CN201662530U - 雨滴感应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种雨滴感应器，用以贴附于一车辆的挡风玻璃上使用，包含：一壳体具有一开口；至少一发光件设置于该壳体内；一透明耦合件连接并覆盖在该壳体的开口上，包含至少一准直元件用以对应并接收该发光件发射的光线并形成准直光线，及至少一导光斜面用以接收该准直光线并全反射至该挡风玻璃；以及一检测器设置于该壳体内用以接收来自该挡风玻璃反射的该准直光线并转换成电信号；其特征在于，该准直光线入射该导光斜面满足下列条件：1.27＜n*sinθ＜1.52，其中，n为该耦合件的折射率，θ为该准直光线入射该导光斜面的入射角，即该准直光线与该导光斜面的法线间的夹角。

Description

雨滴感应器

技术领域

本实用新型关于一种雨滴感应器，尤指一种以光学反射方式检测车辆挡风玻璃上雨滴(水份)的雨滴感应器。

背景技术

雨刷(wiper)为现行车辆的必备装置，用以清除车辆挡风玻璃外面所累积的雨滴(水份)，提高驾驶人视野的清晰度。

现行一般雨刷大部分由驾驶人通过手动方式启动雨刷开关，以通过马达驱动雨刷间歇性摆动来刮除雨滴。近年来已发展一种雨刷自动控制系统供装设于挡风玻璃内表面上使用，例如US5898183、US5661303揭示雨刷自动控制系统的结构。

参阅图1，雨刷自动控制系统包含一雨滴感应器10贴附于挡风玻璃14内表面上使用，当挡风玻璃14外表面累积有雨滴时，雨滴感应器10透过光线反射方式检测雨滴是否存在，当有雨滴时即自动启动马达(图未示)以带动雨刷12摆动。

参阅图2，一雨滴感应器10包含有一壳体110及一耦合件(coupler)120耦合于壳体110上方，该壳体110内部设一LED130及一光检测器140，耦合件120对应于LED130处设一准直元件122，对应于光检测器140处设一聚光元件124。使用时，LED130发出光线并经准直元件122准直后，照射至挡风玻璃14，再被挡风玻璃14全反射至聚光元件124，再聚集至光检测器140，而被光检测器140接收及检测。

上述该类雨滴感应器10虽可自动检测挡风玻璃外表面的雨滴，进而开启马达运转启动雨刷12，但由于准直元件122设置并非正对于LED 130，致LED130光线无法完全进入准直元件122，造成光线部份损失。一般而言，当愈多LED130光线进入准直元件122时，光检测器140所接收的光线也愈多，雨滴感应器10的光效率则愈高，检测的灵敏度则愈佳。因此该雨滴感应器10的上述结构导致其检测灵敏度无法提高。

为改善上述问题，参阅图3及图4，EP1026496及US7573576遂将准直元件122直接正对LED130设置，以使LED130光线可几乎完全被准直元件122接收。然，该雨滴感应器10所设的准直元件122虽可完全接收LED130发出的光线，但光线入射于导光斜面126的角度(以下称入射角θ)皆仅约40°。当入射角θ小时，光线会部分折射、部分反射，造成光线部分损失，使最后光检测器140所接收的光线相对变少，光效率变低，检测灵敏度也不高，如现行雨滴感应器10的光效率仅约10％，而一般入射角需大于50°时，光效率才会较高。再者，光线每反射一次，会有部分耗损，图4的雨滴感应器10中光线经过多次反射，因此光效率更无法提高。

因此如何提升光效率，增加雨滴感应器的检测灵敏度，为本实用新型所要解决的问题。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一雨滴感应器，用以能改善现有技术的光效率不佳的问题。

