DE2354100B2

DE2354100B2 - Scheibenverschmutzungsmelder mit einer auf die beschmutzte scheibenflaeche durch die scheibe hindurch licht aussendenden lichtquelle und einem die durch die scheibenverschmutzung verursachten aenderungen des durch die scheibe hindurch remittierten lichts registrierenden lichtmessgeraet und hieran angeschlossenem signalgeber

Info

Publication number: DE2354100B2
Application number: DE19732354100
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Karl, Gerhard, Dipl.-Phys., 8701 Frickenhausen
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1973-10-29
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2354100A1; JPS5085376A; GB1484613A; IT1021977B; NL7413683A; FR2249325A1; FR2249325B1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Scheibenversehmutiungsmeldcr mit einer auf die beschmutzte Schcibenfläthe durch die Scheibe hindurch Licht aussendenden Lichtquelle und einem das an der beschmuizten Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch zurückgewortcnc Licht registrierenden Lichtmeßgerät und hieran angeschlossenem Signalgeber.

Bislang ist noch keine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art bei Tageslicht im Einsatz. In der deutschen Patentanmeldung P 21 01 319.4 wird zwar beispielsweise vorgeschlagen, das Licht einer vor der Scheibe befindlichen Lichtquelle durch diese hindurch-/iiMMiden und die durch die Seheibcnverschmut/ung verursachte Lichtschwächung durch ein hinter der Scheibe angeordnetes Lichtmeßgerät zu registrieren. Dieser Vorschlag hat jedoch neben dem baulichen Nachteil, daß Lichtquelle und Lichtmeßgerät an zwei getrennten Orten beiderseits der Scheibe anzuordnen sind, den grundsätzlichen Nachteil, daß er das Problem der wechselnden Fremdlichtstärke nicht ausreichend berücksichtigt. Letzteres führt dazu, daß zur Kompensation der wechselnden Fremdlichtstärken bei Tages- und Nachtlicht der Ergänzungsvorschlag gemacht wird, ein zweites Lichtmeßgerät neben dem ersten aufzustellen, um durch eine Differenzbildung beider Meßwerte der Lichtmeßgeräte die Störgröße der Umgebungshelligkeit zu eliminieren. Der erwähnte bauliche Nachteil der getrennten Anordnung der Lichtquelle und des Lichtmeßgerätes ergibt einen großen Abstand zwischen beiden und kompliziert die genaue optische Fokussierung. Ferner durchdringt der Lichtmeßstrahl bei dieser räumlichen Anordnung die auf ihre Verschmutzung zu messende Scheibe nur punktförmig und erfaßt nicht den übrigen Zustand der Scheibe. Aus diesen Grunden dürfte der erwähnte Vorschlag auch in Zukunft keine Verwirklichung finden.

Eine andere beispielsweise in der deutschen Patemanmeldung P 21 37 231.6 beschriebene vergleichbare Vorrichtung umgeht das Fremdlichiprobieni dadurch. d;:ß sie nur bei Nacht, also ohne störenden Tageslichieinfluß. verwendbar ist. Außerdem wird bei dieser Vorrichtung als Lichtquelle die starke Lichtquelle eines Scheinwerfers verwendet, so daß hierdurch eine Möglichkeit geboten wird, das an den Schmutzpartikeln zurückgeworfene Licht auf unmittelbarem Wege zu messen, zumal das fehlende Tageslicht einen geeigneten Nullpunktwert gibt, der die Festlegung eines Grenzwertes gestattet. Aber schon die Störung durch das Scheinwerferlicht eines entgegenkommenden Fahrzeuges bedarf einer Kompensation durch Einbau \on nachgeschalteten Zeitverzögerungsgliedern in einer Rclaisschaltung. Diese Vorrichtung kann bei Tageslicht und beliebigen Scheiben, beispielsweise bei Frontscheiben von Kraftfahrzeugen, nicht verwendet werden, da letztere überhaupt nicht mit einem starken Scheinwerferlicht bestrahlt werden und ein solches bei dauernder Einschaltung während des ganzen Tages eine die Kapazität einer Autobatterie übersteigende Energievergeudung wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sehr einfach aufgebauten, räumlich kleinen, energiesparend und störungsfrei arbeitenden Scheibenverschmut/ungsmeldcr der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei welchem insbesondere der Störfaktor eines wechselnden Fremdlichts ausgeschaltet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß nur diejenigen von der Lichtquelle ausgesandten und an der beschmutzten Scheibenfläche zurückgeworfenen Lichtanteile durch das Lichtmeßgerät erfaßt und gemessen werden, welche von der beschmutzten Scheibenfläche unter dem Winkel der Totalreflexion abgehen, wobei sie beim Verlassen der Scheibe durcn eine prismatische Vorrichtung od. dgl. hindurchgeleitet werden.

Eine besonders große Lichtstärke des zurückgeworfenen Lichtanteils ergibt sich bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch, daß das von der Lichtquelle ausgesandte Licht beim Eintreten in die Scheibe durch prismatische Vorrichtungen hindurchgeleitet wird, die das Licht an der beschmutzten Scheibenfläche im Winkel der Totalreflexion auftreffen

lassen.

