvolumen bildet. Unter Schnittvolumen ist der Raum zu verstehen, der vom Kreuzungsbereich des ausgesandten Lichtsignals und dem "Empfangsstrahl" gebildet wird. Unter "Empfangsstrahl" ist der vom Empfangssensor sensierte Bereich zu verstehen. Das Vorstehende soll nochmals mit anderen Worten ausge drückt werden: Es erfolgt das Aussenden eines räum lich begrenzten Lichtsignals, wobei unter "räumlich begrenzt" eine radiale Begrenzung relativ zur (er sten) optischen Achse des ausgesandten Lichtstrahls verstanden wird. Wenn im Zuge dieser Anmeldung das Wort Licht beziehungsweise Lichtsignal usw. verwen det wird, so bedeutet dies nicht, daß das Licht im sichtbaren Bereich liegen muß. Vielmehr ist es mög lich, auch nicht für das menschliche Auge sichtbare Wellenlängen zu benutzen. Dieser ausgesandte Licht strahl wird sensiert, indem mittels eines Empfangs strahls geneigt zur ersten optischen Achse in den ausgesandten Lichtstrahl "hineinsensiert" wird. Dieses Sensieren erfolgt ebenfalls auf begrenztem Raum, nämlich entsprechend einem Strahl, der die Empfangscharakteristik des Empfängers darstellt. Dort wo sich der Lichtstrahl mit dem Empfangsstrahl kreuzt, ist das bereits erwähnte Schnittvolumen ausgebildet, das heißt, innerhalb dieses Volumens wird das Rückstreulicht vom Empfänger aufgenommen und steht als Maß für die Sichtverhältnisse zur Verfügung. Die Sichtverhältnisse sind im wesentli chen vom Wetter abhängig, wobei jedoch auch techni sche Gegebenheiten, zum Beispiel Baustaub oder auch naturbedingte Erscheinungen, zum Beispiel aufgewir belter Sand, die Sichtverhältnisse beeinflussen können. Im Bereich der wetterbedingten Sichtbeein flussungsgrößen ist an erster Stelle der Nebel, je doch auch Regen, Schnee usw. zu nennen. Wesentlich ist bei der Erfindung somit, daß die beiden opti schen Achsen, nämlich die des Empfängers und die des Senders geneigt zueinander verlaufen, das heißt, sie bilden zwischen sich einen Schielwinkel aus, so daß das Schnittvolumen an einer Stelle an geordnet werden kann, die unbeeinflußt ist von äußeren Störungen. Betrachtet man beispielsweise den Einsatz im Kraftfahrzeug, so wird das Schnitt volumen durch entsprechende Ausrichtung der beiden optischen Achsen derart gelegt, daß es sich vor dem Fahrzeug befindet. Vorzugsweise soll der Abstand zu Sender/Empfänger nicht weniger als 30 Zentimeter und maximal 6 Meter betragen. Der seitliche Abstand zur Detektionszone sollte Objekte, die sich auf der Nachbarfahrspur oder am Straßenrand befinden, nicht erfassen, das heißt, die Detektionszone sollte nicht breiter als das Fahrzeug sein. In vertikaler Richtung darf die Motorhaube des Fahrzeugs und die Straßenoberfläche nicht erfaßt werden. Auch Brücken oder dergleichen dürfen nicht im Bereich der Detek tionszone liegen, da die vorstehend genannten Um stände stets zu einer Beeinflussung des Meßergeb nisses führen würden, so daß zum Beispiel fälschli cherweise Nebel detektiert wird, obwohl kein Nebel vorhanden ist. Dadurch, daß die beiden optischen Achsen von Sender und Empfänger geneigt zueinander verlaufen, können Sender und Empfänger relativ nah beieinander angeordnet werden, was den Vorteil ei ner einfachen Bauform bietet. Ferner ist das Ge samtgerät als Einheit ausbildbar, das heißt, es muß nicht räumlich getrennte Sender und Empfänger ha ben.The method for visibility measurement according to the invention solution is very easy to carry out and is suitable especially for mobile use, the Er However, the invention is not limited to this which can also be used in stationary applications. Thereby, that sending out a spatially limited, a first optical axis having light signal he follows and whose backscattered light is received where when receiving in a limited space, a second optical, inclined to the first optical axis extending and intersecting this axis send area is carried out by interference from the environment, the knife can influence the result. To this Way is the measurement result only by the cutting volume affects a limited Detection volume forms. Below is cutting volume to understand the space from the intersection area of the emitted light signal and the "receive beam" is formed. Under "receive beam" is that of Understanding the receiving sensor sensed area. The In other words, the above should be repeated be pressed: A room is sent out Lich limited light signal, with "spatial limits "a radial limitation relative to (er most) optical axis of the emitted light beam is understood. If in the course of this registration Use word light or light signal etc. det, it does not mean that the light in the visible area. Rather, it is possible not even visible to the human eye To use wavelengths. This emitted light beam is sensed by means of a reception inclined to the first optical axis in the emitted light beam is "sensed". This sensing is also limited Space, namely according to a beam that the Receiving characteristics of the receiver. Where the light beam meets the receiving beam crosses, is the already mentioned cutting volume trained, that is, within this volume the backscattered light is picked up by the receiver and is available as a measure of visibility Available. The visibility is essential depending on the weather, but also technical conditions, for example building dust or natural phenomena, e.g. sand that affects visibility can. In the field of weather-related visual legs flow sizes is in the first place the fog, ever but also rain, snow, etc. Essential is thus in the invention that the two opti axes, namely that of the receiver and the of the transmitter are inclined to each other means that they form a squint angle between them off so that the cutting volume at one point can be ordered that is unaffected by external disturbances. For example, consider use in the motor vehicle, so the cut volume by appropriate alignment of the two optical axes so that it is in front of the Vehicle is located. The distance should preferably be too Transmitter / receiver not less than 30 centimeters and a maximum of 6 meters. The lateral distance to the detection zone should be objects located on the Neighboring lane or on the roadside are not capture, that is, the detection zone should not be wider than the vehicle. In vertical The hood of the vehicle and the Road surface can not be detected. Even bridges or the like may not in the area of Detek tion zone because the above-mentioned order would always influence the measurement result nisse would lead, so for example falsely fog is detected, although no fog is available. Because the two optical Axes of transmitter and receiver are inclined to each other the transmitter and receiver can be relatively close can be arranged together, which has the advantage offers a simple design. Furthermore, the Ge whole device can be trained as a unit, that means it must Transmitter and receiver not spatially separated ben.

