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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugfeuchtigkeits-Erfassungssysteme,
die Niederschlag auf einer Außenfläche eines
Fahrzeugfensters oder einer Windschutzscheibe erkennen, und, genauer ausgedrückt, einen
Regendetektor, der von der Windschutzscheibe entkoppelt ist und
getrennt sowohl Regen auf einer Außenfläche als auch Nebel oder Beschlag
auf einer Innenfläche
des Fensters erfassen kann.
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Es
sind mehrere Regensensorsysteme vorgeschlagen worden. Frühe Versuche
waren typischerweise dicht an die Innenfläche der Windschutzscheibe gekoppelt,
zum Beispiel durch Kleben an die Glasoberfläche oder dergleichen. Das Problem
mit solchen dicht gekoppelten Einheiten besteht darin, dass sie
Schwierigkeiten bei der Notwendigkeit erzeugen, zwei verschiedene
Windschutzscheibenkonfigurationen in der Fabrik zu handhaben, was
Lagerkosten erhöht.
Ferner erzeugt die dichte Kopplung eine Schwierigkeit bei der Auswechselung
der Windschutzscheibe im Aftermarket. Dies ist eine Folge der Notwendigkeit,
den Regensensor auf der Windschutzscheibe auszuwechseln, nachdem
die Windschutzscheibe ausgewechselt wurde. Die andere Schwierigkeit
bei dicht gekoppelten Regensensoreinheiten besteht darin, dass die
dichte Nähe
der Einheiten zu der Glasoberfläche
zu einer relativ kleinen Abtastfläche führt. Deshalb erhöhen dicht
gekoppelte Einheiten zum Erreichen einer adäquaten Abtastfläche die
Anzahl von Abtastkanälen,
was zu einer Erhöhung
von Kosten und Sperrigkeit der Einheit führt.
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Zum
Vermeiden von Problemen beim Auswechseln einer Windschutzscheibe,
wenn sie zerbrochen wird oder Sprünge erhält, und anderer Mängel bei
an die Windschutzscheibe gekoppelten Einheiten sind andere Vorrichtungen
vorgeschlagen worden, die von der Windschutzscheibe entkoppelt sind,
so dass der Sensor von der Innenfläche der Windschutzscheibe beabstandet
ist. Ein solches System ist jedoch nicht gut beim Bestimmen, wann
das von ihm empfangene Signal auf Regentropfen auf der Außenseite
der Windschutzscheibe beruht oder auf Nebelpartikeln auf der Innenfläche der
Windschutzscheibe beruht. Deshalb kann Nebel auf der Innenseite
der Windschutzscheibe zu einem falschen Regensignal an das System
führen,
was zum Einschalten der Windschutzscheibenwischer führen kann, wenn
keine Feuchtigkeit auf der Außenfläche der Windschutzscheibe
vorhanden ist.
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Es
sind andere Systeme zum Entkoppeln des Regensensors von der Windschutzscheibe
vorgeschlagen worden, um einige der Nachteile früher vorgeschlagener Systeme
zu überwinden.
Eine solche Vorrichtung richtet eine Beleuchtungsquelle und einen
Beleuchtungssensor in einem spitzen Winkel in Bezug zueinander aus,
so dass, wenn das Licht durch Nebeltröpfchen auf der Innenfläche der
Windschutzscheibe umgeleitet wird, es nicht durch den Sensor empfangen
wird, während
Licht, das durch die Windschutzscheibe gebrochen und weiter durch Wassertröpfchen auf
der Außenfläche der
Windschutzscheibe reflektiert wird, durch den Sensor empfangen werden
kann, wodurch angeblich Regentröpfchen
auf der Außenfläche der
Windschutzscheibe erfasst werden. Während eine solche Vorrichtung wohl
die Wahrscheinlichkeit eines falschen Signals von Regen reduzieren
kann, wenn nur Nebel auf der Innenfläche der Windschutzscheibe vorhanden
ist, bestimmt die Vorrichtung nicht, dass Nebel auf der Innenfläche vorhanden
ist. Deshalb ist eine solche Vorrichtung nicht zum Gebrauch mit
einem Gebläse
oder Lüftungssystem
des Fahrzeugs zum Aktivieren des Gebläses und Beseitigen des Nebels
vorgeschlagen worden, wenn dieser auf der Innenfläche der
Windschutzscheibe auftritt.
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Ein
anderer Vorschlag, in dem der Regensensor von der Windschutzscheibe
entkoppelt ist, ist in einer internationalen Patentanmeldung an
Dennis Hegyi offenbart, die am 24. November 1994 unter der internationalen
Veröffentlichungsnummer
WO 94/27262 veröffentlicht
wurde. Obwohl die bei Hegyi offenbarte Vorrichtung einige der Schwierigkeiten des
Standes der Technik überwindet,
ist sie nicht ohne ihre eigenen Schwierigkeiten. Hegyi erkennt, dass
Beabstanden der Einheit von der Windschutzscheibe wiederum Innenflächenbehinderung
zulässt, wie
zum Beispiel von Nebel oder anderer Feuchtigkeit, die sich auf der
Innenfläche
der Windschutzscheibe sammelt, sowie von Kabinenrauch und dergleichen,
der zwischen den Sensor und die Windschutzscheibe gelangt. Obwohl
Hegyi vorgibt, Regen auf der Außenseite
der Windschutzscheibe und Nebel auf der Innenseite der Windschutzscheibe
zu unterscheiden, sind die Ergebnisse nicht absolut zufriedenstellend
gewesen. Die Einheit von Hegyi ist ein integrierender Sensor, der
die Ausgabe von einem Photodetektor im Verlauf der Zeit integriert,
zum Versuchen, entweder Regen auf der Außenseite der Windschutzscheibe
oder Nebel auf der Innenseite der Windschutzscheibe zu erfassen.
Ein solcher integrierender Sensor hat die Tendenz, die Auswirkung jeglicher
individueller Phänomene,
wie zum Beispiel eines Regentropfens oder eines Nebelpartikels abzuschwächen, wodurch
die Fähigkeit
reduziert wird, solche Phänomene
zu erfassen.
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Typischerweise
sind die in diesen Regelsensoren zur Anwendung gebrachten Beleuchtungsquellen
LEDs oder Laserdioden, welche ein Infrarotsignal in Richtung auf
die Windschutzscheibe projizieren. Aufgrund der Wellenlängen der
Infrarotsignale sind die Signale im wesentlichen unsichtbar für das menschliche
Auge und werden einfach durch eine standardmäßige Fahrzeugwindschutzscheibe übertragen.
Fahrzeughersteller haben jedoch Filtercharakteristiken innerhalb
bestimmter Fenster und Windschutzscheiben entwickelt, die die Menge
von nahem Infrarotlicht wesentlich reduzieren, die durch das Glas
und in das Fahrzeug übertragen
werden kann, wodurch Solarbelastung innerhalb des Fahrzeugs durch
von der Sonne abstrahlende Infrarotstrahlung vermieden wird. Während diese
Filtercharakteristiken allgemein ineffizient sind und Übertragung
eines Bereichs von nahen Infrarotwellenlängen in der Nähe von sichtbarem
Licht durch diese zulassen, behindern sie wesentlich die Wirksamkeit
einer typischen infrarotemittierenden LED, die in einem konventionellen
Regensensor zur Anwendung gebracht wird.
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WO
99/14088 (dieses Dokument fällt
unter die Bedingungen des Artikels 54(3) EPC), Gentex, offenbart
einen Fahrzeugregensensor, der mindestens einen von Regen und Nebel
auf einem Fahrzeugfenster erfasst, umfassend einen Bildsynthesesensor und
einen Kantenerkennungsalgorithmus.
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Dokument
US-A-5313072 offenbart einen Fahrzeugregensensor nach der Präambel von
Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung soll einen Fahrzeugregensensor
schaffen, der genau Regen auf der Windschutzscheibe unter einer
breiten Vielfalt von Betriebsbedingungen erfasst, einschließlich des
Vorliegens von Nebel auf der Windschutzscheibeninnenseite, und die
Fähigkeit
liefert, getrennt das Vorliegen von Regen oder Nebel auf einer Scheibe
eines Fahrzeugs zu erfassen.
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Die
Erfindung schafft einen Fahrzeugregensensor, in dem der Schwellenpegel
für einen
Kantenerkennungsalgorithmus gemäß einem
Pegel von Umgebungslicht variiert, der auf dem Fenster vorhanden
ist.
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Die
Steuerung für
den Sensor kann an einen Windschutzscheibenwischer gekoppelt sein,
so dass die Scheibenwischer eingeschaltet werden, wenn ein vorbestimmter
Schwellenwert von Niederschlag auf dem Fenster erfasst wird. Es
kann weiter eine Beleuchtungsquelle zum Beleuchten des Fensters
zur Anwendung gebracht werden, wenn Umgebungslichtpegel niedrig
sind.
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Vorzugsweise
kann ein optisches Instrument zwischen dem Bildsynthesesensor und
der Windschutzscheibe eingeschlossen werden. Das optische Instrument
weist ein niedriges F-Verhältnis
auf, das dem Bildsynthesesensor eine schmale Schärfentiefe liefert, so dass
nur der Bereich unmittelbar angrenzend an die Windschutzscheibe
auf dem Bildsynthesesensor scharf eingestellt ist. Der Bildsynthesesensor
und das optische Instrument sind in Bezug zu der Windschutzscheibe
ausgerichtet, um die Scheimpflug-Bedingung zu erfüllen, so
dass das optische Instrument eine gesamte Abtastfläche der Windschutzscheibe
auf den entsprechend abgewinkelten Bildsynthesesensor fokussiert.
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Vorzugsweise
enthält
der Regensensor einen Polarisationsfilter, der wenigstens gelegentlich
in einem Lichtweg zwischen der Beleuchtungsquelle und dem Sensor
positioniert ist, um polarisiertes Licht herauszufiltern, das von
einem Nebelpartikel auf der Innenseite des Fensters abgestrahlt
wird. Die Steuerung reagiert auf ein Signal von dem Sensor, um Niederschlag
auf einer Außenfläche des
Fensters unabhängig
von Feuchtigkeit auf einer Innenfläche des Fensters anzuzeigen.
