DE4102146C1 - Rain and dirt sensor for motor vehicle windscreen - uses light source below or at inner side of pane and light measurer at top or outside - Google Patents

Rain and dirt sensor for motor vehicle windscreen - uses light source below or at inner side of pane and light measurer at top or outside

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DE4102146C1 DE19914102146 DE4102146A DE4102146C1 DE 4102146 C1 DE4102146 C1 DE 4102146C1 DE 19914102146 DE19914102146 DE 19914102146 DE 4102146 A DE4102146 A DE 4102146A DE 4102146 C1 DE4102146 C1 DE 4102146C1
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Abstract

A rain a dirt sensor for the outside of a windscreen (10) includes a light source (16) a reflection surface (13) and a photo-detector (17). The latter are located on the inside of the screen, and light from the light source is reflected by a screen/air bordering surface. If the screen becomes dirty or wet, light is decoupled by a primary optical element and is coupled by a secondary optical element. The source and the detector are located to correspond with the appropriate points on a rotational ellipse. At least one of the optical elements is pref. made of an acrylic glass. ADVANTAGE - Large external detection surface.

Description

Die Erfindung betrifft einen Regen- und Verschmutzungssensor für die Außenseite von Scheiben, insbesondere für Frontscheiben von Kraftfahr­ zeugen, nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a rain and pollution sensor for the outside of windows, especially for front windows of motor vehicles testify according to the genus of the main claim.

Aus der DE-PS 23 54 100 ist eine derartige Vorrichtung zur Erkennung von Schmutzpartikeln und/oder Wassertropfen an Scheiben bekannt, die nach dem Prinzip der abgeschwächten Totalreflexion arbeitet. Hierzu wird das von einer Licht­ quelle ausgesandte Licht an der Scheibenober- bzw. -außen­ seite reflektiert (Totalreflexion) und von einer Lichtmeß­ einrichtung erfaßt. Schmutzpartikel oder Regentropfen an der Außenseite schwächen die Reflexion, was eine Signalschwä­ chung in der Lichtmeßeinrichtung zur Folge hat. Unterhalb eines vorgebbaren Grenzwerts werden dann beispielsweise Mittel zur Scheibenreinigung automatisch eingeschaltet.From DE-PS 23 54 100 such a device for Detection of dirt particles and / or water drops Slices known to work on the principle of weakened Total reflection works. This is done by a light source emitted light on the upper or outer pane side reflected (total reflection) and from a light measurement facility recorded. Dirt particles or raindrops on the Outside weaken the reflection, which is a signal weakness chung in the light measuring device. Below of a predefinable limit value are then, for example Window cleaning agent switched on automatically.

Der Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß entweder nur eine sehr kleine Fläche der Ober- bzw. Außen­ seite der Scheibe von der Lichtmessung erfaßt wird und/oder daß das Licht durch vielfache Reflexionen in der Glasscheibe einen langen Weg im Glasmaterial zurücklegen muß und dadurch geschwächt wird. Die Erfassung eines nur sehr kleinen Be­ reichs der Glasaußenseite hat den Nachteil, daß beim Auf­ treten vereinzelter Verschmutzungen oder Wassertropfen eine sichere Erkennung des Gesamtzustandes der Scheibe oft nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei starker Sonneneinstrahlung von außen die Gefahr einer Beschädigung bzw. Übersteuerung der Lichtmeßeinrichtung infolge zu hoher Lichtinten­ sität besteht.The disadvantage of the known arrangement is that either only a very small area of the upper or outer side of the pane is detected by the light measurement and / or that the light from multiple reflections in the glass must travel a long way in the glass material and thereby is weakened. The detection of a very small loading Reichs the outside of the glass has the disadvantage that when opening Occasional dirt or drops of water occur reliable detection of the overall condition of the pane is often not  is possible. Another disadvantage is that when strong Sunshine from outside the risk of damage or Overdrive of the light measuring device due to excessive light inks there is.

