CN103940740A - 用于检测嵌板上的湿度的传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为用于检测嵌板上的湿度的传感器装置。在一种用于检测嵌板上的湿度的传感器装置中，所述传感器装置包括至少一个发射器，所述至少一个发射器发射光，所述光在所述嵌板处反射并且由至少一个接收器接收，在发射器和接收器之间设置光学系统，所述光学系统引起所述嵌板和所述光学系统之间的多次反射。由此，使特别好的测量成为可能。

Description

用于检测嵌板上的湿度的传感器装置
技术领域
本发明涉及一种用于检测嵌板上的湿度的传感器装置，所述传感器装置包括发射器，所述发射器发射光，所述光在嵌板处反射并且由接收器接收，其中在发射器和接收器之间设置光学系统，所述光学系统在所述嵌板与所述光学系统之间引起多次反射。
背景技术
例如在EP 1 389 565 B1中描述了传感器装置，所述传感器装置也称作“雨传感器”或“雨光传感器”。在此与用于摄像机的支撑板组合设置雨传感器，其中，在分别具有发射器的三个不同的光学导向元件中，发射测量射束到嵌板中，所述测量射束在嵌板外侧处反射并且由接收器接收。光在嵌板的外侧处反射。如果嵌板外侧是湿的，则反射特性变化，并且光的较大部分被耦合输出(couple out)并且没有被反射。然后，可以根据如此变化的信号推断出嵌板表面上湿度的存在并且因此推断出雨的存在。
在DE 10 2008 044 003 A1和DE 103 55 205 A1中描述了与摄像机模块组合的类似雨光传感器。另外的传感器装置在DE 198 15 748 C2、 DE 42 09 680 A1、DE 103 47 977 A1、DE 197 46 351 A1、DE 10 2004 015 040 A1、US 7 847 255 B2和EP 0 444 520 A2中描述了。
发明内容
本发明所基于的任务是，提供一开始提到的类型的传感器装置，借助所述传感器装置，特别好的测量是可能的。
在一种用于检测嵌板上的湿度的传感器装置中--所述传感器装置包括发射器，所述发射器发射光，所述光在嵌板上反射并且由接收器接收，其中，光学系统设置在发射器和接收器之间，所述光学系统引起嵌板和光学系统之间的多次反射--，作为本发明的要点而规定：传感器装置具有能够紧固到嵌板上的框架；所述光学系统以环形形状围绕整个框架延伸；以及，所述传感器装置的框架用于保持另外的部件，尤其是摄像机。该框架被设置以及设计用于另外的部件。因此，在比较小的安装空间中能够实现特别好的测量。所述测量的精度通过多次反射而明显提高。
为此，传感器装置优选具有反射镜，所述反射镜与嵌板平行地布置。在该反射镜和嵌板之间多次来回反射光束。如果嵌板是湿的，则所述光束的一部分不是在嵌板处反射，而是耦合输出，从而使反射的部分减少。在此所使用的光可以在可见光范围内、在红外线范围内或在紫外线范围内。发射器和接收器优选配置为相应的二极管。发射器和接收器彼此隔开地布置在光学系统的端部处、尤其是布置在反射镜的端部处。
在本发明的一个优选实施例中，所述传感器装置具有框架。所述框架能够优选紧固在嵌板上。所述框架可以是圆形的、椭圆形的或有角的、优选是四边形的。优选地，所述框架在内部区域中具有开口，通过所述开口可能使另外的传感器或其它部件接近嵌板。所述传感器装置的框架优选也用作用于另外的部件、尤其是用于摄像机的保持件。因而，在这种情况下，摄像机具有通过框架开口的投影区域。框架优选是四边形的，并且尤其优选是梯形的。因此，传感器装置能够优选利用所述框架用于两个目的，即首先用于提供雨光传感器，并且另一方面用于容纳摄像机或摄像机模块或其它的传感器元件。由此，实现两个元件的安装空间的整合和特别节省空间的布置。
