WO2001031319A9 - Sensor zur detektion von feuchtigkeitstropfen und/oder schmutzpartikeln auf einer scheibe und verfahren zum betreiben eines solchen sensors - Google Patents

Sensor zur detektion von feuchtigkeitstropfen und/oder schmutzpartikeln auf einer scheibe und verfahren zum betreiben eines solchen sensors

Info

Publication number
WO2001031319A9
WO2001031319A9 PCT/EP2000/008231 EP0008231W WO0131319A9 WO 2001031319 A9 WO2001031319 A9 WO 2001031319A9 EP 0008231 W EP0008231 W EP 0008231W WO 0131319 A9 WO0131319 A9 WO 0131319A9
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
detector
emitter
beams
optical
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/008231
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2001031319A1 (de
Inventor
Heiner Bayha
Jochen Schenk
Original Assignee
Valeo Auto Electric Gmbh
Heiner Bayha
Jochen Schenk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Auto Electric Gmbh, Heiner Bayha, Jochen Schenk filed Critical Valeo Auto Electric Gmbh
Priority to JP2001533408A priority Critical patent/JP2005518519A/ja
Priority to EP00954646A priority patent/EP1224452A1/de
Publication of WO2001031319A1 publication Critical patent/WO2001031319A1/de
Publication of WO2001031319A9 publication Critical patent/WO2001031319A9/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0833—Optical rain sensor
    • B60S1/0837—Optical rain sensor with a particular arrangement of the optical elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0874—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means characterized by the position of the sensor on the windshield
    • B60S1/0888—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means characterized by the position of the sensor on the windshield characterized by the attachment of the elements in a unit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for detecting drops of moisture and / or dirt particles on a window, in particular on a rear window of a motor vehicle.
  • the sensor has at least one emitter for emitting optical rays onto the pane and at least one detector for receiving at least some of the rays reflected by moisture drops and / or dirt particles.
  • the detector generates a received signal that is dependent on the beams received.
  • the sensor also has evaluation means for evaluating the received signal.
  • Such a sensor works according to an optical measuring principle.
  • the sensor is preferably arranged on the inside of the rear window in the wiping area of a wiper. It can rain, snow, dust and. a. Detect on the rear window.
  • the light emitted by the or each emitter is guided from the inside through the pane to the outside.
  • the or each detector observes the light exit surface on the pane. If dirt particles or drops of moisture are deposited on the outside of the pane, these scatter the emitted light and at least partially reflect it onto the or each detector.
  • the or each detector generates a received signal that depends on the illuminance of the received light.
  • the or each emitter is designed, for example, as a luminescence diode (LED) and the or each detector is designed as a photodiode, which generates a photocurrent as a received signal depending on the optical beams received.
  • the type of precipitation on the disk can be inferred.
  • the analysis of the received signal is based u. a. based on experience. For example, a continuous slow decrease in the amplitude of the received signal from an amplitude maximum over a longer period (several minutes) indicates dirt on the rear window. Likewise, a continuous, slow increase in the amplitude value of the received signal indicates moisture on the disk.
  • suitable actions can then be triggered to remove the precipitation.
  • a windscreen wiper can be activated to remove moisture drops, and the windscreen washer system can also be activated to remove dirt particles.
  • the received signal is preferably evaluated using a microprocessor. This presupposes that the received signal is in digital form.
  • a microprocessor For this purpose, it is known from the prior art to use an A / D converter. Inexpensive A / D converters, however, have a relatively low resolution and dynamic range, which is too low for use in sensors of the type mentioned at the beginning. A / D converter with a higher resolution and dynamic range, which is used in the sensors of the aforementioned Kind would be sufficient, but are quite expensive and would lead to a considerable increase in the cost of sensors for the detection of moisture drops and / or dirt particles.
  • Drops of moisture and / or dirt particles reflected light is received by the or each detector and leads to a relatively large offset of the received signal.
  • the changes in the received signal due to precipitation on the disk are very small in relation to the offset of the received signal. This applies in particular to drops of moisture, since they lead to an even smaller change in the received signal than dirt particles. For this reason, the received signal in the sensor has to be digitized with high dynamics and resolution.
  • the invention based on the sensor for the detection of moisture drops and / or dirt particles of the type mentioned at the outset, proposes that the or each emitter successively optical beams with different light intensities emits, the evaluation means assigning the light strengths of the emitted optical beams to the received signal and taking them into account when evaluating the received signal.
  • the or each emitter is operated with different powers.
  • a higher light intensity of the emitted optical rays leads to a higher luminous flux and thus to a higher illuminance of the received rays, which are then evaluated by the detector (cf.Kuchling, Horst, Taschenbuch der Physik, 11th edition, publisher Harri Deutsch, 1988 , Pp. 385 to 394).
  • the detector cf.Kuchling, Horst, Taschenbuch der Physik, 11th edition, publisher Harri Deutsch, 1988 , Pp. 385 to 394.
  • the resolution and dynamics required for digitizing the received signal are also significantly reduced, since the useful components in the received signal, i. H. the changes in the received signal due to drops of moisture and / or dirt particles on the pane are significantly stronger in relation to the offset of the received signal.
  • the or each emitter alternate optical beams with a high and a emits low light intensity. This enables a sufficiently reliable detection and differentiation of moisture drops and / or dirt particles on the pane to be achieved and the additional circuitry for the sensor according to the invention is limited.
  • optical beams with a high light intensity and the optical beams with a low light intensity do not have to be emitted in each case for the same length. Rather, the length of time for which optical rays are emitted with a high or with a low light intensity can take into account the fact that drops of moisture are deposited on a pane relatively quickly and can only be detected for a relatively short period of time, whereas dirt particles usually slowly on the disc over a longer period of time. It is therefore proposed according to a preferred embodiment of the present invention that the or each emitter emits optical rays with a high light intensity for at least 90% of the total transmission time. Optical rays with a low light intensity are then emitted during the remaining 10% of the transmission time. Practical tests have shown that particularly good detection and
  • optical beams with a high light intensity are emitted for approximately 950 ms (95% of the transmission time) and then optical beams with a low light intensity for 50 ms.
  • the senor have two emitters, one emitter being arranged in such a way that a part of the rays reflected by drops of moisture and / or dirt particles predominantly forward scattering strikes the or each detector, and the other emitter is arranged such that a part of the rays reflected by moisture drops and / or dirt particles predominantly strikes the or each detector backward scattering. Rapidly occurring and disappearing changes in the received signal (e.g. due to moisture drops on the window) can be observed and evaluated particularly well with the forward scatter. Slow changes in the received signal (e.g. due to dirt particles on the window), on the other hand, can be observed and evaluated particularly well with a combination of the backward and forward scatter.
  • the sensor advantageously has a detector. If the sensor has more than one emitter, this detector receives the optical rays emitted by all emitters and reflected by the moisture drops and / or the dirt particles. For this it is necessary that the rays emitted by the individual emitters are identifiable. It is conceivable that the individual emitters emit optical beams at different times from one another. Alternatively or additionally, the properties of the optical beams emitted by the individual emitters can also be modulated differently.
  • the emitters are arranged rotated by a normal of the disk by 180 ° relative to one another and the detector is arranged rotated by the normal of the disk by ⁇ 45 ° relative to the predominantly backward-scattering receiving emitter, wherein the emitters and the detector to the same measuring range are aligned.
  • the emitters and the detector must be arranged in such a way that optical rays emitted by the emitters are not properly reflected on the detector, neither from the outside nor from the inside of the pane, ie not from moisture drops and / or dirt particles.
  • no properly reflected rays should fall on surfaces that lie within the measuring range of the sensor and be observed by the detector.
  • the detector is advantageously rotated by 40 ° relative to the normal of the disk relative to the emitter, which predominantly receives backward scattering. This makes it possible to achieve particularly good detection and differentiation properties of the sensor.
