DE4230999A1 - Motor vehicle sensor for detecting inadequate ambient light - contains illumination intensity detector sensitive to amt. of cloud by using polariser, to increase value for threshold switch with greater cover - Google Patents

Motor vehicle sensor for detecting inadequate ambient light - contains illumination intensity detector sensitive to amt. of cloud by using polariser, to increase value for threshold switch with greater cover

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Abstract

The sensor contains a detector of illumination-intensity followed by a threshold switch which changes its switching state when there is insufficient ambient intensity. The detector output signal is evaluated according to the degree of cloud cover. For heavier cover, the illumination intensity value required to trigger the switch is increased. The degree of cloud cover is detected using the polarisation of the ambient light. The degree of polarisation is determined using a polarisation filter arranged before the detector and vertically adjusted and inclined wrt. the horizontal according to the inclination of the front of the vehicle. USE/ADVANTAGE - Automatically switches on driving lights when appropriate according to ambient light intensity.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a sensor according to Preamble of claim 1.

Ziel eines derartigen Sensors ist es, bei nicht ausrei­ chender Umgebungshelligkeit auf die Notwendigkeit auf­ merksam zu machen, das Fahrlicht einzuschalten bzw. selbsttätig diese Einschaltung vorzunehmen. Dabei besteht die Schwierigkeit der richtigen Wahl des maßgeblichen Be­ leuchtungsstärkewerts. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Einstellung des Schwellwertschalters auf einen Beleuch­ tungsstärkewert, der bei bewölktem Himmel richtig ist, bei wolkenlosem Himmel eine zu frühe Einschaltung des Fahrlichts und umgekehrt erfolgt.The aim of such a sensor is not sufficient ambient brightness to the need to make it clear, to switch on the driving lights or to make this activation automatically. There is the difficulty of choosing the right Be luminance value. It has been shown that in one Setting the threshold switch to lighting strength value, which is correct when the sky is cloudy, if the sky is clear, switching on the Driving lights and vice versa.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Fahr­ licht gerade dann eingeschaltet wird, wenn dies aufgrund der verringerten Umgebungshelligkeit erforderlich ist.The invention has for its object a sensor to create the type mentioned, in which the driving light is switched on precisely when this is due to the reduced ambient brightness is required.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1. The invention solves this problem by characterizing the features of claim 1.  

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das subjek­ tive Empfinden bei bedecktem und bei wolkenlosem Himmel bei unterschiedlichen Beleuchtungsstärken das Einschalten des Fahrlichts für erforderlich hält. Dies führt dazu, daß der Bewölkungsgrad des Himmels ergänzend zu dem als Grundwert vorgegebenen Wert der Beleuchtungsstärke be­ rücksichtigt wird. Die erfindungsgemäße Maßnahme, den Be­ leuchtungsstärkewert entsprechend dem Bewölkungsgrad zu bewerten, kann auf verschiedene Art realisiert werden. Zum einen ist es möglich, den Beleuchtungsstärkewert selbst in der erforderlichen Weise zu bewerten. Gleichbe­ deutend damit aber ist es auch, den Beleuchtungsstärke­ wert unverändert in den Schwellwertschalter einzugeben und dessen Schaltschwelle entsprechend der Umgebungshel­ ligkeit im erforderlichen Maße zu verändern. In beiden Fällen ist das Ergebnis das selbe. Bei starker Bewölkung erfolgt die Änderung des Schaltzustands für den Schwell­ wertschalter früher, d. h. bei einer größeren Beleuch­ tungsstärke als dies für wolkenlosen Himmel der Fall ist.The invention is based on the knowledge that the subject tive sensation with overcast and cloudless skies switching on at different illuminance levels of the driving lights as necessary. This leads to, that the degree of cloudiness of the sky is complementary to that as Basic value specified value of illuminance be is taken into account. The measure according to the invention, the Be illuminance value according to the degree of cloudiness evaluate can be realized in different ways. First, it is possible to change the illuminance value evaluate yourself in the required manner. Same but it also means that the illuminance Enter the value unchanged in the threshold switch and its switching threshold according to the environmental hel change to the extent necessary. In both In cases the result is the same. With heavy cloud cover the switching state for the threshold is changed value switch earlier, d. H. with a larger lighting strength than is the case for cloudless skies.

