Messeinrichtung, Messsystem und Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2009 023 615.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung, ein Messsystem und ein Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts.

Lichtdurchlässige Materialen werden unter anderem als Abdeckungen für Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt. Die

Abdeckung kann die Beleuchtungseinrichtung schützen und/oder die Abstrahlcharakteristik beeinflussen. Das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht durchdringt zumindest teilweise die Abdeckung. Ein weiteres Einsatzgebiet für lichtdurchlässige Materialien sind Fensterscheiben.

Durch Umwelteinflüsse können die Oberflächen von lichtdurchlässigen Gegenständen verschmutzen. Mit zunehmender Verschmutzung wird die Lichtdurchlässigkeit verringert. Bei Fenstern wird die Durchsicht verschlechtert. Bei Abdeckungen für Beleuchtungseinrichtungen kann bei zunehmender Verschmutzung weniger Licht die Abdeckung durchdringen.

Dieses Problem tritt unter anderem in Verkehrstunneln auf, deren Beleuchtungseinrichtungen üblicherweise mit einer Glasoder Acrylglasabdeckung versehen sind; aber auch andere Materialien sind denkbar. Diese Abdeckungen werden unter anderem durch Autoabgase und Reifenabrieb verschmutzt und müssen deshalb einer regelmäßigen Reinigung unterzogen werden, um die ausreichende Beleuchtung des Tunnels zu gewährleisten. Zur Optimierung des Reinigungsintervalls ist eine Überwachung des Verschmutzungsgrades wünschenswert. 5

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts bereitzustellen.

-0 Das Problem wird durch eine Messeinrichtung zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst . Ferner sind ein Messsystem und eine Verfahren zur Messung vorgesehen.

L5 Die Messeinrichtung zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts umfasst eine Strahlungsquelle, eine Einkoppeleinrichtung zur Einkopplung eines Strahls in das Messobjekt, sodass der Strahl im Messobjekt geführt wird, eine Auskoppeleinrichtung zur Auskopplung des Strahls aus dem 0 Messobjekt, einen Strahlungsdetektor und eine

Vergleichseinrichtung, die ausgebildet ist, einen Kennwert des detektierten Strahls mit einem Referenzwert zu vergleichen. 5 Die Messeinrichtung ist geeignet eine Verunreinigung, insbesondere Oberflächenverunreinigung, des Messobjekts zu detektieren.

Unter „Lichtdurchlässigkeit" wird die Fähigkeit des Materials 0 verstanden, elektromagnetische Wellen, wie Licht im sichtbaren Spektralbereich, durch das Material hindurch zu lassen. Diese Eigenschaft wird auch als Transparenz bezeichnet. Unter „Lichtdurchlässigkeit" fällt auch, dass nur ein Teil der elektromagnetischen Wellen durchgelassen wird.

Eine Strahlungsquelle ist eine Quelle zur Bereitstellung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht, beispielsweise im sichtbaren Bereich. Licht kann auch Strahlung im ultravioletten oder infraroten Bereich umfassen.

Der Strahl ist beispielsweise ein Strahlungsbündel, also eine Gruppe von Strahlen der Strahlung, die sich in einer

Vorzugsrichtung ausbreiten. Der Strahl kann beispielsweise ein Lichtstrahl sein.

Die Einkoppeleinrichtung ermöglicht es, einen Strahl in das Messobjekt einzukoppeln, sodass dieser im Messobjekt geführt wird, das heißt der Strahl läuft innerhalb des Messobjekts.

Der Strahlungsdetektor ist ein Sensor, der ausgebildet ist einen Kennwert des ausgekoppelten Strahls zu detektieren. Eine Ausführungsform des Strahlungsdetektors ist ein

Lichtdetektor. Bei dem detektierten Kennwert kann es sich beispielsweise um die Lichtintensität oder Leistung handeln. Die Vergleichseinrichtung vergleicht den detektierten Kennwert mit einem Vergleichswert . Anhand des Vergleichs kann festgestellt werden, ob eine Reinigung des Messobjekts erforderlich ist oder nicht. In einem Ausführungsbeispiel wird lediglich ermittelt und angezeigt, ob eine Reinigung erforderlich ist oder nicht. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Vergleichsergebnis ein Wert aus einem kontinuierlichen oder diskreten Wertebereich, der den Verschmutzungsgrad anzeigt. Der Strahl wird im Messobjekt geführt. Vorzugsweise wird der Strahl derart einkoppelt, dass der Strahl im Messobjekt zumindest einmal an einer Seite des Messobjekts reflektiert wird, also nach dem Durchlauf durch das Messobjekt von einer