Während beim vorstehend erwähnten Verfahren bezie hungsweise der zugehörigen Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, eine räumliche, das heißt also geometrische Begrenzung hinsichtlich des Lichtsignals und des empfangenden Signals (Ab tastbereich) durchgeführt wird, ist zusätzlich oder alternativ ein weiteres Verfahren zur Sichtweiten begrenzung möglich, bei dem ein Lichtsignal zeit lich begrenzt ausgesendet wird. Dieses Lichtsignal wird als Rückstreulicht empfangen, wobei das Emp fangen innerhalb eines begrenzten und damit die Laufzeit des Lichts berücksichtigenden und insoweit das Detektionsvolumen begrenzenden Zeitfensters er folgt. Wird zum Beispiel Licht mit kurzen Lichtim pulsen (beispielsweise Impulsdauer 10 ns) emittiert und sich daraus ergebende Empfangssignale (Rück streulicht) in einem Zeitfenster von beispielsweise 20 ns bis 40 ns ausgewertet, so kann aufgrund der zeitlichen Gegebenheiten nur eine begrenzte radiale Ausbreitung des Lichtes wegen der Laufzeit erfolgt sein, das heißt, es trägt nur Streulicht eines Ent fernungsintervalls von beispielsweise 3 Meter bis 6 Meter zum empfangenden Meßsignal bei. Auf diese Art und Weise sind ebenfalls die vorstehend erwähnten Störungen, die beispielsweise durch Vorausfahr zeuge, Schilder, Leitpfosten, Brücken, Tunneldecken und Straßenoberflächen usw. ausgehen können, elimi niert. Sofern man den Detektionsbereich nicht unter 30 Zentimeter beginnen läßt, werden auch Störein flußgrößen des eigenen Fahrzeugs, beispielsweise aufgrund der Windschutzscheibe, des Scheibenwi schers usw. nicht wirksam.While in the above-mentioned method, approximately the associated device with which the Method can be performed, a spatial, that means geometric limitation with regard to of the light signal and the receiving signal (Ab range) is carried out in addition to or alternatively, another method for visibility limit possible, at which a light signal time is limited. This light signal is received as backscattered light, the Emp catch within a limited and hence the Considering the duration of the light and so far the time window limiting the detection volume follows. For example, light with short light pulses (for example pulse duration 10 ns) emitted and resulting reception signals (return scattered light) in a time window of, for example 20 ns to 40 ns evaluated, it can be due to the temporal conditions only a limited radial Propagation of the light takes place due to the running time be, that is, it only carries scattered light from an Ent distance interval of, for example, 3 meters to 6 Meters to the received measurement signal at. In this manner and manner are also those mentioned above Disruptions caused, for example, by driving ahead witnesses, signs, guide posts, bridges, tunnel ceilings and road surfaces, etc. may go out, elimi kidney. Unless the detection area is not below Lets start 30 centimeters, also become troublemakers flow values of the own vehicle, for example due to the windshield, the windshield schers etc. not effective.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß innerhalb der Zeit, in der kein Lichtsignal ausgesendet wird, Umgebungslicht zur Bestimmung der Lichtkontrastver hältnisse empfangen wird, wobei mit dem ermittelten Ergebnis die Sichtweitenmessung beeinflußt werden kann, das heißt, es erfolgt eine Korrektur, so daß Störeinflußgrößen aufgrund ungünstiger Lichtkon trastverhältnisse eliminiert sind.In particular, it can be provided that within the time in which no light signal is emitted, Ambient light for determining the light contrast Relationship is received, with the determined Result the visibility measurement can be influenced can, that is, a correction is made so that Interference factors due to unfavorable light con duty ratios are eliminated.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der ausge sandte Lichtstrahl ein sich mit vergrößerndem Ab stand von dem Lichtsender kegelförmig aufweitender Strahl ist und daß der Empfangsstrahl ein sich mit vergrößerndem Abstand vom Lichtempfänger kegelför mig aufweitender Strahl ist, der den Detektionsbe reich definiert. Wenn im Zuge dieser Anmeldung das Wort "kegelförmig" benutzt wird, so sagt dies nichts über die Grundfläche des Kegels aus, die kreisförmig, quadratisch usw. sein oder auch unre gelmäßige Gestalt besitzen kann. Bevorzugt wird je doch eine Kegelform mit kreisförmiger Grundfläche. Alternativ ist auch die Verwendung von Parallel strahlen möglich.In particular, it can be provided that the out beam of light sent in with increasing magnification stood conically widening from the light transmitter Beam is and that the receiving beam is one with increasing distance from the light receiver conical mig widening beam that is the detection area richly defined. If in the course of this registration Word "cone-shaped" is used, it says so nothing about the footprint of the cone that be circular, square, etc., or incorrect can have a regular shape. It is preferred but a cone shape with a circular base. Alternatively, you can use parallel radiate possible.

Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn Lichtsender und Lichtempfänger hinter der Wind schutzscheibe des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, so daß sie äußeren Einflüssen weitestgehend entzo gen sind. Wenn sie im Wischerfeld der Windschutz scheibe angeordnet sind, wirken sich Verschmutzung gen der Scheibe nicht auf das Meßergebnis aus, wenn der Fahrer des Fahrzeugs aufgrund der Scheibenver schmutzung die Wischer betätigt. Hiervon ist unter Berücksichtigung normaler Fahrpraxis auszugehen.As already mentioned, it is advantageous if Light transmitter and light receiver behind the wind protective screen of the motor vehicle are arranged, so that they largely remove external influences gen. When in the wiper field the windbreak disks are arranged, soiling affects disc does not affect the measurement result if the driver of the vehicle due to the disc ver dirt actuated the wipers. Of this is below Taking normal driving experience into account.

Bei einem mobilen Einsatz der Erfindung im Kraft fahrzeug ist bevorzugt vorgesehen, daß das Ergebnis der objektiven Sichtweitenbestimmung zusammen mit der Fahrgeschwindigkeit verwendet wird, um aus bei den Größen ein Signal abzuleiten, das den Fahrer warnt, wenn er - aufgrund schlechter Sichtverhält nisse - zu schnell fährt.With a mobile use of the invention in force Vehicle is preferably provided that the result the objective determination of the visibility together with the driving speed is used to get out at derive a signal from the variables that the driver warns if - due to poor visibility nisse - drives too fast.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further preferred configurations are given in the Sub-claims emerge.

drawing

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. The invention is described below with reference to the figures explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Kraft fahrzeugs, aus dessen Frontscheibe ein Lichtstrahl zur Sichtweitenmessung austritt, Fig. 1 shows a portion of a motor vehicle, from the front window, a light beam to the visibility measurement exits,

Fig. 2 das Fahrzeug der Fig. 1 von oben ge gesehen, Fig. 2 seen the vehicle of Fig. 1 of ge above,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch eine Vorrichtung zur Sichtweitenmes sung, Is a schematic sectional view of measurement. 3 by a device for Sichtweitenmes,

Fig. 4 eine Vorderansicht auf die Vorrichtung der Fig. 3, Fig. 4 is a front view of the apparatus of Fig. 3,

Fig. 5 eine Vorrichtung zur Sichtweitenmes sung nach einem anderen Ausführungs beispiel, Fig. 5 is a device for Sichtweitenmes solution for another execution example,

Fig. 6 eine Vorderansicht auf die Vorrichtung der Fig. 5, Fig. 6 is a front view of the apparatus of Fig. 5,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des aus tretenden Lichtsignals sowie der Meß zone der Vorrichtung gemäß Fig. 3, Fig. 7 is a schematic representation of the passing of the light signal and the measurement zone of the device according to Fig. 3,

Fig. 8 ein Blockdiagramm zum Verfahren der Sichtweitenmessung, Fig. 8 is a block diagram for methods of visibility measurement,

Fig. 9 eine schematisch dargestellte elektro nische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens der Sichtweitenmessung mit räumlich begrenztem Lichtsignal und räumlich begrenzter Meßzone und Fig. 9 is a schematically illustrated electronic circuit for performing the method of visibility measurement with a spatially limited light signal and spatially limited measuring zone and

Fig. 10 eine schematisch dargestellte elektro nische Schaltung (teilweise als Block diagramm) zur Durchführung des Ver fahrens der Sichtweitenmessung mit zeitlich begrenztem Lichtsignal und zeitlich begrenztem Empfang des Streu lichts. Fig. 10 is a schematically illustrated electronic circuit (partially as a block diagram) for carrying out the method of the visibility measurement with a temporary light signal and a temporary reception of the scattered light.

