[发明专利]光学传感器件

说明书

技术领域

本发明涉及适合与汽车的窗玻璃，尤其是挡风玻璃耦合的光学传 感器件(optical sensor device)。

背景技术

这种类型的传感器件主要用作汽车中自动致动挡风玻璃刮水器 的雨水传感器和用作控制车辆照明的光传感器(light sensor)。使用 影响光路的传统透镜、例如EP 1068112B1中示出的向挡风玻璃倾 斜的雨水传感器的透镜，需要相对较大的空间。

正如可从例如WO 03/026937A1中知道的那样，使用全息结构 使得可以实现较小的设计。这些传感器基于借助于衍射元件的光衍射 原理，因此具有有用发光效率相当低和对杂散光的灵敏度较高的由原 理引起的缺点。

DE 19608648C1提出了以菲涅耳透镜的形式配置光学波导单 元的光进入和出射表面的光学传感器件。但是，由于配置了透镜的光 学波导的表面与窗玻璃的表面垂直，所以这种器件需要很大空间。

现有光学雨水传感器或日光传感器器件的基本缺点在于制造费 用高和传感器尺寸与使用灵敏表面区的尺寸的比例不适宜。

发明内容

本发明提供了在最佳光学条件下只需要很小的结构空间并且具 有对于最近部分(forefield)物体和外来光尽可能低的灵敏度的光学 传感器件。

为了这个目的，在光学传感器件的第一实施例中，提供了一种包 括光发射器、光接收器、和透镜片的传感单元，透镜片用于将光发射 器辐射的射线束耦合到窗玻璃中和从窗玻璃耦合出来，并且将它引到 光接收器上。透镜片包括在面对光发射器和光接收器的第一表面上的 具有菲涅耳透镜结构和菲涅耳反射镜结构的组合菲涅耳结构、和在面 对窗玻璃的相对第二表面上的菲涅耳反射镜结构。这种配置尤其适合 用作雨水传感器。

在这种情况下，传感单元在透镜片中具有彼此相邻的两个分立的 组合菲涅耳结构，并且具有相对放置的菲涅耳反射镜结构。光发射器 被设置在一个菲涅耳透镜结构的焦点中，而光接收器被设置在另一个 菲涅耳透镜结构的焦点中。光发射器发射的射线束被一个组合菲涅耳 结构平行校正，垂直穿过透镜片，通过适当菲涅耳反射镜结构以一定 角度引向窗玻璃并被窗玻璃全反射，然后通过与另一个组合菲涅耳结 构相关联的菲涅耳反射镜结构耦合到透镜片中，并且垂直通过透镜片 被引到另一个组合菲涅耳结构上并被该另一个组合菲涅耳结构聚焦 在光接收器上。所有光学活性(optically active)元件集中在透镜片 上导致所需的空间最小。同时，在窗玻璃上获得较大的有用传感表面。

在光学传感器件的第二实施例中，提供了一种包括光接收器和透 镜片的传感单元，透镜片用于将入射在窗玻璃上的射线束从窗玻璃耦 合出来，并且将它引到光接收器上。透镜片包括在面对光接收器的第 一表面上的具有菲涅耳透镜结构和菲涅耳反射镜结构的组合菲涅耳 结构，和在面对窗玻璃的相对第二表面上的菲涅耳反射镜结构。这种 配置尤其适合用作光传感器。

在这种情况下，平行投射在窗玻璃上的射线束以一定角度穿过 它，然后通过菲涅耳反射镜结构耦合到透镜片中，并且垂直通过透镜 片被引到组合菲涅耳结构上并被另一个组合菲涅耳结构聚焦在光接 收器上。这里，所有光学活性元件也都集中在透镜片中，从而达到最 小空间要求。同时，对要检测的光实现了极好的定向效果。

在雨水/光传感器的有利实施例中，光学传感器件的两种配置被 组合在一起，并且共享具有在其中形成的所有组合菲涅耳结构和菲涅 耳反射镜结构的公用透镜片。

按照本发明的光学传感器件的进一步有利和便利发展可以从从 属权利要求中明显看出。

附图说明

下面将根据优选实施例和参照附图进一步详细说明本发明，在附 图中：

图1示意性地示出了雨水传感器的传感单元的图解截面图；

图1a示意性地示出了图1的底部菲涅耳结构的放大细节；

图2示意性地示出了菲涅耳反射镜结构的放大截面图；

图3a-3c示意性地示出了不同实施例的相应横截面图；

图4示意性地示出了雨水传感器的传感单元的一个特殊实施例 的光发射器侧的图解截面图；和

图5示意性地示出了日光传感器的图解截面图。

具体实施方式