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Vorzugsweise
weist der Sensor mindestens eine Beleuchtungsquelle und mindestens
einen Beleuchtungssensor auf, zwischen denen sich mindestens ein
Lichtweg befindet. Mindestens einer der Lichtwege ist zwischen mindestens
einer der Beleuchtungsquellen und dem Fahrzeugfenster, und zwischen
dem Fahrzeugfenster und mindestens einem der Beleuchtungssensoren
definiert. Ein Polarisationsfilter ist entlang mindestes einem der
Lichtwege positioniert, und eine Steuerung reagiert auf eine Ausgabe
von mindestens einem der Beleuchtungssensoren, um Niederschlag auf
einer Außenfläche des
Fensters oder Nebel auf einer Innenfläche des Fensters anzuzeigen.
Die Steuerung kann mit den Fahrzeugwindschutzscheibenwischern und/oder
den Heckfensterscheibenwischern kommunizieren, wenn Regen auf der
Außenfläche des
Fensters erfasst wird, und kommuniziert mit einem Gebläse innerhalb des
Fahrzeugs zum Aktivieren des Gebläses, wenn Nebel auf der Innenfläche des
Fensters erfasst wird.
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Die
Erfindung schafft ein neues Prinzip von Regenerfassung, das von
der Windschutzscheibe entkoppelt ist und genau das Vorliegen von
Regen auf der Windschutzscheibe erfasst und Regen von anderen Phänomenen
unterscheidet, die mit Regen verwechselt werden könnten, wie
zum Beispiel Nebel. Die Erfindung gewährleistet ferner getrennte
Erfassung von Nebel, wodurch das Ergreifen weiterer Maßnahmen
zum Verbessern von Fahrersicht zugelassen wird.
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Diese
und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale dieser Erfindung werden
bei Durchsicht der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen
deutlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem darin installierten Regensensor
mit Nebelunterscheidung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2a ist
eine Schnittansicht entlang Linie II-II in 1;
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2b ist
die gleiche Ansicht wie 2a einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3a-c
sind graphische Darstellungen des geometrischen Verhältnisses
der Elemente von 1 in drei Dimensionen;
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4 ist
ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuerschaltung;
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5a ist
eine vergrößerte Darstellung
der optischen Merkmale von Regentröpfchen, die durch einen Kantenerkennungsalgorithmus
während
Tagesbedingungen erfasst werden;
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5b ist
die gleiche Ansicht wie 5a während Nachtbedingungen;
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6 ist
die gleiche Ansicht wie 4 einer alternativen Ausführungsform
derselben;
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7 ist
ein Ablaufdiagramm eines Kantenerkennungsprozesses, der durch die
in 6 gezeigte Steuerschaltung ausgeführt wird;
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8a-c
sind graphische Darstellungen von Seitenaufrissen einer alternativen
Ausführungsform eines
Regensensors mit Nebelunterscheidung, die Betrieb desselben unter
verschiedenen Umgebungsbedingungen darstellen;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer anderen alternativen Ausführungsform
eines Regensensors mit Nebelunterscheidung in der Richtung der Fensterinnenfläche;
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10a-c sind Seitenaufrisse der Ausführungsformdarstellung
in 9, die Betrieb derselben unter verschiedenen Bedingungen
darstellen;
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11 ist
die gleiche Ansicht wie 9 einer anderen alternativen
Ausführungsform
derselben;
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12 ist
die gleiche Ansicht wie 9 noch einer anderen alternativen
Ausführungsform derselben;
und
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13 ist
die gleiche Ansicht wie 4 einer anderen alternativen
Ausführungsform
derselben.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nun
bezugnehmend spezifisch auf die Zeichnungen und die darin abgebildeten
darstellenden Ausführungsformen,
ist ein Fahrzeugregensensorsystem, allgemein bei 16 dargestellt,
innerhalb eines Fahrzeug 18 positioniert und zu einer Abtastfläche 48 eines
Fensters 19 hin gerichtet, das als eine Windschutzscheibe
des Fahrzeugs 18 dargestellt ist, welches auch ein Heckfenster 20 (1)
aufweist. Das Fahrzeug 18 kann ein Auto, ein leichter Lastwagen,
ein Van, ein großer
Lastwagen, ein Geländewagen
oder dergleichen sein. Das Fahrzeug 18 enthält weiter
Windschutzscheibenwischer 22 zum Wischen von Niederschlag
von einer Außenfläche 24 des Fensters 19 und
kann auch einen Heckfensterscheibenwischer 26 zum Freiwischen
des Heckfensters 20 von Niederschlag einschließen, wenn
sich dieser darauf ansammelt. Das Regensensorsystem 16 ist zweckdienlich
in eine Rückspiegelbaugruppe 30 eingebaut,
die an einer Innenfläche 28 eines
Frontfensters oder an einem Dach über dem Frontfenster durch
einen Einbauträger 32 befestigt
wird, der typischerweise durch einen Klebstoff oder dergleichen an
der Innenfläche 28 des
Fensters 19 befestigt oder an diese geklebt ist. Der Regensensor 16 wird
vorzugsweise innerhalb einer Kapsel 31 angebracht, die von
dem Träger 32 herabhängt, so
dass das Regensensorsystem 16 von der Innenfläche 28 des
Fensters 19 beabstandet oder entkoppelt ist. Eine solche Kapsel 31 kann
von dem Typ sein, der in den gemeinsam überschriebenen US-Patenten 5,576,687
und 5,708,410 offenbart ist, die an Blank et al. erteilt wurden.
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Das
Regensensorsystem 16 der vorliegenden Erfindung enthält einen
Beleuchtungssensor oder Detektor 36, der vorzugsweise ein
Multielement-, elektrooptischer, pixe lierter Bildsynthesesensor
wie zum Beispiel ein CMOS-Bildsynthese-, CCD-Bildsynthesesensor
oder dergleichen ist, wobei eine ausführliche Beschreibung desselben
in dem gemeinsam überschriebenen
US-Patent 5,670,935 offenbart ist, das an Schofield et al. erteilt
wurde und dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme hier eingeschlossen
ist. Durch Anbringen des Regensensorsystems 16 in einem
Rückspiegelträger, so
dass der Beleuchtungsdetektor 36 zur Front des Fahrzeugs
hin gerichtet ist, kann das Regensensorsystem 16 angepasst
werden, um auch als ein Scheinwerferkontroller zu arbeiten, wie
in dem gemeinsam überschriebenen
US-Patent 5,796,094 offenbart ist, das an Schofield et al. erteilt
wurde. Darüber
hinaus kann der Beleuchtungsdetektor 36 angepasst werden,
um als eine Komponente eines aktiven Geschwindigkeitsregelungssystems
zu wirken, wodurch der Detektor zum Bestimmen der Geschwindigkeit wirkt,
bei der das Fahrzeug fährt.
Wenn das hier offenbarte Regensensorsystem alternativ so angebracht
wäre, dass
der Beleuchtungsdetektor 36 nach hinten zum Heckfenster 20 des
Fahrzeugs 18 hin gerichtet wäre, kann der Beleuchtungsdetektor 36 angepasst
werden, um als eine Komponente eines Fahrzeugrückfahrhilfssystems zu wirken.
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Der
Beleuchtungsdetektor 36 ist vorzugsweise eine Multielement-Abbildungsanordnung,
die hinter einer optischen Linse 46 angeordnet ist, welche zwischen
dem Detektor 36 und der Windschutzscheibe 19 positioniert
ist. Die Linse 46 ist vorzugsweise ausgelegt, um ein kleines
F-Verhältnis
in einem Bereich von zwischen ungefähr 0,8 und ungefähr 1,1 und
eine lange Brennweite, vorzugsweise so lang wie möglich aufzuweisen,
während
sie weiterhin die Abtastfläche 48 umschließt. Dies
liefert eine schmale Schärfentiefe
des Bilds, was dazu führt,
dass der Detektor 36 ein scharfes Bild nur der Fläche unmittelbar vor
und hinter dem Fenster 19 empfängt. Der Bildsynthesedetektor 36,
die Linse 46 und das Fenster 19 sind alle in Bezug
zueinander gemäß dem Scheimpflug-Verhältnis ausgerichtet,
was dazu führt, dass
Landschaftsinformationen der Abtastfläche 48 auf dem Fenster 19 auf
dem Detektor 36 trotz des kleinen F-Verhältnisses
und der langen Brennweite des optischen Instruments scharf eingestellt
ist. Dieses Verhältnis
ist gewöhnlich
in dem Gebiet von Optotechnik bekannt und ist in den 3a-c
durch eine Ebene 49, die die Linse 46 durchquert,
und eine durch eine Strichellinie 50 gezeigte Ebene dargestellt,
die sich entlang dem Detektor 36 erstreckt, von denen beide
eine durch das Fenster 19 begrenzte Ebene an einer Linie 52 kreuzen
(3c). Dieses Verhältnis gilt dreidimensional,
wobei die die Linse 46 durchquerende Ebene 49 und
die sich entlang dem Detektor 36 erstreckende Ebene 50 die
durch das Fenster 19 begrenzte Ebene an der gleichen Linie 53 kreuzen
(3b). Durch Ausrichten des Detektors 36,
der Linse 46 und des Fensters 19 in einer solchen Weise
wird die gesamte abgewinkelte Oberfläche der Abtastflä che 48 auf
dem Fenster 19 auf der abgewinkelten Oberfläche des
Detektors 36 scharf eingestellt.
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Wie
in 4 gezeigt ist, enthält der Regensensor 16 eine
elektronische Steuerung 40 mit einem A/D-Wandler 37,
der die durch die Abbildungsanordnung 36 erfassten analogen
Informationen in Digitalformat zum Gebrauch beim Verarbeiten durch
eine Kantenerkennungsfunktion 44 umwandelt. Wenn die Kantenerkennungsfunktion
das Vorliegen von Regentröpfchen
erfasst, schaltet eine Windschutzscheibenwischersteuerung 21 die
Windschutzscheibenwischer 22 ein und/oder moduliert die
Scheibenwischergeschwindigkeit in Proportion zu der Menge von erfassten
Tröpfchen.
Die Steuerung 40 enthält weiter
eine Erfassungssteuerfunktion 42, die Betrieb der verschiedenen
Komponenten der Steuerung 40 koordiniert, so dass einzelne
Capture Frames der Anordnung 3b erfasst und verarbeitet
werden. Vorzugsweise werden die Funktionen der Steuerung 40 in
einen programmierten Computer oder Mikrocomputer integriert, sie
können
jedoch einzeln als getrennte analoge oder digitale Komponenten bereitgestellt werden.