  • the emitters and the detector are arranged inclined at an angle of> 45 ° relative to the normal to the pane.
  • the emitters and the detector are advantageously arranged at an angle of 70 ° relative to the normal to the disk.
  • the emitters emit optical beams of different wavelengths
  • the evaluation means assigning the wavelengths of the emitted optical beams to the received signal and taking them into account when evaluating the received signal.
  • the optical rays with different wavelengths differ in their different color from each other.
  • the or each emitter be assigned first optical components for influencing the beam path of the emitted optical beams and the or each detector is assigned second optical components for influencing the beam path of the reflected beams.
  • This embodiment of the sensor according to the invention allows the emitters and detectors to be freely arranged in the sensor. With the aid of the optical components, the optical beams can be directed from the emitters to suitable locations for coupling out the beams, or the reflected optical beams can be directed from suitable locations for coupling in the beams to the detectors.
  • the first optical components advantageously parallelize the emitted optical beams.
  • the diverging beams emitted by the emitters are directed in parallel when they enter the first optical component.
  • the second optical components advantageously bundle the received beams onto the or each detector.
  • the optical beams received by the second optical component are bundled on exiting the second optical component onto the detector, in particular onto its light-sensitive surface.
  • the optical components are preferably light guides educated.
  • the coupling-in surface of the first light guide and the coupling-out surface of the second light guide are preferably aspherical.
  • the senor rests with a bearing surface on the inside of the pane, the bearing surface having a protruding edge made of an elastically flexible material and the sensor being pressed against the pane.
  • the sensor is advantageously pressed against the pane by means of a spring element.
  • the sensor is integrated, for example, in a rear window wiper motor module or in a third brake light.
  • the spring element can be supported on the motor module or the housing of the third brake light and thus press the sensor against the inside of the disc.
  • the sensor advantageously has an angled opening which connects the measurement space delimited by the contact surface of the sensor, by the inside of the pane and by the elastic edge with the surroundings of the sensor.
  • the measuring room can be ventilated via this opening without moisture or dust penetrating.
  • the or each emitter is designed as a luminescent diode (LED).
  • the or each detector is designed as a photodiode.
  • the received signal is designed as a photocurrent.
  • Figure 2 shows the sensor of Figure 1 in a view from below.
  • a sensor for the detection of drops of moisture and / or dirt particles on a pane is designated in its entirety by reference number 1.
  • the window is designed as a rear window 2 of a motor vehicle.
  • the sensor 1 rests with a contact surface on the inside of the window 2 in the wiping area of a window wiper (not shown).
  • the bearing surface has a projecting edge 6 made of an elastically flexible material.
  • the sensor 1 is pressed against the pane with the aid of a spring element (not shown).
  • the sensor 1 is integrated, for example, in a third brake light or in a rear window wiper motor module.
  • the spring element can be supported on the housing of the brake light or on the motor module.
  • the sensor 1 has two emitters 3a, 3b for emitting optical rays 4 onto the rear window 2.
  • the emitters 3a, 3b are designed as luminescent diodes (LEDs).
  • the optical beams 4 are coupled into a first optical component 15.
  • a coupling surface 16 of the first component 15 is aspherical.
  • the diverging beams 4 are directed parallel when they enter the first optical component 15.
  • the rays 4 emerging from the first optical component 15 first pass through an air gap 5, hit the inside of the rear window 2 and pass through it. If there are no drops of moisture and / or dirt particles on the window 2, the rays 4 emerge from the outside of the rear window 2 again.
  • the optical rays 4 emitted by the emitters 3a, 3b is reflected or scattered on the moisture drops 7 and / or the dirt particles 8 .
  • the reflected rays 9 are first coupled into a second optical component 17 and then coupled out of this onto a detector 10 of the sensor 1.
  • the detector 10 is designed as a photodiode.
  • a decoupling surface 18 of the second component 17 is aspherical.
  • the rays 9 are focused on a photosensitive surface of the detector 10 when they exit the second optical component 17.
  • the optical components 15, 17 are preferably designed as light guides.
  • the beams 4 emitted by the emitters 3a, 3b are coupled out of the first optical component 15 at an angle of 70 ° to the normal 19 of the pane 2.
  • the rays 9 reflected by the moisture drops 7 and / or dirt particles 8 are at an angle of 70 ° to the normal 19 of the pane 2 is coupled into the second optical component 17.
  • the two emitters 3a, 3b are arranged opposite one another (see FIG. 2). The one
  • Emitter 3a is arranged in such a way that the rays 9 reflected by the moisture drops 7 and / or the dirt particles 8 predominantly strike the detector 10 in a forward-scattering manner.
  • the other emitter 3b is arranged in such a way that the rays 9 reflected by the moisture drops 7 and / or the dirt particles 8 strike the detector 10 predominantly backwards.
  • the detector 10 is arranged rotated by the normal 19 of the disk 2 by 40 ° to the emitter 3b, which mainly receives backward scattering.
  • the detector 10 generates a received signal which is dependent on the quantity and the light intensity of the received beams 9.
  • the received signal is designed as a photo stream.
  • the time course and the amplitude of the received signal are evaluated in evaluation means (not shown) of the sensor 1.
  • the sensor 1 can rain, snow, dust, insects and. a. Detect on the rear window 2 and differentiate from one another.
  • a windshield wiper can be activated to remove moisture drops 7, and the windshield washer system can also be activated to remove dirt particles 8.
  • the emitters 3a, 3b transmit successively in time with different powers, so that they emit optical beams 4 with different light intensities.
  • the evaluation means assign the light intensity of the emitted optical beams 4 to the received signal.
  • the changing light intensities of the optical beams 4 are taken into account.
  • the emitters 3a, 3b alternately emit optical beams 4 with a high light intensity for a period of approximately 950 ms and then emit optical beams 4 with a low light intensity for a period of approximately 50 ms. This takes into account the fact that drops of moisture 7 deposit relatively quickly on a pane 2, whereas dirt particles 8 generally settle slowly on the pane 2 over a longer period of time.
  • optical rays 4 with a high light intensity small but rapid changes in the received signal due to drops of moisture 7 on the pane 2 can be detected particularly well.
  • optical beams 4 with a low light intensity on the other hand, slow changes in the received signal due to dirt particles 8 on the pane 2 can be detected particularly well.
  • the emitters 3a, 3b emit optical rays 4 of different wavelengths.
  • the evaluation means allocate the wavelengths of the emitted optical beams 4 to the received signal of the detector 10 and take the wavelengths into account when evaluating the received signal. Due to the different wavelengths of the rays 4, the received rays 9 can be in the frame the evaluation of the received signal to the individual emitters 3a; 3b are assigned.
  • the resolution and dynamics necessary for digitizing the received signal are decisively reduced, since the useful components in the received signal, i.e. the changes in the received signal due to precipitation 7, 8 on the pane 2 are significantly amplified in relation to the offset of the received signal.
  • This enables the use of conventional A / D converters with a relatively low resolution and dynamic range for digitizing the received signal in the evaluation means of sensor 1 without sacrificing the detection and differentiation properties of sensor 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor (1) zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen (7) und/oder Schmutzpartikeln (8) auf einer Scheibe (2), insbesondere auf einer Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs. Der Sensor (1) weist mindestens einen Emitter (3) zum Aussenden optischer Strahlen (4) auf die Scheibe (2) auf. Außerdem weist er mindestens einen Detektor (10) zum Empfangen zumindest eines Teils der von Feuchtigkeitstropfen (7) und/oder von Schmutzpartikeln (8) reflektierten Strahlen (9) und zur Generierung eines Empfangssignals (11) auf. Das Empfangssignal (11) ist abhängig von den empfangenen Strahlen (9). Schließlich weist der Sensor (1) Auswertemittel zum Auswerten des Empfangssignals (11) auf. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensors (1). Um zum einen die Fertigungskosten für einen derartigen Sensor (1) zu reduzieren und andererseits aber eine Digitalisierung des Empfangssignals (11) des Sensors (1) mit einer ausreichend hohen Auflösung und Dynamik zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der oder jeder Emitter (3) zeitlich aufeinanderfolgend optische Strahlen (4) mit unterschiedlichen Lichtstärken aussendet. Die Auswertemittel ordnen dem Empfangssignal (11) die Lichtstärken der ausgesandten optischen Strahlen (4) zu. Beim Auswerten des Empfangssignals (11) werden die Lichtstärken berücksichtigt.

