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Referenzlichtquelle zum Abgleich von kombinierten Regen- und Umgebungslichtsensoren

App. 032

Ulbrichtkugel-Lichtquellen werden erfolgreich beim Abgleich bildgebender Sensoren und Kameras genutzt. In dieser Anwendung gilt es die vielen lichtempfindlichen Detektoren (Pixel) hinsichtlich ihrer Lichtempfindlichkeit abzugleichen. Die Ulbrichtkugel-Lichtquelle dient als Referenzlichtquelle zur gleichmäßigen Ausleuchtung sämtlicher Pixel.

Das homogene Leuchtfeld mit hemisphärischer Abstrahlcharakteristik der Ulbrichtkugel-Lichtquellen wird aber auch zum Abgleich optoelektronischer Sensoren für unterschiedlichste Anwendungen genutzt. Eins der vielen Anwendungsbeispiele ist der Abgleich von kombinierten Regen- und Umgebungslichtsensoren.

Unter Komfort- und Sicherheitsaspekten werden optoelektronische Sensoren als kombinierte Regen- und Umgebungslichtsensoren in Fahrzeugen eingesetzt. Diese schalten bei einsetzendem Regen die Scheibenwischer ein und steuern die Wischergeschwindigkeit. Zusätzlich schalten sie bei einsetzender Dämmerung oder Einfahrt in einen Tunnel das Fahrlicht ein.

Der Regensensor basiert auf einer monochromatischen Strahlungsquelle im nahen Infrarot (NIR) und einem NIR-Sensor, die innerhalb eines Ausschnitts der Windschutzscheibe eine auf Totalreflexion basierende Messstrecke aufbauen. Regentropfen, die auf diese Messstrecke fallen, reduzieren die übertragende Strahlungsmenge. Die Veränderung der Strahlung am Ende der Messstrecke wird zur Kontrolle der Scheibenwischer genutzt.

Der Umgebungslichtsensor misst die Helligkeit vor dem Fahrzeug und schaltet bei Erreichen eines Grenzwertes automatisch das Fahrlicht ein und aus. Ein zusätzlicher Sensor kann die präzisere Erkennung von Tunneln unterstützen. Umgebungslichtsensoren sind im sichtbaren Spektralbereich empfindlich, ähneln also angenähert der Empfindlichkeitsfunktion des menschlichen Auges.

Die Toleranzen der verwendeten Detektoren, Leuchtmittel und der umgesetzten Messgeometrien erfordern einen Abgleich des Sensors. Als Referenzlichtquelle für den Abgleich dient eine Ulbrichtkugel-Lichtquelle mit einer Halogenlampe als Leuchtmittel. Da der Sensor zum Abgleich direkt am Kugelausgang positioniert wird, bietet sich sämtlichen Sensoren innerhalb ihres individuellen Blickfeldes ein homogenes Leuchtfeld mit diffuser Abstrahlcharakteristik. Dies ist das Resultat der homogenen Lichtausbreitung innerhalb der Ulbrichtkugel. Die Leuchtdichteintensität als Maß für den Abgleich der photometrischen Sensoren wird durch einen Monitordetektor mit photometrischer Empfindlichkeit erfasst. Als Referenz für die Strahldichteintensität zum Abgleich des Regensensors dient ein NIR-empfindlicher Monitordetektor. Die Halogenlichtquelle ist außerhalb der Kugel angeordnet. Ihre Intensität kann durch eine variable Blende auf das geforderte Niveau eingestellt werden. Die Ulbrichtkugel-Lichtquelle wird in Leucht- und Strahldichte kalibriert.

Referenzen

[1] Theorie und Anwendungen von Ulbrichtkugeln