Wenn die Anordnung 36 ein Schnittstellenschaltsystem enthält, das
Digitalsignale erzeugen kann, kann die Notwendigkeit eines A/D-Wandlers 37 beseitigt
werden. Mit den Ausdrücken
Steuerung und/oder Computer, wie sie hier verwendet werden, ist
vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung einen Mikrocomputer mit
einer eingebetteten Steueranwendung, einer anwendungsspezifischen
digitalen Logikschaltung, einer Digitalsignal-Prozessorschaltung
oder dergleichen enthält,
der angepasst werden kann, um innerhalb oder in der Nähe eines
Rückspiegelgehäuses positioniert
zu werden.
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Die
allgemein bei 44 in 4 gezeigte
Kantenerkennungsfunktion analysiert das Signal von dem Beleuchtungsdetektor 36 und
bestimmt die Anzahl von auf der Außenfläche 24 vorhandenen
Niederschlagströpfchen
durch Erfassen der Kante jedes Tröpfchens und weiter durch Bestimmen,
ob die Anzahl von erfassten Kanten über einem vorbestimmten Schwellenwert
liegt. Die Kantenerkennungsfunktion 44 ermöglicht dem
Bildsynthesedetektor 36, viele komplexe Muster auf einer
Oberfläche
des Fensters 19 abzufragen, anstatt sie miteinander zu
integrieren und dadurch die Auswirkung der Effekte abzuschwächen. Die
Kantenerkennungsfunktion isoliert und identifiziert das individuelle
Phänomen,
das auf der Außenfläche 24 des
Fensters 19 auftritt, was dem System erlaubt, die mehreren
Effekte der Phänomene
zu separieren anstatt sie miteinander zu integrieren. Ein solcher
Kantenerkennungsalgorithmus ist im Handel erhältlich. Alternativ kann ein
Kantenerkennungs-/Schwellenwertbildungsalgorithmus verwendet werden,
der die Roberts-, Prewitt- oder Sobel-Annäherung
an die Ableitung benutzt, die im technischen Gebiet allgemein bekannt sind.
Während
diese Algorithmen erhältlich
sind und zum Testen und Bewerten der vorliegenden Erfindung verwendet wurden,
ist es wichtig, festzustellen, dass viele Kantenerkennungsalgorithmen
im Handel erhältlich
sind und ein Fachmann den passenden Algorithmus für jede Anwendung
der vorliegenden Erfindung auswählen
würde.
Zum Beispiel kann ein Kantenerkennungsalgorithmus Niederschlagströpfchen in
einer linearen Weise analysieren, wobei der Algorithmus die wie
durch den Bildsynthesedetektor empfangenen Kanten erweitert und
die in der Abtastfläche
vorhandenen angrenzenden Tröpfchen
zählt.
Alternativ kann ein Kantenerkennungsalgorithmus die Tröpfchen erweitern
und dann weiter gemäß der Anzahl von
Tröpfchen
und der Größe ihrer
angrenzenden Kanten oder anderen Charakteristiken analysieren. Deshalb
können
durch Einsetzen eines Bildsynthesesensors für den Beleuchtungsdetektor 36 und
weitere Nutzung eines Kantenerkennungsalgorithmus 44 die
Effekte von Nebel auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 und
von anderen Störungen
reduziert werden, da der Regensensor tatsächlich die benachbarten Tröpfchenkanten
empfängt
und analysiert, die innerhalb eines Bilds der Abtastfläche 48 auf
dem Fenster 19 vorliegen, anstatt lediglich einen Impuls von
Licht zu empfangen, das von einem Gegenstand auf dem Fenster 19 reflektiert
oder emittiert wird.
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Die
Steuerung 40 kann zum Steuern der Windschutzscheibenwischer 22 auf
dem Frontfenster 19 verwendet werden und kann weiter zum
Steuern der Heckscheibenwischer 26 auf dem Heckfenster 20 des
Fahrzeugs 18 verwendet werden. Die Steuerung 40 kann
den Heckscheibenwischer 26 bei der gleichen oder einer
anderen Geschwindigkeit als die Frontscheibenwischer 22 einschalten.
Zum Beispiel kann die Steuerung 40 für jede N-Wischaktionen des Frontscheibenwischers 32 einen
Befehl für
den Heckscheibenwischer 26 erzeugen, einmal zu wischen.
N ist vorzugsweise irgendeine Zahl größer als 1, so dass der Heckscheibenwischer 26 nicht
so oft wie der Frontscheibenwischer 22 wischt. Die Steuerung 40 kann
weiter die Geschwindigkeit des Heckscheibenwischers 26 basierend
auf der Wischgeschwindigkeit der Frontscheibenwischer 22 variieren, die
auch abhängig
von dem Ausmaß von
auf der Außenfläche 24 des
Fensters 19 erfasstem Niederschlag variiert werden kann.
Außerdem
kann die Kantenerkennungsfunktion verschiedene Schwellenwerte liefern,
bei denen die Steuerung 40 die Wischer bei verschiedenen
Geschwindigkeiten aktiviert. Wenn zum Beispiel die Größe und/oder
Anzahl von benachbarten Kanten niedrig ist, können die Scheibenwischer nur
für eine
einzige Wischaktion über
die Windschutzscheibe oder Heckscheibe aktiviert werden, wohingegen,
wenn die Größe und/oder
Anzahl von benachbarten Kanten steigt, ein durchgehendes Wischen
niedriger Geschwindigkeit oder sogar ein durchgehendes Wischen hoher
Geschwindigkeit bereitgestellt werden kann, wenn die Größe und/oder Anzahl
von erfassten benachbarten Kanten weiter steigt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
eines Fahrzeugregensensorsystems 16', das in 2b dargestellt
ist, ist eine Beleuchtungsquelle 38 auch innerhalb der
Kapsel 31 positioniert, um Beleuchtung für die Abtastfläche 48 des
Fensters 19 zu liefern. Dies ermöglicht Arbeiten des Beleuchtungsdetektors 37 bei
niedrigen Umgebungslichtbedingungen durch Beleuchten von auf dem
Fenster vorhandenen Regentropfen. Wenn Niederschlag von Nebel auf
dem Fenster 19 vorliegt, wird von der Beleuchtungsquelle 38 emittierte
Beleuchtung durch das Fenster und die Niederschlagströpfchen reflektiert
und gebrochen, so dass Beleuchtung durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangen
wird. Wenn jedoch weder Nebel noch Regen auf dem Fenster 19 vorhanden
ist, empfängt der
Beleuchtungsdetektor 36 nicht direkt eine wesentliche Menge
von von der Beleuchtungsquelle 38 emittiertem Licht, da
aus der Beleuchtungsquelle 38 emittiertes Licht nach unten
von der Innenfläche 28 des
Fensters 19 reflektiert oder durch das Fenster 19 gebrochen
wird, anstatt in Richtung auf den Beleuchtungsdetektor 36 zu
reflektieren.
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Die
Beleuchtungsquelle 38 kann eine Standardphotodiode, ein
Infrarotenergieemitter oder dergleichen sein und ist vorzugsweise
in einer Impulsbetriebsart betreibbar. Am stärksten bevorzugt ist der Regensensor 16' so koordiniert,
dass die Beleuchtungsquelle 38 zum Beleuchten der Fläche auf
dem Fenster gepulst ist, während
der Beleuchtungsdetektor gleichzeitig zu der Fläche freigelegt wird. Die Blende
des Beleuchtungsdetektors 36 kann entweder mechanisch oder
elektronisch in dem genauen Moment geöffnet werden, in dem die Beleuchtungsquelle 38 gepulst
oder aktiviert wird. Dies führt
zu einem effzienteren System durch Vermeiden des Betriebs der Beleuchtungsquelle 38,
außer
während
jener Momente, wenn der Beleuchtungssensor 36 tatsächlich ein
Bild empfängt.
Dies erlaubt auch einfachere Extrahierung von Spitzenbeleuchtung,
wie sie durch die Beleuchtungsquelle 38 geliefert wird,
von dem Hintergrund der Umgebungsbeleuchtung. Da ein Bildsynthesesensor
entweder sichtbares Licht oder unsichtbare Infrarotbereiche verarbeiten
kann, kann die Beleuchtungsquelle 38 der vorliegenden Erfindung
Beleuchtung bei einer bevorzugten Wellenlänge bereitstellen, die zwischen
den sichtbaren Bereichen und Infrarotbereichen liegt. Deshalb ist
die Beleuchtungsquelle 38 vorzugsweise eine LED, die Energieimpulse
mit einer Wellenlänge
nahe der von Infrarotlicht emittiert, so dass der emittierte Strahl
im wesentlichen unsichtbar für
das menschliche Auge ist, jedoch weiterhin die Infrarotfiltercharakteristiken innerhalb
bestimmter Fahrzeugfenster durchqueren kann. Am stärksten bevorzugt
hat die durch die Beleuchtungsquelle 38 emittierte Energie
eine Wellenlänge
innerhalb des Bereichs von ungefähr
820 bis 880 Nanometern, die durch die Filtercharakteristiken eines
Fensters übertragen
und durch den Blldsynthesesensor 36 verarbeitet werden
kann.
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Eine
mit dem Regensensorsystem 16' verwendbare
Steuerung 40' enthält eine
Umgebungslicht-Logikfunktion 54 zum Bestimmen des Pegels von
auf dem Fenster 19 vorhandenem Umgebungslicht und Umschalten
des Regensensorsystems 16' zwischen
einer passiven Betriebsart, in der die Beleuchtungsquelle 38 nicht
verwendet wird, wenn auf dem Fenster 19 vorhandenes Licht
durch Umgebungslicht bereitgestellt wird, und einer aktiven Betriebsart,
in der die Beleuchtungsquelle 38 durch eine Beleuchtungsquellensteuerung 55 aktiviert
wird, und Muster auf die Windschutzscheibe 19 durch die
Beleuchtungsquelle 38 gestrahlt und durch die Abbildungsanordnung 36 (6)
empfangen werden. Vorzugsweise aktiviert die Beleuchtungsquellensteuerung 55 die
Beleuchtungsquelle 38, wenn der durch die Umgebungslicht-Logikfunktion 54 erfasste
Beleuchtungspegel unter einem Schwellenwert von ungefähr 250 Lux
liegt. Stärker
bevorzugt wird die aktive Betriebsart ausgelöst, wenn der erfasste Beleuchtungspegel
unter ungefähr
150 Lux liegt, und am stärksten
bevorzugt, wenn der erfasste Beleuchtungspegel unter ungefähr 100 Lux
liegt. Alternativ kann die Beleuchtungsquellensteuerung 55 die
Beleuchtungsquelle 38 als Reaktion auf ein Signal von einem
Scheinwerferkontroller zum Aktivieren der Scheinwerfer des Fahrzeugs,
oder als Reaktion auf die Aktivierung der Scheinwerfer auf andere
Weise aktivieren.
