DE3235590C2 - Device for the optical detection of foreign bodies - Google Patents

Device for the optical detection of foreign bodies

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Abstract

Eine Vorrichtung zum optischen Erfassen von Fremdkörpern auf der Oberfläche (8) einer Verbundglasscheibe (1, 2) verfügt über einen am seitlichen Rand (4) angeordneten Lichtsender (15) und zwei am gegenüberliegenden Rand (7) den Scheiben (1, 2) der Verbundglasscheibe angekoppelte Fotodioden (5, 6). Die Ströme in den Fotodioden (5, 6) sowie deren Verhältnis sind ein Maß für auf der Glasoberfläche (8) vorhandene Schmutzteilchen (13) und Wassertröpfchen (11).A device for the optical detection of foreign bodies on the surface (8) of a laminated glass pane (1, 2) has a light transmitter (15) arranged on the side edge (4) and two on the opposite edge (7) the panes (1, 2) of the Laminated glass coupled photodiodes (5, 6). The currents in the photodiodes (5, 6) and their ratio are a measure of the dirt particles (13) and water droplets (11) present on the glass surface (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Erfassen von Fremdkörpern auf der Oberfläche einer durchsichtigen Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger für das die durchsichtige Scheibe durchwandernde Licht.The invention relates to a device for the optical detection of foreign bodies on the surface a transparent pane, in particular a windshield, with at least one light transmitter and at least one light receiver for the light passing through the transparent pane.

Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt und verwenden Lichtstrahlen, die die Scheiben im wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche durchqueren. Auf ihrem Weg vom Lichtsender zum Lichtempfänger durch die Scheibe werden die Lichtstrahlen durch Fremdkörper, beispielsweise Schmutz- und Wasserteilchen, in ihrer Intensität verringert, so daß die im Lichtempfänger einfallende Lichtmenge ein Maß für die Sehcibcnvcrschmutzung ist. Die überwachte Schcibenflächc ist abhängig vom Durchmesser des verwendelen Lichtbündels. Daher können die bekannten Vorrichtungen beispielsweise auf Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen nur zum Überwachen kleinerer außerhalb des Siehtfeldes des Fahrers liegender Bereiche verwendet werden.Such devices are already known and use light beams that the discs substantially Cross at right angles to the surface. On their way from the light transmitter to the light receiver The light rays through foreign bodies, for example dirt and water particles, are in their disk Intensity decreased, so that the amount of light incident in the light receiver is a measure of the visual pollution is. The monitored pane area depends on the diameter of the light beam used. The known devices can therefore be used, for example, on the windshields of motor vehicles only used to monitor smaller areas outside the driver's field of vision will.

■> Um Nässe auf Windschulzscheiben zu messen, sind auch Sensoren bekannt, die Leitfähigkeitsmessungen vornehmen. Diese Messungen werden aber ebenfalls örtlich begrenzt ausgeführt, wobei im allgemeinen die Nässe an Stellen bewertet wird, durch die der Fahrer nicht hindurchschaut, was zu Fehlern führt. Nachteilig bei diesen Sensoren ist es auch, daß sie nicht vom Scheibenwischer getrocknet werden. Sie sind üblicherweise beheizt, so daß auch kein genauer Zusammenhang zwischen dem Naßzustand auf der vom Wischer getrockneten Scheibe und dem Signal des Sensors besteht■> To measure moisture on Windschulz screens, also known sensors that make conductivity measurements. However, these measurements are also locally limited, the wetness in general being assessed at points through which the driver not looking through what leads to mistakes. It is also disadvantageous with these sensors that they do not come from the windshield wiper to be dried. They are usually heated, so there is no exact relationship between the wet condition of the windshield that has been dried by the wiper and the signal from the sensor

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung /u schaffen, die es gestattet, größere Seheibenflächen ohne Sichtbehinderung zu überwachen, um Fremdkörper und Verschmutzungen zu detektieren.Based on this prior art, the invention is based on the object of providing a device / u create, which allows larger Seheibenflächen to monitor without obstruction to foreign bodies and Detect contamination.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lichtsender und der Lichtempfänger am seitlichen Rand der Scheibe so angeordnet sind, daß die Scheibe das Licht als Schichtwellenleiter überträgt.This object is achieved according to the invention in that the light transmitter and the light receiver on the side Edge of the disk are arranged so that the disk transmits the light as a layer waveguide.

