DE4017051A1 - Sensoreinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrich­ tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist eine derartige Sensoreinrichtung bekannt (EP 3 12 788 A2), bei der die Sichtweite mit Hilfe von Lichtsignalen bestimmt wird, die von einem Licht­ emitter ausgesandt und entsprechend den jeweiligen Sichtverhältnissen mit unterschiedlicher Intensität und zu unterschiedlichen Zeitpunkten reflektiert in einem Lichtempfänger aufgenommen werden. Lichtemit­ ter und Lichtempfänger sind dabei innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet.

Die bekannte Einrichtung ist relativ aufwendig, da sie einen Lichtemitter und darüber hinaus eine relativ umfangreiche Auswertelogik benötigt. Durch diese muß beispielsweise unterschieden werden, ob die Reflexion anhand eines feststehenden Hindernis­ ses oder aber durch atmosphärische Sichtbehinde­ rungen erfolgt. Ferner ergeben sich besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Signalauswertung, da die Intensität des reflektierten Signals von der Entfernung des Reflektors reziprok quadratisch abhängt und beispielsweise dann besondere Vorkeh­ rungen zu treffen sind, wenn sich das Kraftfahrzeug bereits im Nebel befindet. Die Intensität des reflektierten Signals ist dann in der Regel beson­ ders stark.

Bedingt durch den Zielkonflikt, einerseits einen gewissen Winkelbereich zu bestrahlen und dadurch andererseits aber die Intensität des reflektierten Signals entsprechend stark herabzusetzen, muß der Bildfeldbereich, der bei der bekannten Sensorein­ richtung abgetastet wird, relativ klein gehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand eine gute Aussage über die herrschenden Sichtverhältnisse liefert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Bei der Erfindung ist ein separater Lichtemitter nicht erforderlich. Es wird das Licht ausgewertet, das sich natürlicherweise innerhalb des Bildfeld­ bereichs befindet und in Richtung der Blende ausge­ sandt wird. Der Winkel, unter dem das gesamte abgetastete Bildfeld bezüglich der Sensoreinrichtung erscheint, ist praktisch nicht begrenzt und kann den Maximalwert von 2 besitzen. Durch den in der Regel sehr großen Bildfeldwinkel lassen sich lokale Sichtbeeinträchtigungen, beispielsweise in Form eines Hindernisses, problemlos eliminieren. Sie haben keinerlei Einfluß auf die Aussage über die tatsächlichen, natürlichen Sichtverhältnisse.

Bestimmend für den Verlauf des Ausgangssignals des Lichtempfängers sind die Intensitätsunterschiede benachbarter Bildfeldbereiche. Bei klarer Sicht treten, bedingt durch die unterschiedliche starke Strahlungsintensität der einzelnen Bildfeldbereiche, die durch unterschiedliche Farb- und Formgebung sowie ggf. Temperatur bestimmt ist, starke Signal­ schwankungen auf. Dieser Zusammenhang wird auch als Kontrastverlauf bezeichnet. Schlechte (gute) Sicht­ verhältnisse sind durch einen geringen (hohen) Kontrast charakterisiert. Bei Durchfahren des Bildfeldes treten nur geringe (hohe) Signalände­ rungen auf. Dieser Signalverlauf läßt somit einen eindeutigen Rückschluß auf die herrschenden Sicht­ verhältnisse zu.

Die Patentansprüche 2 bis 6 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und haben zwei alter­ native konstruktive Ausführungen zum Inhalt.

Bei der einen Ausführungsform entsprechend den Patentansprüchen 2 bis 4 ist die Blende körperlich ausgebildet. Die Abtastung des Bildfeldes erfolgt durch eine geeignete Bewegung der Blende. Dabei ist die Rotationsbewegung besonders vorteilhaft geeig­ net, eine gleichmäßige Abtastung des Bildfeldes vorzunehmen. Die Rotationsachse kann dabei vertikal oder horizontal ausgerichtet sein.

In der anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Blende mit Hilfe eines LCD-Feldes gebildet, in dem ein Streifen lichtdurchlässig ausgebildet ist. Die Bewegung der Blende kann dabei besonders vorteilhaft durch eine scheinbare Wanderbewegung dieses Strei­ fens erzeugt werden. Diese Bewegung ihrerseits kann durch die Maßnahmen hervorgerufen werden, die im Patentanspruch 6 angegeben sind.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung,

Fig. 2 eine Alternative zu Fig. 1 und

Fig. 3 charakteristische Signalverläufe bei unterschiedlichen Sichtverhältnissen.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 sind die we­ sentlichen konstruktiven Teile einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung dargestellt. Es handelt sich dabei um einen feststehenden Lichtemp­ fänger 1 sowie eine Blende 2. Diese ist als Schlitzblende in einem torusförmigen Blendenkörper 3 ausgebildet.

Zur Bestimmung der Sichtverhältnisse wird der Blendenkörper 3 um seine Rotationsachse 4 rotiert. Bedingt durch die Gesetze der geometrischen Optik wird damit ein Bildfeldbereich jeweils abgetastet, der strichliert durch die eingezeichneten Linien 5 dargestellt ist. Bei der Rotation des Blendenkörpers 3 wandert der Bildfeldbereich entsprechend der Bewegung der Blende 2 und bestreicht einen Winkel, der bei einer vollständigen Rotation des Blenden­ körpers 3 gleich dem Wert von 2 ist.