Die Bestimmung des Bewölkungsgrades kann auf unterschied­ liche Weise erfolgen. So kann beispielsweise im Rahmen von Verkehrsleitsystemen auch eine Information über den Bewölkungsgrad ausgegeben werden und diese dazu verwandt werden, das Detektorsignal in der erforderlichen Weise zu bewerten bzw. den Schwellwertschalter hinsichtlich seiner Schaltschwelle zu verändern. Demgegenüber ergibt sich eine autarke Bestimmung des Bewölkungsgrads mit Hilfe einer Bestimmung der Polarisation des Umgebungslichts. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, daß bei wolken­ losem Himmel das Licht, das natürlicherweise in der Umge­ bung vorhanden ist, eine starke Polarisation besitzt, während bei bedecktem Himmel eine Polarisation praktisch nicht mehr meßbar ist. The determination of the degree of cloudiness can differ Liche way. For example, in the frame of traffic control systems also information about the Degree of cloudiness are output and related to this the detector signal in the required manner evaluate or the threshold switch with regard to its Change switching threshold. In contrast, it follows a self-sufficient determination of the degree of cloudiness with the help a determination of the polarization of the ambient light. This measure is based on the knowledge that clouds loose sky the light that is naturally in the reverse exercise is present, has strong polarization, while polarization is practical when the sky is overcast is no longer measurable.  

Diese Erkenntnis kann im Rahmen der Erfindung auf ver­ schiedene Weise umgesetzt werden. So ist es beispiels­ weise möglich, mit Hilfe eines einzigen Polfilters die Bewertung vorzunehmen. Das Polfilter wiederum ist dem Be­ leuchtungsstärkemesser vorgelagert. Dabei sind verschie­ dene Möglichkeiten gegeben. So kann das Polfilter gegen­ über der Horizontalen und Vertikalen geneigt sein. Die Neigung kann vorzugsweise parallel zur Neigung der Front­ scheibe des Kraftfahrzeugs sein. Das Polfilter selbst ist mit seiner Hauptachse lotrecht ausgerichtet. Dabei wird bei klarem Wetter das einfallende stark lotrecht polari­ sierte Sonnenlicht kaum geschwächt. Bei bewölktem Himmel, bei dem keine Polarisationsvorzugsrichtung existiert, wird der horizontal polarisierte Lichtanteil absorbiert, so daß wiederum nur der lotrecht polarisierte Anteil auf den Detektor gelangt. Dadurch wird der Beleuchtungsstär­ kewert reduziert und bei entsprechender Wahl des Polfil­ ters dem des unbewölkten Himmels angepaßt.This finding can be ver implemented in different ways. For example wise possible with the help of a single polarizing filter Make assessment. The polarizing filter in turn is the Be luminance meter upstream. There are various opportunities. So can the polarizing filter against be inclined above the horizontal and vertical. The Tilt can preferably be parallel to the slope of the front pane of the motor vehicle. The polarizing filter itself is with its main axis aligned vertically. Doing so when the weather is clear, the incident polar perpendicular sunlight was hardly weakened. When the sky is cloudy, where there is no preferred polarization direction, the horizontally polarized light component is absorbed, so that again only the perpendicularly polarized portion arrives at the detector. This will increase the illuminance reduced value and with the appropriate choice of Polfil adapted to that of the clear sky.

Alternativ dazu kann das Polfilter auch um eine horizon­ tale Achse drehbar sein. Bei klarem Himmel, d. h. stark polarisiertem natürlichen Licht, ergeben sich für den De­ tektor eine starke Schwankung des eintretenden Lichts. Das Ausgangssignal des Detektors wird ebenfalls starken Schwankungen unterworfen sein und ermöglicht es, in die­ sem Fall die Stärke der Polarisierung des Umgebungslichts zu erkennen.Alternatively, the polarizing filter can also be extended by a horizon tale axis can be rotated. When the sky is clear, i. H. strong polarized natural light result for the De tector a strong fluctuation of the incoming light. The output signal from the detector will also be strong Be subject to fluctuations and allows in the In this case, the strength of the polarization of the ambient light to recognize.

