[发明专利]用于探测机动车玻璃上的水份的光学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测机动车玻璃上的水份的光学传感器，它带有发出光束的发射器，接收器以及至少一个导光元件，光束可以向布置在介于发射器和接收器之间的光通道中的玻璃上的探测区域转向。

一种此类的光学传感器已经例如由DE 102 29 239 A1公开。这类光学传感器已知有多个变型并在机动车中用作所谓的下雨传感器，它特别可以用于刮水器装置的(自动)控制。导光元件可以例如是耦合元件，反向后射镜或者是光传输元件，尤其是波导体。

已公开的传感器典型地，但不是全部按照全反射的原理工作。被现在的下雨传感器大量使用的探测方法首先基于光在波导体中众所周知可以通过全反射传播，因为反射介质，即波导体的外壳或者周边比波导体芯具有较低的折射系数。分界面，例如玻璃的侧面，将此时借助耦合元件，例如棱镜，在足够大的角度(＞42°)下进入波导体的光首先全部反射，因为光束角度对干燥的界面足够大，来阻止反射和传输的光束分开。如果现在雨滴打湿了光通道，则对改变了的介质过渡(由此从玻璃/空气到玻璃/水)临界角从42°变大到60°，这样现在光的大部分一考虑到作为下雨传感器的功能以42°和60°之间的角度输入一通过雨滴射出。与水份相关地消减的通道的导光性能在输出位置(还是棱镜或类似物)借助光电二极管或光电晶体管测量。

不用如在全反射探测原理中那使用定义的基本信号的下降作为有效信号分析，也可以使用在光射入雨滴时散射或者反射的光束作为探测玻璃上的水份的有效信号。全反射和散射探测的结合也是可以的。例如由DE 43 29 188 A1公开了一种传感器，在这种传感器中光在玻璃中全反射地传播。在打湿时光的一部分从玻璃中射出，但又在雨滴上散射回来并射向玻璃内表面，在那里它可以通过接收器使用。

许多已公开的下雨传感器直接使用汽车前风挡玻璃，或者前风挡玻璃的一个通常只延伸几厘米的应探测被雨滴或其它液滴打湿探测区域作为波导体。由发射器射出的光借助合适的耦合元件，例如棱镜或全息耦合薄膜，从前风挡玻璃的内侧输入玻璃并重新输出。因为一方面下雨传感器不能透视的部分(发射器/接收器，壳体，分析电子设备)不允许影响驾驶员的视野，并且另一方面传感器的探测区域必须放在前风挡玻璃的一个能通过刮水器装置清洁的区域中，其间还要生成传感器结构，此时附加的，在玻璃上或玻璃中形成的波导体用于连接探测区域和下雨传感器的其它部分之间的距离，或者，用于连接前风挡玻璃不能用刮水器清洁的区域。

由上述此类专利DE 102 29 239 A1公开了一种下雨传感器，在这种传感器中附加的波导体构造在复合玻璃的中间层中。在一个合适的位置光从波导体中输向玻璃外侧，在那里被全反射并重新输入处于内部的波导体中，从而在玻璃外侧的探测区域中存在的水份以希望的方式通过部分输出导致光束的减弱，它可以然后以已知的方式分析。在此还公开了，引导元件和/或输出元件是全息图，由此导光元件对机动车的驾驶员是透明的并因此不限制他的视野。

本发明的任务在于，这样改进此类的传感器，即一不影响驾驶员的视野一特别是给传感器形式或者传感器结构一个大的变化辐度。

此任务根据本发明利用权利要求1的特征解决。

在根据权利要求1的解决方案中，发射器和/或接收器设计成透明的并集成在玻璃中。通过按照本发明的透明的光学元件的组合及布置可以实现一不影响驾驶员的视线一不同结构的传感器形式，由此明显降低了玻璃以外的费用。根据本发明的传感器可以用来探测玻璃外侧面和/或内侧上的水份，即用作下雨传感器和/或冷凝水传感器，并且他们可以一在较高的光学精度下一成本经济地生产。透明的光学元件可以特别集成在复合玻璃的粘贴的中间层中。原则上上述的全反射的方法和/或散射探测的方法都可以用作探测原理。

在该解决方案的一种特别优选的变型中，发射器和接收器并排布置在玻璃上并且导光元件是准直镜组，以使光束从发射器，经过探测区域，引导到接收器中。这种传感器关于其布置在玻璃内部和外部的部分可以以大的灵活性和少的费用实现。

在另外一种特别节约空间的变型方案中，发射器和接收器是透明的发射器/接收器系统并且重叠地布置在刮水器能清洁的玻璃的刮水区域，其中发射器布置在接收器和那个设置为要探测的玻璃表面之间。同时导光元件是准直镜组，以使光束从发射器，经过探测区域并穿过透明的发射器，引导入接收器中。