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Am
stärksten
bevorzugt reagiert die Umgebungslicht-Logikfunktion 54 auf
die Ausgabe von dem A/D-Wandler 37 zum Bestimmen von Umgebungsbedingungen
von einem Lichtpegel, der durch den Bildsynthesesensor 36 erfasst
wurde. Genauer ausgedrückt,
können
vorliegende Umgebungslichtbedingungen durch Summieren der durch
jedes Pixel empfangenen Signalwerte innerhalb des Bildsynthesesensors
bestimmt werden. Wenn die Summe der Werte über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt,
arbeitet das Regensensorsystem 16' in seiner passiven Betriebsart
und der Kantenerkennungsalgorithmus 44 analysiert das Bild
wie oben erörtert, während, wenn
die Summe unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, das Regensensorsystem 16' stattdessen
in seiner aktiven Betriebsart arbeitet, in der die Umgebungslogikfunktion 54 die
Beleuchtungsquellensteuerung 55 veranlasst, die Beleuchtungsquelle 38 zu
aktivieren. Wenn in der aktiven Betriebsart, kann die Beleuchtungsquelle 38 in
einer Impulsbetriebsart eingeschaltet werden, so dass der Beleuchtungsdetektor 36 mehrere
Bilder empfängt, um
das Signal von jeglichem Rauschen zu extrahieren, das vorhanden
sein kann. Wenn das Rauschen von dem Signal entfernt worden ist,
bestimmt die Steuerfunktion 42, ob das Ausmaß von Niederschlag,
wenn vorhanden, über
einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Wenn Regen erfasst wird,
aktiviert die Scheibenwischersteuerung 21 die Frontscheibenwischer 22 und
kann bei Bedarf auch den Heckscheibenwischer 26 betätigen.
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Typische
Regentropfen, wie sie durch einen Bildsynthesesensor empfangen werden,
sind bei 57 in den 5a und 5b gezeigt. 5a zeigt
ein Bild von Regentropfen 57 auf der Windschutzscheibe 19 während Tageslichtbedingungen,
wenn das System 16' sich
in einer passiven Betriebsart befinden kann. 5b zeigt
Bilder typischer Regentropfen 57 auf dem Fenster 19,
wenn sich das System 16' in
einer aktiven Betriebsart bei Nachtlichtbedingungen befindet. Wenn
Niederschlagströpfchen 57,
wie zum Beispiel von Regen, Tau oder dergleichen auf der Außenfläche 24 des
Fensters 19 in der Fläche 48 während des
Tages vorhanden sind, enthält
das durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangene Licht dunkle
Ringe 56, die den Kanten der auf dem Fenster 19 vorhandenen
Niederschlagströpfchen 57 entsprechen,
wie am besten in 5a gezeigt ist. Wenn umgekehrt
der Regensensor 16' sich
während
der Nacht in einer aktiven Betriebsart befindet, bilden die Kanten
der Niederschlagströpfchen 57 Bilder
von Lichtringen 58 auf einem dunklen Hintergrund 59,
wie in 5b gezeigt ist. Die Kantenerkennungsfunktion 44 in
der Steuerung 40' wirkt
zum Erfassen und Analysieren der Ringe 56 und 58 und
bestimmt ferner eine Dichte von Regentropfen auf der Fläche 48 des Fensters 19.
Unter beiden Lichtbedingungen kann der gleiche Kantenerkennungsalgorithmus
angewendet werden, um die Kanten zu erfassen und die Anzahl von
auf dem Fenster 19 vorhandenen Regentropfen zu zählen, und
diese Menge mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen.
Wenn die Anzahl von Ringen 56 und 58, die erfasst
wird, über einem
vorbestimmten Schwellenwert liegt, arbeitet die Steuerung 40' zum Aktivieren
der Windschutzscheibenwischer 22, einschließlich Modulation
der Scheibenwischergeschwindigkeit als eine Funktion von erfasster
Regentropfendichte. Der Schwellenwert wird geändert, wenn sich der Pegel
von Umgebungslicht ändert,
wenn der Fahrer eines Fahrzeugs empfindlicher für Regentropfen auf der Windschutzscheibe
wird, wenn Umgebungsbedingungen dunkler werden. Deshalb kann der
Algorithmus einen niedrigeren Schwellenwert während Nachtbedingungen als
während
Tagesbedingungen haben. Der Schwellenwert kann sich ändern, wenn
das Regensensorsystem 16' zwischen
seiner aktiven und passiven Betriebsart umgeschaltet wird.
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Nun
bezugnehmend auf 7 beginnt ein Ablaufdiagramm
eines Steuerprozesses 200 des Regensensorsystems 16' bei 205,
indem zuerst ein durch einen Bildsynthesesensor empfangenes Bild 210 erfasst
wird und die Anzahl von Kantenzählungen durch
die Kantenerkennungsfunktion auf Null 220 zurückgestellt
wird. Die Summe der durch die Pixel in dem Bildsynthesesensor abgetasteten
Lichtwerte wird dann bestimmt und mit einem Schwellenwert 230 verglichen.
Wenn bei 230 bestimmt wird, dass die Summe größer als
der Schwellenwert ist, dann wird die Kantenerkennungsfunktion aktiviert, 240.
Die erfassten Kanten werden dann bei 245 analysiert, zur
Bestimmung, ob die Anzahl und/oder Größe der erfassten Kanten größer als
ein Schwellenwert ist. Wenn bei 245 bestimmt wird, dass
die Anzahl und/oder Größe der erfassten
Kanten größer als ein
Schwellenwert ist, wirkt der Steuerprozess 200 zum Aktivieren
der Scheibenwischer bei 250. Wenn die erfassten Kanten
weniger als der Schwellenwert sind, wird ein Signal "Scheibenwischer aus" bei 260 gesendet.
Nachdem die Steuerung das passende Signal gesendet hat, kehrt das
System bei 270 zu seinen Anfangseinstellungen zurück und nimmt
den Abtastprozess wieder auf, 205. Wenn bei 230 bestimmt wird,
dass die Summe der durch den Bildsynthesesensor abgetasteten Lichtwerte
kleiner als die Schwellenwerte ist, aktiviert oder pulst die Umgebungslicht-Logikfunktion 54 eine
Beleuchtungsquelle bei 280. Wenn die Beleuchtungsquelle
gepulst wird, werden drei weitere Bilder gleichzeitig bei 290 durch den
Bildsynthesesensor aufgenommen, während bei 300 drei
zusätzliche
Bilder zwischen den Impulsen oder dann erfasst werden, wenn die
Beleuchtungsquelle ansonsten ausgeschaltet ist. Der Steuerprozess
subtrahiert dann bei 310 die während der "Ausgeschaltet" Frames gesammelten Daten von den Daten,
die während
der "Eingeschaltet" Frames gesammelt
werden, zum Entfernen von jeglichem Rauschen von den Signalen. Wenn
das Rauschen entfernt worden ist, wird die Kantenerkennungsfunktion 44 bei 320 aktiviert
und die Anzahl und/oder Größe der erfassten
Kanten wird/werden mit einem Schwellenwert 330 verglichen.
Wenn bei 330 bestimmt wird, dass die Anzahl und/oder Größe der Kanten
größer als
der Schwellenwert ist, wird die Beleuchtungsquelle deaktiviert, 340,
und ein Signal wird zum Aktivieren der Scheibenwischer 250 bei
einer passenden Geschwindigkeit übermittelt.
Wenn andererseits die Anzahl von erfassten Kanten kleiner als der
Schwellenwert ist, wird die Beleuchtungsquelle bei 350 deaktiviert
und ein Signal "Scheibenwischer
aus" wird bei 260 übermittelt.
Wenn eines der Signale den Scheibenwischern übermittelt wurde, kehrt das
System 16' bei 270 erneut
zu seinen Anfangseinstellungen zurück und nimmt den Abtastprozess
wieder auf, 205.
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In
einer alternativen Ausführungsform
enthält
ein Regensensorsystem 120 weiter einen Polarisationsfilter 62.
Dieser kann dem Regensensorsystem 120 ermöglichen,
zwischen Regen 57 und Nebel 66 auf dem Fenster 19 zu
unterscheiden, so dass die Steuerfunktion 42 bei Bedarf
entweder die Scheibenwischer 22 oder das Gebläse 60 aktivieren
kann, wie im Folgenden erörtert
ist. Der Polarisationsfilter 62 ist entlang eines Lichtwegs 64 zwischen
der Beleuchtungsquelle 38 und dem Beleuchtungsdetektor 36 positioniert
und kann zwischen der Beleuchtungsquelle 38 und dem Fenster 19 oder
zwischen dem Beleuchtungsdetektor 36 und dem Fenster 19 angeordnet
sein. Durch Einschließen
eines Polarisationsfilters 62 gemäß der vorliegenden Erfindung
kann der Beleuchtungsdetektor 36 ein kostengünstiger
Einzelelement-Photosensor oder dergleichen sein, während er
das Regensensorsystem 120 weiterhin in die Lage versetzt,
Regen und Nebel auf dem Fenster 19 zu erfassen und zwischen
diesen zu unterscheiden, wodurch optimale Leistung des Systems zu
potentiell niedrigeren Kosten als mit einem Multielement-Bildsynthesesensor
erreicht wird.