Eine Fremdlichtkompensation muß also nicht durchgeführt werden und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also auch bei Tageslicht und wechselnden Außenlichtverhältnissen angewandt werden. Befindet s sich aber auf der Oberfläche der Scheibe ein durchsichtiges oder undurchsichtiges Verschmutzungsmaterial, so wird dieses die Totalreflexion beeinflussen und das Lichtmeßgerät kann entsprechende Änderun gen der Lichtintensität registrieren und mit dem Nullpunktmeßwert bei ungestörter Totalreflexion vergleichen. Bei Überschreitung eines eingestellien festgestellten Grenzwertes kann dieser dann an einen nachgeschalteten Signalgeber weitergelcitei werden.

Vorteilhaft iiaben zur Vermeidung von Brechung und Reflexion und damit zur Erhöhung der Lichtintensität die durchsichtigen Teile der Vorrichtung und die durchsichtige Klebstoffe zum Befestigen der Vorrichtung an der Scheibe den gleichen Brechungsindex wie die Scheibe.

Die prismatischen Vorrichtungen für den ein- und/oder austretenden Lichtstrahl können aus vielen kleinen Prismen zusammengesetzt scm. so daß eine fache Bauform erzielbar ist.

Zur Vergrößerung der lichtslrahlbeaulschlagten Meßflache an der beschmutzten Scheibenfläche kann das von der Lichtquelle ausgesendete Licht bei der zweiten Ausfiihriingsform der Erfindung mehrfach an der beschmutzten Scheibenfläche totalreflekliert werden. Diese vorteilhafte Ausgestaltung gestattet auch die getrennte Anordnung der Lichtquelle und des Lichtnießgeräts beidenends der durch Mchrfaeh-Totalrelle-11 ion vergrößerten beleuchteten Scheibenmeßfläche. so daß die Vorrichtung in zwei noch kleinere Bauteile aufteilbar ist. die auch nachträglich ohne Beeinträchtifung des freien Blickfeldes an der Scheibeninnenseite angeklebt werden können. Ein optisches )ustieren der Vorrichtung beim nachträglichen Einbau in ein Kraftfahrzeug ist nicht nötig, da der gesamte Strahlengang in der Vorrichtung selbst schon festgelegt ist.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung beide Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

F i g. 1 die Ausführungsform, bei welcher durch das Lichtmeßgerät lediglich diejenigen zurückgeworfenen Lichtanteile erfaßt und gemessen werden, welche die beschmutzte Scheibenfläche unter dem Winkel der Totalreflexion verlassen und

F i g. 2 die Ausführungsform, bei welcher das Licht an der beschmutzten Scheibenfläche im Winkel der Totalreflexion auftrifft.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Licht der Lichtquelle 1 über ein optisches System 8 unter kleinem Einfallswinkel auf die Oberfläche 2 gelenkt. Das unter dem Winkel der Totalreflexion an der beschmutzten Scheibenfläche 4 zurückgeworfene Licht wird durch das Prisma 11 und den Spiegel 12 auf das Lichtmeßgerät 7 mit der Blende 6 fokussiert.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform wird das von der Lichtquelle 1 stammende Licht durch ein fokussicrendes optisches System 8 (zur größeren Lichtausbeute) einem Prisma 9 und einem Spiegel 10 zugeführt und auf die Oberfläche 2 der durchsichtigen Scheibe 21 gelenkt. Das totalrcflektierte Licht tritt durch eine Prismenplatte 11 aus der Scheibe aus und wird durch ein optisches System 12 auf das Lichtmeßgerät 7 mit der Blende 6 fokussiert. Die Verwendung von Pris.Tien 9 und 11 ist deshalb notwendig, da das Licht unter einem Winkel der Totalreflexion auf die Oberfläche 2 der Scheibe fallen und unter dem gleichen Winkel reflektiert werden soll, was bei normaler Bestrahlung einer planparailelen Scheibe nicht erreicht werden kann.

Die in den Zeichnungen dargestellten Prismen 9 und 11 stellen nur beispielhafte Ausgestaltungen eines Prismas dar. So wirkt z. B. die Einbettung einer punkt-, kugel- oder flächenhaiten Lichtquelle 1 bzw. Lichtmeßgerät 7 prismatisch. Es kommt also nur darauf an, daß Licht von der Lichtquelle 1 unter dem Winkel der Totalreflexion auf die Oberfläche 2 der Scheibe 21 bzw. von dort unter dem Winkel der Totalreflexion in das Lichtmeßgerät 7 gelangen kann.