5 Seite des Messobjektes in das Messobjekt zurückgeworfen. Hierbei handelt es sich vorteilhafterweise um eine Totalreflexion, sodass keine Teiltransmission bei der Reflexion sondern lediglich Absorptionseffekte den Strahl beim Durchlauf durch das Messobjekt dämpfen. Bei einem

.0 Messobjekt mit einer Ober- und Unterseite kann der Strahl zickzackförmig von der Einkoppeleinrichtung zur Auskoppeleinrichtung im Messobjekt laufen, wenn der Strahl abwechselnd an Ober- und Unterseite reflektiert wird. Somit wird der Strahl durch Totalreflexion im Messobjekt ähnlich

L5 wie in einem Lichtleiter von der Einkoppel- zur

Auskoppeleinrichtung geführt. Durch Verschmutzung einer Seite des Messobjekts wird das Licht bei Reflexion an dieser Seite gedämpft. Mit zunehmender Verschmutzung verstärkt sich die Dämpfung. Mit zunehmender Anzahl von Reflexionen an einer 0 verschmutzten Seite verstärkt sich die Dämpfung des Strahls.

Auch geringere Verschmutzung können zuverlässig detektiert werden, da durch mehrfache Reflexion die Dämpfung verstärkt wird, was die Detektion erleichtert. 5 In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die

Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung ein Prisma. Das Prisma in der Einkoppeleinrichtung ist geeignet den von der Strahlungsquelle bereitgestellten Strahl derart umzulenken, dass er in das Messobjekt eingekoppelt wird und 0 nach Durchlauf durch das Messobjekt an einer Seite des

Messobjekts total reflektiert wird. Das Prisma in der Auskoppeleinrichtung ist geeignet den ausgekoppelten Strahl derart umzulenken, dass er zum Strahlungsdetektor geführt wird.

Vorteilhafterweise umfassen die Einkoppeleinrichtungen 5 und/oder die Auskoppeleinrichtungen eine VerSpiegelung. Die Verspiegelung ist vorteilhafterweise an einer Seite der Einkoppeleinrichtung und/oder der Auskoppeleinrichtung aufgebracht , an der der Strahl innerhalb der Einkoppeleinrichtung und/oder der Auskoppeleinrichtung

.0 reflektiert wird oder reflektiert werden kann, wenn er durch die Einkoppeleinrichtung beziehungsweise durch die Auskoppeleinrichtung propagiert. Die Verspiegelung hilft Transmissions- oder Dämpfungseffekte zu vermeiden. Dadurch erfolgt eine Signalverbesserung des einzukoppelnden

L5 beziehungsweise ausgekoppelten Strahls.

Vorteilhafterweise umfassen die Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung ein Licht führendes Element, durch den die elektromagnetische Welle, insbesondere Licht, 0 verläuft, wobei der Brechungsindex des Elements ähnlich dem Brechungsindex des Messobjekts ist. Die Einkopplung beziehungsweise Auskopplung des Strahls erfolgt beim Übergang vom Licht führenden Element in das Messobjekt. Wenn der Brechungsindex des Elements ähnlich dem Brechungsindex des 5 Messobjekts ist, werden Reflexion oder Brechung des Strahls beim Übergang vermieden beziehungsweise verringert. Der Brechungsindex des Elements und der Brechungsindex des Messobjekts sind vorteilhafterweise derart aufeinander abgestimmt, dass der Strahl so eingekoppelt wird, dass er im 0 Messobjekt total reflektiert wird. Wenn die

Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung auf das Messobjekt geklebt sind, hat ein zu diesem Zweck verwendeter Kleber vorteilhafterweise einen ähnlichen Brechungsindex wie die Einkoppeleinrichtung und/oder die Auskoppeleinrichtung und das Messobjekt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Einkoppeleinrichtungen und/oder die Auskoppeleinrichtungen gegen Lichteinstrahlung von Umgebungslicht abgeschirmt. Unter Umgebungslicht wird jegliche externe Lichteinstrahlung auf die Messeinrichtung verstanden, beispielsweise Tageslicht. Wenn das Messobjekt die Abdeckung einer Beleuchtungseinrichtung ist, ist das von der

Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht oder das von benachbarten Beleuchtungseinrichtungen abgestrahlte Licht UmgebungsIicht . Wenn die Einkoppel- und Auskoppeleinrichtung in der Nähe der Beleuchtungseinrichtung positioniert sind, kann das von der Beleuchtungsquelle emittierte Licht zu

Verfälschungen der Messung führen. Die Abschirmung hilft zu vermeiden, dass das Umgebungslicht die Messung verfälscht. Dies wäre der Fall, wenn das UmgebungsIicht über das Messobjekt und die Auskoppeleinrichtung zum Strahlungsdetektor geführt würde.

Eine Möglichkeit, den Einfluss des UmgebungsIichts bei der Messung weitgehend zu eliminieren, ist die Verwendung einer Strahlungsquelle, die geeignet ist, amplitudenmoduliertes Licht bereitzustellen. In einer Ausführungsform ist das Lichtsignal ein periodisches Sinussignal. Ein Ausführungsbeispiel eines amplitudenmodulierten Signals ist ein amplitudenumgetastetes Lichtsignal . Das amplitudenumgetastete Lichtsignal hat zwei Pegel, zwischen denen hin- und hergeschaltet wird. Im einfachsten Fall ist das Lichtsignal ein periodisches ein-aus-umgetastetes Signal mit Pulsen, wie es durch An- und Ausschalten der Strahlungsquelle erzeugt werden kann. In einem alternativen Signal ist nur ein einzelner Impuls vorgesehen. Ein weiteres alternatives Signal weist eine Sequenz von Pulsen auf.

Der Strahlungsdetektor ist vorteilhafterweise ausgebildet 5 eine Intensität oder Intensitätsänderung zu detektieren, beispielsweise eine Lichtintensität oder

Lichtintensitätsänderung. Der Strahlungsdetektor liefert ein Ausgangssignal, das abhängig von der detektierten Intensität beziehungsweise Intensitätsänderung ist. Bei Verwendung von

.0 amplitudenmodulierten Signalen ist der Strahlungsdetektor vorteilhafterweise ausgebildet, die Veränderung der Intensität zu detektieren. Konstantes Umgebungslicht wird bei dieser Detektion nicht berücksichtigt. Dies erlaubt, die Verschmutzungsmessung auch bei Tageslicht oder bei einer

L5 Beleuchtungseinrichtung während deren Betrieb durchzuführen.

In einer alternativen Ausgestaltung generiert die Strahlungsquelle ein schmalbandiges Lichtsignal, das durch Verwendung eines Bandpassfilters im Strahlungsdetektor 0 detektiert werden kann. Dieses Bandpassfilter filtert breitbandiges Umgebungslicht heraus.

Ein Messsystem umfasst ein lichtdurchlässiges Messobjekt und eine Messeinrichtung, wie beispielsweise oben beschrieben, 5 deren Einkoppeleinrichtung und deren Auskoppeleinrichtung auf einer selben Seite oder verschiedenen Seiten des Messobjekts, das eine erste und eine zweite Seite hat, positioniert sind.

Wenn das Messobjekt eine Seite hat, die stärker der 0 Verschmutzung ausgesetzt ist als die andere, wie es beispielsweise bei der Außenseite einer

Beleuchtungsquellenabdeckung in einem Tunnel der Fall ist, so sind die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung vorteilhafterweise auf der Seite angebracht, die nicht der Verschmutzung ausgesetzt ist. Somit wird die Verschmutzung der Messeinrichtung vermieden, was eine Beeinflussung der Messung nach sich ziehen könnte. Der Strahlungsdetektor ist durch das Messobjekt, beispielsweise im Fall einer Abdeckung, vor Umwelteinflüssen und Schmutz geschützt.

Um leichteren Zugang zur Messeinrichtung zu ermöglichen, kann es von Vorteil sein, die Messeinrichtung auf der stärker verschmutzenden Seite zu positionieren. Alternativ können die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung auf verschiedenen Seiten des Messobjekts positioniert sein.

Vorteilhafterweise sind die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung derart positioniert, dass der Strahl mehrfach reflektiert wird. Dies erhöht die Messgenauigkeit, da die Verschmutzung des Messobjekts auf Grund der Mehrfachreflexion mehrfach in die Messung einfließt, sodass lokale Abweichungen des Verschmutzungsgrades sich nicht so stark auf das Messergebnis auswirken.