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Nun
bezugnehmend auf die 8a, 8b und 8c sind
die Beleuchtungsquelle 38, der Beleuchtungsdetektor 36 und
der Polarisationsfilter 62 nur zur Deutlichkeit unbefestigt
an einer jeglichen Basis oder einem jeglichen Träger gezeigt, und werden vorzugsweise
innerhalb eines Rückspiegelträgers oder
dergleichen angebracht, wie oben erörtert ist. Der Polarisationsfilter 62 ist
zwischen dem Fenster 19 und dem Beleuchtungsdetektor 36 positioniert
gezeigt und reduziert wesentlich das Licht, das entgegengesetzt
polarisiert ist, von einer Durchgangsachse 67 innerhalb
des Polarisationsfilters 62. Wenn weder Niederschlagströpfchen auf
der Außenfläche 24 des
Fensters 19 noch Nebelpartikeln auf der Innenfläche 28 des
Fensters 19 vorhanden sind, wie in 8a dargestellt
ist, empfängt
der Beleuchtungsdetektor 36 nicht direkt eine wesentliche
Menge von aus der Beleuchtungsquelle 38 emittiertem Licht.
Dies beruht auf dem Winkel des Fensters 19 in Bezug zu Beleuchtungsquelle 38 und
Detektor 36, da das aus der Quelle 38 emittierte
Licht nach unten von der Innenfläche 28 des
Fensters 19 reflektiert oder durch das Fenster 19 gebrochen
wird. Wenn jedoch Niederschlagströpfchen auf dem Fenster 19 auftreten
oder Nebelpartikeln 66 sich auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 sammeln,
wird Licht, das aus der Beleuchtungsquelle 38 ausgestrahlt
wird, zu dem Beleuchtungsdetektor 36 hin gerichtet, wenn
es sich entweder zerstreut und aufgrund von Regentröpfchen 57 auf
der Außenfläche 24 reflektiert,
oder durch ein Nebelpartikel 66 auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 wiederabgestrahlt
wird.
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Wie
in
8b dargestellt ist, reduziert der Polarisationsfilter
62 wesentlich
von dem Nebelpartikel
66 abgestrahltes Licht, das durch
den Beleuchtungssensor
36 empfangen wird. Dies ist aufgrund der
Tatsache möglich,
dass Licht für
die meisten Medien ein elektromagnetisches Querfeld ist, so dass ein
durch eine Linie
68 dargestellter, nichtpolarisierter Lichtstrahl
elektromagnetische Felder, die allgemein durch Pfeile
70 dargestellt
sind, in allen Richtungen senkrecht zu der Richtung aufweist, in
die sich die Lichtwelle bewegt. Damit Licht sich in einer jegliche
Richtung ausbreiten kann, muss deshalb das mit dem Lichtstrahl zusammenfallende
elektromagnetische Feld senkrecht zu der Bewegungsrichtung oszillieren.
Wenn einfallendes unpolarisiertes Licht
68 durch ein ausreichend
kleines Partikel absorbiert wird, wie zum Beispiel ein Nebelpartikel
66 oder
dergleichen, schwingen die Elektronen des Partikels in den Richtungen
der in dem einfallenden, unpolarisierten Licht
68 vorhandenen
elektromagnetischen Felder
70. Die Intensität des Lichts,
das von einem kleinen Partikel bei Beleuchtung mit polarisiertem Licht
abstrahlt, variiert gemäß der Gleichung:
wobei ρo das Dipolmoment ist, ω die Winkelfrequenz von
Licht ist, λ die
Wellenlänge
von Licht ist, c die Geschwindigkeit von Licht ist, εo die elektrische
Feldkonstante, r der Abstand ist, in dem sich das Licht von dem
Dipol befindet, und θ der
Winkel des abgestrahlten Lichts in Bezug zu der Oszillationsrichtung der
Elektronen in dem Partikel ist. Für auf ein kleines Partikel
aufprallendes nichtpolarisiertes Licht ist die Gesamtintensität des von
dem Partikel abgestrahlten Lichts eine lineare Überlagerung der Intensitäten von jedem
innerhalb des einfallenden Lichts oszillierenden elektromagnetischen
Feld. Wenn das Licht in einer Richtung senkrecht zu dem einfallenden
Lichtstrahl gestrahlt wird, ist θ ungefähr null
in Bezug zu den entlang einem der elektromagnetischen Felder oszillierenden
Elektronen, was zu einer Intensität von Licht von im wesentlichen
Null in dieser Richtung führt,
die durch dieses bestimmte elektromagnetische Feld unterstützt wird.
Andererseits beträgt θ gleichzeitig
ungefähr
90 Grad in Bezug zu der Oszillationsrichtung von entlang einem anderen
der elektromagnetischen Felder oszillierenden Elektronen, was dazu
führt,
dass das durch das zweite elektromagnetische Feld unterstützte Licht
seine größte Intensität aufweist.
Deshalb führt
die Überlagerung
dieser Intensitäten
zu einem Lichtstrahl
72, der von einem Nebelpartikel
66 wieder
abgestrahlt wird und der im wesentlichen linear polarisiertes Licht
darstellt, wenn das emittierte Licht sich bei ungefähr 90 Grad in
Bezug zu der Richtung des einfallenden Lichts ausbreitet, da die
anderen Oszillationsrichtungen entweder nicht in dem einfallenden
unpolarisierten Licht
68 vorhanden waren oder auf andere
Weise nicht die Ausbreitung des Lichts unterstützen können. Wenn die Größe der Partikeln
zunimmt, wie zum Beispiel auf die Größe eines Regentropfens, lässt der Polarisationseffekt
nach. Während
von einem Nebelpartikel wieder emittiertes Licht im wesentlichen
linear polarisiert ist, ist von einem Niederschlagströpfchen reflektiertes
und zerstreutes Licht deshalb primär nichtpolarisiert.
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Vorzugsweise
sind die Beleuchtungsquelle 38 und der Beleuchtungsdetektor 36 in
Bezug zueinander bei einem Winkel von ungefähr 80 bis 100 Grad an der Innenfläche des
Fensters 19 ausgerichtet. Am stärksten bevorzugt beträgt dieser
Winkel ungefähr
90 Grad. Der Polarisationsfilter 62 kann zwischen dem Fenster 19 und
dem Beleuchtungsdetektor 36 platziert werden, so dass seine
Durchgangsachse 67 senkrecht zu einem elektromagnetischen Feld
ist, das in dem von dem Nebelpartikel 66 emittierten linearen
polarisierten Licht 72 vorliegt. Wie in 8b zum
Beispiel gezeigt ist, wird bei im wesentlichen horizontaler Ausrichtung
des Beleuchtungsdetektors 36 und der Quelle 38 das
aus dem Nebelpartikel 66 in Richtung auf den Beleuchtungsdetektor 36 emittierte
polarisierte Licht 72 im wesentlichen vertikal polarisiert.
Durch Ausrichtung der Durchgangsachse 67 des Polarisationsfilters 62 im
wesentlichen horizontal wird wesentliches Filtern des polarisierten Lichtstrahls 72 erfolgen,
bevor er durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangen wird.
Wenn Nebelpartikeln 66 auf der Innenfläche 28 des Fenster 19 vorhanden
sind, empfängt
der Beleuchtungsdetektor 36 deshalb ein sehr schwaches
Signal ähnlich
dem Signal, das empfangen wird, wenn weder Regen noch Nebel auf
dem Fenster vorhanden ist, wodurch eine Möglichkeit wesentlich reduziert
wird, dass der Beleuchtungsdetektor 36 ein falsches Signal
von Regentröpfchen
empfängt,
wenn lediglich Nebelpartikeln 66 auf der Innenfläche 28 des
Fensters 19 vorhanden sind.
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Wie
in 8c gezeigt ist, wird, wenn ein Niederschlagströpfchen 57 auf
der Außenfläche 24 des Fensters 19 vorhanden
ist, einfallendes unpolarisiertes Licht 68 durch das Fenster 19 gebrochen
und reflektiert innerhalb der Wassertröpfchen 57, was zu
einem Zerstreuen des Lichts zurück
zur Innenfläche 28 des
Fensters 19 hin führt.
Das Licht wird in vielen Richtungen reflektiert und zerstreut, so
dass eine wesentliche Lichtmenge durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangen
werden kann, wodurch ein Signal erzeugt wird, dass Regen auf der
Außenfläche 24 des
Fensters 19 vorhanden ist. Das zerstreute Licht bleibt
unpolarisiert und durchquert somit den Polarisationsfilter 62,
da der Polarisationsfilter 62 lediglich das Licht polarisiert,
wodurch dem Licht, dessen elektromagnetisches Feld (gezeigt als
eine horizontale Linie 73) im wesentlichen ähnlich der
Durchgangsachse 67 des Polarisationsfilters 62 ist,
Durchqueren desselben erlaubt wird. Deshalb empfängt der Beleuchtungsdetektor 36 ein
noch stärkeres
Signal, wenn Niederschlagspartikeln 57 auf einer Außenfläche 24 des
Fensters 19 vorhanden sind, als wenn entweder Nebelpartikeln 66 auf
der Innenfläche 28 des
Fensters 19 vorliegen oder wenn weder Nebel noch Regen
auf dem Fenster 19 vorliegen. Nachdem der Beleuchtungsdetektor 36 den
polarisierten Lichtstrahl empfangen hat, wie er von dem Polarisationsfilter 62 polarisiert
wurde, wirkt die Steuerfunktion 42 erneut zum Analysieren
des empfangenen Signals und Bestimmen, ob die Scheibenwischer 22 und 26 aktiviert
werden sollen, wie oben erörtert ist.
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Alternativ
kann der Polarisationsfilter 62 beweglich in dem Lichtweg 64 positioniert
werden, um dem Beleuchtungsdetektor 36 zu erlauben, ein
von polarisiertem zu nichtpolarisiertem Licht wechselndes Signal
zu empfangen, indem der Polarisationsfilter 62 gelegentlich
in dem Lichtweg 64 positioniert wird. Dies ermöglicht dem
Regensensorsystem 120 weitere Unterscheidung dazwischen,
wenn Nebel vorliegt, wenn Regen vorliegt, wobei sowohl Regen als
auch Nebel vorliegen, und wenn weder Regen noch Nebel vorliegt.
Die Differenz zwischen den polarisierten und nichtpolarisierten
Signalen, die durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangen
werden, ist größer, wenn
Nebel auf dem Fenster vorhanden ist, verglichen mit der Differenz
zwischen den starken Signalen, die empfangen werden, wenn Regen
allein auf dem Fenster 19 vorliegt. Wenn Nebel durch die Steuerfunktion 42 erfasst
wird, wird die Intensität
jedes Signals gemessen, um weiter zu bestimmen, ob Regen auch auf
der Außenfläche 24 vorliegt.