Description

Sensor zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln auf einer Scheibe und Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensors
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln auf einer Scheibe, insbesondere auf einer Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs. Der Sensor weist mindestens einen Emitter zum Aussenden optischer Strahlen auf die Scheibe und mindestens einen Detektor zum Empfangen zumindest eines Teils der von Feuchtigkeitstropfen und/oder von Schmutzpartikeln reflektierten Strahlen. Der Detektor generiert ein Empfangssignal, das abhängig ist von den empfangenen Strahlen. Der Sensor weist außerdem Auswertemittel zum Auswerten des Empfangssignals auf.
Ein derartiger Sensor arbeitet nach einem optischen Messprinzip. Beim Einsatz des Sensors zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln auf der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, ist der Sensor vorzugsweise an der Innenseite der Heckscheibe in dem Wischbereich eines Scheibenwischers angeordnet . Er kann Regen, Schnee, Staub u. a. auf der Heckscheibe detektieren.
Bei dem Sensor wird das von dem oder jedem Emitter ausgesandte Licht von innen durch die Scheibe auf die Außenseite geleitet. Der oder jeder Detektor beobachtet die Lichtaustrittsfläche auf der Scheibe. Wenn sich auf der Außenseite der Scheibe Schmutzpartikel oder Feuchtigkeitstropfen niederschlagen, streuen diese das ausgesandte Licht und reflektieren es zumindest teilweise auf den oder jeden Detektor. Der oder jeder Detektor generiert ein Empfangssignal, das abhängig ist von der Beleuchtungsstärke des empfangenen Lichts.
Der oder jeder Emitter ist bspw. als eine Lumineszenzdiode (LED) und der oder jeder Detektor als eine Fotodiode ausgebildet, die in Abhängigkeit von den empfangenen optischen Strahlen einen Fotostrom als Empfangssignal generiert. Durch Auswerten des zeitlichen Verlaufs und der Amplitude des Empfangssignals kann auf die Art des Niederschlags auf der Scheibe geschlossen werden. Die Analyse des Empfangssignals beruht u. a. auf Erfahrungswerten. So deutet bspw. ein kontinuierliches langsames Abfallen der Amplitude des Empfangssignals von einem Amplitudenmaximum aus über einen längeren Zeitraum (mehrere Minuten) hinweg auf Schmutz auf der Heckscheibe hin. Ebenso deutet ein kontinuierlicher langsamer Anstieg des Amplitudenwerts des Empfangssignals auf Feuchtigkeit auf der Scheibe hin. In Abhängigkeit von der Art des Niederschlags auf der Scheibe können dann geeignete Aktionen ausgelöst werden, um den Niederschlag zu beseitigen. Zur Beseitigung von Feuchtigkeitstropfen kann ein Scheibenwischer aktiviert werden, zur Beseitigung von Schmutzpartikeln kann zusätzlich noch die Scheibenwaschanlage aktiviert werden.
Das Empfangssignal wird vorzugsweise mit einem Mikroprozessor ausgewertet. Das setzt voraus, dass das Empfangssignal in digitaler Form vorliegt . Dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen A/D-Wandler einzusetzen. Preiswerte A/D-Wandler weisen jedoch eine relativ niedrige Auflösung und Dynamik auf, die für den Einsatz in Sensoren der eingangs genannten Art zu niedrig ist. A/D-Wandler mit einer höheren Auflösung und Dynamik, die für den Einsatz in den Sensoren der eingangs genannten Art ausreichend wäre, sind jedoch recht teuer und würden zu einer erheblichen Verteuerung der Sensoren zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln führen.
In den Sensoren der eingangs genannten Art werden A/D- Wandler mit einer relativ hohen Auflösung und Dynamik benötigt, damit auch geringe Veränderungen des EmpfangsSignals detektiert werden können. Als Störfaktor wirkt sich auf das Empfangssignal insbesondere das Umgebungslicht aus, das neben dem von den
Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln reflektierten Licht von dem oder jedem Detektor empfangen wird und zu einem relativ großen Offset des EmpfangsSignals führt. Die Veränderungen des EmpfangsSignals auf Grund von Niederschlag auf der Scheibe sind im Verhältnis zu dem Offset des Empfangssignals sehr gering. Das gilt insbesondere für Feuchtigkeitstropfen, da sie zu einer noch geringeren Veränderung des Empfangssignals führen als Schmutzpartikel. Aus diesem Grund muss das Empfangssignal in dem Sensor mit einer hohen Dynamik und Auflösung digitalisiert werden.
Daraus ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Digitalisierung des Empfangssignals eines Sensors zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln der eingangs genannten Art mit einer ausreichend hohen Auflösung und Dynamik zu ermöglichen, um eine zuverlässige Detektion und Unterscheidung von Feuchtigkeitstropfen und Schmutzpartikel auf einer Scheibe zu ermöglichen, ohne dadurch jedoch die Fertigungskosten zu erhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Sensor zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln der eingangs genannten Art vor, dass der oder jeder Emitter zeitlich aufeinanderfolgend optische Strahlen mit unterschiedlichen Lichtstärken aussendet, wobei die Auswertemittel dem Empfangssignal die Lichtstärken der ausgesandten optischen Strahlen zuordnen und beim Auswerten des Empfangssignals berücksichtigen.
