[發明專利]車用雨量傳感器及其光透鏡

在審

• 申請號: 201610139280.3
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN107179567A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 曾帥;李威
• 申請（專利權）人: 武漢拉法葉科技有限責任公司
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 駱希聰

技術領域

本發明涉及一種傳感器，尤其是涉及一種車用雨量傳感器及其光透鏡。

背景技術

在汽車上，雨量傳感器主要用于感應擋風玻璃上雨滴的大小，從而自動調節雨刮運行速度，為駕駛者提供良好的視野。目前應用較廣的雨量傳感器分別是光學式傳感器和電容式傳感器，由于電容式傳感器安裝在擋風玻璃的外表面上，其金屬鍍層在雨刷的長期工作下會很快被擋風玻璃刮蹭掉，所以光學式傳感器較之更受技術關注。

根據光學原理，當光由光密介質射向光疏介質時，折射角將大于入射角。當入射角增大到某一數值時，折射角將達到90°，這時在光疏介質中將不出現折射光線，只要入射角大于或等于上述數值時，均不再存在折射現象，這就是全反射。

光學式雨量傳感器即是根據光的全反射原理工作的。圖1是一種已知的光學式雨量傳感器的結構圖。如圖1所示，傳感器一般包括光發射器105、光接收器107、發射透鏡104、接收透鏡108和透鏡板103。光發射器105和光接收器107間隔對著擋風玻璃101設置。發射透鏡104設在光發射器105與玻璃101之間，接收透鏡108設在光接收器107和玻璃101之間。透鏡板103用于承載發射透鏡104和接收透鏡108。光發射器105發出的光通過發射透鏡104的收集和整理，穿透耦合層102投射到擋風玻璃101的內表面。當無雨時，玻璃101的外表面是空氣，相對于玻璃101是光疏介質，入射角大于臨界角時會發生全反射，這時所有光線會通過接收透鏡108的整理匯聚到光接收器107上；當有雨時，由于擋風玻璃101外表面的介質發生變化，會有部分光線折射到玻璃101外，光接收器107上接收到的光強發生變化。光學式雨量傳感器就是通過這種變化來判斷是否下雨以及雨量大小。

對于光學式雨量傳感器中最重要是包括發射透鏡104和接收透鏡108的光透鏡部件。傳統的透鏡朝著擋風玻璃傾斜，需要較大的空間。全息結構借助于衍射原理，但具有原理本身的缺陷，導致發光效率低、雜散光影響大。圖1的透鏡是菲涅耳透鏡的改進，可以做到比傳統凸透鏡更薄的尺寸，并且同樣達到聚光的效果。

但是這種透鏡結構存在一定的問題：這種結構要求光源(如圖1的光發射器105)都必須布置在透鏡(發射透鏡104)的焦點f處；如果要把傳感器的尺寸做薄，就要求一個更小的焦距，這樣就要將透鏡上的鋸齒做得很小、很淺，但在實際加工制造中很難實現；如果光源距離透鏡中心o的距離大于焦距f，則會有較多的雜光106不會被收集到，這些雜光甚至會干擾到光線的接收端。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種車用雨量傳感器及其光透鏡，可以適應不同的光源，做成較薄的尺寸，以及匯聚更多的入射光。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是一種車用雨量傳感器，包括光發射總成、光發射器、發射透鏡、光接收總成、光接收器、接收透鏡、耦合層以及玻璃，該光發射器位于該光發射總成上，該光接收器位于該光接收總成上，該發射透鏡和該接收透鏡通過該耦合層耦合于該玻璃上且間隔設置，該光發射總成面向該發射透鏡，該光接收總成面向該接收透鏡，其中：該發射透鏡和該接收透鏡各包括第一部分和第二部分，該第一部分的上表面或下表面為菲涅爾透鏡結構，該第二部分從第一部分下表面凸出，且該第二部分的下表面具有凹槽；該光發射總成面向該發射透鏡的第二部分的凹槽，該光接收總成面向該接收透鏡的第二部分的凹槽。

在本發明的一實施例中，該光發射總成和該光接收總成具有凹陷，該光發射器和該光接收器分別位于該光發射總成和該光接收總成的凹陷內。

在本發明的一實施例中，該第二部分的周緣內表面的形狀對光線為全反射。

在本發明的一實施例中，該發射透鏡的第二部分的下端點低于該光發射器的發光邊緣與該光發射總成的邊緣的連線延長線，且該接收透鏡的第二部分的下端點低于該光接收器的受光邊緣與該光接收總成的邊緣的連線延長線。

在本發明的一實施例中，傳感器還包括透鏡板，用于承載該該發射透鏡和該接收透鏡。

本發明還提出一種車用雨量傳感器的透鏡結構，包括第一部分和第二部分，該第一部分呈圓柱形且該第一部分的上表面或下表面為菲涅爾透鏡結構，該第二部分位于該第一部分下表面，且該第二部分的下表面具有凹槽。

在本發明的一實施例中，該第二部分的周緣內表面的形狀對光線為全反射。

本發明由于采用以上技術方案，使之與現有技術相比，具有如下顯著優點：

1、由于透鏡的第二部分考慮了來自光源邊緣的光線，因此可以收集到光源發出的大部分光線；對于接收端，則接收器可以收集到穿過接收透鏡的全部光線。