Aus der US-PS 48 14 600 ist eine berührungsempfindliche Taste be­ kannt, die als optoelektronisches Bauelement ausgebildet ist. Die von einer Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung trifft auf eine als Ellipsoid ausgebildete Oberfläche der Taste, welche die Strahlung reflektiert. Sowohl die Strahlungsquelle als auch der Strahlungs­ empfänger sind in den Brennpunkten des Ellipsoids angeordnet.From US-PS 48 14 600 is a touch-sensitive button be knows, which is designed as an optoelectronic component. The of radiation emitted by a radiation source strikes an as Ellipsoid-shaped surface of the button that emits the radiation reflected. Both the radiation source and the radiation receivers are located in the focal points of the ellipsoid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regen- und Ver­ schmutzungssensor für Scheiben anzugeben, der eine große vorgebbare Detektionsfläche auf der Außenseite der Scheibe aufweist.The invention has for its object a rain and Ver Dirt sensor for windows to indicate a large predeterminable Has detection area on the outside of the disc.

Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. The task is characterized by the features specified in the main claim solved.  

Der erfindungsgemäße Regen- und Verschmutzungssensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die im Glas der Scheibe verlaufende Strahlführung relativ kurz ist, so daß sogar die Verwendung einer Infrarot-Leucht­ diode als Lichtquelle möglich ist. Dennoch wird ein großer Bereich der Scheibenober- bzw. -außenseite als kontinuierli­ che sensitive Fläche erfaßt, deren Länge nahezu der Länge der Gesamtanordnung entspricht. Dabei ist nur eine einzige Lichtquelle erforderlich, beispielsweise eine Leuchtdiode. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Gesamtweg für jeden einzelnen Lichtstrahl der Lichtquelle gleich lang ist, was zu definierten Verhältnissen führt. Schließlich kann von außen einfallendes Fremdlicht nicht auf die Lichtmeßeinrich­ tung fokussiert werden, so daß diese ohne zusätzliche Maßnah­ men gegen eine Beschädigung oder Übersteuerung durch Fremd­ licht geschützt ist.The rain and pollution sensor according to the invention with the characteristic features of the main claim has the advantage that the beam guidance in the glass of the pane is relative is short, so even using an infrared light diode as a light source is possible. Still a big one Area of the disc top or outside as a continuous che sensitive area detected, the length of almost the length corresponds to the overall arrangement. There is only one Light source required, for example a light emitting diode. Another advantage is that the overall path for each individual light beam from the light source is of equal length, which leads to defined relationships. Finally, from external light falling on the outside does not affect the light measuring device tion are focused so that these without additional measures against damage or override by third parties light is protected.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Haupt­ anspruch angegebenen Regen- und Verschmutzungssensors möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements of the main claim specified rain and pollution sensor possible.

Zur Lichtführung von der Lichtquelle zur Scheibe ist zweck­ mäßigerweise ein zweites optisches Element an der Scheibe angebracht, das für eine gute Lichtführung zur Scheibe sorgt, wobei in konstruktiv günstiger Weise die Lichtquelle und die Lichtmeßeinrichtung im oder am zweiten optischen Element an­ geordnet sein können. Hierzu kann eine gemeinsame Halterung für die Lichtquelle und die Lichtmeßeinrichtung vorgesehen sein, die am zweiten optischen Element anbringbar, insbeson­ dere an- oder aufsteckbar ist. Für Montage oder Reparatur­ zwecke können diese Bauteile dadurch in einfacher Weise von der übrigen Anordnung abgenommen bzw. dort aufgesteckt werden.It is useful for guiding light from the light source to the pane moderately a second optical element on the disc attached, which ensures good light guidance to the pane, the light source and the Light measuring device in or on the second optical element can be ordered. A common bracket can be used for this  provided for the light source and the light measuring device be attachable to the second optical element, in particular which can be plugged in or plugged on. For assembly or repair These components can therefore be used in a simple manner removed from the rest of the arrangement or plugged there.