Um die optischen Strahlen mit unterschiedlichen Lichtstärken aussenden zu können, wird der oder jeder Emitter mit unterschiedlichen Leistungen betrieben. Ein höhere Lichtstärke der ausgesandten optischen Strahlen führt zu einem höheren Lichtstrom und damit zu einer höheren Beleuchtungsstärke der empfangenen Strahlen, die von dem Detektor dann ausgewertet werden (vgl. Kuchling, Horst, Taschenbuch der Physik, 11. Aufl., Verlag Harri Deutsch, 1988, S. 385 bis 394). Mit optischen Strahlen mit einer hohen Lichtstärke können kleinere Veränderungen des EmpfangsSignals auf Grund von Feuchtigkeitstropfen auf der Scheibe besonders gut detektiert werden. Mit optischen Strahlen mit niedriger Lichtstärke können dagegen langsame Veränderungen des Empfangssignals auf Grund von Schmutzpartikeln auf der Scheibe besonders gut detektiert werden. Der erfindungsgemäße Sensor ermöglicht somit eine besonders zuverlässige Detektion und Unterscheidung von Feuchtigkeitstropfen und Schmutzpartikeln auf der Scheibe.
Bei dem erfindungsgemäßen Sensor ist darüber hinaus die zur Digitalisierung des EmpfangsSignals notwendige Auflösung und Dynamik deutlich reduziert, da die Nutzanteile in dem Empfangssignal, d. h. die Veränderungen des Empfangssignals auf Grund von Feuchtigkeitstropfen und/oder von Schmutzpartikeln auf der Scheibe, im Verhältnis zu dem Offset des Empfangssignals deutlich stärker sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der oder jeder Emitter abwechselnd optische Strahlen mit einer hohen und einer niedrigen Lichtstärke aussendet. Dadurch kann eine ausreichend zuverlässige Detektion und Unterscheidung von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln auf der Scheibe erzielt werden und der zusätzliche Schaltungsaufwand für den erfindungsgemäßen Sensor hält sich in Grenzen.
Die optischen Strahlen mit einer hohen Lichtstärke und die optischen Strahlen mit einer niedrigen Lichtstärke müssen nicht jeweils gleich lang ausgesendet werden. Vielmehr kann bei der Zeitdauer, für die optische Strahlen mit einer hohen bzw. mit einer niedrigen Lichtstärke ausgesendet werden, der Tatsache Rechnung getragen werden, dass sich Feuchtigkeitstropfen auf einer Scheibe relativ schnell niederschlagen und nur für einen relativ kurzen Zeitraum detektierbar sind, wohingegen sich Schmutzpartikel in der Regel über einen längeren Zeitraum hinweg langsam auf der Scheibe niederschlagen. Deshalb wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass der oder jeder Emitter mindestens 90% der gesamten Sendezeit optische Strahlen mit einer hohen Lichtstärke aussendet. Während der verbleibenden 10% der Sendezeit werden dann optische Strahlen mit einer niedrigen Lichtstärke ausgesendet. In Praxistests hat sich gezeigt, dass sich besonders gute Detektions- und
Unterscheidungsergebnisse erzielen lassen, wenn optische Strahlen mit einer hohen Lichtstärke für etwa 950 ms (95% der Sendezeit) und anschließend optische Strahlen mit einer niedrigen Lichtstärke für 50 ms ausgesendet werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Sensor zwei Emitter aufweist, wobei der eine Emitter derart angeordnet ist, dass ein von Feuchtigkeitstropfen und/oder von Schmutzpartikeln reflektierter Teil der Strahlen überwiegend vorwärtsstreuend auf den oder jeden Detektor trifft, und der andere Emitter derart angeordnet ist, dass ein von Feuchtigkeitstropfen und/oder von Schmutzpartikeln reflektierter Teil der Strahlen überwiegend rückwärtsstreuend auf den oder jeden Detektor trifft. Schnell auftretende und wieder verschwindende Veränderungen des Empfangssignals (z. B. aufgrund von Feuchtigkeitstropfen auf der Scheibe) lassen sich besonders gut mit der Vorwärtsstreuung beobachten und bewerten. Langsame Veränderungen des Empfangssignals (z. B. aufgrund von Schmutzpartikeln auf der Scheibe) können dagegen besonders gut mit einer Kombination der Rückwärts- und der Vorwärtsstreuung beobachtet und bewertet werden.
Der Sensor weist vorteilhafterweise einen Detektor auf. Wenn der Sensor mehr als einen Emitter aufweist, empfängt dieser Detektor die von allen Emittern ausgesandten und an den Feuchtigkeitstropfen und/oder den Schmutzpartikeln reflektierten optischen Strahlen. Dazu ist es erforderlich, dass die von den einzelnen Emittern ausgesandten Strahlen identifizierbar sind. Es ist denkbar, dass die einzelnen Emitter optische Strahlen zeitlich versetzt zueinander aussenden. Alternativ oder zusätzlich können auch die Eigenschaften der von den einzelnen Emittern ausgesandten optischen Strahlen unterschiedlich moduliert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Emitter um eine Normale der Scheibe um 180° relativ zueinander verdreht angeordnet sind und der Detektor um die Normale der Scheibe um <45° relativ zu dem überwiegend rückwärtsstreuend empfangenden Emitter verdreht angeordnet ist, wobei die Emitter und der Detektor auf denselben Messbereich ausgerichtet sind. Die Emitter und der Detektor müssen so angeordnet sein, dass von den Emittern ausgesandte optische Strahlen weder von der Außenseite noch von der Innenseite der Scheibe ordentlich, d. h. nicht an Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln, auf den Detektor reflektiert werden. Außerdem sollten auch keine ordentlich reflektierten Strahlen auf Flächen fallen, in innerhalb des Messbereichs des Sensors liegen und von dem Detektor beobachtet werden.