在本发明的一个优选实施例中，传感器装置的光学系统布置在所述框架的内侧上。因而，包括所属的电子设备的光学系统可以作为独立的组件布置在框架内。例如可以借助弹簧元件来实现光学系统在框架上的固定。基本上，如下也是可行的：将光学系布置在框架的外侧上或框架的在纵向上延伸的凹部中。光学系统至少在框架的子区域上延伸。然而，优选的是，光学系统沿着框架的至少一侧布置，并且优选在框架的至少两侧上布置。在一个特别优选实施例中，光学系统以环形形状在整个框架上延伸。因此，实现对可能的可探测面积的最大利用，并且因此实现特别精确的测量。光学系统优选设计成使得入射光以40°和60°之间的角度在光学系统、尤其是光学系统的反射镜与挡风玻璃之间反射。
在本发明的一个优选实施例中，光学系统包括特殊的光学校正元件，所述光学校正元件布置在光学系统上、即在挡风玻璃对面，并且用于对入射光束进行准直以及对出射光束进行聚焦。通过这种方式，可能以高强度在光学系统与挡风玻璃之间进行多次反射。优选地，光学系统设计成使得在光学系统处的反射角度比在嵌板处的反射角度更大。优选地，在光学系统处实现低于46°的反射，在嵌板处实现低于44°的反射。
传感器装置优选被设置用于机动车以及用于附连到挡风玻璃上。因而，所使用的摄像机用作用于监视机动车前方道路的前部摄像机。
本发明的另一个方面涉及给机动车提供挡风玻璃以及布置在该挡风玻璃上的上述类型的传感器装置。
附图说明
随后，根据在附图中所示的优选示范实施例更详细地解释本发明。用示意图详细示出：
图1示出根据本发明的传感器装置的第一实施方式的俯视图；
图2示出根据本发明的传感器装置的第二实施方式的俯视图；
图3示出根据本发明的传感器装置的剖面侧视图；
图4示出本发明的第一应用情况的剖面侧视图；
图5示出本发明的第二应用情况的剖面侧视图。
具体实施方式
图1示出具有框架10的传感器装置1。所述框架在此成形为梯形的。框架的四侧用11、12、13和14表示。在框架的内侧上设置光学系统，所述光学系统在此划分为四个分段，所述四个分段分配给各个框架元件。各个光学系统用6、7、8和9表示。在框架的四个角区域中设置发射二极管2和接收二极管4。这些二极管可以配置为单独的二极管或配置为单一二极管，所述单一二极管承担两个功能。在图1中所示的实施例中，四个测量段沿着各个直的段形成。发射二极管2发射光束。所述光束可以是在可见光范围内、在红外线范围内或在紫外线范围内的。所述光束由合适的光学系统以相对于嵌板约45°的角度引导，在所述嵌板处，所述光束被反射并且返回到相应段6、7、8、9的光学系统上，并且从所述光学系统再次以约45°的角度反射。因此，沿着这些段6、7、8、9进行对光束的多次反射，直至所述光束再次由接收器4接收，所述接收器由二极管形成。从光束强度的减少可以确定已耦合输出所述光的什么分数。所述光的该分数取决于嵌板的润湿程度。框架10设有且配备有其四个框架侧11、12、13、14，用于附连到嵌板上、尤其是机动车的挡风玻璃上。该框架在中央区域中具有贯穿开口15。通过所述开口为其他部件、尤其是为摄像机或摄像机模块开启通过嵌板的投影区域，所述摄像机或摄像机模块紧固在或将被紧固在框架10上。
图2示出本发明的第二实施例。相同的部分以相同的参考标记表示。在此，各个光学元件6、7、8、9的发射二极管2和3和接收二极管4和5没有布置在角中，而是布置在两个相对的侧上。在这些角中设置相应地进行反射的偏转光学系统，从而使由发射器2和3所发射的光束运行直至相应的接收器4和5。
图3示出光学系统9的剖面图。左边外侧上可以看出框架部件14，邻近所述框架组件布置了发射器2。发射器2配置为二极管，所述二极管向上发射光束19。该光束由光学元件20折射，并且由此以约45°的角度、优选小于44°的角度发射到嵌板17上，所述嵌板优选是机动车的挡风玻璃并且然后在该嵌板17处以该角度反射。所反射的光束19然后在光学系统9的反射镜18处反射，并且以约45°的角度、优选以46°的角度反射回该嵌板。反射镜18优选配置为反射镜层，所述反射镜层与嵌板17平行地布置。通过这种方式，射束19在反射镜18和嵌板17之间来回多次反射。由于所述多次反射，传感表面被放大多倍。如果水滴撞到嵌板17的该表面，则反射射束因而减小。