Das Lichtmeßgerät 7 mißt einen bestimmten Meßwert bei ungestörter Totalreflexion, der einen guten Nullpunktwert darstellt. Bei Veränderungen der Intensität des totalreflektierten Lichts durch Wassertropfen 5 oder feste Schmutzpartikel 4 kann das Lichtmeßgerät 7 entsprechende neue Meßwerte feststellen und an einer, in der Zeichnung nicht dargestellten Signalgeber weiterleiten, der auf einen festgelegten Cirenzwen eingestellt ist. Wird dieser Grenzwert überschritten, so kann ein Signal gegeben werden, welches eine beliebige der Scheibenreinigung dienende Vorrichtung einschaltet. Wesentlich ist hierbei, daß eine derartige Messung eines total reflektierten Lichtstrahls und seiner Inicnsi tätsändcrungen vollkommen unbeeinflußt durch Tages lichlschw ankungen geschieht und außerdem eine sehr kleine Lichtquelle 1 erfordert.

Zur Vermeidung von Brechung und Reflexion haben die durchsichtigen Teile der Vorrichtung und die Verklebungen 15 zwischen den Teilen einen gleichen oder ähnlichen Brechungsindex.

Zur Vergrößerung der lichtstrahlbeaufschlagien !lache auf der Beschmutzten Scheibenflächc bei gleichbleibender Optik werden die Prismen 9 und Il räumlich .luseindergezogen. In der Scheibe kann dann cmc mehrfache Totalreflexion an der besehmutzten Scheibenfläche stattfinden, so daß sich hierdurch die beaufschlagte Meßfläche an der Scheibe vergrößert. Die Wahrscheinlichkeit, daß ein mehrfach tutalrcllcktierter Strahl auf einen Wassertropfen oder ein Schnnuzpariikcl auftrifft und in seiner Intensität gestört wird, wird hierbei wesentlich erhöht.

In der Zeichnung sind die Gegenstände etwa in vierfacher Vergrößerung dargestellt. Das die notwendigen elektrischen und optischen Teile umlassende Gehäuse ist also in natürlicher Größe verhältnismäßig klein. Bei Vergrößerung der lichtstrahlbeaufschlagien Meßfläche an der Scheibe und Anwendung mehilacher Totalreflexion besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung aufzuteilen und noch weiter zu verkleinern, da in einem Gehäuse die Lichtquelle 1 und in einem weiteren Gehäuse das Lichtmeßgerät 7 unterzubringen sind. Diese beiden Bauteile besitzen dann eine solch kleine Baugröße, daß sie nicht die geringste Sichtbehinderung bewirken.

Der beschriebene Scheiben verschnitt tzungsmelder umfaßt somit nur wenige, kleine und kaum störanfällige Bauteile, arbeitel immer exakt und unbeemllußt durch wechselndes Fremdlicht und kann unter Verwendung durchsichtiger Klebmittel mit einsprechenden opti sehen Eigenschaften sehr einfach auch nachträglich an Scheiben angeklebt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

'i Patentansprüche:

1. Scheibenverschmutzungsmelder mit einer auf die beschmutzte Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch Licht aussendenden Lichtquelle und einem das an der beschmutzten Scheibenfläche durch die Scheibe hindurch zurückgeworfene Licht registrierenden Lichtmeßgerät und hieran angeschlossenem Signalgeber, dadurch gekennzeichnet, daß nur diejenigen von der Lichtquelle (1) ausgesandten und an der beschmutzten Scheibenfläche (2) zurückgeworfenen Lichtanteile durch das Lichtmeßgerät (6, 7) erfaßt und gemessen werden, welche von der beschmutzten Sche<benfläehe unter dem Winkel der Totalreflexion abgehen, wobei sie bein¹ Verlassen der Scheibe (21) durch eine prismalische Vorrichtung (11) oder dergl. hindurchgeleitet werden.

2. Scheibenverschmutzungsmeldcr nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Lichtquelle (1) ausgesandte Licht beim Eintreten in die Scheibe (21) durch prismatische Vorrichtungen (9, 10) hindurchgeleiiet wird, die das Licht an der beschmutzten Scheibenfläche (2) im Winkel der Totalreflexion auftreffen lassen.

3. Scheibenverschmut/ungsmeldcr nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mit Prismen und Lichtmeßgerät mittels durchsichtigem Klebstoff (15) an der Scheibe befestigt ist und der Klebstoff sowie die durchsichtigen Teile der Vorrichtung den gleichen Brechungsindex wie die Scheibe haben.

4. Scheibenverschmutzungsmeider nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die prismatische Vorrichtung für den in die Scheibe eintretenden Lichtstrahl und/od'T für den die Scheibe verlassenden Lichtstrahl aus vielen kleinen Prismen (11) zusammengesetzt ist.

5. Schcibenverschmutzungsmclder nach Anspruch

2. dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle ausgesandtc Licht zur Vergrößerung der lichtstrahlbeaufschlagten Meßflächc an der beschmutzten .Scheibenfläche mehrfach an dieser totalrcflekticrt wird.

b. Schcibenvcrschmutzungsmelder nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und das Lichtmeßgerät getrennt voneinander beidencnds der durch Mchrfach-Totalrcflexion vergrößerten beleuchteten Scheibcnmcßflächc an der Scheibe angeordnet sind.