In einem Verfahren zur Messung der Kontamination eines lichtdurchlässigen Messobjekts sind folgende Schritte vorgesehen: Der Strahl wird in das Messobjekt eingekoppelt, sodass der Strahl im Messobjekt geführt wird. Der Strahl wird aus dem Messobjekt ausgekoppelt und detektiert. Ein Kennwert des detektierten Strahls wird mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen.

Vorteilhafterweise wird der Strahl zumindest einmal an einer

Seite des Messobjekts reflektiert. Der Strahl wird in Abhängigkeit von der Kontamination der Seite gedämpft. Vorteilhafterweise ist die Strahlung amplitudenmoduliert, um den Einfluss von Umgebungslicht auf die Messung zu reduzieren. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Intensität oder eine Intensitätsänderung des Strahls detektiert. Die Intensität eines Strahls ist in einfacher Weise, beispielsweise durch eine Fotodiode, zu detektieren. Eine Intensitätsänderung wird vorteilhafterweise dann detektiert, wenn in das Messergebnis ansonsten eine gleichmäßige Einstrahlung des Umgebungslichts einfließen würde.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Bandpassfilterung erfolgt, die geeignet ist das Spektrum des Umgebungslichts weitgehend auszublenden. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Strahl ein schmales Spektrum hat, was beispielsweise bei einem Laserstrahl der Fall wäre.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen erklärt.

Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems mit einer Messeinrichtung,

Figur 2 ein Diagramm, das die Dämpfung bei zunehmender

Verschmutzung des Messobjekts illustriert.

Figur 1 zeigt schematisch eine Abdeckung für eine Beleuchtungseinrichtung. Die Abdeckung ist das Messobjekt 7, dessen Verschmutzung gemessen wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Messobjekt plan dargestellt. Es sei bemerkt, dass in alternativen Ausführungsbeispielen (nicht dargestellt) die erste und die zweite Seite nicht zueinander parallel sind oder das Messobjekt nicht plan ist, sondern beispielsweise gekrümmt ist.

Das Messobjekt 7 hat eine erste Seite 8 und eine zweite Seite 9. Die Abdeckung ist derart positioniert, dass die erste Seite 8 der Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) zugewandt ist, sodass im Betrieb das von der

Beleuchtungsquelle abgestrahlte Licht das Messobjekt 7 durchläuft und von der zweiten Seite 9 abgestrahlt wird. Die zweite Seite 9 ist verstärkt Umgebungseinflüssen ausgesetzt und kann infolgedessen verschmutzen.

Auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 ist eine Messeinrichtung 20 positioniert. Durch die Positionierung auf der ersten Seite wird die Einwirkung von Umgebungseinflüssen auf die Messeinrichtung 20 - insbesondere damit einhergehende Verschmutzung - reduziert.

Die Messeinrichtung 20 umfasst eine Strahlungsquelle, die in diesem Ausführungsbeispiel als Lichtquelle 1 ausgebildet ist, eine Einkoppeleinrichtung 3 und eine Auskoppeleinrichtung 5, die auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 positioniert sind, sowie einen Strahlungsdetektor, der in diesem Ausführungsbeispiel als Lichtdetektor 6 ausgebildet ist, und eine Vergleichseinrichtung 10.

Die Lichtquelle 1 generiert einen Lichtstrahl 2. Unter Licht werden elektromagnetische Wellen, insbesondere Licht im sichtbaren Bereich aber auch im ultravioletten und infraroten Bereich, verstanden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1 ein Halbleiterbauelement , beispielsweise ein Bauelement umfassend eine Licht emittierende Diode (LED) oder einen Laser, welcher ein schmalbandiges Spektrum hat.

Die Einkoppeleinrichtung 3 und die Auskoppeleinrichtung 5 sind mit einem transparenten Kleber 4 auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 fixiert. In einer alternativen Ausgestaltung (nicht dargestellt) sind das Messobjekt und die Ein- und die Auskoppeleinrichtung einstückig ausgebildet . Die Ein- und die Auskoppeleinrichtung sind in diesem Fall integraler Bestandteil des Messobjekts. Dieses vermeidet Brechungs- oder Dämpfungseffekte an den Übergängen zwischen Ein- und Auskoppeleinrichtung und Messobjekt.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Einkoppeleinrichtung 3 und die Auskoppeleinrichtung 5 als Prisma ausgebildet . Die Prismen sind Licht führende Elemente aus transparentem Material. Die Prismen haben eine plane Grundfläche in der Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Auch anderen Formen sind denkbar.