Eine weitere Möglichkeit, den Polarisationsgrad des Umge­ bungslichts zu bestimmen, besteht in der Verwendung zweier vorzugsweise stationärer Polfilter, die zueinander senkrecht orientiert sind. Jeder dieser Polfilter ist einem Teildetektor vorgelagert, deren Ausgangssignale zu dem gewünschten Detektorsignal verrechnet sind. Auch hier ergibt sich aufgrund des Detektorsignals bzw. in Verbin­ dung mit zwei weiteren Teildetektoren, denen senkrecht zueinander orientierte und gegenüber den zuerst genannten Polfiltern um jeweils 45° verdrehte Polfilter vorgelagert sind, für bedeckten und unbedeckten Himmel ein unter­ schiedliches Ausgangssignal, mit dessen Hilfe der Schwellwertschalter die geeignete Aussage für die Notwen­ digkeit, das Fahrlicht einzuschalten, liefert.Another way to determine the degree of polarization of the reverse Determining exercise light is use two preferably stationary polarizing filters that are mutually related are oriented vertically. Each of these polarizing filters is upstream of a partial detector, whose output signals the desired detector signal are offset. Here too results from the detector signal or in conjunction  with two further partial detectors, which are vertical oriented towards each other and towards the first mentioned Polarizing filters in front of each other, rotated by 45 ° are an under for overcast and uncovered sky different output signal, with the help of Threshold switch the appropriate statement for the need ability to switch on the headlights delivers.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigtThe invention is further explained on the basis of the drawing. It shows

Fig. 1 einen Sensor gemäß der Erfindung in prinzi­ pieller Anordnung, Fig. 1 shows a sensor according to the invention in Prinzi pieller arrangement,

Fig. 2 eine Alternative zum Sensor von Fig. 1, Fig. 2 shows an alternative to the sensor of Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungs­ weise des Sensors von Fig. 2, Fig. 3 is a diagram for explaining the effect of the sensor of Fig. 2,

Fig. 4 einen weiteren Sensor gemäß der Erfindung, Fig. 4 shows another sensor according to the invention,

Fig. 5a, b je ein Schaltbild für die lineare bzw. log­ arithmische Signalverarbeitung des Sensors von Fig. 4. Fig. 5a, b each is a circuit diagram for the linear or log arithmische signal processing of the sensor of FIG. 4.

Der in Fig. 1 gezeigte Sensor enthält einen Detektor 1 für den auftretenden Lichtstrom. Der Detektor 1 kann bei­ spielsweise als Photozelle ausgebildet sein. In Strahl­ richtung vorgelagert ist dem Detektor 1 ein Diffusor zur Öffnungswinkelkorrektur sowie als wesentliches Element ein Polfilter 3 mit lotrecht ausgerichteter Hauptachse. Der Polfilter 3 ist gegen die Horizontale und Vertikale etwa wie die nicht dargestellte Frontscheibe des Kraft­ fahrzeugs geneigt. The sensor shown in FIG. 1 contains a detector 1 for the luminous flux that occurs. The detector 1 can be designed as a photocell, for example. Upstream in the beam direction is the detector 1, a diffuser for opening angle correction and, as an essential element, a polarizing filter 3 with a perpendicularly aligned main axis. The polarizing filter 3 is inclined against the horizontal and vertical approximately as the windshield of the motor vehicle, not shown.