Zur Minimierung der Schwächung und Streuung des Lichts ist am zweiten optischen Element eine Eintrittsfläche mit mini­ maler Brechung bzw. Reflexion für das Licht der Lichtquelle vorgesehen. Zusätzlich empfiehlt es sich, am zweiten opti­ schen Element zusätzlich eine Austrittsfläche mit minimaler Brechung bzw. Reflexion für das zur Lichtmeßeinrichtung geführte Licht vorzusehen. Diese Eintritts- bzw. Austritts­ fläche weist hierzu zweckmäßigerweise eine konkave, die Lichtstrahlen senkrecht hindurchlassende Krümmung auf.To minimize the weakening and scattering of light is on the second optical element an entrance area with mini painterly refraction or reflection for the light from the light source intended. In addition, it is advisable to opti on the second element additionally has an exit surface with minimal Refraction or reflection for that to the light measuring device to provide led light. This entry or exit For this purpose, the surface expediently has a concave, the Rays of light passing vertically through.

Eine konstruktiv einfache Anordnung kann dadurch erreicht werden, daß die optischen Elemente plattenförmig ausgebil­ det sind und zueinander einen rechten Winkel bilden, wobei der Winkel, den die optischen Elemente mit der Scheibennor­ male bilden, größer als der kritische Winkel ist, ab dem an der Grenzfläche Glas/Luft Totalreflexion eintritt und wobei die von der Scheibe wegweisende Stirnfläche des ersten opti­ schen Elements als Reflexionsfläche ausgebildet ist. Diese beiden optischen Elemente sind vorzugsweise nebeneinander und aneinanderstoßend an der Scheibe angeordnet. Diese An­ ordnung ermöglicht eine sehr kostengünstige Herstellung bei geringer Bauhöhe, insbesondere wenn der Winkel zwischen den optischen Elementen mit der Scheibe jeweils im wesentlichen 45° beträgt.A structurally simple arrangement can be achieved be that the optical elements are plate-shaped det and form a right angle to each other, whereby the angle that the optical elements meet with the disc form male is greater than the critical angle from which on the glass / air interface total reflection occurs and where the face of the first opti pointing away from the pane rule element is designed as a reflective surface. These the two optical elements are preferably side by side and arranged abutting on the disc. This to order allows for a very inexpensive production low height, especially if the angle between the optical elements with the disk essentially each Is 45 °.

Das wenigstens eine optische Element, vorzugsweise beide op­ tischen Elemente bestehen aus lichtdurchlässigem Kunststoff, insbesondere Acrylglas, wobei die Reflexionsfläche verspie­ gelt ist. Da der Unterschied der Brechungsindices von Glas und Acrylglas-praktisch vernachlässigbar klein ist, können hierdurch günstige optische Eigenschaften erreicht werden.The at least one optical element, preferably both op table elements are made of translucent plastic, especially acrylic glass, with the reflective surface playing is valid. Because the difference in the refractive index of glass and acrylic glass is practically negligible favorable optical properties can be achieved in this way.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and in the description below he purifies. It shows

Fig. 1 als Ausführungsbeispiel einen Regen- und Ver­ schmutzungssensor an einer Scheibenunter- bzw. -innenseite in der Draufsicht, Fig. 1 as an embodiment of a rain and Ver schmutzungssensor at a Scheibenunter- or -innenseite in plan view,

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Sensor in einer Ansicht von oben und parallel zur Scheibenfläche, Fig. 2 shows the sensor shown in Fig. 1 in a view from above and parallel to the disk surface,

Fig. 3 eine Hilfskonstruktion der Anordnung gemäß Fig. 2 zur Erläuterung des Strahlengangs und Fig. 3 an auxiliary construction of the arrangement shown in FIG. 2 for explaining the optical path and