Dadurch, daß das zur Messung verwendete Licht sich im wesentlichen entlang der Oberfläche der durchsichtigen Scheibe und nicht im rechten Winkel zur Scheibe fortpflanzt, können auf einfache Weise größere Flächen überwacht werden. Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Lichtsender und der Lichtempfänger an gegenüberliegenden Rändern der Scheibe angeordnet. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz bei einer Verbundglasscheibe, wenn die erste Glasscheibe mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger versehen ist und wenn die zweite, von der ersten Glasscheibe durch eine PIaslikfolie getrennte Glasscheibe des Verbundglases mit wenigstens einem Lichtsender ausgerüstet ist. Die im Lichtempfänger ankommende Lichtmenge sowie das Verhältnis der ankommenden Liehtmengen sind ein Maß für Fremdkörper, wobei zwischen Schmutzteilchen und Wassertröpfchen unterschieden werden kann. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.Because the light used for the measurement is essentially along the surface of the transparent Disc and does not propagate at right angles to the disc, larger areas can be created in a simple manner be monitored. In an advantageous embodiment of the invention, the light transmitter and the light receiver is arranged on opposite edges of the pane. The is particularly advantageous Use with a laminated glass pane when the first glass pane has at least one light transmitter and at least a light receiver is provided and if the second, from the first pane of glass through a foil separate glass pane of the laminated glass is equipped with at least one light transmitter. The in Light receivers, the amount of light arriving and the ratio of the amount of light arriving are a Measure of foreign bodies, whereby a distinction can be made between dirt particles and water droplets. Further advantageous features are characterized in the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt und zeigt schematiseh vergrößert im Schnitt eine Verbundglasscheibe mit einem zugeordneten Lichtsender und zwei Lichtempfängern. In the drawing is an embodiment of the subject of the invention and shows schematically enlarged in section with a laminated glass pane an assigned light transmitter and two light receivers.

In der Zeichnung erkennt man eine aus einer ersten Glasscheibe 1 und einer zweiten Glasscheibe 2 sowie einer Plastikfolie 3 bestehende schematisch dargestellte Verbundglasscheibe. Am unteren Rand 4 der ersten Glasscheibe 1 ist eine lichtemittierende Diode 15 angeordnet, die Licht in die erste Glasscheibe 1 einspeist, das mit Hilfe einer ersten Fotodiode 5 und einer zweiten Fotodiode 6 am oberen Rand 7 der Verbundglasscheibe empfangen wird. Die Fotodioden 5, 6 erzeugen einen der einfallenden Lichtstärke entsprechenden Strom, derIn the drawing you can see one made of a first glass pane 1 and a second glass pane 2 as well a plastic film 3 existing schematically shown laminated glass pane. At the bottom 4 of the first Glass pane 1, a light-emitting diode 15 is arranged, which feeds light into the first glass pane 1, the with the aid of a first photodiode 5 and a second photodiode 6 on the upper edge 7 of the laminated glass pane Will be received. The photodiodes 5, 6 generate a current corresponding to the incident light intensity, the

bo in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausweneelckti'onik gemessen und ausgewertet wird.bo in an external electronics not shown in the drawing is measured and evaluated.

Da die Plastikfolie 3 des Verbundglases eine niedrigere Brech/.ahl als die Glasscheiben 1, 2 besitzt, können die beiden Glasscheiben 1, 2 als zwei voneinander ge-Since the plastic film 3 of the laminated glass has a lower refractive / .ahl than the glass panes 1, 2, can the two panes of glass 1, 2 as two

hr> trennte Schichtwellcnleiter angesehen werden. Das in die erste Glasscheibe 1 am unteren Rand 4 eingespeiste Lieht der lichtcmittiercndcn Diode 15 pflanzt sich bei einer von Verunreinigungen oder Fremdkörpern gerei-h r > separated layer waveguides are considered. The light-emitting diode 15 fed into the first glass pane 1 at the lower edge 4 is deposited in the event of contamination or foreign bodies.