Die Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, aus dessen Windschutzscheibe 2 ein Lichtsignal 3 austritt. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß das als gebündel ter Strahl 4 austretende Licht im Hinblick auf die Fahrtrichtung (Pfeil 5, Geradeausfahrt) schräg nach rechts geneigt ist, also zur Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs 1 leicht unter einem Winkel im Uhr zeigersinn verschwenkt austritt. Mit dem Bezugszei chen 6 ist ein Empfangsstrahl gekennzeichnet, wobei unter "Empfangsstrahl" die Raumzone verstanden wird, die den Empfangsbereich 7 eines Empfängers darstellt, der sich innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 befindet. In der Draufsicht der Fig. 2 ist erkenn bar, daß sich der Strahl 4 des Lichtsignals 3 in einem Schnittvolumen 8 mit dem Empfangsstrahl 6 trifft. Das heißt, hier liegen Überschneidungen der beiden Strahlen vor, wobei das so gebildete Schnittvolumen 8 die Meßzone darstellt, in der vom Lichtsignal stammendes Rückstreulicht erfaßt wird. Dieses Rückstreulicht entsteht im Falle von Nebel durch feine Wassertröpfchen, die sich in der Luft befinden. Es entsteht quasi der gleiche Effekt, der den Fahrer in seiner Sicht behindert und teilweise sogar blendet, wenn er nachts mit eingeschalteten Scheinwerfern im Nebel fährt. Allerdings handelt es sich im Gegensatz zu den erwähnten Scheinwerfern im Falle des ausgesandten Lichtsignals 3 vorzugsweise um Infrarotlicht (IR-Licht) im für das menschliche Auge nicht sichtbaren Bereich. Das Schnittvolumen 8 kommt deshalb zustande, weil der Empfangsstrahl 6 im Hinblick auf die Geradeausfahrt (Pfeil 5) des Fahrzeugs entgegen dem Uhrzeigersinn geneigt ver läuft. Gegenüber der Horizontalen verlaufen die Strahlen 4 und 6 leicht schräg nach oben (Fig. 1). Fig. 1 shows a motor vehicle 1, from the windshield 2, a light signal 3 comes out. From Fig. 2 it can be seen that the emerging as bundle ter beam 4 light is inclined obliquely to the right with respect to the direction of travel (arrow 5 , straight ahead), so for straight driving of the motor vehicle 1 emerges pivoted slightly clockwise at an angle. The reference character 6 denotes a reception beam, the “reception beam” being understood to mean the spatial zone which represents the reception area 7 of a receiver which is located inside the motor vehicle 1 . In the plan view of Fig. 2 is recognizable bar, that the beam 4 is incident of the light signal 3 in a volume of intersection 8 with the receiving beam 6. This means that the two beams overlap, the intersection volume 8 thus formed representing the measuring zone in which backscattered light originating from the light signal is detected. In the case of fog, this backscattered light is created by fine water droplets in the air. The result is almost the same, which hinders the driver's vision and sometimes even dazzles when he drives in the fog at night with the headlights on. However, in contrast to the headlights mentioned, in the case of the emitted light signal 3, it is preferably infrared light (IR light) in the region which is not visible to the human eye. The cutting volume 8 comes about because the receiving beam 6 runs in a counterclockwise direction with respect to the straight travel (arrow 5 ) of the vehicle. The rays 4 and 6 run slightly obliquely upwards relative to the horizontal ( FIG. 1).

Die Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, die der Bestim mung der Sichtweite dient und die das vorstehend beschriebene Lichtsignal 3 erzeugt sowie im Bereich des Empfangsstrahls 6 die Ermittlung des Rückstreu lichts vornimmt. Die nur schematisch dargestellte Vorrichtung 9 weist ein trapezförmiges Gehäuse 10 auf, das eine Rückwand 11 und zwei jeweils unter einem Winkel dazu geneigt verlaufende Seitenwände 12 aufweist. An der Vorderwand 13 des Gehäuses sind zwei Linsen 14, 15 angeordnet. Das Gehäuse 10 wird mittig mittels einer Trennwand 16 geteilt, auf der ein Lichtsender 17 auf der einen Seite und ein Lichtempfänger 18 auf der anderen Seite angeordnet ist. Das vom Lichtsender 17 ausgehende Licht trifft auf die verspiegelte Innenseite 19 der zugehörigen Seitenwand 12 und gelangt dann durch die Linse 15 nach außen. Das ausgesandte Licht wird aufgrund der herrschenden Wetterverhältnisse, beispielsweise aufgrund von Nebel teilweise reflektiert. Dieses Rückstreulicht 20 passiert die Linse 15, wird von der verspiegelten Innenseite 21 der zugehörigen Seitenwand reflektiert und gelangt zum Lichtempfän ger 18. Fig. 3 shows a device which serves the determination of the visual range and which generates the light signal 3 described above and in the area of the receiving beam 6 performs the determination of the backscatter light. The device 9 , which is only shown schematically, has a trapezoidal housing 10 which has a rear wall 11 and two side walls 12 each inclined at an angle thereto. Two lenses 14 , 15 are arranged on the front wall 13 of the housing. The housing 10 is divided in the middle by means of a partition 16 , on which a light transmitter 17 is arranged on one side and a light receiver 18 on the other side. The light coming from the light transmitter 17 hits the mirrored inside 19 of the associated side wall 12 and then passes through the lens 15 to the outside. The light emitted is partially reflected due to the prevailing weather conditions, for example due to fog. This backscattered light 20 passes through the lens 15 , is reflected from the mirrored inside 21 of the associated side wall and reaches the light receiver 18 .