Fig 4 den Strahlengang in einer aufgeklappten, zwei­ dimensionalen Darstellung. 4 shows the beam path in an opened, two-dimensional representation.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Regen- und Ver­ schmutzungssensor ist an der Innen- bzw. Unterseite einer Glasscheibe 10 angeklebt, bei der es sich beispielsweise um die Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs handeln kann. Dieser Sensor besteht im wesentlichen aus einem ersten optischen Element 11 und einem zweiten optischen Element 12, die aus Acrylglas bestehen, dessen Brechungsindex im wesentlichen dem von Glas entspricht. Auch andere durchsichtige Kunst­ stoffe mit entsprechenden Eigenschaften oder Gläser können selbstverständlich als optische Elemente eingesetzt werden. Die beiden optischen Elemente 11, 12 sind plattenförmig aus­ gebildet bzw. aus einer entsprechenden Kunststoffplatte herausgearbeitet. Dabei bilden die Plattenebenen der opti­ schen Elemente 11 und 12 jeweils zur Ebene der Glasscheibe 10 einen Winkel von im wesentlichen 45°, so daß die opti­ schen Elemente 11, 12 zueinander einen Winkel von 90° bil­ den. Sie sind dabei aneinanderstoßend auf die Glasscheibe 10 geklebt, wobei der Brechungsindex des Klebers ebenfalls etwa dem von Glas entsprechen sollte.The rain and dirt sensor shown in FIGS. 1 and 2 is glued to the inside or underside of a glass pane 10 , which can be, for example, the front pane of a motor vehicle. This sensor essentially consists of a first optical element 11 and a second optical element 12 , which consist of acrylic glass, the refractive index of which essentially corresponds to that of glass. Other transparent plastic materials with appropriate properties or glasses can of course be used as optical elements. The two optical elements 11 , 12 are formed from a plate or made from a corresponding plastic plate. The plate planes of the optical elements 11 and 12 each form an angle of essentially 45 ° to the plane of the glass pane 10 , so that the optical elements 11 , 12 form an angle of 90 ° to one another. They are glued to the glass pane 10 abutting one another, the refractive index of the adhesive likewise corresponding approximately to that of glass.

Die von der Glasscheibe 10 wegweisende schmale Stirnfläche 13 des ersten optischen Elements 11 ist als Teilfläche eines Rotationsellipsoids ausgebildet und verspiegelt, so daß sie als Reflexionsfläche dient. Das zweite optische Element 12 ist als Koppelelement zur Ein- und Auskopplung von Licht ausgebildet. Hierzu ist das zweite optische Element 12 an der oberen und unteren freien Ecke abgeschrägt, wobei die Abschrägung als Eintrittsfläche 14 und Austrittsfläche 15 für Licht ausgebildet sind. An der oberen Eintrittsfläche 14 ist als Lichtquelle eine Leuchtdiode (LED) 16 angeordnet, wobei die Eintrittsfläche 14 eine Krümmung aufweist, so daß die Lichtstrahlen senkrecht durch die Eintrittsfläche 14 in das zweite optische Element 12 eindringen können. Entspre­ chend weist die Austrittsfläche 15 eine Krümmung auf, durch die das fokussierte Licht senkrecht hindurchgeht. Im Fokus­ sierpunkt ist ein Fotodetektor 17 angeordnet.The narrow end face 13 of the first optical element 11 pointing away from the glass pane 10 is designed and mirrored as a partial face of an ellipsoid of revolution, so that it serves as a reflective face. The second optical element 12 is designed as a coupling element for coupling light in and out. For this purpose, the second optical element 12 is chamfered at the upper and lower free corner, the chamfer being designed as an entrance surface 14 and an exit surface 15 for light. A light-emitting diode (LED) 16 is arranged on the upper entry surface 14 as a light source, the entry surface 14 having a curvature so that the light rays can penetrate perpendicularly through the entry surface 14 into the second optical element 12 . Accordingly, the exit surface 15 has a curvature through which the focused light passes perpendicularly. In the focal point, a photodetector 17 is arranged.