本实用新型另一目的是提供一雨滴感应器，用以能有效扩大挡风玻璃上感应区的总面积。

本实用新型提供一种雨滴感应器，用以贴附于一车辆的挡风玻璃上使用，包含一壳体、至少一发光件、一耦合件和一光检测器，其中：

所述壳体，具有一开口；

所述至少一发光件，设置于所述壳体内，用以发射光线；

所述耦合件，为光线可穿透的透明元件，连接并覆盖在该壳体的该开口上，所述耦合件包含至少一准直元件及至少一沟槽，其中：

所述至少一准直元件，对应该发光件以完全接收该发光件所发射的光线通过并形成一准直光线；及

所述至少一沟槽，其内形成一导光斜面并对应该准直元件，用以使通过该准直元件的该准直光线以一入射角θ入射至该导光斜面再反射至该挡风玻璃；以及

所述光检测器，设置于该壳体内，用以接收来自该挡风玻璃反射的该准直光线并转换成电信号；

该准直光线入射该导光斜面满足下列条件：

1.27＜n*sinθ＜1.52

其中，n为该耦合件的折射率，θ为该准直光线入射该导光斜面的入射角。

实施时，该耦合件采用折射率n介于1.50～1.60的透明材料作成。

实施时，该准直光线入射该导光斜面的入射角θ介于60°和70°之间。

实施时，该耦合件采用折射率n为1.585的透明材料制成，且入射角θ为65°。

实施时，该发光件为至少三个，并以等间隔距离环状排列于该检测器的外围。

实施时，该发光件至少为两个，并以不等间隔距离排列于该检测器的外围。

实施时，该耦合件上更设置至少一聚光元件，用以使挡风玻璃所反射的光线经过该聚光元件聚集后再射至该光检测器。

实施时，该该耦合件面向该检测器的表面的中央处设有一凹弧面，使该聚光元件得内缩于耦合件的实际厚度之内。

实施时，该发光件为沿中心轴发光的发光二极管，使该准直元件对准于该发光二极管的中心轴。

实施时，该沟槽凹陷设于耦合件的朝向挡风玻璃的表面上，使空气能进入该沟槽的空间中，以使该沟槽内所形成的该导光斜面成为空气及耦合件两不同介质之间的界面，使该准直光线入射并通过该导光斜面全反射至该挡风玻璃。

通过本实用新型的技术，本实用新型可使雨滴感应器的光效率达22％，相较于过去约增加了54％，有效提升了雨滴感应器的检测灵敏度。此外，挡风玻璃上感应区的总面积也可相对扩大如本实用新型的实施例可扩大为六倍，使雨滴感应器更容易检测到水份，较符合实际下雨的情况。

附图说明

图1为现有雨滴感应器贴附于车子挡风玻璃示意图；

图2-图4为现有雨滴感应器的结构图；

图5为本实用新型雨滴感应器一实施例的外观立体图；

图6为图5的分解立体图，其中该耦合件为仰视角；

图7为本实用新型雨滴感应器的耦合件的覆盖面视角立体图；

图8为本实用新型雨滴感应器使用时的俯视示意图；

图9为图8中耦合件粘贴于挡风玻璃上的侧面剖面示意图；

图10为图9中本实用新型雨滴感应器使用时的光线路径图。

附图标记说明：20-雨滴感应器；22-壳体；23-耦合件；231-粘着面；232-覆盖面；233-沟槽；2331-导光斜面；234-准直元件；235-聚光元件；236-凹弧面；24-开口；25-光检测器；26-发光件；27-挡风玻璃；271-感应区；28-双面胶带；29-光线。

具体实施方式

为使本实用新型更加明确详实，列举较佳实施例并配合下列图示，将本实用新型的结构及其技术特征详述如后。

图5为本实用新型雨滴感应器20一实施例的外观立体图。图6为图5的分解立体图，其中该耦合件23为仰视图。图7为本实用新型雨滴感应器的耦合件自覆盖面232视角的立体图。图8为本实用新型雨滴感应器使用时的俯视示意图。

参阅图5-图8，本实施例雨滴感应器20包含一壳体22及一对称形状的耦合件23。本实施例的该壳体22为一矩形壳体但不限制，以不透光的塑胶材料制成，具有一开口24。该耦合件23为光线可穿透的透明元件，覆盖在该开口24上而与壳体22连接并组合成一体。