Anschließend
kann die Steuerung 40' weiter
mit dem Gebläse 60 innerhalb
des Fahrzeugs 18 kommunizieren, um das Gebläse 60 zu
betätigen
und den Nebel auf der Innenfläche
des Fensters 19 zu beseitigen, wenn ein Schwellenwert von
Nebel ermittelt wird, während
bei Bedarf auch die Scheibenwischer 22 aktiviert werden.
Wenn schwache Signale sowohl empfangen werden, wenn die Polarisationseinrichtung
vorhanden ist, als auch, wenn sie nicht vorhanden ist, ist weder
Regen noch Nebel auf dem Fenster 19 vorhanden.
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In
einer alternativen Ausführungsform,
wie in den 9 und 10 gezeigt
ist, enthält
ein Regensensorsystem 130 weiter einen zweiten Beleuchtungsdetektor 74,
der einen zweiten Lichtweg 76 zwischen der Beleuchtungsquelle 38 und
dem zweiten Detektor 74 über das Fenster 19 definiert.
Ein Polarisationsfilter 62 kann an einem jeglichen Punkt
entlang einem oder dem anderen der beiden Lichtwege 64 und 76 positioniert
werden. Wie in 9 gezeigt ist, kann der Polarisationsfilter 62 zwischen
dem Beleuchtungsdetektor 74 und dem Fenster 19 positioniert werden.
Da der Polarisationsfilter 62 entlang dem Lichtweg 76 positioniert
ist, werden die Beleuchtungsquelle 38 und der zweite Beleuchtungsdetektor 74 vorzugsweise
bei einem Winkel von ungefähr
80 bis 100 Grad in Bezug zueinander an einer Innenfläche 28 des
Fensters 19 ausgerichtet, und am stärksten bevorzugt bei einem
Winkel von ungefähr
90 Grad. Der Beleuchtungsdetektor 36 kann dann im wesentlichen
angrenzend an den Detektor 74, vorzugsweise mit einem Winkel
A zwischen den Detektoren 36 und 74 positioniert
werden, der minimiert wird, um so nahe zu null Grad wie möglich zu
sein, so dass beide Detektoren im wesentlichen das gleiche Lichtsignal
von dem Fenster 19 empfangen. Wenn weder Nebel noch Regen
auf dem Fenster 19 vorhanden ist, wie in 10a gezeigt ist, empfängt weder der erste Beleuchtungsdetektor 36 noch
der zweite Beleuchtungsdetektor 74 ein starkes Signal direkt
von der Beleuchtungsquelle 38. Wenn jedoch Regen auf dem
Fenster 19 vorhanden ist, polarisiert der Polarisationsfilter 62 einen
Lichtstrahl 78 von der Beleuchtungsquelle 38 entlang
einem Lichtweg 76, so dass ein polarisierter Lichtstrahl 80,
der durch den Beleuchtungsdetektor 74 empfangen wird, linear
nur in einer Richtung polarisiert wird, wie zum Beispiel in der
in 10c gezeigten horizontalen Richtung. Ein nichtpolarisierter
Lichtstrahl 82 wird gleichzeitig durch den ersten Beleuchtungsdetektor 36 empfangen.
Wenn Regentropfen oder andere Niederschlagströpfchen auf der Außenfläche 24 des
Fensters 19 vorhanden sind, werden deshalb beide Beleuchtungsdetektoren 36 und 74 ein
Signal empfangen, wenn die nichtpolarisierten Lichtstrahle 78 und 82 durch
die auf dem Fenster 19 vorhandenen Tröpfchen reflektiert, gebrochen
und zerstreut werden, so dass ein wesentlicher Teil des zerstreuten
Lichts zu beiden Beleuchtungsdetektoren 36 und 74 hin
gerichtet wird. Da der Lichtstrahl 78 nicht polarisiert
ist, wenn er den Polarisationsfilter 62 erreicht, polarisiert der
Polarisationsfilter 62 lediglich das Licht, was weiterhin
ermöglicht,
dass der polarisierte Lichtstrahl 80 durch den Beleuchtungsdetektor 74 empfangen
wird.
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Wenn
nur Nebelpartikeln 66 auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 vorhanden
sind, wie in 10b gezeigt ist, wird ein polarisierter
Lichtstrahl 86 von dem Nebelpartikel 66 nur in
Richtungen senkrecht zu einem einfallenden Lichtstrahl 88 von
der Beleuchtungsquelle 38 emittiert. Wie oben erörtert ist,
liegt die Ausrichtung des Beleuchtungsdetektors 74 in Bezug
zur Beleuchtungsquelle 38 vorzugsweise bei einem Winkel
von ungefähr
90 Grad entlang dem Lichtweg 76, so dass der polarisierte
Lichtstrahl 86 zu dem Beleuchtungsdetektor 74 hin
gerichtet wird. Deshalb wirkt der Polarisationsfilter 62,
dessen Durchgangsachse 67 in einer Richtung senkrecht zu dem
elektromagnetischen Feld 92 in dem polarisierten Lichtstrahl 86 gerichtet
ist, um im wesentlichen den polarisierten Lichtstrahl 86 herauszufiltern,
so dass im wesentlichen kein Signal durch den Beleuchtungsdetektor 74 empfangen
wird, wenn Nebel auf der Innenfläche 28 des
Fensters 19 vorliegt. Im umgekehrten Fall empfängt der
Beleuchtungsdetektor 36 gleichzeitig einen nichtgefilterten
Lichtstrahl 84, wenn Nebel auf dem Fenster 19 vorhanden
ist. Der Lichtstrahl 84 kann auch im wesentlichen polarisiert sein,
wenn der Beleuchtungsdetektor 36 auch in Bezug zu der Beleuchtungsquelle 38 bei
einem Winkel von ungefähr
90 Grad am Fenster 19 ausgerichtet ist.
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Da
die Beleuchtungsdetektoren 36 und 74 verschiedene
Signale empfangen, wenn Nebel vorhanden ist, wenn Regen vorhanden
ist, wenn sowohl Regen als auch Nebel vorhanden sind und wenn weder
Regen noch Nebel auf dem Fenster 19 vorhanden ist, kann
die Steuerfunktion 42 die durch beide Beleuchtungsdetektoren 36 und 74 empfangenen
Signale analysieren, zur Bestimmung, ob entweder Nebel auf der Innenfläche 28 vorhanden
ist oder Niederschlag auf der Außenfläche 24 des Fensters 19 vorhanden
ist, oder sowohl Nebel als auch Niederschlag vorhanden sind. Wenn
das durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangene Signal
ungefähr
gleich dem Doppelten des durch den zweiten Beleuchtungsdetektor 74 empfangenen
Signals ist, dann ist kein Nebel vorhanden, da nichtpolarisiertes
Licht den Polarisationsfilter 62 durchquert und durch den
Beleuchtungsdetektor 74 empfangen wird. Die Steuerfunktion 42 misst
dann die Intensität
der Signale, zur Bestimmung, ob Regen vorhanden ist, da Regen aufgrund
von Zerstreuung von Licht von dem Regentropfen 57 zu einer
größeren Intensität in dem
empfangenen Signal führt.
Wenn andererseits ein Signal durch den Beleuchtungsdetektor 74 empfangen
wird, das durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangene Signal
jedoch wesentlich größer als
das Doppelte des durch den zweiten Beleuchtungsdetektor 74 empfangenen
Signals ist, dann kann die Steuerfunktion 42 den Schluss
ziehen, dass Nebel auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 vorhanden
ist und das Gebläse 60 zum
Entnebeln der Innenfläche 28 des Fensters 19 aktivieren.
Wenn Nebel erfasst wird, misst und vergleicht die Steuerfunktion 42 weiter
die Intensitäten
der Signale, zur Bestimmung, ob Regen auch auf der Außenfläche 24 vorhanden
ist. Die Beleuchtungsdetektoren 36 und 74 können entweder Einzelelement-Photosensoren
oder Multielement-Abbildungsanordnungen sein, die beide die verschiedenen
von Gegenständen
auf dem Fenster 19 reflektierten oder emittierten Signale
empfangen können.
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Eine
andere alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 11 gezeigt,
bei der das Regensensorsystem 140 zwei Beleuchtungsquellen 38 und 94,
einen Beleuchtungsdetektor 36 und einen Polarisationsfilter 62 enthält. In dieser
Ausführungsform
kann der Polarisationsfilter 62 zwischen der Beleuchtungsquelle 94 und
dem Fenster 19 positioniert sein, so dass der Beleuchtungsdetektor 36 Licht
von einer polarisierten Quelle 94 und einer unpolarisierten
Quelle 38 empfängt.
