[发明专利]光学传感器设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学传感器设备，该光学传感器设备适于耦接到 窗玻璃(pane)，特别是车辆挡风玻璃，而且该传感器设备检测窗玻 璃的润湿(雨传感器)。

背景技术

这种类型的传感器设备主要用作机动车辆中的雨传感器，用于自 动开启挡风玻璃雨刷。在最后的分析中，它们是基于由于在窗玻璃内 表面上全反射的光量减少而实现的对挡风玻璃润湿的检测。光学传感 器设备特别紧凑的设计可以通过使用菲涅尔透镜来实现。

发明内容

本发明是利用菲涅尔结构减小结构空间的概念的进一步发展，同 时还能够最大化地使用光源提供的可用的光。

根据本发明的光学传感器设备具有至少一个光发射器、至少一个 光接收器及适于在第一侧上耦接到窗玻璃的旋转对称的菲涅尔棱镜结 构，其中窗玻璃特别是指车辆的挡风玻璃，而且菲涅尔棱镜结构在相 对的第二侧上接受来自光发射器的光、将其耦合到窗玻璃中、并且在 于窗玻璃的内表面上全反射之后将其引导到光接收器。这种原理允许 实现多种实施方式，所有这些实施方式都通过极其紧凑的设计和对光 发射器提供的可用的光的优化使用而与众不同。菲涅尔棱镜结构的旋 转对称配置实现了光束路径的良好可控制性和窗玻璃上可用表面区域 的良好利用及最优的发光效果。

优选地所有实施方式都共同具有的一个特征是来自光发射器的 光作为平行光入射到菲涅尔棱镜结构上，并作为平行光被菲涅尔棱镜 结构反射回来。这获得具有一致确定的反射角的良好可控光路。

在所有实施方式中，菲涅尔棱镜结构都优选地通过耦接层耦接到 窗玻璃，该耦接层由透明的弹性介质制成，而且在其面向菲涅尔棱镜 结构的表面上被构形成与菲涅尔棱镜结构互补且紧密接触，而其相对 的表面与窗玻璃接合。根据需要，耦接层可以从窗玻璃再次分离。但 是，还提供具有刚性耦接介质而且其中在传感器的其它部分除去后菲 涅尔棱镜结构仍牢牢地留在窗玻璃上的实施方式。

特别有利的是其中菲涅尔棱镜结构包括如下中央部分的实施方 式，其中来自光发射器的光作为平行光束入射到该中央部分上。该平 行光束被棱镜结构分成在窗玻璃上交叠的两个独立的光晕。菲涅尔棱 镜结构还包括环形的外围部分，该环形的外围部分围绕中央部分，并 将在窗玻璃上全反射的光束作为平行光偏转到光接收器上。当棱镜结 构是几何精确形成且外部棱镜部分准确地适合内部棱镜部分时，这获 得了最大可能的发光效果及窗玻璃上占用的表面区域的最优使用。

相反的布置也是可能的，即，其中光照到外围部分上，并且在于 窗玻璃上全反射之后转向到中央部分中。

在一种特定的实现中，菲涅尔棱镜结构优选地形成在透明光学板 的一个表面上，在该透明光学板的相对的表面上具有整体形成的凸透 镜结构和/或结合到其中的菲涅尔透镜结构和/或结合到其中的菲涅尔 反射器结构。如果没有片型的光发射器和光接收器可用，则需要透镜， 以便将理想化地假设为点状的光发射器的光整形为平行光束并且将反 射回的平行光聚焦到理想化地假设为点状的接收器上。

在根据本发明的配置中，必需的透镜结构或反射器结构形成在透 明光学板的与菲涅尔棱镜结构相对的表面上。因此，对于透镜结构来 说，不需要附加的空间。

一个特别的优点是通过在光学板中集成由菲涅尔结构形成的多 个光学系统用于多个传感器单元来实现的。本发明更具体地提供了用 于车辆的雨/光传感器，该传感器具有共用光学板的雨传感器单元和光 传感器单元。

一种设计有利的实施方式的突出之处在于，紧固环与光学板的外 围相配合，该紧固环刚性地紧固到窗玻璃上，而且还优选地包括用于 紧固内镜(inside mirror)的卡口类型的紧固装置。

附图说明

本发明的更多特点与优点将从以下参考附图对几个实施方式的 描述而变得显见，附图中：

图1以示意性截面图示出了第一实施例的传感器设备；

图2同样是以示意性截面图示出了第二实施例的传感器设备；

图3以示意性截面图示出了另一实施例的传感器设备；

图4示出了传感器设备的示意性截面图，其中传感器设备紧固到 窗玻璃上，而且在该传感器设备的外围上附接有镜安装托架；

图5a、5b和5c示出了关于菲涅尔结构的不同实施例的顶视图； 及

图6示出了光传感器的示意性截面图。