该壳体22的内部设有电路板(图未示)，电路板上设有光检测器25及围绕于该光检测器25外的多个发光件26。该光检测器25可接收来自发光件26发射的光线，并将光信号转换成电信号。该发光件26为可发出光线的光源，一般采用沿中心轴发光的发光二极管(LED，Light-Emitting Diode)。在本实施例中，设有一个光检测器25及六个发光件26等间隔环状排列于该光检测器25的外围且与光检测器25等间隔距离，但并不以此为限，也就是该发光件26的数量也可为一、二、三个或以上，且与光检测器25也可不等间隔距离排列。

该透明耦合件23具有一粘着面231及一覆盖面232，可藉双面胶带28将雨滴感应器20以该粘着面231粘贴于车子的挡风玻璃27上如图9、10所示，而覆盖面232系面向壳体22。又，该耦合件23更包含多个沟槽233、多个准直元件234及多个聚光元件235。

图9为雨滴感应器20的耦合件23粘贴于挡风玻璃27上的剖视图，为清楚表示，图9只绘示图8中剖线9-9的局部剖视图。请同时参阅图5-9，以更清楚说明该等沟槽233、准直元件234及聚光元件235的结构及连接关系：

该多个准直元件234设置于耦合件23的覆盖面232上，并分别对应于各发光件26，即对准于沿中心轴发光的LED的中心轴。本实施例的准直元件234为一平凸透镜且其凸面凸伸于覆盖面232外而朝向发光件26，使该准直元件234可完全接收发光件26的光线，并使光线准直成为准直光线。本实施例中，该多个准直元件234与耦合件23一体成型。

该多个沟槽233布设于耦合件23的粘着面231上而凹陷入耦合件23内，使空气可进入该沟槽233的空间中。又该沟槽233内形成一导光斜面2331并对应于该准直元件234，即该沟槽233呈三角锥状，使该导光斜面2331成为二不同介质，空气及耦合件23，之间的界面。

该多个聚光元件235设置于耦合件23的覆盖面232上且凸出于覆盖面232外。本实施例中，该聚光元件235与耦合件23一体成型；由于该聚光元件235的结构与现有聚光元件相同，故在此不多赘述。使用时，该聚光元件235可将被挡风玻璃27全反射的光线聚集投射于该光检测器25上而由光检测器25接收。

该沟槽233、准直元件234及聚光元件235的数量与发光件26的数量一致。本实施例设置六个发光件26，因此也设置六个准直元件234、六个沟槽233及六个聚光元件235，相互之间对应排列。

参阅图10，其是本实用新型雨滴感应器20使用时的光线路径图，为清楚表示光线路径，图10是以图9的局部示意图代表且各发光件26仅绘示一光束代表。

当该发光件26发射光线29时，光线29完全直接进入准直元件234并准直形成准直光线29，并以一定角度θ(准直光线29与导光斜面2331的法线的夹角，即准直光线29入射导光斜面2331的入射角θ)入射至该导光斜面2331。当耦合件23使用同一材料制成时，即耦合件的折射率n值相同，由于该准直光线29入射该导光斜面2331的入射角θ够大，该准直光线29可以完全被该导光斜面2331全反射至挡风玻璃27上，减少了光的损失。而当挡风玻璃27的外表面上有雨滴(如一层水份)存在时，入射至挡风玻璃27的光线29会被挡风玻璃27全反射，因而在挡风玻璃27上形成一个感应区271，此感应区271即为检测水份存在挡风玻璃27与否的区域。当感应区271无雨滴(水份)存在时，挡风玻璃27的外即为空气层(介质)，挡风玻璃27的外表面即形成挡风玻璃27与空气层(介质)之间的界面，使光线29不会被全反射；当感应区271有雨滴(水份)存在时，挡风玻璃27之外即形成一水份层(介质)，挡风玻璃27的外表面即形成挡风玻璃27与水份层(介质)之间的界面，使光线29得被全反射至聚光元件235，最后被聚光元件235聚集至光检测器25上感应。