Die Beleuchtungsquellen 38 und 94 werden abwechselnd
zyklisch laufen gelassen, so dass der Beleuchtungsdetektor 36 und
die Steuerfunktion 42 bestimmen können, von welcher Beleuchtungsquelle 38 oder 94 das Signal
empfangen wird. Die Ausrichtung der polarisierten Quelle 94 und
des Beleuchtungsdetektors 36 liegt vorzugsweise in einem
Bereich von ungefähr
80 bis 100 Grad in Bezug zueinander, und am stärksten bevorzugt ungefähr 90 Grad
in Bezug zueinander. Diese Ausführungsform
wirkt da durch ähnlich
zu den oben beschriebenen, dass, wenn weder Regen noch Nebel auf
dem Fenster 19 vorhanden ist, der Beleuchtungsdetektor 36 im
wesentlichen kein Signal von beiden Beleuchtungsquellen 38 und 94 empfängt. Wenn
jedoch kleine Nebelpartikeln auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 vorhanden
sind, durchquert ein polarisierter Strahl 96 mit einem
elektromagnetischen Feld 95 in einer einzigen Richtung,
die im wesentlichen senkrecht zu dem Lichtstrahl 96 ist,
die lineare Polarisationseinrichtung 62 und wird durch die
Partikel absorbiert und wieder emittiert. Wenn der oben erörterten
Lichtintensitätsgleichung
für I(θ) zufolge
lineares polarisiertes Licht auf ein Nebelpartikel stößt, wird
die Intensität
von wieder emittiertem Licht ungefähr null in einer Richtung sein,
die sowohl entlang der Richtung des elektromagnetischen Felds 95 in
dem polarisierten Lichtstrahl als auch senkrecht zu dem einfallenden
Lichtstrahl verläuft,
da der Winkel θ in
dieser Richtung null sein wird. Durch Positionieren des Beleuchtungsdetektors 36 entlang
einem Weg in dieser Richtung empfängt der Beleuchtungsdetektor 36 im
wesentlichen kein Signal von der polarisierten Beleuchtungsquelle 94,
wenn Nebel auf der Innenfläche 28 des
Fensters 19 vorhanden ist, empfängt jedoch weiterhin ein starkes
Signal von der unpolarisierten Beleuchtungsquelle 38. Wenn
andererseits nur Regen auf dem Fenster 19 vorhanden ist,
empfängt
der Beleuchtungsdetektor 36 ein starkes Signal von der
Beleuchtungsquelle 38 und ungefähr ein halbes Signal von der
Beleuchtungsquelle 94. Wenn darüber hinaus sowohl Nebel als
auch Regen auf dem Fenster 19 vorhanden sind, empfängt der
Beleuchtungsdetektor 36 erneut ein starkes Signal von der
Beleuchtungsquelle 38, empfängt jedoch ein Signal von der
Beleuchtungsquelle 94, das größer als das Signal einer Intensität von ungefähr null
ist, das empfangen wird, wenn nur Nebel vorliegt, jedoch kleiner
als das ungefähr
halbe Signal ist, dass empfangen wird, wenn nur Regen auf dem Fenster 19 vorhanden
ist. Die Steuerfunktion 42 vergleicht die von jeder Beleuchtungsquelle 38 und 94 empfangenen
Signale, zur Bestimmung, ob Nebel, Regen, sowohl Nebel als auch
Regen oder weder Regen noch Nebel auf dem Fenster 19 vorhanden
ist, und aktiviert oder deaktiviert dementsprechend die passende
Einrichtung. Der Beleuchtungsdetektor 36 des Regensensorsystems 140 ist
vorzugsweise ein Bildsynthesesensor.
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Noch
eine andere Ausführungsform
ist in 12 gezeigt, in der ein Regensensorsystem 150 eine
einzige Beleuchtungsquelle 38 und zwei Beleuchtungsdetektoren 36 und 102 enthält. Ein
Polarisationsfilter 62 ist zwischen der Beleuchtungsquelle 38 und
dem Fenster 19 positioniert, so dass ein Lichtstrahl 104 von
der Beleuchtungsquelle 38 polarisiert wird, um zu einem
polarisierten Lichtstrahl 106 zu werden, bevor er von dem
Fenster 19 reflektiert oder emittiert wird. Beide Detektoren 36 und 102 sind
vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von ungefähr 80 bis 100 Grad in Bezug
zuein ander ausgerichtet, wie durch einen Winkel B in 12 dargestellt
ist, und sind weiter innerhalb eines Bereichs von ungefähr 80 bis
100 in Bezug zu der polarisierten Beleuchtungsquelle 38 ausgerichtet.
Am stärksten
bevorzugt sind die Beleuchtungsdetektoren 36 und 102 und
die Beleuchtungsquelle 38 bei ungefähr 90 Grad in Bezug zueinander
ausgerichtet. Der Polarisationsfilter 62 hat eine geringe
Auswirkung auf das Regensensorsystem 150, wenn Regen auf
dem Fenster 19 vorhanden ist oder wenn weder Regen noch
Nebel auf dem Fenster 19 vorhanden ist. Wenn jedoch Nebelpartikeln 66 auf
der Innenfläche 28 des
Fensters 19 vorhanden sind, wird der polarisierte Lichtstrahl 106 durch
die Nebelpartikeln 66 absorbiert und wird mit einer minimalen
oder im wesentlichen Nullintensität in einer Richtung parallel
zu dem elektromagnetischen Feld wieder emittiert, das in dem polarisierten Lichtstrahl 106 vorhanden
war. Deshalb wird durch Polarisieren des Lichts in der horizontalen
Richtung, wie in 12 gezeigt ist, Licht in einer
vertikalen Richtung, oder senkrecht zu der Durchgangsachse 57 oder
dem polarisierten elektromagnetischen Feld durch das kleine Nebelpartikel 66 mit
einer viel größeren Intensität als das
Licht emittiert, das sich parallel zu dem elektromagnetischen Feld
ausbreitet. Dies führt
dazu, dass der zweite Beleuchtungsdetektor 102 polarisiertes
Licht 108 empfängt,
das von einem Nebelpartikel wieder emittiert wird, während der erste
Beleuchtungsdetektor 36 im wesentlichen kein Signal empfängt, wenn
Nebel auf der Innenfläche des
Fensters 19 vorhanden ist. Wenn das durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangene
Signal ungefähr
das gleiche wie das durch den zweiten Beleuchtungsdetektor 102 empfangene
Signal ist, dann kann die Steuerfunktion 42 den Schluss
ziehen, dass kein Nebel auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 vorhanden
ist. Die Intensität
der Signale wird dann analysiert und verglichen, zur Bestimmung,
ob nur Regen auf dem Fenster 19 vorhanden ist. Wenn jedoch das
durch den zweiten Beleuchtungsdetektor 102 empfangene Signal
wesentlich größer als
das durch den Beleuchtungsdetektor 36 empfangene Signal
ist, dann ist Nebel auf der Innenfläche 28 des Fensters 19 vorhanden,
und die Steuerfunktion 42 kann anschließend das Gebläse zum Beseitigen
des Nebels betätigen
und weiter die Intensitäten
der empfangenen Signale vergleichen, zur Bestimmung, ob auch Regen
auf dem Fenster 19 vorhanden ist.
-
Nun
bezugnehmend auf 13 ist eine alternative Ausführungsform
eines Regensensorsystems 160 als Diagramm aufgezeichnet.
Das Regensensorsystem enthält
mindestens eine Beleuchtungsquelle 38, mindestens einen
Beleuchtungssensor 36 und einen Polarisationsfilter (nicht
gezeigt). Eine mit dem Regensensorsystem 160 verwendbare Steuerung 40'' enthält eine Umgebungslicht-Logikfunktion 54 zum
Bestimmen der Intensität
von Umgebungslicht und Umschalten des Regensensorsystems 160 zwischen
einer aktiven und passiven Betriebsart, wie oben erörtert ist.
Am stärksten
bevorzugt reagiert die Umgebungslogikfunktion 54 auf die Ausgabe
eines A/D-Wandlers 37 zum Bestimmen von Umgebungsbedingungen,
wie sie durch mindestens einen der Bildsynthesesensoren abgetastet
werden, und kommuniziert weiter mit einer Beleuchtungsquellensteuerung 55,
wenn Umgebungslicht unter einem Schwellenwert liegt. Die Beleuchtungsquellensteuerung 55 aktiviert
mindestens eine der Beleuchtungsquellen 38, so dass Licht
durch die Bildsynthesesensoren 36 empfangen werden kann.
Der Polarisationsfilter ist entlang mindestens einem Lichtweg zwischen
den Beleuchtungsquellen und den Beleuchtungssensoren positioniert,
um so Licht zu filtern oder polarisieren, bevor es durch mindestens
einen der Sensoren empfangen wird, ähnlich den oben erörterten
Ausführungsformen.
Eine Kantenerkennungsfunktion 44 analysiert dann das Signal
oder die Signale, die durch den Beleuchtungssensor oder die Beleuchtungssensoren
empfangen wurden, zur Bestimmung, ob nur Regen, nur Nebel, sowohl
Regen als auch Nebel, oder weder Regen noch Nebel auf dem Fenster 19 vorhanden
ist. Wenn Regen erfasst wird, bestimmt die Kantenerkennungsfunktion 44,
ob die Menge von Regen über
einem Schwellenwert liegt, während,
wenn Nebel erfasst wird, die Steuerung 40'' die
Signale weiter zur Bestimmung analysiert, ob die Größe von Nebel über einem
Schwellenwert liegt. Dementsprechend werden bei Bedarf entweder
die Scheibenwischer 22, das Gebläse 60 oder beide durch
die Steuerung 40'' aktiviert.
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Während mehrere
alternative Ausführungsformen
oben abgebildet und beschrieben worden sind, kann die vorliegende
Erfindung deutlich andere Variationen einschließen, bei denen eine oder zwei Beleuchtungsquellen
und Detektoren vorliegen, mit mindestens einem Polarisationsfilter,
der entlang einem Lichtweg positioniert ist, welcher durch einen der
Beleuchtungsdetektoren und eine der Beleuchtungsquellen über das
Fenster 19 definiert wird, ohne den Umfang der vorliegenden
Erfindung zu beeinflussen. Der Polarisationsfilter 62 kann
zwischen einer Beleuchtungsquelle und dem Fenster 19 oder zwischen
einem Beleuchtungsdetektor und dem Fenster 19 positioniert
werden, und kann so ausgerichtet sein, dass seine Durchgangsachse 67 linear polarisiertes
Licht dieselbe in solcher Weise durchqueren lässt, damit das Regensensorsystem
zwischen unpolarisiertem Licht, das von Regentropfen 40 auf
der Außenfläche 24 des
Fensters 19 zerstreut wird, und linear polarisiertem Licht
unterscheiden kann, das von einem Partikel von 66 auf der
Innenfläche 28 des
Fensters 19 emittiert wird. Am stärksten bevorzugt wird zum Optimieren
des Regensensorsystems, um so am besten zu bestimmen, wann Nebel
auf der Innenfläche 28 des
Fensters 19 vorhanden ist, mindestens ein Satz von Beleuchtungsquellen
und Sensoren vorzugsweise so ausgerichtet, dass sich der Lichtweg
zu dem entsprechenden Sensor oder der entsprechenden Quelle bei
einem Winkel von ungefähr
90 Grad zwischen der Quelle und dem Sensor an der Innenfläche 28 des
Fensters 19 befindet. Diese Ausrichtung erlaubt dem System
am besten, zu bestimmen, wann kleine Nebelpartikeln vorhanden sind,
während
nicht versehentlich der Schluss gezogen wird, dass Nebel vorhanden
ist, wenn tatsächlich
Regen auf der Außenfläche 24 vorhanden
ist.