Das durch Pfeile angedeutete einfallende Licht wird bei klarem Wetter, d. h. nicht bedecktem Himmel, durch den Polfilter 3 kaum geschwächt und gelangt über den Diffusor 2 vollständig auf den Detektor 1. Bei bewölktem Himmel existiert keine Polarisationsvorzugsrichtung. Durch das Polfilter 3 wird der horizontal polarisierte Lichtanteil absorbiert. Der auf den Detektor 1 gelangende lotrecht polarisierte Anteil ist etwa die Hälfte des gesamten Lichtstroms. Ein dem Detektor 1 nachgeschalteter, nicht dargestellter Schwellwertschalter mit konstanter Schalt­ schwelle schaltet somit bei wolkenfreiem Himmel bei einer in das Polfilter 3 gelangenden Lichtmenge, die etwa halb so groß wie die Lichtmenge ist, die bei bedecktem Himmel vorliegt. Dadurch ergibt sich, daß bei klarem Himmel der Schwellwertschalter bei einer deutlich geringeren Be­ leuchtungsstärke anspricht als bei bedecktem Himmel.When the weather is clear, ie the sky is not overcast, the incident light indicated by arrows is hardly weakened by the polarizing filter 3 and reaches the detector 1 completely via the diffuser 2 . If the sky is cloudy, there is no preferred polarization direction. The horizontally polarized light component is absorbed by the polarizing filter 3 . The perpendicularly polarized portion reaching detector 1 is approximately half of the total luminous flux. A downstream of the detector 1 , not shown threshold switch with a constant switching threshold thus switches in a cloud-free sky with an amount of light entering the polarizing filter 3 , which is approximately half the amount of light that is present with an overcast sky. This results in that when the sky is clear, the threshold switch responds at a significantly lower illuminance than when the sky is cloudy.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist wiederum ein De­ tektor 1 analog zur Fig. 1 sowie ein Polfilter 3′ vor­ gesehen. Dieses ist mit seiner Vorzugsrichtung senkrecht zur Horizontalen ausgerichtet und um eine Achse drehbar, die parallel zur Horizontalen ist. Das einfallende Licht liefert ein Ausgangssignal i1 des Detektors 1, das bei wolkenfreiem Himmel entsprechend der dann vorliegenden Polarisation einer Sinusfunktion (Darstellung in Fig. 3) in Abhängigkeit des Drehwinkels a entspricht. Bei bedeck­ tem Himmel hingegen ist das Ausgangssignal i1 des Detek­ tors 1 praktisch konstant und unabhängig vom Dreh­ winkel α. Aus dem Verhalten des Ausgangssignals i1 des Detektors 1 läßt sich somit eindeutig erkennen, ob das Umgebungslicht polarisiert ist und gegebenenfalls der für den Schwellwertschalter maßgebliche Ansprechwert angeho­ ben bzw. verringert werden muß.In the embodiment of FIG. 2, a detector 1 is again seen analogously to FIG. 1 and a polarizing filter 3 'before. This is oriented with its preferred direction perpendicular to the horizontal and rotatable about an axis that is parallel to the horizontal. The incident light provides an output signal i 1 of the detector 1 , which corresponds to a sine function (illustration in FIG. 3) depending on the angle of rotation a in a cloudless sky corresponding to the then present polarization. With cloudy sky, however, the output signal i 1 of the detector 1 is practically constant and independent of the angle of rotation α. From the behavior of the output signal i 1 of the detector 1 it can thus be clearly recognized whether the ambient light is polarized and, if necessary, the response value relevant for the threshold switch must be increased or reduced.

Die Einstellung dieses Ansprechwertes erfolgt dabei wie anhand von Fig. 1 beschrieben derart, daß bei bedecktem Himmel das - konstante - Ausgangssignal i1 etwa doppelt so groß wie der Maximalwert m ist, der sich bei wolken­ freiem Himmel bei der Drehung des Polfilters 3′ ergibt. Dieser Ansprechwert für den bedeckten Himmel ist in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichnet.The setting of this response value is carried out as described with reference to Fig. 1 such that when the sky is cloudy, the - constant - output signal i 1 is approximately twice as large as the maximum value m, which results in a clear sky when the polarizing filter 3 'rotates . This response value for the overcast sky is shown in dash-dot lines in FIG. 3.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4 besteht der Detektor aus vier Teildetektoren, die jeweils aus einem Detektor analog dem Detektor 1 in Fig. 1 und 2 bestehen. Jedem dieser Detektoren 4 1 bis 44 ist ein Polfilter 5 1 bis 5 4 vorgelagert, das in der dargestellten Weise orientiert ist. Die Polfilter 4 1 und 4 2 bzw. 5 3 und 5 4 sind jeweils senkrecht zueinander orientiert. Die Orientierung der Polfilter 5 1 und 5 2 einerseits und 5 3 und 5 4 andererseits unterscheiden sich um jeweils 45°.In the embodiment of FIG. 4, the detector consists of four partial detectors, each of which consists of a detector analogous to detector 1 in FIGS. 1 and 2. Upstream of each of these detectors 4 1 to 4 4 is a polarizing filter 5 1 to 5 4 , which is oriented in the manner shown. The polarizing filters 4 1 and 4 2 or 5 3 and 5 4 are each oriented perpendicular to one another. The orientation of the polarizing filters 5 1 and 5 2 on the one hand and 5 3 and 5 4 on the other hand each differ by 45 °.