Der beschriebene Regen- und Verschmutzungssensor arbeitet nach dem Prinzip der abgeschwächten Totalreflexion. Das Licht der Leuchtdiode 16 wird über die Eintrittsfläche 14 in das zweite optische Element 12 eingekoppelt und wird unter einem Winkel von 45° an der Scheibenaußen- bzw. -oberseite 18 der Glasscheibe reflektiert. Der Winkel, den die Licht­ strahlen mit der Scheibennormalen bilden, also im Ausfüh­ rungsbeispiel der Winkel von 45°, ist dabei größer als der kritische Winkel, ab dem an der Grenzfläche Glas/Luft Total­ reflexion auftritt. Infolge dieser Totalreflexion tritt das Licht an der Scheibeninnen- bzw. -unterseite 19 in das erste optische Element 11 ein und wird an der verspiegelten Stirn­ fläche 13 reflektiert. Nach erneutem Eintritt in die Glas­ scheibe erfährt es eine weitere Totalreflexion an der Schei­ benaußen- bzw. -oberseite 18 und gelangt in das zweite optische Element 12 zurück, wo es am Fotodetektor 17 fokus­ siert wird. Die Fokussierung wird dadurch erreicht, daß die Leuchtdiode 16 und der Fotodetektor 17 in den beiden Brenn­ punkten des Rotationsellipsoids angeordnet sind, das durch die Stirnfläche 13 gebildet wird.The rain and pollution sensor described works on the principle of attenuated total reflection. The light from the light-emitting diode 16 is coupled into the second optical element 12 via the entry surface 14 and is reflected at an angle of 45 ° on the outside or top surface 18 of the glass pane. The angle that the light rays form with the normal to the pane, i.e. in the exemplary embodiment the angle of 45 °, is greater than the critical angle from which total reflection occurs at the glass / air interface. As a result of this total reflection, the light enters the first optical element 11 on the inside or underside of the pane 19 and is reflected on the mirrored end face 13 . After renewed entry into the glass pane, it experiences a further total reflection on the pane benaußen- or top 18 and returns to the second optical element 12 , where it is focused on the photodetector 17 . The focusing is achieved in that the light-emitting diode 16 and the photodetector 17 are arranged in the two focal points of the ellipsoid of revolution which is formed by the end face 13 .

Zur Verdeutlichung des Strahlengangs kann man sich das erste optische Element 11 gemäß Fig. 3 an der Scheibenaußen- bzw. -oberseite 18 gespiegelt denken. Dies ist in Fig. 3 strich­ punktiert dargestellt. Durch diese gedankliche Hilfskonstruk­ tion ergibt sich ein Strahlengang, der sich in der zweidimen­ sionalen Darstellung gemäß Fig. 4 beschreiben läßt. Die Darstellung gemäß Fig. 4 entspricht dem Schnitt AB gemäß Fig. 3. Die drei parallelen Linien stellen die Schnitt­ linien des Lichts mit der Scheibenaußen- bzw. -oberseite 18 und der Scheibeninnen- bzw. -unterseite 19 (2mal) dar. Aus dieser Darstellung wird deutlich, daß das von der Leucht­ diode 16 im ersten Brennpunkt der Ellipse 20 ausgehende Licht im Fotodetektor 17 fokussiert wird, der sich im zwei­ ten Brennpunkt dieser Ellipse 20 befindet. Die Ellipse 20 stellt dabei ein Schnittbild des Rotationsellipsoids dar, das teilweise durch die Stirnfläche 13 am ersten optischen Element 11 gebildet wird.To clarify the beam path, the first optical element 11 according to FIG. 3 can be thought of as mirrored on the outside or top 18 of the pane. This is shown in dash- dotted lines in FIG. 3. This conceptual auxiliary construction results in a beam path which can be described in the two-dimensional representation according to FIG. 4. The representation according to FIG. 4 corresponds to the section AB according to FIG. 3. The three parallel lines represent the cutting lines of light with the pane outer or upper side 18 and the pane inner or lower side 19 (twice). From this Representation is clear that the light emanating from the light emitting diode 16 in the first focal point of the ellipse 20 is focused in the photodetector 17 , which is located in the second focal point of this ellipse 20 . The ellipse 20 represents a sectional image of the ellipsoid of revolution, which is partially formed by the end face 13 on the first optical element 11 .

Die fächerartige Aufspreizung des von der Leuchtdiode 16 emittierten Lichts wird dadurch erreicht, daß man die im allgemeinen rotationssymmetrische Leuchtdiode an zwei gegen­ überliegenden Stellen abflacht. Dadurch wird die fokussie­ rende Wirkung des Leuchtdioden-Gehäuses in einer Ebene auf­ gehoben, während sie in der dazu senkrechten Ebene erhalten bleibt. Es wird eine Leuchtdiode mit kleinem Halbwinkel des Strahlungskegels benutzt.The fan-like spread of the light emitted by the light emitting diode 16 is achieved by flattening the generally rotationally symmetrical light emitting diode at two opposite points. As a result, the focussing effect of the light-emitting diode housing is canceled in one plane, while it remains in the plane perpendicular to it. An LED with a small half-angle of the radiation cone is used.