Vorteilhafterweise ist der Detektor um die Normale der Scheibe um 40° relativ zu dem überwiegend rückwärtsstreuend empfangenden Emitter verdreht angeordnet. Dadurch lassen sich besonders gute Detektions- und Unterscheidungseigenschaften des Sensors erzielen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Emitter und der Detektor in einem Winkel von > 45° relativ zu der Normalen der Scheibe geneigt angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Emitter und der Detektor in einem Winkel von 70° relativ zu der Normalen der Scheibe angeordnet. Mit einem derart ausgebildeten Sensor lassen sich besonders gute Detektions- und Unterscheidungsergebnisse erzielen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Emitter optische Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen aussenden, wobei die Auswertemittel dem Empfangssignal die Wellenlängen der ausgesandten optischen Strahlen zuordnen und beim Auswerten des EmpfangsSignals berücksichtigen. Bei optischen Strahlen in einem für das menschliche Auge sehbaren Wellenlängenbereich unterscheiden sich die optischen Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen durch ihre unterschiedliche Farbe voneinander. Beim Einsatz eines Detektors zum Empfangen der von allen Emittern ausgesandten und an Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln reflektierten optischen Strahlen, können die empfangenen Strahlen im Rahmen der Auswertung des EmpfangsSignals den einzelnen Emittern zugeordnet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass dem oder jedem Emitter erste optische Bauelemente zur Beeinflussung des Strahlengangs der ausgesandten optischen Strahlen und dem oder jedem Detektor zweite optische Bauelemente zur Beeinflussung des Strahlengangs der reflektierten Strahlen zugeordnet sind. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors erlaubt es, die Emitter und Detektoren frei in dem Sensor anzuordnen. Mit Hilfe der optischen Bauelemente können die optischen Strahlen von den Emittern an geeigneten Stellen zum Auskoppeln der Strahlen bzw. die reflektierten optischen Strahlen von geeigneten Stellen zum Einkoppeln der Strahlen zu den Detektoren geleitet werden.
Vorteilhafterweise parallelisieren die ersten optischen Bauelemente die ausgesandten optischen Strahlen. Die von den Emittern ausgesandten divergierenden Strahlen werden beim Eintritt in das erste optische Bauelement parallel gerichtet. Vorteilhafterweise bündeln die zweiten optischen Bauelemente die empfangenen Strahlen auf den oder jeden Detektor. Die von dem zweiten optischen Bauelement empfangenen optischen Strahlen werden beim Austritt aus dem zweiten optischen Bauelement auf den Detektor, insbesondere auf seine lichtsensitive Fläche, gebündelt.
Die optischen Bauelemente sind vorzugsweise als Lichtleiter ausgebildet. Die Einkoppelfläche des ersten Lichtleiters und die Auskoppelflache des zweiten Lichtleiters ist vorzugsweise asphärisch ausgebildet.
Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Sensor mit einer Auflagefläche auf der Innenseite der Scheibe aufliegt, wobei die Auflagefläche einen vorstehenden Rand aus einem elastisch nachgiebigen Material aufweist und der Sensor gegen die Scheibe gedrückt ist. Vorteilhafterweise wird der Sensor mittels eines Federelements gegen die Scheibe gedrückt. Der Sensor ist bspw. in einem Heckscheibenwischer-Motormodul oder in einer dritten Bremsleuchte integriert . Das Federelement kann sich an dem Motormodul oder dem Gehäuse der dritten Bremsleuchte abstützen und den Sensor so gegen die Innenseite der Scheibe drücken. Mit Hilfe des elastischen Randes auf der Auflagefläche des Sensors können Unebenheiten der Innenseite der Scheibe ausgeglichen und eine vollflächige Auflage des Sensors auf der Scheibe gewährleistet werden. Der Messraum des Sensors, der im Inneren des elastischen Randes zwischen dem Sensor und der Innenseite der Scheibe liegt, kann so sicher vor Staub und Feuchtigkeit geschützt werden.
Vorteilhafterweise weist der Sensor eine verwinkelte Öffnung auf, die den von der Auflagefläche des Sensors, von der Innenseite der Scheibe und von dem elastischen Rand begrenzten Messraum mit der Umgebung des Sensors verbindet. Über diese Öffnung kann der Messraum belüftet werden, ohne dass Feuchtigkeit oder Staub eindringen kann.
Schließlich wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass der oder jeder Emitter als eine Lumineszenzdiode (LED) ausgebildet ist . Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der oder jeder Detektor als eine Fotodiode ausgebildet ist. Beim Einsatz einer Fotodiode ist das Empfangssignal als ein Fotostrom ausgebildet .
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Sensor zur Detektion von
Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Schnitt; und
Figur 2 den Sensor aus Figur 1 in einer Ansicht von unten.
In Figur 1 ist ein Sensor zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln auf einer Scheibe in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Scheibe ist als eine Heckscheibe 2 eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Sensor 1 liegt mit einer Auflagefläche auf der Innenseite der Scheibe 2 in dem Wischbereich eines Scheibenwischers (nicht dargestellt) auf. Die Auflagefläche weist einen vorstehenden Rand 6 aus einem elastisch nachgiebigen Material auf. Der Sensor 1 wird mit Hilfe eines Federelements (nicht dargestellt) gegen die Scheibe gedrückt. Der Sensor 1 ist bspw. in eine dritte Bremsleuchte oder in ein Heckscheibenwischer-Motormodul integriert. Das Federelement kann sich an dem Gehäuse der Bremsleuchte oder an dem Motormodul abstützen.
