CN101052863A - 尤其用于汽车的传感器装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种传感器装置(10)，尤其用于汽车，它包括有一个光导体(12)，其中设有第一接收器(22)和设有第二接收器(22a)。接收器探测通过光导体(12)发射的光辐射，尤其日光并将信号输给一个控制装置(30)。控制装置(30)能用来控制一个影响气候的装置(32)。

Description

尤其用于汽车的传感器装置

技术背景

本发明涉及一种按照独立权利要求前述部分所述的，尤其用于汽车的传感器装置。

众所周知已有很多尤其用于汽车的传感器装置，它们能够探测汽车里的光辐射，例如日光。这些装置有一个光导体，通过此光导体使光线引到多个传感元件上。这些传感器装置用于控制汽车的照明装置，从而当汽车驶入一个隧道或者由于遇到晨昏亮度变小时，就接通汽车的照明装置。

另外还已知有传感器装置，它们探测阳光的方向以便控制汽车的不同的另外的装置。这些传感器装置具有传感器阵列或四象限光电二极管，但它们很贵而且对于探测方向来说精度不够高。

发明内容

具有主权利要求所述特征的按照本发明的传感器装置具有以下优点：通过由接收器输出的信号可以根据该信号来控制影响气候的装置，例如空调器。为此设有一个控制装置，它分析处理这些信号并将相应的信号传送给空调器。按此方式可以方便而省钱地保证在汽车里有一个最佳的车内气候。由于射入阳光的方向可以通过光导体很准确地探测到，因此在控制空调器时可以对阳光的辐射热特别加以考虑。

通过在从属权利要求中所述的措施形成了有利的改进方案和对主权利要求中所述特征的改进。

特别有利的是，传感器装置的接收器具有一个带有一个聚焦装置的光敏元件，用于尽可能准确地探测射入阳光的方向。

如果聚焦装置与光导体设计成一体，那么就可以特别简单和省钱地制成按照本发明的传感器装置。

此处特别有利的是，聚焦装置具有过滤性能，例如通过着色或者一个涂覆的过滤层，因为这样可以实现控制装置的一种特别准确的控制性能。

在一种简单的实施形式中聚焦装置具有第一圆柱形部段的第二聚焦部段，其中聚焦部段可以作成抛物线状。那么就可以方便地实现很好的聚焦。

这里特别有利的是，圆柱形部段在长度、直径和折射率方面这样确定，从而使射入的光辐射全反射，因此使聚焦和射入方向还更好地探测到。

第三个接收器能够输出第三个信号，而且构造上与第一和第二接收器相同，通过这第三个接收器就可以从不同的方向以高精度来探测辐射。

在一种简单的实施形式中控制装置由接收器的信号得出阳光的方向。

原则上按照本发明也可以通过控制装置来控制汽车的照明装置，此处有利的是，由接收器的信号产生了一个用于对总亮度积分的总信号。该总信号也可以考虑用单个接收器的单个信号以各种不同的权重用来控制照明装置。

特别经济有利地传感器装置可如下所述：传感器装置的光导体集成在一个降雨传感器的光导体里，尤其当这两个光导体设计成一体时。

一种实用和简单的改进设计方案按照如下来实现：可以考虑接收器的信号来控制降雨传感器。

附图说明

本发明的一个实施例表示于附图中并在以下加以详细说明。所示为：

图1：一种按照本发明的传感器装置的示意图；

图2：一种按照本发明的传感器装置的一个光导体的立体图；

图3：一个按照本发明的传感器装置的示意横断面图；

图4：降雨传感器的光导体的立体图，降雨传感器具有一个按照本发明的传感器装置的集成光导体。

具体实施方式

图1表示一种按照本发明的传感器装置10的示意图。它包括有一个光导体12、第一接收器14、第二接收器16和第三个接收器18。接收器14具有一个光敏元件20，它布置在一个聚焦装置22的光轴上。聚焦装置20能够使得从至少一个预先规定的方向射到光导体12上的辐射至少部分地转向和/或聚焦到元件20上。光敏元件20例如设计成CCD元件或者简单的光电二极管，例如由半导体构件。

聚焦装置22基本具有两个部段，也就是第一部段24，它基本为圆柱形的，还有聚焦的第二部段26，它为抛物线形状而且向着光敏元件20底部状地基本限制住了聚焦装置22或者圆柱形部段24。聚焦部段26使辐射透镜状地聚焦于元件20上。而圆柱形部段24则相反，将从预先规定方向上射入的辐射偏转到聚焦装置之22内。通过光学规则，尤其是通过全反射也就因此实现了聚焦效果。