Die Gesamtheit der sensitiven Reflexionspunkte an der Schei­ benoberfläche bildet eine langgestreckte Fläche, deren Länge etwa dem Abstand der Ellipsenbrennpunkte entspricht. Die Breite dieser Fläche hängt von der Strahlungscharakteristik der Leuchtdiode sowie der Breite der optischen Elemente 11, 12 ab, also der Dicke der durchsichtigen Platten. Befindet sich ein Wassertropfen oder ein Schmutzpartikel auf dieser sensitiven Fläche, so wird die Totalreflexion gestört und die Intensität des Lichts geschwächt, das zum Detektor gelangt. Diese Signalschwächung wird in einer nicht darge­ stellten elektronischen Schaltung ausgewertet und für Schalt­ zwecke benutzt. Beispielsweise kann bei Unterschreitung eines festlegbaren Grenzwerts der Intensität der Scheiben­ wischer eingeschaltet oder das Schließen eines Verdecks oder von Seitenscheiben eingeleitet werden. Eine hierfür geeignete elektronische Auswerteschaltung ist beispielswei­ se im eingangs angegebenen Stand der Technik näher beschrie­ ben.The entirety of the sensitive reflection points on the surface of the pane forms an elongated surface, the length of which corresponds approximately to the distance between the ellipse focal points. The width of this area depends on the radiation characteristic of the light-emitting diode and the width of the optical elements 11 , 12 , that is to say the thickness of the transparent plates. If there is a drop of water or a dirt particle on this sensitive surface, the total reflection is disturbed and the intensity of the light that reaches the detector is weakened. This signal weakening is evaluated in an electronic circuit not shown and used for switching purposes. For example, if the intensity of the windshield wipers falls below a definable limit, the closing of a convertible top or side windows can be initiated. A suitable electronic evaluation circuit is described, for example, in the prior art specified at the outset.

Zur Ausschaltung des Fremdlichteinflusses kann das Licht der Leuchtdiode moduliert und frequenzselektiv verstärkt werden. Weiterhin ist es möglich, eine Infrarot-Leuchtdiode zu verwenden, so daß kein sichtbares Licht im Regen- und Ver­ schmutzungssensor auftritt und störende Reflexe erzeugen könnte.The light of the Light-emitting diode can be modulated and frequency-selectively amplified. It is also possible to add an infrared light emitting diode use so that no visible light in the rain and ver dirt sensor occurs and generate disturbing reflections could.

Zur Verbreiterung der sensitiven Fläche, also der Reflexions­ fläche des Lichts an der Scheibenaußen- bzw. -oberseite 18 kann zur Herstellung der optischen Elemente 11, 12 eine dickere Platte verwendet werden. Im Grenzfall wird ein homogenes Bauelement verwendet, wobei die Leuchtdiode 16 und der Fotodetektor 17 beispielsweise in Ausnehmungen dieses Bauteils eingesetzt sein können. Dies ist beispielsweise auch beim dargestellten Ausführungsbeispiel möglich, d. h., das zweite optische Element 12 weist eine größere Dimensio­ nierung auf und besitzt an den beiden Eckbereichen Ausneh­ mungen zur Aufnahme der Leuchtdiode 16 und des Fotodetektors 17.To widen the sensitive surface, ie the reflection surface of the light on the outside or top 18 of the pane, a thicker plate can be used to produce the optical elements 11 , 12 . In the limit case, a homogeneous component is used, with the light-emitting diode 16 and the photodetector 17 being able to be used, for example, in recesses in this component. This is also possible, for example, in the exemplary embodiment shown, ie the second optical element 12 has a larger dimensioning and has recesses in the two corner regions for receiving the light-emitting diode 16 and the photodetector 17th

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine gemeinsame Halterung 21 für die Leuchtdiode 16 und den Fotodetektor 17 vorzusehen, die in Fig. 1 nur schematisch als gestrichel­ te Linie dargestellt ist. Diese Halterung kann auf das erste optische Element 12 aufgesteckt oder auf andere Weise be­ festigt sein.Another possibility is to provide a common holder 21 for the light-emitting diode 16 and the photodetector 17 , which is shown only schematically in FIG. 1 as a dashed line. This bracket can be plugged onto the first optical element 12 or be fixed in some other way.