Der Sensor 1 weist zwei Emitter 3a, 3b zum Aussenden optischer Strahlen 4 auf die Heckscheibe 2 auf. Die Emitter 3a, 3b sind als Lumineszenzdioden (LEDs) ausgebildet. Die optischen Strahlen 4 werden in ein erstes optisches Bauelement 15 eingekoppelt. Eine Einkoppelflache 16 des ersten Bauelements 15 ist asphärisch ausgebildet. Dadurch werden die divergierenden Strahlen 4 beim Eintritt in das erste optische Bauelement 15 parallel gerichtet . Die aus dem ersten optischen Bauelement 15 austretenden Strahlen 4 durchqueren zunächst eine Luftstrecke 5, treffen auf die Innenseite der Heckscheibe 2 und durchqueren diese . Wenn sich keine Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikel auf der Scheibe 2 befinden, treten die Strahlen 4 auf der Außenseite der Heckscheibe 2 wieder aus dieser aus.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich jedoch Feuchtigkeitstropfen 7 und/oder Schmutzpartikel 8 auf der Außenseite der Heckscheibe 2. Zumindest ein Teil 9 der von den Emittern 3a, 3b ausgesandten optischen Strahlen 4 wird an den Feuchtigkeitstropfen 7 und/oder den Schmutzpartikeln 8 reflektiert bzw. gestreut. Die reflektierten Strahlen 9 werden zunächst in ein zweites optische Bauelement 17 eingekoppelt und dann aus diesem auf einen Detektor 10 des Sensors 1 ausgekoppelt. Der Detektor 10 ist als eine Fotodiode ausgebildet. Eine Auskoppelfläche 18 des zweiten Bauelements 17 ist asphärisch ausgebildet. Dadurch werden die Strahlen 9 beim Austritt aus dem zweiten optischen Bauelement 17 auf eine fotosensitive Fläche des Detektors 10 gebündelt. Die optischen Bauelemente 15, 17 sind vorzugsweise als Lichtleiter ausgebildet.
Die von den Emittern 3a, 3b ausgesandten Strahlen 4 werden in einem Winkel von 70° zu der Normalen 19 der Scheibe 2 aus dem ersten optischen Bauelement 15 ausgekoppelt. Ebenso werden die von den Feuchtigkeitstropfen 7 und/oder Schmutzpartikel 8 reflektierten Strahlen 9 in einem Winkel von 70° zu der Normalen 19 der Scheibe 2 in das zweite optische Bauelement 17 eingekoppelt. Die beiden Emitter 3a, 3b sind gegenüberliegend angeordnet (vgl. Figur 2) . Der eine
Emitter 3a ist derart angeordnet, dass die von den Feuchtigkeitstropfen 7 und/oder den Schmutzpartikeln 8 reflektierten Strahlen 9 überwiegend vorwärtsstreuend auf den Detektor 10 treffen. Der andere Emitter 3b ist derart angeordnet, dass die von den Feuchtigkeitstropfen 7 und/oder den Schmutzpartikeln 8 reflektierten Strahlen 9 überwiegend rückwärtsstreuend auf den Detektor 10 treffen. Der Detektor 10 ist um die Normale 19 der Scheibe 2 um 40° zu dem überwiegend rückwärtsstreuend empfangenden Emitter 3b verdreht angeordnet .
Der Detektor 10 generiert ein Empfangssignal, das abhängig ist von der Menge und der Lichtstärke der empfangenen Strahlen 9. Das Empfangssignal ist als ein Fotostrom ausgebildet. In Auswertemitteln (nicht dargestellt) des Sensors 1 wird der zeitliche Verlauf und die Amplitude des Empfangssignals ausgewertet. Der Sensor 1 kann Regen, Schnee, Staub, Insekten u. a. auf der Heckscheibe 2 detektieren und voneinander unterscheiden.
In Abhängigkeit von der Art des detektierten Niederschlags 7, 8 auf der Heckscheibe 2 werden geeignete Maßnahmen zur Beseitigung des Niederschlags 7, 8 eingeleitet. Zur Beseitigung von Feuchtigkeitstropfen 7 kann ein Scheibenwischer aktiviert werden, zur Beseitigung von Schmutzpartikel 8 kann zusätzlich noch die Scheibenwaschanlage aktiviert werden.
Um eine Digitalisierung des Empfangssignals des Sensors 1 mit einer ausreichend hohen Auflösung und Dynamik zu ermöglichen, ohne dadurch die Fertigungskosten für den Sensor 1 zu erhöhen, senden die Emitter 3a, 3b zeitlich aufeinanderfolgend mit unterschiedlichen Leistungen beaufschlagt, so dass sie optische Strahlen 4 mit unterschiedlichen Lichtstärken aussenden. Die Auswertemittel ordnen dem Empfangssignal die Lichtstärken der ausgesandten optischen Strahlen 4 zu. Beim Auswerten des Empfangssignals werden die wechselnden Lichtstärken der optischen Strahlen 4 berücksichtigt. Die Emitter 3a, 3b senden abwechselnd zunächst für eine Zeitdauer von etwa 950ms optische Strahlen 4 mit einer hohen Lichtstärke aus und dann für eine Zeitdauer von etwa 50ms optische Strahlen 4 mit einer niedrigen Lichtstärke aus. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich Feuchtigkeitstropfen 7 auf einer Scheibe 2 relativ schnell niederschlagen, wohingegen sich Schmutzpartikel 8 in der Regel über einen längeren Zeitraum hinweg langsam auf der Scheibe 2 niederschlagen.
Mit Hilfe optischer Strahlen 4 mit einer hohen Lichtstärke können kleine aber schnelle Veränderungen des Empfangssignals auf Grund von Feuchtigkeitstropfen 7 auf der Scheibe 2 besonders gut detektiert werden. Mit optischen Strahlen 4 mit einer niedrigen Lichtstärke können dagegen langsame Veränderungen des EmpfangsSignals auf Grund von Schmutzpartikeln 8 auf der Scheibe 2 besonders gut detektiert werden.
Es ist auch daran gedacht, dass die Emitter 3a, 3b optische Strahlen 4 unterschiedlicher Wellenlängen aussenden. Die Auswertemittel ordnen dem Empfangssignal des Detektors 10 die Wellenlängen der ausgesandten optischen Strahlen 4 zu und berücksichtigen die Wellenlängen beim Auswerten des Empfangssignals. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen der Strahlen 4 können die empfangenen Strahlen 9 im Rahmen der Auswertung des Empfangssignals den einzelnen Emittern 3a; 3b zugeordnet werden.
Bei dem Sensor 1 ist die zur Digitalisierung des EmpfangsSignals notwendige Auflösung und Dynamik entscheidend reduziert, da die Nutzanteile in dem Empfangssignal, d.h. die Veränderungen des EmpfangsSignals auf Grund von Niederschlag 7, 8 auf der Scheibe 2, im Verhältnis zu dem Offset des Empfangssignals deutlich verstärkt sind. Das ermöglicht den Einsatz herkömmlicher A/D-Wandler mit einer relativ geringen Auflösung und Dynamik zur Digitalisierung des Empfangssignals in den Auswertemitteln des Sensors 1 ohne Einbußen bei den Detektions- und Unterscheidungseigenschaften des Sensors 1.