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Die
Konzepte der vorliegenden Erfindung können in Verknüpfung mit
Regensensor-Innenspiegelbaugruppen
verwendet werden, bei denen eine Regensensorfunktionalität in Verknüpfung mit
einer Innenrückspiegelbaugruppe
bereitgestellt wird. Eine solche Verknüpfung schließt Nutzung
eines Elements der Rückspiegelbaugruppe
(so wie beispielsweise ein Kunststoffgehäuse, das an der Spiegelkanalhalterung
befestigt ist, welche konventionell die Spiegelbaugruppe an einem
Windschutzscheiben-Knopfstück
befestigt) ein, um einen die Windschutzscheibe berührenden
Regensensor zu bedecken. Die Rückspiegelbaugruppe
kann eine Anzeigefunktion (oder mehrere Anzeigefunktionen) einschließen.
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Diese
Displays können
eine einzige Anzeigefunktion oder mehrere Anzeigefunktionen ausführen, wie
zum Beispiel Liefern einer Anzeige einer zusätzlichen Fahrzeugfunktion,
wie zum Beispiel eine Kompassspiegelanzeigefunktion, eine Temperaturanzeigefunktion,
eine Anzeigefunktion des Aufpumpzustands der Reifen, eine Anzeigefunktion
der Blockierung des Passagier-Airbags, eine Anzeigefunktion von
automatischem Regensensorbetrieb, eine Anzeigefunktion von Telefonwählinformationen,
eine Anzeigefunktion von Autobahnzustandsinformationen, einen Anzeigefunktion
eines toten Winkelindikators, oder dergleichen. Solche Displays
können
ein alphanumerisches Display oder ein Multipixeldisplay sein, und
können
fixiert sein oder Scrollen. Eine solche automatische Regensensorbetriebs-Anzeigefunktion
kann eine Anzeigefunktion bezüglich
sowohl eines die Windschutzscheibe berührenden als auch eines nicht
die Windschutzscheibe berührenden
Regensensors enthalten, einschließlich, zum Beispiel, wenn das
Schaltsystem zum Steuern des Regensensors, elektrochromen Dimmen
eines elektrochromen Spiegels variabler Reflexion, und eines jeglichen
anderen am Spiegel angebrachten elektronischen Merkmals gemeinsam
in einer Rückspiegelbaugruppe
untergebracht sind und völlig
oder teilweise Komponenten auf einer gemeinsamen Leiterplatte teilen. Das
Display zur Erfassung eines toten Punkts oder das Display von automatischem
Regensensorbetrieb können
sich mit anderen Anzeigefunktionen durch einen Displayumschalter
abwechseln, der manuell betätigt,
zeitgeteilt, sprachbetätigt
oder unter der Steuerung irgendeiner anderen abgetasteten Funktion wie
zum Beispiel einer Änderung
in der Richtung des Fahrzeugs oder dergleichen betätigt werden
kann. Sollte eine Regensensorsteuerung mit der Innenrückspiegelbaugruppe
verknüpft,
in diese eingebaut oder an diese gekop pelt sein, kann das Regensensorschaltsystem
zusätzlich
zum Liefern von automatischer oder halbautomatischer Steuerung über den Betrieb
der Windschutzscheibenwischer (an der Front- und/oder Heckwindschutzscheibe
des Fahrzeugs) die Entnebelfunktion zum Entnebeln von kondensiertem
Dampf auf einer Innenkabinenoberfläche einer Fahrzeugverglasung
(wie zum Beispiel die Innenfläche
der Frontwindschutzscheibe, wie zum Beispiel durch Betätigen eines
Lüftungsgebläses, einer Heizfunktion,
Klimaanlagenfunktion oder dergleichen) steuern, oder die Regensensorsteuerung
kann ein Schiebedach oder irgendeine andere bewegliche Verglasung
schließen,
sollten Regenbedingungen erfasst werden. Wie oben aufgeführt ist,
kann es vorteilhaft für
die Regensensorsteuerung (oder irgendein anderes Merkmal wie zum
Beispiel einen Scheinwerferkontroller, einen Fernempfänger für schlüssellosen
Einstieg, ein Mobiltelefon einschließlich seines Mikrophons, einen
digitalen Sprachrecorder, eine Videokamera für ein Videotelefon, ein Taxameter
und/oder Taxameterdisplay, einen Fahrzeugszustandsindikator und
dergleichen) sein, Komponenten und Schaltsysteme mit dem Schaltsystem
der elektrochromen Spiegelfunktion und der elektrochromen Spiegelbaugruppe
selbst zu teilen. Ferner ist eine bequeme Art zum Anbringen eines
nicht die Windschutzscheibe berührenden
Regensensors, wie zum Beispiel dem hier Beschriebenen, durch Befestigung,
wie zum Beispiel durch Einschnappbefestigung, als ein Modul an der
Spiegelkanalhalterung wie es zum Beispiel in dem US-Patent 5,576,678
unter dem Titel "Mirror
Support Bracket" [Spiegelstützträger] beschrieben
ist, das durch R.Hook et al. erfunden wurde und am 19. November
1996 erteilt wurde. Die Spiegelhalterung und/oder der Windschutzscheibenknopf
können
wahlweise speziell angepasst sein, um ein nicht an der Windschutzscheibe
angebrachtes Regensensormodul aufzunehmen. Eine solche Einbau als
ein Modul ist einfach zu warten und an einer breiten Vielfalt von
Innenspiegelbaugruppen (sowohl elektrochromen als auch nicht elektrochromen, wie
zum Beispiel prismatischen, manuell eingestellten Spiegelbaugruppen)
anzubringen und kann richtige Ausrichtung der nicht an der Windschutzscheibe angebrachten
Art von Regensensor an der Fahrzeugwindschutzscheibe unterstützen, insofern,
dass das an der Spiegelhalterung befestigte Modul befestigt bleibt,
während
der Spiegel selbst (der typischerweise an der Spiegelkanalhalterung über ein
einzelnes oder doppelten Kugelgelenk befestigt wird) so beweglich
ist, dass der Fahrer sein Sichtfeld einstellen kann. Sollte ferner
Rauch von Zigaretten und dergleichen eine potentielle Quelle von
Störung
des Betriebs des nicht die Windschutzscheibe berührenden Regensensors sein,
dann kann ein am Spiegel befestigtes Gehäuse zum Abdecken der Regensensoreinheit
und Abschirmen derselben gegen Rauch (und andere Fremdkörper) verwendet
werden. Wahlweise kann eine solche Fähigkeit, das Vorliegen von
Zigarettenrauch zu erfassen, zum Erzwingen eines Rauchverbots in
Fahrzeugen verwendet werden, wie zum Beispiel gewöhnlich durch
Betreiber von Mietwagenparks gefordert wird. Wenn ein Regensensor (berührend oder
nicht berührend)
ferner zum Aktivieren des Scheibenwischers auf einem hinteren Fenster
(Heckfenster) des Fahrzeugs verwendet wird, kann der Sensor zweckdienlich
mit der CHMSL- (center high mounted stop light, mittig hoch angebrachtes
Bremslicht) Bremslichtbaugruppe gepackt und angebracht werden, die
gewöhnlich
auf einer Heckfensterscheibe oder nahe derselben angebracht wird.
Anbringung des Regensensors mit einem CHMSL-Bremslicht kann ästhetisch
ansprechend sein und Teilen von Komponenten/Verdrahtung/Schaltsystem
zulassen.
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Die
Konzepte dieser vorliegenden Erfindung können mit Innenrückspiegeln
verwendet werden, die mit einer Vielfalt von Merkmalen wie zum Beispiel einem
hoch/niedrig (oder bei Tagesfahrt Strahler/niedrig) Scheinwerferkontroller,
einer Freisprechtelefonbefestigung, einer Videokamera für Innenkabinenüberwachung
und/oder Videotelefonfunktion, Sitzbelegungserfassung, Kartenleselampen,
einer Kompass-/Temperaturanzeige, Taxameteranzeige, Brennstofffüllstands-
und anderen Fahrzeugzustandsanzeige, einem Fahrtcomputer, einem
Einbruchsdetektor und dergleichen ausgerüstet sein. Wiederum können solche
Merkmale Komponenten und Schaltsystem mit dem elektrochromen Spiegelschaltsystem
und der Spiegelbaugruppe teilen, so dass Vorsehen dieser Zusatzmerkmale
wirtschaftlich ist.
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Platzierung
einer Videokamera entweder an, innerhalb oder auf der Rückspiegelbaugruppe
(einschließlich
innerhalb oder auf einem Modul, das an einer Spiegelstruktur wie
zum Beispiel der Halterung befestigt ist, die an dem Windschutzscheibenknopf befestigt
wird) birgt zahlreiche Vorteile. Zum Beispiel ist der Spiegel mittig
und hoch angebracht und die Kamera kann unauffällig angebracht werden.
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Deshalb
wird hier ein Regensensor offenbart, der ein akkurates Verfahren
zum Erfassen von Regen auf einem Fahrzeugfenster durch tatsächliches
Erfassen eines Bilds einer Fläche
auf dem Fenster und weiter Bestimmen liefert, wann die Menge von
auf dem Fenster vorhandenem Niederschlag einen vorbestimmten Schwellenwert
erreicht, bevor das Scheibenwischersystem des Fahrzeugs betätigt wird.
Der Regensensor kann weiter sowohl Nebel als auch Regen auf dem
Fenster erfassen, und kann zwischen diesen unterscheiden. Der Regensensor
der vorliegenden Erfindung ist auch von dem Fenster entkoppelt,
um Auswechselprobleme und dergleichen zu vermeiden, die bei vielen
der heute verwendeten Regensensoren vorliegen. Außerdem liefert der
Regensensor der vorliegenden Erfindung optimale Leistung durch Erfassen
sowohl von Nebel als auch Regen auf dem Fenster, während er
ein System bereitstellt, das Standard-, kostengünstige Einzelelement-Photosensoren
und Photodioden oder dergleichen zur Anwendung bringen kann.
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Änderungen
und Modifikationen an ihren spezifisch beschriebenen Ausführungsformen
können
ausgeführt
werden, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen, die nur
durch den Umfang der anliegenden Patentansprüche begrenzt sein soll, wie
sie gemäß den Prinzipien
des Patentgesetztes interpretiert werden.