Anstelle einer Leuchtdiode 16 können selbstverständlich auch andere bekannte Lichtquellen eingesetzt werden. Instead of a light emitting diode 16 , other known light sources can of course also be used.

Die dargestellte und beschriebene Anordnung kann auch in der Weise modifiziert werden, daß die als Rotationsellipoid­ fläche ausgebildete Stirnfläche 13 des zweiten optischen Elements 12 relativ zur Kontaktfläche mit der Glasscheibe 10 asymmetrisch bzw. schräg angeordnet ist, so daß der zweite Brennpunkt, an dem der Fotodetektor 17 angeordnet ist, noch im ersten optischen Element 11 angeordnet ist. In diesem Falle wird das Licht nur einmal an der Glasscheibe 10 re­ flektiert. Das zweite optische Element 12 kann in diesem Falle wesentlich kleiner ausgebildet werden.The arrangement shown and described can also be modified in such a way that the end face 13 of the second optical element 12 , which is designed as an elliptical of revolution, is arranged asymmetrically or obliquely relative to the contact surface with the glass pane 10 , so that the second focal point at which the photo detector 17 is arranged, is still arranged in the first optical element 11 . In this case, the light is reflected only once on the glass pane 10 . In this case, the second optical element 12 can be made significantly smaller.

Claims (17)