Claims

Patentansprüche
1. Sensor (1) zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen (7) und/oder Schmutzpartikeln (8) auf einer Scheibe (2) , insbesondere auf einer Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Emitter (3a, 3b) zum Aussenden optischer Strahlen (4) auf die Scheibe (2) , mindestens einem Detektor (10) zum Empfangen zumindest eines Teils der von Feuchtigkeitstropfen (7) und/oder von Schmutzpartikeln (8) reflektierten Strahlen (9) und zur Generierung eines Empfangssignals (11) in Abhängigkeit von den empfangenen Strahlen (9) und mit Auswertemitteln zum Auswerten des Empfangssignals (11) , dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Emitter (3a, 3b) zeitlich aufeinanderfolgend optische Strahlen (4) mit unterschiedlichen Lichtstärken aussendet, wobei die Auswertemittel dem Empfangssignal (11) die Lichtstärken der ausgesandten optischen Strahlen (4) zuordnen und beim Auswerten des Empfangssignals (11) berücksichtigen.
2. Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Emitter (3a, 3b) abwechselnd optische Strahlen (4) mit einer hohen und einer niedrigen Lichtstärke aussendet.
3. Sensor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Emitter (3a, 3b) mindestens 90% der gesamten Sendezeit optische Strahlen (4) mit einer hohen Lichtstärke aussendet.
4. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) zwei Emitter (3a, 3b) aufweist, wobei der eine Emitter (3a) derart angeordnet ist, dass ein von Feuchtigkeitstropfen (7) und/oder von Schmutzpartikeln (8) reflektierter Teil
(9) der Strahlen überwiegend vorwärtsstreuend auf den oder jeden Detektor (10) trifft, und der andere Emitter
(3b) derart angeordnet ist, dass ein von Feuchtigkeitstropfen (7) und/oder von Schmutzpartikeln
(8) reflektierter Teil der Strahlen (9) überwiegend rückwärtsstreuend auf den oder jeden Detektor (10) trifft.
5. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) einen Detektor (10) aufweist .
6. Sensor (1) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter (3a, 3b) um eine Normale der Scheibe (2) um 180° relativ zueinander verdreht angeordnet sind und der Detektor (10) um die Normale der Scheibe (2) um <45° relativ zu dem überwiegend rückwärtsstreuend empfangenden Emitter (3b) verdreht angeordnet ist, wobei die Emitter (3a, 3b) und der Detektor (10) auf denselben Meßbereich ausgerichtet sind.
7. Sensor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (10) um die Normale der Scheibe (2) um 40° relativ zu dem überwiegend rückwärtsstreuend empfangenden Emitter (3b) verdreht angeordnet ist
8. Sensor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter (3a, 3b) und der Detektor (10) in einem Winkel von >45° relativ zu der Normalen der Scheibe (2) geneigt angeordnet sind.
9. Sensor (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter (3a, 3b) und der Detektor (10) in einem Winkel von 70° relativ zu der Normalen der Scheibe (2) geneigt angeordnet sind.
10. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter (3a, 3b) optische Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen aussenden, wobei die Auswertemittel dem Empfangssignal (11) die Wellenlängen der ausgesandten optischen Strahlen (4) zuordnen und beim Auswerten des Empfangssignals (11) berücksichtigen.
11. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder jedem Emitter (3a, 3b) erste optische Bauelemente (15) zur Beeinflussung des Strahlengangs der ausgesandten optischen Strahlen (4) und dem oder jedem Detektor (10) zweite optische Bauelemente (17) zur Beeinflussung des Strahlengangs der reflektierten Strahlen (9) zugeordnet sind.
12. Sensor (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten optischen Bauelemente (15) die ausgesandten optischen Strahlen (4) parallelisieren.
13. Sensor (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten optischen Bauelemente
(17) die empfangenen Strahlen (9) auf den oder jeden Detektor (10) bündeln.
14. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Bauelemente (15, 17) als Lichtleiter ausgebildet sind.
15. Sensor (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkoppelflache (16) des ersten Lichtleiters (15) und die Auskoppelfläche (18) des zweiten
Lichtleiters (17) asphärisch ausgebildet ist.
16. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) mit einer Auflagefläche auf der Innenseite der Scheibe (2) aufliegt, wobei die Auflagefläche einen vorstehenden Rand (6) aus einem elastisch nachgiebigen Material aufweist und der Sensor (1) gegen die Scheibe (2) gedrückt ist.
17. Sensor (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) mittels eines Federelements gegen die Scheibe (2) gedrückt ist.
18. Sensor (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) eine verwinkelte Öffnung aufweist, die den von der Auflagefläche des Sensors (1) , von der Innenseite der Scheibe (2) und von dem elastischen Rand (6) begrenzten Messraum mit der Umgebung des Sensors (1) verbindet.
19. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Emitter (3) als eine Lumineszenzdiode (LED) ausgebildet ist.
20. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Detektor (10) als eine Fotodiode ausgebildet ist.
PCT/EP2000/008231 1999-10-28 2000-08-23 Sensor zur detektion von feuchtigkeitstropfen und/oder schmutzpartikeln auf einer scheibe und verfahren zum betreiben eines solchen sensors WO2001031319A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001533408A JP2005518519A (ja) 1999-10-28 2000-08-23 ガラス面の水滴及び砂塵を検出するセンサ
EP00954646A EP1224452A1 (de) 1999-10-28 2000-08-23 Sensor zur detektion von feuchtigkeitstropfen und/oder schmutzpartikeln auf einer scheibe und verfahren zum betreiben eines solchen sensors

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999151831 DE19951831A1 (de) 1999-10-28 1999-10-28 Sensor zur Detektion von Feuchtigkeitstropfen und/oder Schmutzpartikeln auf einer Scheibe und Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensors
DE19951831.9 1999-10-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2001031319A1 WO2001031319A1 (de) 2001-05-03
WO2001031319A9 true WO2001031319A9 (de) 2004-04-29

Family

ID=7927105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/008231 WO2001031319A1 (de) 1999-10-28 2000-08-23 Sensor zur detektion von feuchtigkeitstropfen und/oder schmutzpartikeln auf einer scheibe und verfahren zum betreiben eines solchen sensors