In den Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausfüh rungsbeispiel einer Vorrichtung 9 gezeigt, die sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 lediglich im Hinblick auf die Ausbildung der Sei tenwände 12 und bezüglich der Anordnung von Licht sender 17 und Lichtempfänger 18 unterscheidet. Fer ner weist das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 keine Linsen 14, 15 auf. Beidseitig der Trennwand 16 sind - beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 - wiederum Lichtsender 17 und Lichtempfänger 18 installiert, wobei diese beiden Bauteile einen stumpfen Winkel ß zueinander bilden, so daß ihre optischen Achsen 22 und 23 auf die Seitenwände 12 zeigen, welche Parabolspiegel-Ausschnitte an ihren Innenseiten 19, 21 bilden. Auf diese Art und Weise wird das von dem Lichtsender 17 ausgesandte Licht entsprechend gebündelt und nach der Reflexion an der parabolspiegelartigen Seitenwand 12 nach außen durch die mit Durchtrittsöffnung versehene Front wand 13 geleitet. Entsprechendes gilt für das Rück streulicht, das durch eine Öffnung in das Innere des Gehäuses 10 eintritt, dort vom Parabolspiegel-Aus schnitt an der Innenseite 21 der Seitenwand 12 gebündelt wird und auf den Lichtempfänger 18 trifft. Anstelle der Durchbrüche in der Vorderwand 13 ist es auch möglich, dort durchsichtige Berei che, zum Beispiel Glasscheiben oder dergleichen, zu installieren.In FIGS. 5 and 6 is another exporting a device 9 approximately example shown, differs from the embodiment of Fig. 3 and 4 only in respect of the formation of the Be tenwände 12 and with respect to the arrangement of light transmitter 17 and light receiver 18 . Fer ner, the embodiment of FIGS. 5 and 6 has no lenses 14 , 15 . The partition wall on both sides 16 - in the embodiment of Figures 5 and 6 -. Turn light transmitter 17 and light receiver installed 18, wherein these two components ß an obtuse angle to form one another so that their optical axes 22 and 23 show the side walls 12, which parabolic mirror - Form cutouts on their inner sides 19 , 21 . In this way, the light emitted by the light transmitter 17 is bundled accordingly and after reflection on the parabolic mirror-like side wall 12 to the outside through the front opening 13 provided with passage opening. The same applies to the back scattered light that enters through an opening in the interior of the housing 10 , there from the parabolic mirror cut out on the inside 21 of the side wall 12 is bundled and meets the light receiver 18 . Instead of the openings in the front wall 13 , it is also possible to install transparent areas there, for example glass panes or the like.

Die Anordnung der Vorrichtung der Fig. 3 und 4 ist derart getroffen, daß sich die Verhältnisse ge mäß Fig. 7 einstellen. Entsprechendes gilt für das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6. Der Fig. 7 ist zu entnehmen, daß das austretende Lichtsignal 3 einen gebündelten Strahl 4 bildet, der eine erste optische Achse 24 aufweist. Es handelt sich dabei um einen sich kegelförmig aufweitenden Strahl 4, der sich mit zunehmendem Abstand von der Linse 15 aufweitet (Winkel α). Ferner ist erkennbar, daß der Strahl 4 gegenüber einer auf der Vorderwand 13 ste henden Normalen (dies entspricht dem Pfeil 5 in Fig. 2) geneigt verläuft, wobei der Neigungswinkel in Fig. 7 mit δ/2 angegeben ist. Entsprechende Verhältnisse liegen beim Empfangsstrahl 6 vor. Die ser besitzt eine zweite optische Achse 25, die ge genüber der Normalen auf der Vorderwand 13 eben falls um den Winkel δ/2 geneigt verläuft, so daß beide optischen Achsen 24, 25 den Winkel δ ein schließen, also einen Schielwinkel besitzen. Der Empfangsstrahl 6 weitet sich - ausgehend von der Linse 14 - ebenfalls mit zunehmender Entfernung auf, das heißt, es handelt sich auch hier um einen ke gelförmigen Strahl mit dem Winkel α. Aufgrund der aufeinander zu geneigten Strahlen 4 und 6 ergibt sich das Schnittvolumen 8, das in der Fig. 7 schraffiert dargestellt ist. Im Bereich des Schnittvolumens 8 wird der von dem Lichtsensor 17 erzeugte Strahl 4 von der die Empfangscharakteri stik des Lichtempfängers 18 charakterisierenden Empfangsstrahl 6 abgetastet. Es ergeben sich zwi schen den beiden Strahlen die Schnittpunkte x₀, x₁, x₂ und x₃, wobei die größte seitliche Ausdehnung des Schnittvolumens 8 mit D gekennzeichnet ist. Der Fig. 7 ist ferner zu entnehmen, daß der Lichtsen der in einem Basisabstand B zum Lichtempfänger liegt, sofern man die Linsen 15 und 14 im Zuge die ser Betrachtung als aussendende beziehungsweise empfangende Organe ansieht. The arrangement of the device of FIGS. 3 and 4 is such that the conditions set ge according to FIG. 7. The same applies to the exemplary embodiment of FIGS. 5 and 6. It can be seen from FIG. 7 that the emerging light signal 3 forms a bundled beam 4 which has a first optical axis 24 . It is a conically widening beam 4 , which widens with increasing distance from the lens 15 (angle α). It can also be seen that the beam 4 is inclined with respect to a normal standing on the front wall 13 (this corresponds to the arrow 5 in FIG. 2), the angle of inclination being indicated in FIG. 7 as δ / 2. Corresponding conditions exist for the reception beam 6 . The water has a second optical axis 25 , the ge compared to the normal to the front wall 13 if inclined by the angle δ / 2, so that both optical axes 24 , 25 close the angle δ, so have a squint angle. The received beam 6 widens - starting from the lens 14 - also with increasing distance, that is, it is also a cone-shaped beam with the angle α. The intersecting volume 8 , which is shown hatched in FIG. 7, results from the rays 4 and 6 which are inclined towards one another. In the area of the intersection volume 8 of the beam generated by the light sensor 17 4 is of the Empfangscharakteri stic of the light receiver 18 characterizing reception beam 6 is scanned. There are between the two rays the intersection x₀, x₁, x₂ and x₃, the largest lateral extent of the cutting volume 8 is marked with D. Fig. 7 can also be seen that the light sensor is at a basic distance B to the light receiver, provided that the lenses 15 and 14 in the course of this water viewing as emitting or receiving organs.