Die Einkoppeleinrichtung 3 hat eine Eintrittsseite 31 und eine Austrittsseite 32, die auf der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 positioniert ist. Die Lichtquelle 1 ist derart positioniert, dass deren Lichtstrahl 2 über die Eintrittseite 31 in die Einkoppeleinrichtung 3 eintritt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 1 benachbart zur Eintrittsfläche 31 positioniert. In einem Ausführungsbeispiel berührt die Lichtquelle 1 die Einkoppeleinrichtung 3.

Die Lichtstrahl 2 durchläuft die Einkoppeleinrichtung 3. Der Lichtstrahl 2 wird an der Austrittsfläche 32 derart in das Messobjekt 7 eingekoppelt, dass er zumindest an einer Seite 9 des Messobjekts 7 reflektiert wird.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Lichtstrahl 2 in der Einkoppeleinrichtung 3 an einer Seite des Prismas reflektiert . In diesem Ausführungsbeispiel verläuft der Lichtstrahl 2 zunächst parallel oder nahezu parallel zu der ersten Seite 8 des Messobjekts 7 und wird derart reflektiert, dass der Lichtstrahl 2 an der Auskoppelflache 32 austritt und in das Messobjekt 7 eintritt wird.

Die Seiten der Einkoppeleinrichtung 3, welche das Licht reflektieren, sind vorzugsweise verspiegelt, um Dämpfungseffekte zu vermeiden. Vorteilhafterweise ist die Einkoppeleinrichtung 3 gegen Umgebungslicht abgeschirmt. Dies kann beispielsweise mit einer Abdeckung 12 erreicht werden. Umgebungslicht ist Lichteinstrahlung in die Messeinrichtung 20, die nicht vom Lichtstrahl 2 herrührt, also auch das von der Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) generierte Licht. Die Abdeckung 12 ist vorzugsweise derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die Einkoppeleinrichtung 3 und/oder die Auskoppeleinrichtung 5 abgesehen von der dem Messobjekt zugewandten Seite allseitig gegen Umgebungslicht abgeschirmt ist .

Beim Einkoppeln in das Messobjekt 7 wird der Lichtstrahl 2 an der Grenzfläche zwischen Einkoppeleinrichtung 3 und Messobjekt 8 weitgehend transmittiert .

Der Licht führende Teil der Einkoppeleinrichtung 3 hat einen ähnlichen Brechungsindex wie das Messobjekt 7. Auch der

Brechungsindex des Klebers 4 ist vorteilhafterweise ähnlich.

Ein ähnlicher Brechungsindex führt dazu, dass Brechungs- und Dämpfungseffekte an der Grenzfläche weitgehend vermieden beziehungsweise reduziert werden. Unter ähnlichem Brechungsindex kann ein Brechungsindex verstanden werden, sodass der Lichtstrahl 2 beim Übertritt von der Einkoppeleinrichtung 3 in das Messobjekt nicht oder nur zu geringem Teil reflektiert wird.

Der eingekoppelte Lichtstrahl 2 wird an der ersten und der zweiten Seite 8, 9 des Messobjekts 7 mehrfach reflektiert, sodass er zickzackförmig entlang des Messobjekts 7 läuft. Vorteilhafterweise wird der Lichtstrahl 2 derart in das Messobjekt 7 eingekoppelt, sodass der Lichtstrahl an den Seiten 7, 9 des Messobjekts 8 total reflektiert wird.

Die Auskopplung erfolgt mittels der Auskoppeleinrichtung 5 mit einer Eintrittfläche 51 und einer Austrittsfläche 52. Der Brechungsindex des Primas ist derart gewählt, dass es nicht zu einer Reflexion des Lichtstrahls 2 kommt, sondern zu einer zumindest weitgehenden Transmission des Lichtstrahls 2 in die Auskoppeleinrichtung 5. Vorteilhafterweise haben der Licht führende Teil der Auskoppeleinrichtung 5, der Kleber 4 und das Messobjekt 7 einen ähnlichen Brechungsindex.