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1224452A1 (de)
JP (1) JP2005518519A (de)
DE (1) DE19951831A1 (de)
WO (1) WO2001031319A1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10126953A1 (de) * 2001-06-01 2002-12-05 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben eines Regensensors sowie Regensensor zur Durchführung des Verfahrens
DE102005042962A1 (de) * 2005-09-09 2007-03-22 Hella Kgaa Hueck & Co. Sensor zum Erfassen von Schmutz auf transparenten Oberflächen oder Ermittlung von Entfernungen zu festen Körpern
DE202006000742U1 (de) * 2006-01-18 2007-05-24 Trw Automotive Electronics & Components Gmbh & Co. Kg Optische Sensorvorrichtung
DE102006023180B4 (de) * 2006-05-17 2014-08-07 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Anordnung zur Ermittlung des Verschmutzungsgrades zumindest eines Glasscheibenabschnitts eines Fahrzeugleuchtenmodul
DE102006039034A1 (de) * 2006-08-19 2008-02-21 Carl Zeiss Ag Anordnung zur Detektion von Regen, Schmutz und Umgebungslicht
DE102006044792A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-27 Schefenacker Vision Systems Germany Gmbh Sensor zur Detektion von Schmutz und/oder Regen und Verfahren zum Betreiben eines Sensors
DE102007013688B3 (de) * 2007-03-22 2008-11-06 Odelo Gmbh Optoelektronische Sensoreinrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Transparenz einer Verschmutzungen ausgesetzten Oberfläche
JP4692651B2 (ja) * 2009-02-17 2011-06-01 株式会社デンソー 雨滴検出装置並びにそれを備えたワイパ自動制御装置
JP5756818B2 (ja) * 2013-01-10 2015-07-29 富士重工業株式会社 車外設置用撮像装置
DE102014105312B3 (de) * 2014-04-14 2015-08-06 Sick Ag Erfassungsvorrichtung
JP6714462B2 (ja) * 2016-07-29 2020-06-24 株式会社日立製作所 無線センサ端末、無線センサシステムおよびセンサデータ収集方法
US10144356B2 (en) 2017-03-24 2018-12-04 Ford Global Technologies, Llc Condensation detection for vehicle surfaces via light transmitters and receivers
US20180272936A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-27 Ford Global Technologies, Llc Detection and presentation of obstructed vehicle views
CN107244294A (zh) * 2017-06-27 2017-10-13 山东国金汽车制造有限公司 一种可自动清洗的后视镜
DE102018100805A1 (de) * 2018-01-16 2019-07-18 Connaught Electronics Ltd. Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines lichtdurchlässigen Frontelements eines optischen Sensors für ein Kraftfahrzeug, Anordnung sowie Verfahren
US10948576B2 (en) 2018-02-15 2021-03-16 Ford Global Technologies, Llc Surface dirtiness detection
DE102018121454A1 (de) * 2018-09-03 2020-03-05 Motherson Innovations Company Limited Anzeigevorrichtung mit Beschlagserkennungseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Beschlagserkennung, ein Außenspiegel sowie ein Kraftfahrzeug
CN111016790B (zh) * 2019-12-11 2021-05-25 北京汽车股份有限公司 控制智能内后视镜的方法、装置、存储介质以及车辆

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0208610B1 (de) * 1985-07-04 1990-11-22 Jaeger Vorrichtung zum Erfassen von fremden Substanzen durch eine Trennwand und Fahrhilfssystem für Fahrzeuge oder Luftfahrzeuge
US4867561A (en) * 1986-08-22 1989-09-19 Nippondenso Co., Ltd. Apparatus for optically detecting an extraneous matter on a translucent shield
US4798956A (en) * 1987-07-15 1989-01-17 Hochstein Peter A Electro-optical windshield moisture sensing
DE4112847A1 (de) * 1991-04-19 1992-10-22 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum betreiben eines regendetektors
DE4312590A1 (de) * 1992-04-17 1993-10-28 Peter Prof Dr Gottwald Optoelektronische Einrichtung für Klarsichtscheiben zum Erkennen der Benetzung und Verschmutzungen und zur automatischen Betätigung von Warn- und/oder Reinigungsanlagen
DE4318358C2 (de) * 1993-05-28 1996-09-05 Visolux Elektronik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Streulicht erzeugenden Oberflächenfehlern von optischen Medien, wie Glas oder Kunststoff, insbesondere von Fahrzeugscheiben
US5386111A (en) * 1993-10-08 1995-01-31 Zimmerman; H. Allen Optical detection of water droplets using light refraction with a mask to prevent detection of unrefracted light
DE4340681C2 (de) * 1993-11-30 1997-09-04 Telefunken Microelectron Sensorsystem zur Erfassung der optischen Verhältnisse an einer Grenzfläche
DE19643465C2 (de) * 1996-10-22 1999-08-05 Bosch Gmbh Robert Steuervorrichtung für einen optischen Sensor, insbesondere einen Regensensor

Also Published As

Publication number Publication date
EP1224452A1 (de) 2002-07-24
DE19951831A1 (de) 2001-05-03
JP2005518519A (ja) 2005-06-23
WO2001031319A1 (de) 2001-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001031319A9 (de) Sensor zur detektion von feuchtigkeitstropfen und/oder schmutzpartikeln auf einer scheibe und verfahren zum betreiben eines solchen sensors
US4867561A (en) Apparatus for optically detecting an extraneous matter on a translucent shield
EP0910525B1 (de) Multifinktion-lichtsensor für fahrzeug
CN101952863B (zh) 借助于两种光谱不同的散射光测量的烟雾探测
JP4637907B2 (ja) 自動車用光電式センサー装置
EP0698261A1 (de) Multifunktionaler lichtsensor fuer ein fahrzeug
US6196704B1 (en) Light, especially tail light, for a motor vehicle
WO2002052249A1 (fr) Detecteur de depots et dispositif de commande l&#39;utilisant
JP2003254897A (ja) 雨滴及び光検出装置、及び、オートワイパー装置
FI95080C (fi) Menetelmä ja laitteisto levyn pinnalla olevien epäpuhtauksien havaitsemiseksi
EP0795743A3 (de) Verfahren und Gerät zur Infrarot-Feuchtigkeitsmessung
US6404490B2 (en) Method for detecting and localizing diffuse reflecting coatings situated on a translucent pane
US5623334A (en) Optical distance measurement apparatus and method using cleaning device
JPWO2002021107A1 (ja) 付着物検出装置およびそれを用いた制御装置
EP1113260A3 (de) Objektsensor und seine Anwendung in einer Scheibenwischersteuerungsschaltung
US20030156291A1 (en) Adhering substance detector and controller using the same
US6559466B2 (en) Device and method for automatically adapting a light sensor to a windscreen
JP2866197B2 (ja) ウインドスクリーンワイパーを制御する方法および装置
JP2007511750A (ja) ガラス、例えば自動車のフロントガラスに対するレインセンサ
JP3774021B2 (ja) 車両分離器
JPH06102092A (ja) 光センサ
WO2001030615A1 (de) Sensor zur detektion von feuchtigkeitstropfen und/oder schmutzpartikeln auf einer scheibe und verfahren zum betreiben eines solchen sensors
JP3974853B2 (ja) 付着物検出装置およびそれを用いた制御装置
US20240067131A1 (en) Method for detecting liquid on a windowpane
JP2004198214A (ja) 雨滴および光検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE ES FR GB IT

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000954646

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase in:

Ref country code: JP

Ref document number: 2001 533408

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10110523

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000954646

Country of ref document: EP

COP Corrected version of pamphlet

Free format text: PAGE 1/1, DRAWINGS, ADDED

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000954646

Country of ref document: EP