[发明专利]光学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学传感器，其包括适于在窗玻璃尤其是汽车的挡风玻璃 上进行表面接触的光学板，以及设置在光学板背向窗玻璃的一侧上的至少一个 光接收器。这样的传感器的典型例子是用于控制汽车中的照明系统的光传感器 (light sensors)，或者是为气候控制提供输入参数的太阳能传感器，其通常与用 于挡风玻璃雨刮器的自动控制的雨传感器结合在一起。

背景技术

这种类型的传统传感器具有光学板，该光学板具有形成于其中的凸透镜结 构和光波导。该透镜将入射在窗玻璃上的光聚焦，随后通过光波导传导到光接 收器上。通过它的透镜和实现光束多次偏转的光波导结构，光学板具有相当复 杂的三维形状，以适应通常安置在印刷电路板上的光接收器的空间布置。当传 感器包括多个传感器单元，例如雨传感器和光传感器时，该复杂度尤其高且需 要特别大的空间。

当使用其中的透镜结构为菲涅耳透镜的光学板时，实现非常低的复杂度和 空间需求。这种类型的传感器就是未公开文本DE 10 2007 036 492.1请求保护的 主题。

光学传感器通常具有由所需要的功能决定的光方向特性。尽可能地，雨传 感器应当仅接收来自于脉冲光源且在挡风玻璃上全反射的光。环境光应当尽可 能地被抑制，因为其只会影响与雨水相关事物的测量。另一方面，光传感器被 设计成选择性接收从特定方向入射并穿过挡风玻璃的光，例如来自一个窄的立 体角的正面光，或无方向性的光。所需的方向特性可以通过各种措施来获得， 但这些措施成本高昂并需要额外空间。

发明内容

在附加的权利要求书中进行具体限定的本发明提供了一种光学传感器，其 中以很小的相关费用并且不需要额外的空间获得对于特定应用的最优化光方向 特性。为此，光学掩膜设置在光接收器的光路上游，该光学掩膜具有挡光和透 光表面区域；透光表面区域显露出贯穿该光学板且照射到光接收器上的光路， 该光路由挡光表面区域界定。该光学掩膜不需要任何空间，其可以直接应用在， 尤其是直接印刷在光学板面对一个光接收器或多个光接收器的表面上。由于光 学掩膜可以直接设置在光接收器的光路上游，任何不需要的光学成分对光接收 器的进入都被实质上排除，尤其是在光学板的方向或聚焦功能协同作用下。

附图说明

通过参考附图，从本发明的典型实施例的下述描述，更多的细节将变得清 楚，其中：

-图1表示具有两个传感器单元的光学传感器的剖面示意图；

-图1a表示图1中光学传感器的一个传感器单元的方向特性；

-图1b表示图1中光学传感器的另一个传感器单元的方向特性；以及

-图2表示传感器单元的透视示意图。

具体实施方式

图1中示意性说明的光学传感器用于设置在挡风玻璃1的内侧，且包括两 个传感器单元。通过透明耦合层2将传感器耦合到挡风玻璃1的表面，透明耦 合层2例如是透明橡胶或凝胶。传感器的基本部件是光学板3，其由透明塑料材 料制成。在背向挡风玻璃1的光学板3表面上，光学板3承载光学掩膜4，该光 学掩膜4由挡光和透光表面区域的栅格组成。一对光接收器6a、6b通过透明耦 合层5耦合到光学板3和光学掩膜4。

在图1中所示的传感器布置中，挡风玻璃1、耦合层2和5、以及光学板3 均具有相同的折射率。因而，入射到挡风玻璃上的任何光束被直线导引到光接 收器6a、6b的光敏表面上。但是，图2中所示，光的通过受到光学掩膜4限制。 掩膜4的透光表面区域形成通过窗口，其由挡光表面区域界定。在图2中所示 的实施方案中，图案化单元为小正方形。与图2中的示意性说明相反，正方形 的边长远小于光接收器的光敏表面的长度。这样，如图1a和1b中所示，对于 分别入射到光接收器6a、6b的两束光线20a、20b，得到了所述方向特性的平 滑曲线。

图2清楚显示了光学掩膜的功能。用虚线表示的光束10a照射到掩膜的挡 光表面区域并被吸收。用实线表示的光束10b照射到掩膜4的透光表面区域， 并被允许通过到达光接收器6。

图1中的第一和第二传感器单元分别包括光接收器6a和6b。两个传感器 单元均探测入射到挡风玻璃上的环境光。但是，第一传感器单元具有如图1a中 的方向特性20a，第二传感器单元具有图1b中的方向特性20b。