Die Ausgangssignale der Detektoren 4 1 und 4 2 einerseits und 4 3 und 4 4 andererseits sind wie in Fig. 5a bzw. Fig. 5b gezeigt über Strom-Spannungswandler I/U bzw. log(I)/U auf nachgeschaltete Rechenglieder geschaltet, über die die Differenzen bzw. die Differenz und der Mit­ telwert sowie der Quotient daraus gebildet wird. Die Aus­ gangssignale der so gebildeten Differenzen bzw. Quotien­ ten sind wiederum auf einen Mittelwert-Bilder (c + f)/2 bzw. (e + k)/2 geführt, dessen Ausgangssignal ein Maß für den Polarisationsgrad des Umgebungslichts liefert. Ent­ sprechend diesem Polarisationsgrad ist der maßgebliche Schwellwert des nicht dargestellten Schwellwertschalters angehoben (bei bedecktem Himmel) bzw. abgesenkt (bei klarem Himmel). Damit ergibt sich durch die dargestellte Anordnung von vier gegeneinander orientierten Polfiltern eine Aussage über die Polarisation und damit über den Be­ deckungsgrad des Himmels und damit für den richtigen Zeitpunkt, zu dem das Fahrlicht des Kraftfahrzeugs ein­ zuschalten ist.The output signals of the detectors 4 1 and 4 2 on the one hand and 4 3 and 4 4 on the other hand, as shown in Fig. 5a and Fig. 5b on current-voltage converter I / U or log (I) / U connected to downstream processing members on which forms the differences or the difference and the mean value and the quotient from them. The output signals from the differences or quotients thus formed are in turn guided to an average value image (c + f) / 2 or (e + k) / 2, the output signal of which provides a measure of the degree of polarization of the ambient light. Corresponding to this degree of polarization, the relevant threshold value of the threshold switch, not shown, is raised (when the sky is cloudy) or lowered (when the sky is clear). This results from the arrangement of four polar filters oriented towards each other, a statement about the polarization and thus about the degree of coverage of the sky and thus for the correct time at which the driving light of the motor vehicle is to be switched on.

Claims (6)

1. Sensor für Kraftfahrzeuge zum Erkennen einer nicht ausreichenden Umgebungshelligkeit mit einem Detektor für die Beleuchtungsstärke und einem nachgeschalte­ ten Schwellwertschalter, der bei nicht ausreichender Umgebungshelligkeit seinen Schaltzustand ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Detektors entsprechend dem Bewölkungsgrad des Him­ mels in der Weise bewertet ist, daß bei starker Be­ wölkung der für den Schwellwertschalter maßgebliche Beleuchtungsstärkewert gegenüber fehlender oder ge­ ringer Bewölkung erhöht ist.1. Sensor for motor vehicles for detecting an insufficient ambient brightness with a detector for the illuminance and a downstream th threshold switch, which changes its switching state when there is insufficient ambient brightness, characterized in that the output signal of the detector is evaluated according to the degree of cloudiness of the sky is that in the case of strong cloud cover, the illuminance value relevant for the threshold switch is increased compared to missing or low cloud cover. 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewölkungsgrad mit­ tels der Polarisation des Umgebungslichts bestimmt ist.2. Sensor according to claim 1, characterized in that the degree of cloudiness with determined by the polarization of the ambient light is. 3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsgrad mittels eines Polfilters bestimmt ist, der dem De­ tektor vorgeschaltet ist. 3. Sensor according to claim 2, characterized in that the degree of polarization is determined by means of a polarizing filter, the De is connected upstream.   4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polfilter vertikal justiert und gegen die Horizontale entsprechend der Neigung der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs geneigt ist.4. Sensor according to claim 3, characterized in that the polarizing filter is vertical adjusted and against the horizontal according to the Inclination of the front window of the motor vehicle inclined is. 5. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polfilter um eine horizontale Achse drehbar ist und daß aus der Verän­ derung des Detektorausgangssignals der Polarisations­ grad erkennbar ist.5. Sensor according to claim 3, characterized in that the polarizing filter by horizontal axis is rotatable and that from the change change in the detector output signal of the polarization is just recognizable. 6. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus minde­ stens zwei Teildetektoren besteht, denen senkrecht zueinander orientierte Polfilter vorgeschaltet sind, und deren Ausgangssignale miteinander verrechnet sind.6. Sensor according to claim 2, characterized in that the detector from mind There are at least two partial detectors, perpendicular to them polar filters oriented towards one another are connected upstream, and their output signals offset against each other are.
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