Als Lichtsensor 17 wird vorzugsweise eine Lumines zenzdiode eingesetzt, deren IR-Licht mit einer Fre quenz von 10 bis 100 kHz rechteckförmig in der Hel ligkeit moduliert ist. Als Lichtempfänger 18 kommt vorzugsweise eine PIN-Fotodiode zum Einsatz. Der Lichtempfänger 18 ist an einen Vorverstärker ange schlossen, an dessen Ausgang eine Signalspannung in Abhängigkeit von der Amplitude des rückgestreuten Lichts einstellt, die anschließend synchron mit dem Sendesignal demoduliert und mit einem Tiefpaß (Grenzfrequenz < 1 Hz) gefiltert wird. Dieser Em pfänger wertet daher sehr selektiv und nur solches Streulicht aus, das vom Lichtsensor 17 stammt, wo bei ferner Sorge dafür zu tragen ist, daß sich das Schnittvolumen 8 nur in einem durch äußere Parame ter nicht verfälschten Bereich befindet, wie es sich beispielsweise aus der Darstellung der Fig. 1 und 2 ergibt. Es ist ein relativ kurzer Bereich vor der Windschutzscheibe erfaßt, so daß vorwegfah rende Fahrzeuge unberücksichtigt bleiben. Ferner liegen Motorhaube, Straßenbelag oder seitlich des Fahrzeugs befindliche Bereiche ebenfalls nicht im Schnittvolumen 8, so daß tatsächlich nur Reflexionen ausgewertet werden, die von die Sicht beein flussenden Parametern stammen.A light-emitting diode is preferably used as the light sensor 17 , the IR light of which is modulated rectangularly with a frequency of 10 to 100 kHz in the brightness. A PIN photodiode is preferably used as the light receiver 18 . The light receiver 18 is connected to a preamplifier, at the output of which a signal voltage is set depending on the amplitude of the backscattered light, which is then demodulated synchronously with the transmitted signal and filtered with a low-pass filter (cutoff frequency <1 Hz). This receiver therefore evaluates very selectively and only such stray light that comes from the light sensor 17 , where care must also be taken to ensure that the cutting volume 8 is only in a region not distorted by external parameters, as is the case, for example the illustration of FIG. 1 and 2 is obtained. There is a relatively short area in front of the windshield, so that vehicles driving in advance are not taken into account. Furthermore, the bonnet, road surface or areas located to the side of the vehicle are also not in the cutting volume 8 , so that in fact only reflections that originate from parameters influencing the view are evaluated.

Zusätzlich oder alternativ zu dieser vorstehend be schriebenen geometrischen Begrenzung bei der Er mittlung der Sichtweite kann auch mittels einer Zeitbegrenzung sichergestellt werden, daß keine Störgrößen bei der Messung erfaßt werden. Dies er folgt dadurch, daß der Lichtsensor 17 kurze Lich timpulse (Impulsdauer 10 ns) emittiert und dadurch ausgelöste Empfangssignale nur in einem begrenzten Zeitfenster (20 ns bis 40 ns) ausgewertet werden. Wegen der Laufzeit des Lichts trägt dann nur Streu licht zum Ergebnis bei, das in einem Empfangsinter vall bestimmter Größe, beispielsweise 3 Meter bis 6 Meter liegt, wobei auch eine radiale Begrenzung aufgrund der Lichtlaufzeit besteht. Als Lichtsender 17 kommt in diesem Falle eine CW- oder eine Impuls laserdiode in Frage. Bei dieser Lösung, bei der vorzugsweise Lichtstrahl und Meßstrahl in radialer Richtung kontrolliert werden, also ebenfalls eine geometrische Begrenzung verwendet wird, ist es möglich, in Abweichung von den bisher beschriebenen konstruktiven Ausgestaltungen für den Sender und den Empfänger das gleiche Objektiv zu benutzen. Der Basisabstand B zwischen Sender und Empfänger (siehe Fig. 7) kann entfallen, so daß die gesamte Vor richtung 9 kleinere geringere Abmessungen aufweist.In addition or as an alternative to the above-described geometric limitation when determining the visibility, it can also be ensured by means of a time limit that no disturbances are detected during the measurement. This he follows that the light sensor 17 emits short Lich timpulse (pulse duration 10 ns) and thereby triggered reception signals are evaluated only in a limited time window (20 ns to 40 ns). Because of the duration of the light, only scattered light then contributes to the result, which lies in a reception interval of a certain size, for example 3 meters to 6 meters, and there is also a radial limitation due to the light propagation time. In this case, a CW or a pulse laser diode can be used as the light transmitter 17 . With this solution, in which the light beam and measuring beam are preferably checked in the radial direction, that is to say a geometric limitation is also used, it is possible to use the same lens in deviation from the previously described design configurations for the transmitter and the receiver. The base distance B between the transmitter and receiver (see Fig. 7) can be omitted, so that the entire device 9 has smaller smaller dimensions.