设置元件20的聚焦部段26的光学轴线基本上平行或等同于圆柱部段24的中轴线。在这背离抛物线部段26的一侧上圆柱形部段24倾斜成一个角α。因此有一个斜面，接收器14用这个斜面在玻璃上，尤其在汽车的挡风玻璃窗上可以光学接通。在这个位置上例如在聚焦装置22和玻璃窗之间也设有一种耦合剂，此耦合剂例如由塑料，尤其是硅树胶组成，这种材料也可以附带具有粘结性能或粘结层。

因为斜面在下雨平行于玻璃表面延伸，因此选择斜面和斜角α，使光线从探测方向上在玻璃上折射并在聚焦装置22的圆柱形部段24内部引向聚焦部段26，通过这个聚焦部段使辐射聚焦到光敏元件20上。按此方式可以确定射入到汽车上的辐射的方向。

第二接收器16和第三接收器18设计成与第一接收器14相同。因此对于第二接收器16的元件以及对第三个接收器18的元件都应用如同对第一接收器14相同的附图标记，但补充a或者b。

这三聚焦装置22，22a，22b连接于一个共同的光导体12上。各个聚焦装置22，22a，22b然而指向不同的方向，用以表示出不同的探测方向。因此斜面的角度α，β，γ也并不是强制相同，而是由技术人员按照所希望的探测方向和汽车玻璃与一个参照平面(例如水平面)的夹角来选择。圆柱形部段24，24a和24b此处在长度、直径和折射率方面这样来设计，使通过斜面射入的光辐射在全反射条件下引向聚焦的部段26或者26a或26b。这种原理对于制造光导纤维的技术人员来说是众所周知。在一种变型方案中聚集装置22可以设有层或非均质的，从而使折射率的变化对应于如同这由通常的光导纤维所已知的要求。

第一接收器14或者第一接收器14的光导元件20可以将一个信号S1输送给一个作为控制装置20的处理装置，它设计成微处理器。第二接收器16或者第二接收器16的光敏元件20a同样也可以将一个信号S2输送给处理装置30。作必要的修正第三个接收器18也将一个信号S3输送给处理装置30。处理装置30由一个或多个信号S1，S2，S3产生一个控制信号SK，它控制一个影响气候的装置32，例如汽车的空调器或者通风器。处理装置30可以从一个或多个信号S1，S2，S3求出射到汽车上的阳光的方向并根据这个方向也控制照明装置34或者也控制另外的其它装置36。作为另外的装置此处在考虑之列的例如有车窗卷帘或者车窗玻璃的LCD(液晶显示)变暗装置、通风装置、换风阀、换风开关或加热装置。然而这种列举绝对不是全部。

除此之外处理装置30也可以用来控制汽车的玻璃雨刷器。有利的是，控制装置10的光导体12集成到一个降雨传感器的光导体里，它除了提供传感器装置10的信号S1和S2之外也提供有关下雨强度的信号。在尽管阳光射在车窗玻璃上但仍下雨的行驶情况下，雨滴很快地从车窗玻璃上蒸发掉或者滑脱掉，因此雨刷性能就可以根据信号S1，S2和/或S3而改变。

处理装置30这里不仅分析处理单个信号S1，S2和/或S3，而且也可以将这些信号对比并求出各个信号S1/S2/S3相互之间不同的关系。若在方向不变时周围光线强度提高了，那么信号S1，S2，S3的大小就变化，但相互关系却保持不变。若在强度不变时光线射入方向变化了，那么在S1和S2或者S2和S3等等之间的信号关系就变化，由此可以推断出太阳光的射入方向。通过所有信号S1，S2，S3的相加就可以得出汽车周围环境中的总亮度。

在图2中表示了一个按照本发明的传感器装置10的光导体12的立体图。三个聚焦装置22，22a，22b这里相互平行布置并且分别通过聚焦部段26，26a，26b结束。这些部段用其抛物线部段成型，使得它们接收从各个空间方向来的光线，光线从聚焦装置22，22a，22b的背离聚焦部段26，26a，26b侧射入。在背离聚焦装置26，26a，26b的一侧光导体12固定在玻璃15上(图3)。聚焦部段的光学轴线在这个实施例中与圆柱形段24，24a，24b的相应中间轴线形成一个夹角，因此尽管圆柱形段24，24a，24b平行布置，但可以从各个不同的所规定的空间方向上来探测光线。