j| nigtcn vorderen Glasoberfläche 8 infolge von Totalre- % flcktionen an der vorderen Glasoberfläche 8 und der I* hinteren Glasoberfläche 9 der ersten Gla>scheibe 1 in }f. der in der Zeichnung anhand des Lichtstrahls 10 darge-4; stellten Weise durch mehrfache Reflektionen fortj | nigtcn front glass surface 8 as a result of Totalre-% flcktionen on the front glass surface 8 and the I * rear glass surface 9 of the first Gla> disc 1 in f}. the in the drawing based on the light beam 10 darge-4; continued way through multiple reflections

|l Befinden sich Wassertropfen 11 auf der Oberfläche 8,| l If there are water droplets 11 on the surface 8,

!*,'■ so bewirken diese eine Auskopplung des Lichtes, wie \i durch den austretenden Lichtstrahl 12 angedeutet ist. %: Diese Lichtsviskopplung bewirkt, daß die in der ersten f: Fotodiode 5 detektierte Lichtintensität abnimmt, was in H der Auswerteelektronik festgestellt werden kann.
ig Befinden sich Schmutzteilchen 13 auf der vorderen* '■ so this effect outcoupling of light, such as \ i is indicated by the exiting light beam 12th % : This light visual coupling causes the light intensity detected in the first f: photodiode 5 to decrease, which can be determined in H of the evaluation electronics.
ig If there are dirt particles 13 on the front

f?. Glasoberfläche 8, so bewirken diese eine Streuung des \\r Lichtes. Ein Teil des gestreuten Lichtes gelangt dann, P wie durch den Lichtstrahl 14 veranschaulicht ist, in die β zweite Glasscheibe 2 und pflanzt sich entlang der zweite tew Glasscheibe 2 bis zur zweiten Fotodiode 6 fort. Auf ■7 diese Weise bewirken die Schmutzteilchei. 13 ein An-";' steigen der delektierten Lichtintensität in der Fotodiode 6, was ebenfalls durch die in der Zeichnung nicht dargestellte Auswerteelektronik erfaßt wird.
:■ Da sich das Licht in der Glasscheibe 1 im wesentlichen entlang der Glasoberfläche 8 ausbreitet, kann die beschriebene Anordnung verwendet werden, um Scheibenbereiche zu überwachen, ohne daß die Durchsicht durch die Scheibe behindernde Detektoren und Lichtquellen verwendet zu werden brauchen. Wenn die beschriebene Anordnung an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges angebracht wird, werden gerade die Scheibenbereiche für die Messung herangezogen, die vom Fahrer durchblickt werden und die für eine gute Sicht wesentlich sind. Da die Ströme der Fotodioden 5 und 6 unterschiedlichen Fremdkörpern auf der Glasoberfläche 8 zugeordnet sind, können beispielsweise auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges sowohl die Reinigung als auch die Trocknung durch die Wischerblätter detektiert und ausgewertet werden. Durch Einsatz mehrerer Lichtsender und Detektoren entlang einer Kante können unterschiedliche Bewertungen eingeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Lage und Art der Fremdkörper besser zu erfassen. f ?. Glass surface 8, so this effect scattering of the light \\ r. Part of the scattered light then arrives, P as illustrated by the light beam 14, in the β second glass pane 2 and propagates along the second tew glass pane 2 to the second photodiode 6. This is how the dirt particles work. 13 an on ";' delektierten rise of light intensity in the photodiode 6, which is also detected by the not shown in the drawing evaluation electronics.
: Since the light in the glass pane 1 propagates essentially along the glass surface 8, the arrangement described can be used to monitor pane areas without the need to use detectors and light sources which obstruct the view through the pane. If the arrangement described is attached to a windshield of a motor vehicle, the window areas that are used for the measurement are precisely those areas that the driver can see through and which are essential for good visibility. Since the currents of the photodiodes 5 and 6 are assigned to different foreign bodies on the glass surface 8, both cleaning and drying can be detected and evaluated by the wiper blades, for example on a windshield of a motor vehicle. By using several light transmitters and detectors along an edge, different evaluations can be introduced. In this way it is possible to better grasp the position and type of foreign bodies.