Bei der Durchführung des Meßverfahrens aufgrund ei ner geometrischen Begrenzung der Strahlen gemäß der Ausführungsbeispiele der Fig. 3 bis 6 haben sich - gemäß Fig. 7 - folgende Parameter als günstig er wiesen:When carrying out the measuring method due to a geometric limitation of the beams according to the exemplary embodiments in FIGS. 3 to 6, the following parameters have been found to be favorable according to FIG. 7:

Basisabstand zwischen Sender und Empfänger:
B = 0,12 m
Divergenzwinkel α = 4,2°
Schielwinkel δ = 5,6°
Brennweite der Linsen f = 66 mm
Durchmesser der Linsen d = 33 mm
x₀ = 0,7 m
x₂ = 5,1 m
x₁ = 1,23 m
D = 0,09 m.Basic distance between transmitter and receiver:
B = 0.12 m
Divergence angle α = 4.2 °
Squint angle δ = 5.6 °
Focal length of the lenses f = 66 mm
Diameter of the lenses d = 33 mm
x₀ = 0.7 m
x₂ = 5.1 m
x₁ = 1.23 m
D = 0.09 m.

Die Fig. 8 erläutert die Funktionsweise des Ver fahrens mit geometrischer Begrenzung anhand eines Blockschaltbildes. Der Lichtsensor 17 ist an eine Sendeendstufe 26 angeschlossen, die mit einem Os zillator 27 in Verbindung steht. Der Oszillator be tätigt über eine gestrichelt dargestellte Wirkver bindung 28 einen (elektronischen) Schalter 29, der mit einem Empfangsverstärker 30 in Verbindung steht, welcher an den Lichtempfänger 18 angeschlos sen ist. Der Schalter 29 führt zu einem Sichtwei tensignal-Integrator 31, dessen Ausgang zu einer Auswerteeinheit 32 führt. Die Wirkverbindung 28 be tätigt einen weiteren elektronischen Schalter 33, der zu einem Monitor-Empfangsverstärker 34 führt und der mit einem Streulicht-Integrator 35 verbun den ist. Ferner ist ein Umgebungshelligkeits-Inte grator 36 vorgesehen, der über die Schalter 29, 33 - in Abhängigkeit von der Schaltstellung - an den Empfangsverstärker 30 und den Monitorempfangsver stärker 34 angeschlossen wird. Die Ausgänge von Streulicht-Integrator 35 und Umgebungshelligkeit-Inte grator 36 führen ebenfalls zur Auswerteeinheit 32. Auch die Sendeendstufe 26 ist an die Auswerte einheit 32 angeschlossen. Im Betrieb sendet die Sendeendstufe 26 das Lichtsignal 3 aus, von dem Reflexionslicht von dem Lichtempfänger 18 aufgenom men und über Empfangsverstärker 30 sowie Sichtwei tensignal-Integrator 31 der Auswerteeinheit 32 zu geführt wird. Um die Umgebungshelligkeit zu erfas sen, die eine Auswirkung auf das Ergebnis der Sichtweitenmessung hat, wird jeweils in der Austastlücke des Lichtsenders 17 mittels der Schal ter 29 und 33 auf den Umgebungshelligkeits-Integra tor 36 umgeschaltet, der die Umgebungshelligkeit mittels des Lichtempfängers 18 erfaßt. Der Monitor-Empfangs verstärker 34 steht mit einem weiteren Lichtempfänger 37 in Verbindung, der das Streulicht der Sendelinse (Linse 15) erfaßt. Hierdurch ist es möglich, Leistungsschwankungen der Sendediode (zum Beispiel temperaturbedingt) auszuschalten und auch eine Verschmutzung der Optik (zum Beispiel Ver schmutzung der Windschutzscheibe) zu erfassen. Der artige Störungen würden zu einer falschen Ermitt lung der Sichtweite führen. Insofern erfolgt mit tels des Monitor-Empfangsverstärkers 34 und seinem Lichtempfänger 37 eine Vergleichsmessung, die bei der Auswertung berücksichtigt wird, so daß mögliche Fehler bei der Sichtweitenermittlung kompensiert werden. Fig. 8 explains the operation of the process with geometric limitation using a block diagram. The light sensor 17 is connected to a transmission output stage 26 which is connected to an oscillator 27 . The oscillator be actuated via a dashed-line connection 28, an (electronic) switch 29 which is connected to a receiving amplifier 30 , which is connected to the light receiver 18 . The switch 29 leads to a view signal integrator 31 , the output of which leads to an evaluation unit 32 . The active connection 28 be actuates another electronic switch 33 , which leads to a monitor receiving amplifier 34 and which is connected to a scattered light integrator 35 . Furthermore, an ambient brightness integrator 36 is provided, which is connected via the switches 29 , 33 - depending on the switching position - to the receiving amplifier 30 and the monitor receiver 34 . The outputs of the scattered light integrator 35 and ambient brightness integrator 36 also lead to the evaluation unit 32 . The transmission output stage 26 is also connected to the evaluation unit 32 . In operation, the transmitting output stage 26 emits the light signal 3 , from which reflection light is received by the light receiver 18 and is guided to the evaluation unit 32 via the receiving amplifier 30 and the vision signal integrator 31 . In order to detect the ambient brightness, which has an effect on the result of the visibility measurement, in each of the blanking gaps of the light transmitter 17, switches 29 and 33 are switched to the ambient brightness integrator 36 , which detects the ambient brightness by means of the light receiver 18 . The monitor-receiving amplifier 34 is connected to a further light receiver 37 , which detects the stray light from the transmitting lens (lens 15 ). This makes it possible to switch off power fluctuations of the transmitter diode (for example due to temperature) and also to detect contamination of the optics (for example pollution of the windshield). Such disturbances would lead to an incorrect determination of the visibility. In this respect, a comparison measurement is carried out by means of the monitor reception amplifier 34 and its light receiver 37 , which is taken into account in the evaluation, so that possible errors in the determination of the visibility range are compensated for.