Der Lichtstrahl 2 verläuft in der Auskoppeleinrichtung 5 derart, dass er von einem Detektor 6 detektiert werden kann, der an der Austrittfläche 52 der Auskoppeleinrichtung 5 positioniert ist. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem der Lichtstrahl 2 direkt von der Eintrittsfläche 51 über die Austrittsfläche 52 auf den Lichtdetektor 6 trifft, wie in Figur 1 durch den Strahlverlauf 2a dargestellt. Es ist aber auch denkbar, dass der Lichtstrahl 2 nochmals in der Auskoppeleinrichtung reflektiert wird, wie in Figur 1 durch den Strahlverlauf 2b dargestellt. Zu diesem Zweck ist die Auskoppeleinrichtung 5 prismenförmig geformt, was ermöglicht, den Lichtstrahl 2 derart zu reflektieren, dass er auf den Lichtdetektor 6 trifft. Vorteilhafterweise ist die Reflexionsseite der Auskoppeleinrichtung 5 verspiegelt, um die Signalqualität zu erhalten. Der Einfluss von

Umgebungslicht kann durch eine Abdeckung 12 zur Abschirmung verringert werden. Die Abdeckung zur Abschirmung der Auskoppeleinrichtung 5 kann mit der Abdeckung zum Abschirmen der Einkoppeleinrichtung 3 verbunden sein oder es kann eine separate Abdeckung zur Abschirmung der Auskoppeleinrichtung vorgesehen sein. Die Abschirmung kann alternativ oder ergänzend erfolgen, in dem auf der Auskoppeleinrichtung eine lichtundurchlässige Schicht, vorzugsweise über der Spiegelschicht, aufgebracht ist. Eine derartige lichtundurchlässige Schicht ist alternativ oder ergänzend gegebenenfalls auch für die Abschirmung der Einkoppeleinrichtung 3 gegen Umgebungslicht geeignet. Eine Abschirmung der Einkoppeleinrichtung und/oder der Auskoppeleinrichtung gegen Umgebungslicht ist vorzugsweise allseitig, außer auf der dem Messobjekt zugewandten Seite, der Auskoppeleinrichtung bzw. der Einkoppeleinrichtung vorgesehen. Insbesondere kann eine Abschirmung seitlich neben der Einkoppeleinrichtung 3 und/oder der Auskoppeleinrichtung 5 auf der Seite 8 des Messobjektes vorgesehen sein.

Der Lichtdetektor 6 kann als Halbleiterbauelement ausgebildet sein. Ein Ausführungsbeispiel umfasst eine Fotodiode, welche geeignet ist, die Lichtintensität des Lichtstrahls 2 zu detektieren. Der Lichtdetektor 6 generiert ein vom detektierten Licht abhängiges Signal, beispielsweise einen

Strom- oder Spannungswert, der einer nachgeschalteten Vergleichseinrichtung 10 bereitgestellt wird. Eine Vergleichseinrichtung 10 vergleicht die detektierte Intensität des Lichtstrahls 2 mit einem vorgegebenen Vergleichswert. Anhand des Ergebnisses lässt sich ablesen, ob eine Reinigung des Messobjekts 7 erforderlich ist beziehungsweise welchen Verschmutzungsgrad es hat.

In einem Ausführungsbeispiel zeigt die Vergleichseinrichtung 10 an, ob ein vorgegebener Verschmutzungsgrad erreicht worden ist, beispielsweise durch einen Signalton oder ein Signallicht. In diesem Fall vergleicht die

Vergleichseinrichtung 10, ob der das Ausgangssignal des Lichtdetektors 6 unterhalb oder oberhalb des vorgegebenen Vergleichswerts ist.

Alternativ gibt die Vergleichseinrichtung 10 einen Wert aus, an dem sich der Verschmutzungsgrad ablesen lässt. In einem Ausführungsbeispiel lieget dieser Wert zwischen 0 und 1, wobei 1 einem unverschmutzten Messobjekt entspricht und 0 einer Verschmutzung, die mit Lichtundurchlässigkeit einhergeht.

Es sei bemerkt, dass die Vergleichseinrichtung auch derart ausgebildet sein kann, dass das Ergebnis an eine Anzeigeeinrichtung, sei es über Kontaktmittel oder kontaktlos, übermittelt wird. Eine derartige

Anzeigeeinrichtung kann auf der zweiten Seite 9 des Messobjekts angebracht sein oder jenseits der Beleuchtungseinrichtung oder deren Abdeckung.

