[發明專利]光學傳感裝置和包括它的雨水或光傳感器

有效

• 申請號: 200810144101.0
• 申請日: 2008-07-29
• 公開（公告）號: CN101359059A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: U·貝克斯
• 申請（專利權）人: TRW車輛電氣與零件有限公司
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦晨

技術領域

本發明涉及可以耦合到窗玻璃(window?pane)，特別是耦合到汽車的擋風玻璃上的光學傳感裝置。

背景技術

這種傳感裝置主要用作用于自動地致動刮水器的汽車中的雨水傳感器以及用作用于控制車輛照明的光傳感器。使用用于影響光路的傳統透鏡，例如在EP?1?068?112B1中公開的向雨水傳感器的擋風玻璃傾斜的透鏡，需要相對較大的封裝空間。

例如從WO?03/026937A1中可知，通過使用全息結構，較小的結構是可能的。這些傳感器是基于通過衍射元件進行光衍射的原理，因此具有對可用光相對很小的利用率和對外界光較高的敏感度的主要缺陷。

關于光學傳感裝置，DE?196?08?648C1提出形成作為菲涅耳透鏡的光導單元的光入射表面和光出射表面。但是，由于其中形成透鏡的光導的表面布置得與窗玻璃的表面垂直，因此這種裝置所需要的封裝空間非常大。

發明內容

本發明提供一種在最佳的光學條件下最小化封裝空間的光學傳感裝置。

在該光學傳感裝置的第一類型中，提供一種傳感單元，該傳感單元包括光發射器、光接收器和透鏡板，使用該透鏡板，將由光發射器發射的光束耦合到窗玻璃中，從窗玻璃耦合出并引導到光接收器上。在透鏡板的面對光發射器和光接收器的表面上，該透鏡板包括菲涅耳透鏡結構，并且在其面對窗玻璃的相對表面上，該透鏡板包括菲涅耳反射器結構。這種類型尤其可用作雨水傳感器。在這種情況下，傳感單元具有兩個分開的菲涅耳透鏡結構，這兩個菲涅耳透鏡結構具有在透鏡板中彼此相鄰的菲涅耳反射器結構。在一個菲涅耳透鏡結構的焦點上，設置光發射器，并且，在另一個菲涅耳透鏡結構的焦點上，設置光接收器。從光發射器射出的光束被一個菲涅耳透鏡結構平行排列，垂直穿過透鏡板，被對應的菲涅耳反射器結構傾斜地引導到窗玻璃上，并被窗玻璃全反射，然后由屬于另一個菲涅耳透鏡結構的菲涅耳反射器結構耦合進透鏡板并垂直通過透鏡板被引導到所述另一個菲涅耳透鏡結構，從而集中在光接收器上。由于所有的光學有效元件都集中在透鏡板中，因此獲得了最小的封裝尺寸。同時，在窗玻璃上實現了大的有用的傳感表面。

在該光學傳感裝置的第二類型中，提供一種傳感單元，該傳感單元包括光接收器和透鏡板，通過該透鏡板，將入射在窗玻璃上的光束從窗玻璃耦合出并引導到光接收器上。在透鏡板的面對光接收器的表面上，該透鏡板具有菲涅耳透鏡結構，并且在其面對窗玻璃的相對表面上，該透鏡板具有菲涅耳反射器結構。這種類型尤其可用作光傳感器。在這種情況下，平行入射到窗玻璃上的光束傾斜地穿過該窗玻璃，然后由菲涅耳反射器結構耦合進透鏡板中，并垂直通過透鏡板被引導到菲涅耳透鏡結構，從而集中在光接收器上。在這里，同樣地，所有的光學有效元件都集中在透鏡板中，因此獲得了最小的封裝尺寸。同時，為要被探測的光實現了極好的方向性。

在雨水/光傳感器的有利的實施例中，這兩種類型的光學傳感裝置被組合并共享公共的透鏡板，在該透鏡板中形成所有的菲涅耳透鏡結構和菲涅耳反射器結構。

根據本發明的光學傳感裝置的進一步有益的、有利的方面可以從從屬權利要求中得出。

附圖說明

隨后將參考附圖通過優選實施例對本發明進行詳細的解釋，在附圖中：

圖1示出雨水傳感器的傳感單元的示意性截面圖；

圖2示出菲涅耳反射器結構的放大的剖視圖；

圖3a到3c示出不同實施例的對應的剖視圖；并且

圖4示出光傳感器的示意性剖視圖。

具體實施方式

雨水傳感器通常包括兩個相同的光學傳感單元。在圖1中示意性地示出了這樣的傳感單元。該傳感單元安裝在汽車的擋風玻璃10上。該傳感單元的光學有效元件為透鏡板12。透鏡板12通過耦合層14光學耦合到擋風玻璃10。在透鏡板12的背對擋風玻璃10的表面上，透鏡板12設置有兩個相同的菲涅耳透鏡結構16a、16b，其中，菲涅耳透鏡結構16a和16b彼此之間具有較小的距離。在透鏡板12的面對擋風玻璃10的表面上，透鏡板12設置有兩個與菲涅耳透鏡結構16a、16b相對的對稱反射鏡菲涅耳反射器結構18a、18b。在菲涅耳透鏡結構16a的焦點上，設置光發射器20。在菲涅耳透鏡結構16b的焦點上，設置光接收器22。