1. Regen- und Verschmutzungssensor für die Außenseite von Scheiben, insbesondere Frontscheiben von Kraftfahrzeugen, mit einer Licht­ quelle, einer Reflexionsfläche und einem Fotodetektor, die so bei der Innenseite der Scheibe angeordnet sind, daß Licht der Lichtquelle über die Innenseite der Scheibe zu der der Außenseite der Scheibe zugeordneten Grenzfläche Scheibe/Luft gelangt, dort einen Über­ wachungsbereich ausleuchtet, bei fehlender Regenbenetzung und Ver­ schmutzung an der Grenzfläche totalreflektiert wird, die Innenseite der Scheibe abermals durchläuft und über die fokussierende Reflexionsfläche schließlich den Fotodetektor beaufschlagt, ge­ kennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - die Lichtauskopplung aus der Scheibe (10) erfolgt über ein erstes optisches Element (11), an dessen von der Scheibe (10) wegweisender Stirnfläche (13) die fokussierende Reflexionsfläche als Teil eines Rotationsellipsoids ausgebildet ist,
  • - die Lichteinkopplung in die Scheibe (10) erfolgt über ein zweites optisches Element (12) derart, daß der ausgeleuchtete Überwachungs­ bereich eine langgestreckte Fläche darstellt,
  • - im Strahlengang des zweiten optischen Elements (12) sind die Licht­ quelle (10) und der Fotodetektor (17) an Orten vorgesehen, die dem ersten und dem zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoids entsprechen.
1. Rain and pollution sensor for the outside of windows, especially windshields of motor vehicles, with a light source, a reflection surface and a photodetector, which are arranged on the inside of the pane so that light from the light source on the inside of the pane to the The outside of the pane is assigned to the interface between the pane and the air, where a monitoring area is illuminated, in the absence of rain and pollution at the interface is totally reflected, the inside of the pane is run through again and finally the photodetector is acted on via the focusing reflection surface, characterized by the following features:
  • the light is decoupled from the disk ( 10 ) via a first optical element ( 11 ), on the end face ( 13 ) of which the disk ( 10 ) points away, the focusing reflection surface is formed as part of an ellipsoid of revolution,
  • - The coupling of light into the pane ( 10 ) takes place via a second optical element ( 12 ) in such a way that the illuminated monitoring area represents an elongated area,
  • - In the beam path of the second optical element ( 12 ), the light source ( 10 ) and the photodetector ( 17 ) are provided at locations that correspond to the first and second focal points of the ellipsoid of revolution.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Reflexionsfläche des ersten optischen Elements (11) zurückreflek­ tierte Licht erneut an der Scheibe (10) reflektiert wird, bevor es zum Fotodetektor (17) im zweiten Brennpunkt fokussiert wird.2. Sensor according to claim 1, characterized in that the light reflected on the reflection surface of the first optical element ( 11 ) is reflected again on the disk ( 10 ) before it is focused on the photodetector ( 17 ) in the second focal point. 3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ quelle (16) und der Fotodetektor (17) im oder am zweiten optischen Element (12) angeordnet sind.3. Sensor according to claim 2, characterized in that the light source ( 16 ) and the photodetector ( 17 ) are arranged in or on the second optical element ( 12 ). 4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (21) für die Lichtquelle (16) und den Fotodetektor (17) vorgesehen ist, die am zweiten optischen Element (12) anbringbar ist.4. Sensor according to claim 3, characterized in that a holder ( 21 ) for the light source ( 16 ) and the photodetector ( 17 ) is provided, which can be attached to the second optical element ( 12 ). 5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (21) am zweiten optischen Element (12) an- oder aufsteckbar ist.5. Sensor according to claim 4, characterized in that the holder ( 21 ) on the second optical element ( 12 ) can be plugged in or plugged on. 6. Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am zweiten optischen Element (12) vorzusehende Eintritts­ fläche (14) für minimale Brechung bzw. Reflexion für das Licht der Lichtquelle (16) ausgelegt ist.6. Sensor according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the entry surface to be provided on the second optical element ( 12 ) ( 14 ) is designed for minimal refraction or reflection for the light of the light source ( 16 ). 7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am zweiten optischen Element (12) vorzusehende Austrittsfläche (15) für minimale Brechung bzw. Reflexion für das zum Fotodetektor (17) geführte Licht ausgelegt ist.7. Sensor according to claim 6, characterized in that the exit surface ( 15 ) to be provided on the second optical element ( 12 ) is designed for minimal refraction or reflection for the light led to the photodetector ( 17 ). 8. Sensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und/oder Austrittsfläche (14, 15) eine konkave, die Licht­ strahlen senkrecht hindurchlassende Krümmung aufweisen bzw. aufweist.8. Sensor according to claim 6 or 7, characterized in that the entrance and / or exit surface ( 14 , 15 ) have a concave curvature which radiates light vertically. 9. Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (11, 12) plattenförmig ausgebildet sind und miteinander einen rechten Windel bilden. 9. Sensor according to one of claims 3 to 8, characterized in that the optical elements ( 11 , 12 ) are plate-shaped and together form a right diaper. 10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den optischen Elementen (11, 12) und der Scheibe (10) jeweils im wesentlichen 45° beträgt.10. Sensor according to claim 9, characterized in that the angle between the optical elements ( 11 , 12 ) and the disc ( 10 ) is in each case essentially 45 °. 11. Sensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (11, 12) nebeneinander und aneinander stoßend an der Scheibe (10) angeordnet sind.11. Sensor according to claim 9 or 10, characterized in that the optical elements ( 11 , 12 ) are arranged side by side and abutting on the disc ( 10 ). 12. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der optischen Elemente (11, 12) aus lichtdurchlässigem Kunststoff besteht.12. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the optical elements ( 11 , 12 ) consists of translucent plastic. 13. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der optischen Elemente (11, 12) an der Scheibe (10) angeklebt ist.13. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the optical elements ( 11 , 12 ) on the disc ( 10 ) is glued. 14. Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des vorzusehenden Klebers im wesentlichen demjenigen von Glas entspricht.14. Sensor according to claim 13, characterized in that the Refractive index of the adhesive to be provided essentially that of glass corresponds. 15. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Unterschreitung eines vorgebbaren Signalpegels des Fotodetektors (17) elektronische Schaltmittel betätigbar sind.15. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that when a predetermined signal level of the photodetector ( 17 ) is undershot, electronic switching means can be actuated. 16. Sensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schaltmittel die Betätigung von Scheibenwischern eines Kraftfahrzeugs und/oder das Schließen von Öffnungen auslösbar ist.16. Sensor according to claim 15, characterized in that by the Switching means the actuation of windshield wipers of a motor vehicle and / or the closing of openings can be triggered. 17. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunst­ stoff Acrylglas ist.17. Sensor according to claim 12, characterized in that the art is acrylic glass.
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