Entsprechend den jeweiligen Sichtverhältnissen ergibt sich ein Verlauf des mit Hilfe des Sensors bestimmten Licht-Intensitäts-Signals, der in Fig. 3 ausgezogen für einen hohen Kontrast, d. h. gute Sichtverhältnisse, und strichliert für geringen Kontrast, d. h. deutlich getrübte Sichtverhältnisse gegenüber dem Drehwinkel des Blendenkörpers 3 bzw. unter der Voraussetzung einer gleichförmigen Dreh­ bewegung gegenüber der Zeit aufgetragen ist.

Durch Vergleich des Signalverlaufs, insbesondere den relativen Abweichungen gegenüber dem jeweiligen Mittelwert des Ausgangssignals, gegenüber vorgege­ benen Signalverläufen mit einer geeigneten Auswer­ teschaltung (nicht dargestellt) läßt sich somit eindeutig und mit geringem Aufwand erkennen, welche Sichtverhältnisse vorliegen.

Dabei kann durch Rotation des Blendenkörpers 3 um eine vertikale Achse ein Bereich abgetastet werden, der in etwa horizontal liegt. Beim Anwendungsfall für ein Kraftfahrzeug ist es damit möglich, bei­ spielsweise die vor bzw. hinter dem Fahrzeug herr­ schenden Sichtverhältnisse zu erkennen und bei­ spielsweise eine Geschwindigkeitsempfehlung oder sonstige Vorsicht- bzw. Warnmaßnahmen auszulösen.

Bei Rotation des Blendenkörpers 3 um eine horizon­ tale Achse läßt sich beispielsweise die Sichtbeeinträchtigung in Abhängigkeit von der Sichthöhe bestimmen und entsprechend daraus eine Empfehlung für die zu wählende Beleuchtungsart aussprechen.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist die Blende als Streifenelement 6 innerhalb eines LCD-Feldes 7 ausgebildet. Das Feld 7 ist bis auf das Streifen­ element 6 lichtundurchlässig. Durch das Streifen­ element fällt Licht aus einem Bildfeldbereich auf den wiederum feststehenden Lichtempfänger 1, der hinsichtlich seiner Begrenzungslinien 5 strichliert dargestellt ist.

Die Abtastung eines größeren Bildfeldbereichs wird durch eine scheinbare Bewegung des Streifenelements 6 hervorgerufen. Hierzu wird aufeinanderfolgend der jeweils benachbarte Streifen hellgetastet und der unmittelbar vorhergehende, eben noch hell getastete Streifen wieder lichtundurchlässig geschaltet. Auf diese Weise "wandert" die durch das Streifenelement 6 bestimmte Blende über das Feld 7 und bestreicht somit den gesamten Bildfeldbereich. Auch hier ergibt sich ein Ausgangssignal des Lichtempfängers 1, das in Fig. 3 schematisch für die unterschiedlichen Sichtverhältnisse dargestellt ist.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise in Form einer linear bewegten kör­ perlichen Blende oder aber durch Übertragung der Ausführungsform von Fig. 2 auf ein torusförmiges LCD-Feld entsprechend Fig. 1 realisiert werden. Wie bei Fig. 1 kann das LCD-Feld 7 auch horizontal ausgerichtet werden. Die dann vertikal liegenden Streifen tasten dann einen horizontalen Bildfeldbe­ reich ab.

Vorteilhaft an diesen Ausführungsformen der Erfin­ dung ist der einfache und preisgünstige Aufbau der Sensoreinrichtung, die einfache Auswertung des Signals für den einzigen Lichtempfänger, das Fehlen einer Signalkompensation bzw. Referenzsignalerzeu­ gung zur Rauschunterdrückung sowie die hohe Kon­ trastempfindlichkeit und hohe Dynamik, die ohne Einfluß auf das Ausgangssignal möglich ist und damit ein Abtasten eines Bildfeldes mit hoher Abtastfre­ quenz ermöglicht.

Claims (6)

1. Sensoreinrichtung zur Bestimmung von Sichtver­ hältnissen außerhalb eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch die Kombination eines feststehenden Lichtempfängers (1) und einer zugeordneten, auf einen Bildfeldbereich (5) ausgerichteten Blende (2, 6), die in ihrer Lage veränderlich ist und die während dieser Lage­ veränderung das gesamte Bildfeld abtastet, und gekennzeichnet ferner durch eine Auswerte­ schaltung, die das Ausgangssignal des Licht­ empfängers mit für unterschiedliche Lichtver­ hältnisse charakteristischen Signalverläufen (Fig. 3) vergleicht.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (2) als Schlitz in einem Blendenkörper (3) ausgebildet ist.

3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blendenkörper (3) zur Abtastung des Bildfeldes gleichförmig bewegt ist.

4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blendenkörper (3) eine Rotationsbewegung ausführt.

5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (6) als licht­ durchlässiger Streifen in einem ansonsten lichtundurchlässigen LCD-Feld (7) ausgebildet ist.

6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageveränderung der Blende (6) durch aufeinanderfolgendes Auftasten benachbarter Streifen des LCD-Feldes (7) erzeugt ist.