图3表示具有一个按照本发明的传感器的汽车窗挡风玻璃的一个剖视示意图。在以下说明中分别只说明了第一接收器14，而对其它接收器则相同，而略作修改。光导体12置于汽车窗玻璃15上，并因此固定在汽车内部。光辐射，这里用附图标记40表示，从所希望的探测方向射到玻璃15的外表面上。在玻璃上光辐射发生折射并且以在玻璃15和光导体12之间基本类似的折射率为先决条件，到达聚焦装置22的圆柱形部段24里。在这个圆柱形部段里使辐射40在聚焦部段26的方向上导引并通过这个部段聚焦到光敏元件20上。圆柱形部段24、聚焦部段26和光敏元件20的布局和构造在此处都按照光学规则来选择，使得只是从所希望的射入方向来的光线以所希望的张角(ffnungskegel)被光敏元件20探测到。从其它的并不希望的方向射入的光则或者完全反射返回或者在光敏元件20旁边经过。

图4表示了一个降雨传感器的光导体，其中集成了一种按照本发明的传感器装置的光导体。降雨传感器的光导体50由塑料以一种压注方法制成。传感器装置10的光导体12集成在降雨传感器的光导体50里并用一种多组份压注法注入降雨传感器的光导体50里。在一种变型方案里当然也可以应用一种单组份压注法并因此这两个光导体50，12由具有相同显色的相同材料组成。降雨传感器的光导体50当然也可以备选地设有一个对应的空隙，传感器装置10的光导体12装入此空隙里。此处所示的按照本发明的传感器装置10的光导体12这里有四个接收器并因此设有四个聚焦部段26a，26b，26c，26d，用此可以在各种不同的方向上探测到还要更大的范围。在一种变型方案中也可以应用一个具有多个聚焦装置例如26a和26b的唯一的光敏元件20。

光导体12通常由塑料以一种单组份压注法制成。但也可以应用多组份压注法。原则上每个聚焦装置26，26a等可以具有不同的过滤性能，这种性能可以通过聚焦装置22，22a的普遍的染透或通过一个相应的表面覆层而实现。另外也可以在聚焦部段26和光敏元件20之间设有一个过滤器。在另一种变型方案中也可以应用相应过滤的光敏元件20，它们或者一开始就对只是某一个辐射范围敏感或者设有相应的涂覆层。在另一种变型方案里也可以使聚焦装置22的面向玻璃15一侧设有一层薄的暗层，从而使光导元件12从外面不能见到并可以布置在一个有色棱镜(farbigen keil)的范围里在车窗玻璃15上并因此只是很少引入注目。

Claims (11)

1.传感器装置(10)，尤其用于汽车，具有光导体(12)、至少第一接收器(14)和第二接收器(16)，它们可以探测经过光导体(12)辐射的光辐射，尤其是太阳光，其特征在于，第一接收器(14)可以输出第一信号(S1)，第二接收器(16)可以输出第二信号(S2)，并且设有控制装置(30)，它可以根据信号(S1，S2)来控制影响气候的装置(32)。

2.按权利要求1所述的传感器装置(10)，其特征在于，第一和/或第二接收器(14，16)具有至少一个光敏元件(20，20a)和至少一个聚焦装置(24，24a)。

3.按权利要求2所述的传感器装置(10)，其特征在于，聚焦装置(22)与光导体(12)设计为一体。

4.按权利要求2或3所述的传感器装置(10)，其特征在于，聚焦装置(22)具有过滤性能，尤其是着色。

5.按权利要求2至4中之一所述的传感器装置(10)，其特征在于，聚焦装置(22)具有圆柱形的第一部段(24)的聚焦的，尤其是抛物线状的第二部段(26)。

6.按权利要求5所述的传感器装置(10)，其特征在于，圆柱形部段的长度、直径和折射率的确定应使射入的光辐射在全反射地导引。

7.按上述权利要求之一所述的传感器装置(10)，其特征在于，设有第三接收器(18)，它可以输出第三信号(S3)，其中所有接收器(14，16，18)的构造相同，但指向不同的方向。

8.按上述权利要求之一所述的传感器装置(10)，其特征在于，控制装置(30)可以由信号求出太阳光的方向。

9.按上述权利要求之一所述的传感器装置(10)，其特征在于，其它装置，尤其是汽车的照明装置(34)是可以控制的。

10.按上述权利要求之一所述的传感器装置(10)，其特征在于，光导体(12)集成在降雨传感器(50)的光导体里，尤其与其设计成一体。

11.按权利要求10所述的传感器装置(10)，其特征在于，降雨传感器可以在考虑信号(S1，S2，S3)的情况下进行控制。

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