图4以侧剖视图示出嵌板25，所述嵌板在图4中从左下向右上延伸。先前描述的传感器装置1紧固在该嵌板上。在该侧剖视图中，尤其可以以剖面看出该框架的下面的框架侧12和上面的框架侧14。在框架10上，在其内侧上布置光学系统的测量段9和7，借助所述测量段来确定嵌板的润湿程度。因此，所述光学系统也可以称作“雨光学元件”。在此，传感器模块26附连在该框架上、尤其插在框架上或夹在框架上。传感器模块26被配置为盖或盖的方式，并且不同的传感器布置在传感器模块26的内部，所述传感器如此定位，使得传感区域通过框架10的贯穿开口15定向到嵌板25上或定向通过嵌板25（比较图1和图2）。尤其是在此布置光传感器27、太阳能传感器28和HUD（Head-Up-Display：平视显示器）传感器29。此外，传感器模块26在此有利地还具有湿度传感器30，所述湿度传感器探测嵌板的内侧的湿度，并且与至少用于数据评估的传感器模块26连接。湿度传感器30可以借助于连接板紧固在传感器模块26的壳体上，并且然后在装配期间与嵌板25接触。
在图5中的本发明的另一个实施例中再次示出嵌板25连同布置在其上的根据本发明的传感器装置。在此，也在框架10的侧剖视图中可以看出框架侧12和14以及布置在所述框架侧上内侧的具有测量段9和7的雨光学元件。替代图4中的传感器模块26，在此，摄像机模块32现在紧固在该框架上。该摄像机模块32尤其包括摄像机33和所属的电子设备34，摄像机33具有相应的光学元件。所述摄像机取代各个传感器。仅仅雨光学元件不能由摄像机模拟。在此方面，在根据图5的实施例中，存在雨光学元件与摄像机的适当组合。

Claims (7)

1. 一种传感器装置，所述传感器装置用于检测嵌板(17)上的湿度，所述传感器装置包括至少一个发射器(2,3)，所述至少一个发射器发射光，所述光在所述嵌板(17)处反射并且由至少一个接收器(4,5)接收，
其中，在所述发射器(2,3)和所述接收器(4,5)之间设置光学系统(6,7,8,9)，所述光学系统引起所述嵌板(17)和所述光学系统(6,7,8,9)之间的多次反射，
其特征在于
所述传感器装置(1)具有框架(10)，所述框架能够紧固在所述嵌板(17)上，
所述光学系统(6,7,8,9)以环形形状在所述整个框架(10)上延伸，以及
所述传感器装置(1)的框架(10)用于保持另外的部件、尤其是摄像机。
2. 根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述光学系统(6,7,8,9)具有反射镜(18)，所述反射镜与所述嵌板(17)平行地布置。
3. 根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，发射器(2,3)和接收器(4,5)配置为二极管。
4. 根据权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述光学系统(6,7,8,9)布置在所述框架(10)的内侧上。
5. 根据以上权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述光学系统(6,7,8,9) 的设计使得发生以40°和60°之间的角度的多次反射。
6. 根据以上权利要求中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述光学系统(6,7,8,9)配置成使得在所述嵌板(17)处的反射角度比在所述光学系统(6,7,8,9)中的反射角度、尤其是布置在所述光学系统中的反射镜(18)中的反射角度更小。
7. 一种机动车，所述机动车具有挡风玻璃和布置在所述挡风玻璃上的、根据以上权利要求中任一项所述的传感器装置。
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