Die Messung der Verschmutzung beruht darauf, dass mit zunehmender Verschmutzung der eingekoppelte Lichtstrahl 2 stärker gedämpft wird. Durch die Verschmutzung des Messobjekts 7 wird das Licht bei Reflexion an der zweiten Seite 9 zum Teil absorbiert. Dieser Effekt tritt umso stärker auf, je öfter das Licht von der zweiten Seite 9 des Messobjekts 7 reflektiert und damit gedämpft wird.

Durch die mehrfache Reflexion wird die Detektion des

Verschmutzungsgrades erleichtert und die Messgenauigkeit erhöht. Eine geringe Verschmutzung, beispielsweise um wenige Prozentpunkte, wäre bei nur einmaliger Reflexion mit einem sensiblen Detektor zu detektieren. Durch die mehrfache Reflexion vervielfältigt sich jedoch der Dämpfungseffekt, sodass auch eine geringe Verschmutzung leichter zu detektieren ist.

Die Messung wird bei mehrfacher Reflexion genauer. Wird beispielsweise der Lichtstrahl 2 an einer Stelle reflektiert, an der eine partielle starke Verschmutzung oder eine partielle schwache Verschmutzung vorliegt, so bewirkt die mehrfache Reflexion, dass der Einfluss der partiellen starken Verschmutzung oder der partiellen schwachen Verschmutzung auf das Gesamtergebnis reduziert wird. Die Mehrfachreflexion bewirkt, dass automatisch eine Durchschnittsmessung über eine größere Fläche, an der der Strahl reflektiert wird, gebildet wird.

Anhand des Abstands 11 zwischen der Einkoppeleinrichtung 2 und der Auskoppeleinrichtung 5 lässt sich die Anzahl der Reflexionen des Lichtstrahls 2 innerhalb des Messobjekts 7 variieren. Je größer der Abstand 11 ist, desto mehr Reflexionen erfolgen. Der Abstand 11 kann beispielsweise zwischen 1 cm und 10 cm betragen.

Der Abstand 11 kann abhängig von dem zu detektierenden Verschmutzungsgrad gewählt werden. Sollen eher geringe Verschmutzungen detektiert werden, so kann es von Vorteil sein, einen größeren Abstand zu wählen, um die Anzahl der Reflexionen zu erhöhen. Dieses verbessert den Dynamikbereich. Konzentriert sich die Detektion eher auf starke Verschmutzungen, so kann ein geringerer Abstand von Vorteil sein, da starke Verschmutzung auch bei wenigen Reflexionen zu einer deutlichen Dämpfung des Lichtstrahls 2 führen, die detektiert werden kann.

Figur 2 veranschaulicht anhand eines Diagramms die Dämpfung des Lichtstrahls bei verschiedenen Verschmutzungsgraden und bei verschiedenen Abständen zwischen der Ein- und Auskoppeleinrichtung 3, 5.

Auf der X-Achse sind repräsentativ verschiedene

Verschmutzungsgrade einer Glasscheibe aufgetragen. 51 entspricht sauberem Glas . 52 entspricht einer geringen Verschmutzung. 53 entspricht einer mittleren Verschmutzung, und 54 entspricht einer hohen Verschmutzung.

Auf der Y-Achse ist eine relativer Signalwert aufgetragen. Dabei wird das empfangene Signal ins Verhältnis gesetzt mit dem Signal, dass bei einer nicht verschmutzten Scheibe detektiert wird, sodass der Wert für das unverschmutzte Messobjekt 1 beträgt.

Die Kurven 61, 62, 63, 64 umfassen jeweils vier Werte, die mit Markern angezeigt werden. Die Kurven repräsentieren verschiedene Abstände 11 zwischen der Ein- und Auskoppeleinrichtung 3, 5.

Kurve 61 ist eine Transmissionskurve. Das heißt, Kurve 61 zeigt an, inwieweit sich die Intensität des transmittierten Lichts durch die zunehmende Verschmutzung verringert. In diesem Fall besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Signaldegradation und Verschmutzung.