本实施例采用的耦合件23是采用折射率n介于1.50～1.60的材料作成，光线29入射导光斜面2331的入射角θ介于60°～70°。透过计算，可得n*sinθ的范围，请参见表一。

表一

通过上述耦合件23折射率n与光线29入射导光斜面2331的入射角θ之间的配合设计，可使n*sinθ满足下列条件：

1.27＜n*sinθ＜1.52

本实用新型中，当n*sinθ满足上式条件时，光检测器25最后感应的光效率较佳，尤其当n＝1.585、θ＝65°时，n*sinθ为1.4365，光效率可达22％，相较于先前技术约增加了54％，有效提升雨滴感应器20的检测灵敏度。

再参阅图8及图10，本实施例在壳体22内设置六个等间距环状排列的发光件26，并于耦合件23上对应设置相等数目的六个沟槽233、准直元件234及聚光元件235，则使用时，于挡风玻璃27上可形成六个感应区271，相较于现有雨滴感应器的结构仅具有一个感应区，本实用新型有效地扩大感应区范围，使雨滴感应器20更容易检测到水份，较符合实际下雨的情况。

此外，本实用新型的发光件26也可与该光检测器25以不等间隔距离排列，以加大感应区271范围。

另，参阅图6，该耦合件23的覆盖面232的中央处可设一凹弧面236，使该多个聚光元件235的凸出部分得内缩于耦合件23的实际厚度的内如图9、10所示，藉以不增加耦合件23的实际厚度，并有利于该多个聚光元件235的光线路径的设计。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，对本实用新型而言仅是说明性的，而非限制性的；本专业技术领域具通常知识人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雨滴感应器，用以贴附于一车辆的挡风玻璃上使用，包含一壳体、至少一发光件、一耦合件和一光检测器，其中：

所述壳体，具有一开口；

所述至少一发光件，设置于所述壳体内，用以发射光线；

所述耦合件，为光线可穿透的透明元件，连接并覆盖在该壳体的该开口上，所述耦合件包含至少一准直元件及至少一沟槽，其中：

所述至少一准直元件，对应该发光件以完全接收该发光件所发射的光线通过并形成一准直光线；及

所述至少一沟槽，其内形成一导光斜面并对应该准直元件，用以使通过该准直元件的该准直光线以一入射角θ入射至该导光斜面再反射至该挡风玻璃；以及

所述光检测器，设置于该壳体内，用以接收来自该挡风玻璃反射的该准直光线并转换成电信号；

其特征在于，该准直光线入射该导光斜面满足下列条件：

1.27＜n*sinθ＜1.52；

其中，n为该耦合件的折射率，θ为该准直光线入射该导光斜面的入射角。

2.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该耦合件采用折射率n介于1.50～1.60的透明材料作成。

3.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该准直光线入射该导光斜面的入射角θ介于60°和70°之间。

4.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该耦合件采用折射率n为1.585的透明材料制成，且入射角θ为65°。

5.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该发光件为至少三个，并以等间隔距离环状排列于该检测器的外围。

6.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该发光件至少为两个，并以不等间隔距离排列于该检测器的外围。

7.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该耦合件上更设置至少一聚光元件，用以使挡风玻璃所反射的光线经过该聚光元件聚集后再射至该光检测器。

8.如权利要求7所述的雨滴感应器，其特征在于，该该耦合件面向该检测器的表面的中央处设有一凹弧面，使该聚光元件得内缩于耦合件的实际厚度之内。

9.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该发光件为沿中心轴发光的发光二极管，使该准直元件对准于该发光二极管的中心轴。

10.如权利要求1所述的雨滴感应器，其特征在于，该沟槽凹陷设于耦合件的朝向挡风玻璃的表面上，使空气能进入该沟槽的空间中，以使该沟槽内所形成的该导光斜面成为空气及耦合件两不同介质之间的界面，使该准直光线入射并通过该导光斜面全反射至该挡风玻璃。

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