Die Fig. 9 zeigt einen näheren Schaltungsaufbau zum Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 bezie hungsweise 5 und 6. Mittels eines Rechteckoszilla tors 38 mit einer Frequenz von circa 11 kHz wird ein Transistor T₁ angesteuert, der den Lichtsender 17 betreibt. Der Lichtempfänger 18 ist über einen als Tiefpaß geschalteten Vorverstärker 39 an einen synchron von dem Rechteckoszillator 38 betriebenen Umschalter 40 angeschlossen, dem ein Verstärker 41 folgt, dessen Ausgang die Ausgangsspannung U_a zur Verfügung stellt, die verschiedene Anzeigeelemente 42, je nach ermittelter Sichtweite, anzeigt. Auf diese Art und Weise ist es beispielsweise möglich, zu bestimmen, daß die Sichtweite < 200 Meter, < 100 Meter, < 50 Meter beziehungsweise < 50 Meter ist. Fig. 9 shows a closer circuit structure to the embodiment of FIGS . 3 and 4 or 5 and 6. By means of a rectangular oscillator 38 with a frequency of approximately 11 kHz, a transistor T 1 is driven, which operates the light transmitter 17 . The light receiver 18 is connected via a low-pass preamplifier 39 to a synchronous switch 40 operated by the square-wave oscillator 38 , followed by an amplifier 41 , the output of which provides the output voltage U _a , which displays various display elements 42 , depending on the determined range of vision . In this way it is possible, for example, to determine that the visibility is <200 meters, <100 meters, <50 meters or <50 meters.

Das Prinzipschaltbild der Fig. 10 zeigt eine An ordnung, bei der das Verfahren der Sichtweitenbe stimmung mittels Zeitbegrenzung erfolgt, das heißt, es werden kurze Lichtimpulse ausgestrahlt und nur innerhalb eines begrenzten Zeitfensters ausgewer tet. Ein Laserdioden-Treiber 43 steuert den Licht sensor 17 an, der kurze Lichtimpulse ausstrahlt. Die Ansteuerung erfolgt mittels eines Oszillators 44 mit 1 MHz, 20 ns. Über eine Verzögerungsschal tung 45 wird ein Umschalter 46 betrieben, der mit einem Vorverstärker 27 zusammenwirkt, in dessen Eingang der Lichtempfänger 18 liegt. Der Umschalter 46 führt über einen Verstärker 48 zu Anzeigeelemen ten 42.The basic circuit diagram of FIG. 10 shows an arrangement in which the method of determining the viewing distance takes place by means of time limitation, that is to say short light pulses are emitted and evaluated only within a limited time window. A laser diode driver 43 controls the light sensor 17 , which emits short light pulses. The control takes place by means of an oscillator 44 with 1 MHz, 20 ns. Via a delay circuit 45 a switch 46 is operated, which interacts with a preamplifier 27 , in the input of which the light receiver 18 is located. The changeover switch 46 leads via an amplifier 48 to 42 display elements.

Claims

1. A method for measuring visibility, in particular for use in motor vehicles, with the following steps:
Emitting a spatially limited light signal having a first optical axis,
Receiving the backscattered light of the emitted light signal in the spatially limited area, a second optical, inclined to the first optical axis and which has this intersecting axis.

2. Method for measuring visibility, in particular for use in motor vehicles, with the following steps:
Emitting a time-limited light signal,
Receiving the backscattered light of the emitted light signal in a limited time window that takes into account the transit time of the light and the detection volume.

3. Method according to one of the preceding claims che 1 and / or 2, characterized in that in within the time in which no light signal is emitted Det is ambient light to determine the light contrast ratios is received, with the determined result the result of the visibility measurement is influenced.

4. Device for measuring visibility, in particular for use in motor vehicles, preferably to carry out one of the preceding procedures emit with a light in a focused beam the light transmitter, the beam being a first opti cal axis, and with a backscattered light of the light emitter receiving the light receiver, the a bundling reception characteristic with a has second optical axis, the first and the second optical axis is inclined to each other run and intersect.

5. Method / device according to one of the preceding existing claims, characterized in that the Location of the intersection of the optical axes and there with the cutting volume determining the detection area of the emitted light beam and received beam is chosen such that only or in the we important parameters determining the view, however, no foreign objects are recorded.

6. Method / device according to one of the preceding existing claims, characterized in that the emitted light beam with an enlarging Widen the distance from the light transmitter conically the beam is and that the receiving beam is itself with increasing distance from the light receiver cone is a widening beam.

7. Device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the light sen which is at a basic distance from the light receiver ger is arranged.

8. Device according to one of the preceding An sayings, characterized in that light transmitter and light receiver behind the windshield of the Motor vehicle, preferably in the wiper field Windshield are arranged.

9. Device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the palpated Light receiver during the blanking time of the light the ambient brightness to contrast the light determination and that the result of the Light contrast determination to correct the determined view is used.

10. Method / device according to one of the preceding existing claims, characterized in that the Visibility determination and driving speed of the motor vehicle to generate a signal ver be applied to the driver regarding the To warn visibility too high driving speed.