Kurve 62 zeigt die Veränderung des relativen Signals bei einem geringen Abstand, in diesem Beispiel 2 cm, zwischen der Ein- und Auskoppeleinrichtung. Man sieht, dass durch die mehrfache Reflexion das Signal stärker degradiert wird als dieses bei der Transmission der Fall ist. Die Kurven 63 und 64 zeigen das relative Signal wenn der Abstand zwischen Ein- und Auskoppeleinrichtung weiter erhöht wird. Im Fall der Kurve 63 beträgt er 4 cm, im Fall der Kurve 64 beträgt er 6 cm. Man sieht, dass durch den erhöhten Abstand zwischen Ein- und Auskoppeleinrichtung das relative Signal weiter degradiert wird, sodass auch bei geringen Verschmutzungen 52 eine deutliche Signaldegradation erkennbar ist. So ergibt sich für den größten gewählten Abstand in Verbindung mit der am stärksten verschmutzten Scheibe die höchste Dämpfung. Der Zusammenhang zwischen der Scheibenverschmutzung und den Messwerten ist eindeutig. Bei größeren Abständen zwischen der

Ein- und Auskoppeleinrichtung ergibt sich eine höhere Dämpfung. Anhand der Messung lässt sich eine sichere Aussage über die Verschmutzung des Messobjekts ableiten.

Eine Kalibrierung der Vergleichseinrichtung 10 kann beispielsweise vorgenommen werden, indem eine Messung bei sauberem Messobjekt erfolgt und eine Messung bei einem vorgegebenen Verschmutzungsgrad, bei dem eine Reinigung erfolgen soll. Wenn dieser Verschmutzungsgrad bei einer späteren Messung detektiert worden ist, wird beispielsweise ein Signal ausgegeben, das die Verschmutzung und erforderliche Reinigung signalisiert. Es sei bemerkt, dass Messergebnisse weitgehend unbeeinflusst von Umgebungsparametern ermittelt werden, wenn kein Umgebungslicht auftritt. Dies ist bei einer Beleuchtungseinrichtung der Fall, wenn diese Beleuchtungseinrichtung abgeschaltet ist. Dieses kann bei Beleuchtungseinrichtungen in Tunnelanlagen jedoch zu einer Beeinflussung der Verkehrssicherheit führen.

Um Messungen auch bei Umgebungslicht , insbesondere während des Betriebs von Beleuchtungseinrichtungen durchzuführen, ist in einem Ausführungsbeispiel die Lichtquelle 1 geeignet, ein amplitudenmoduliertes Lichtsignal zu generieren. Eine Form eines amplitudenmodulierten Signals ist ein Lichtimpuls. Eine Form eines amplitudenmodulierten Signals ist eine Sequenz von Lichtimpulsen. Eine Form eines amplitudenmodulierten Signals ist ein periodisches ein-aus-umgetastetes Lichtsignal. Der Lichtdetektor 6 ist geeignet, eine Veränderung der zu detektierenden Kenngröße zu detektieren, beispielsweise eine Intensitätsänderung. Es wird nicht ein Absolutwert detektiert, sondern der Pegelunterschied des detektierten

Signals. Durch die Detektion der Änderung bleibt der Einfluss eines konstanten Umgebungslichts bei der Detektion unberücksichtigt. Eine derartige Messung der Veränderung der Lichtintensität wird auch als Offsetmessung bezeichnet. Eine geringe Intensitätsänderung mit geringer PegelSchwankung deutet auf eine starke Verschmutzung hin, während eine hohe Intensitätsänderung mit geringer Verschmutzung einhergeht. Die detektierte Änderung wird mit einem Referenzwert verglichen. Wenn das EingangsSignal eine Pulssequenz umfasst oder ein periodisches ein-aus-umgetastetes Lichtsignal ist, können eine Mehrzahl von Intensitätsänderungen detektiert werden, sodass die Werte gemittelt werden können, was die Messgenauigkeit erhöht. Alternativ ist es auch möglich die Lichtquelle mit einer Trägerfrequenz zu betreiben. Es wird ein schmalbandiges Lichtsignal, beispielsweise durch einen Laser, generiert, welches mit einem Bandpassfilter am Detektor gefiltert wird. Das Bandpassfilter filtert das breitbandige Umgebungslicht weitgehend und beschränkt die Detektion auf einen schmalen Bandpassbereich .

Es sei bemerkt, dass die Merkmale der beschriebenen Messeinrichtung und des beschriebenen Messsystems und Verfahrens beliebig untereinander kombinierbar sind.