Um Intensitätsverluste, die beispielsweise durch Nachlassen der Senderleistung der lichtemittierenden Diode 15 oder durch Kratzer auf der Scheibe entstehen können, zu kompensieren, kann die Auswerteeleklronik so ausgelegt werden, daß nach jedem Wischvorgang eine neue Eichung oder Bestimmung der Ströme durch die Fotodioden 5, 6 ohne anwesende Fremdkörper erfolgt. To intensity losses, for example, by decreasing the transmitter power of the light-emitting Diode 15 or scratches on the window can be compensated by the evaluation electronics be designed so that after each wiping process a new calibration or determination of the currents through the photodiodes 5, 6 takes place without foreign bodies present.

Eine besonders hohe Ansprcehempfindlichkcil und w geringe Störempfindlichkeit gegenüber Fremdlicht läßt sich durch Einsatz von Infrarotlicht und/oder icistungsmoduliertem Licht mit entsprechend abgestimmten Lichtempfängerschaltungen erreichen. Werden mehrere Lichtsender mit verschiedenen Modulationsfrcqucn- π zen verwendet, so läßt sich eine wirksame bereichsab-.';' hängige Auswertung durchführen.A particularly high level of sensitivity and low susceptibility to interference to external light can be achieved through the use of infrared light and / or power-modulated light with appropriately matched light receiver circuits. If several light emitters used π zen with various Modulationsfrcqucn-, then an effective bereichsab- can. ';' perform pending evaluation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

bObO

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum optischen Rrfasscn von Fremdkörpern auf der Oberfläche einer durchsichtigen Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, mit wenigstens einem Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger für das die durchsichtige Scheibe durchwandernde Licht, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (15) und der Lichtempfänger (5, 6) am seitlichen Rand (4, 7) der Scheibe (I12) so angeordnet sind, daß die Scheibe (I12) das Licht als Schichtwellenleiter überträgt.1. Device for the optical detection of foreign bodies on the surface of a transparent pane, in particular a windshield, with at least one light transmitter and at least one light receiver for the light passing through the transparent pane, characterized in that the light transmitter (15) and the light receiver (5, 6) are arranged on the side edge (4, 7) of the disk (I 1 2) so that the disk (I 1 2) transmits the light as a layer waveguide. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsender (15) und Lichtempfänger (5, 6) an gegenüberliegenden Rändern (4, 7) der Scheibe (1,2) angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that that light transmitter (15) and light receiver (5, 6) on opposite edges (4, 7) of the Disc (1,2) are arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verbundglasscheibe die erste Scheibe (1) mit wenigstens einem Lichtsender (15) und wenigstens einem Lichtempfänger (5) versehen ist und daß die zweite von der ersten Scheibe (1) durch eine Plastikfolie (3) getrennte Scheibe (2) des Verbundglases mit wenigstens einem Lichtempfänger (6) ausgerüstet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a laminated glass pane the first pane (1) with at least one light transmitter (15) and at least one light receiver (5) is provided and that the second disc separated from the first disc (1) by a plastic film (3) (2) of the laminated glass is equipped with at least one light receiver (6). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere im seitlichen Abstand voneinander angeordnete Lichtsender (15) und Lichtempfänger (5, 6) vorgesehen sind und daß das von den Lichtempfängern (5, 6) empfangene Licht zur Auswertung in einer Auswerteelektronik unterschiedlich bewertbar ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in each case several im Light transmitter (15) and light receiver (5, 6) arranged at a lateral distance from one another are provided are and that the light received by the light receivers (5, 6) for evaluation in an electronic evaluation system can be assessed differently. 5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender lichtemittierende Dioden (15) und die Lichtempfänger Fotodioden (5, 6), Fotoelemente oder Fototransistoren sind.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light transmitter light emitting diodes (15) and the light receiver photodiodes (5, 6), photo elements or photo transistors are. 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (15) und die Lichtempfänger (5,6) im Infrarotbereich arbeiten.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light transmitter (15) and the light receivers (5,6) work in the infrared range. 7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (15) leistungsmodulieri ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light transmitter (15) power modulation is. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Lichtsender (15) mit einer anderen Frequenz moduliert wird.8. The device according to claim 7, characterized in that each of the light transmitter (15) with a other frequency is modulated.
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