DE102009027014A1 - Optischer Sensor mit einer strukturierten Schicht - Google Patents

Optischer Sensor mit einer strukturierten Schicht Download PDF

Info

Publication number
DE102009027014A1
DE102009027014A1 DE200910027014 DE102009027014A DE102009027014A1 DE 102009027014 A1 DE102009027014 A1 DE 102009027014A1 DE 200910027014 DE200910027014 DE 200910027014 DE 102009027014 A DE102009027014 A DE 102009027014A DE 102009027014 A1 DE102009027014 A1 DE 102009027014A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
radiation
structured layer
structural elements
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200910027014
Other languages
English (en)
Inventor
Philipp Prskawetz
Axel Schwarz
Bruno Lauffer
Eric Bizet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200910027014 priority Critical patent/DE102009027014A1/de
Publication of DE102009027014A1 publication Critical patent/DE102009027014A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60SSERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00Cleaning of vehicles
    • B60S1/02Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0892Testing and production of rain sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60SSERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00Cleaning of vehicles
    • B60S1/02Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0833Optical rain sensor
    • B60S1/0837Optical rain sensor with a particular arrangement of the optical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines optischen Sensors (100, 101), wobei der Sensor (100, 101) zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung (170) und Erfassen eines reflektierten Anteils der Strahlung (170) ausgebildet ist. Bei dem Verfahren wird eine Prüfeinrichtung (190) eingesetzt, auf welche die von dem Sensor (100, 101) ausgesendete Strahlung (170) gerichtet und an welcher die Strahlung (170) reflektiert wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine strukturierte Schicht (200, 201) auf dem Sensor (100, 101) angeordnet wird, um die Strahlung (170) aus dem Sensor (100, 101) auszukoppeln und nach einer Reflexion in den Sensor (100, 101) einzukoppeln. Auch wird der Sensor (100, 101) in einem Abstand zu der Prüfeinrichtung (190) angeordnet. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen optischen Sensor (100, 101).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor sowie ein Verfahren zum Prüfen eines optischen Sensors. Der Sensor ist zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung und zum Erfassen eines reflektierten Anteils der Strahlung ausgebildet, um ein Maß an Feuchtigkeit zu bestimmen.
  • Stand der Technik
  • Optische Sensoren, welche in modernen Kraftfahrzeugen zum Erfassen von Regenbelag auf einer Scheibe eingesetzt werden, basieren auf einem optoelektronischen Funktionsprinzip. Die Sensoren, welche an einer Innenseite einer Scheibe befestigt sind, weisen einen Sender auf, um eine elektromagnetische Strahlung in die Scheibe einzustrahlen. Die Strahlung wird abhängig von der Feuchtigkeitsmenge an einer Außenseite der Scheibe reflektiert, wobei der reflektierte Anteil der Strahlung mithilfe eines Empfängers erfasst wird. Hierbei wird ausgenutzt, dass mit zunehmender Feuchtigkeit auf der Scheibe der Reflexionsgrad abnimmt. Durch Messen des reflektierten Strahlungsanteils kann daher auf die Feuchtigkeitsbelegung der Scheibe geschlossen werden. Zur optischen Ankopplung der Sensoren an eine Scheibe ist üblicherweise eine elastische Koppelschicht vorgesehen, mit deren Hilfe die Strahlung in die Scheibe eingekoppelt und nach der Reflexion aus der Scheibe aus- und in den betreffenden Sensor eingekoppelt werden kann.
  • Nach der Herstellung bzw. vor dem Einbau in ein Kraftfahrzeug werden derartige Sensoren üblicherweise einer Funktionsprüfung unterzogen, um beispielsweise eine Kalibrierung vorzunehmen. Hierbei werden die Sensoren mechanisch an eine Testscheibe angekoppelt und in Betrieb genommen, um Eigenschaften wie insbesondere das Intensitätsverhältnis von emittierter zu reflektierter Strahlung zu ermitteln. Zum Ankoppeln werden die Sensoren mit einer mechanisch oder pneumatisch bewegbaren Halteeinrichtung an die Testscheibe angepresst.
  • Durch das Anpressen soll insbesondere vermieden werden, dass zwischen der Testscheibe und der Koppelschicht der Sensoren die Prüfung beeinträchtigende Luftspalte vorliegen.
  • Dieses Verfahren ist jedoch relativ aufwändig, zeit- und wartungsintensiv, und ist daher für eine taktzeitkompatible Bandendeprüfung nur wenig geeignet. Insbesondere ist es erforderlich, den Anpressdruck zu kontrollieren, sowie die Prüfscheibe regelmäßig nach einem Test (beispielsweise mindestens einmal pro Schicht) zu reinigen. Auch werden abhängig vom Sensortyp gegebenenfalls unterschiedliche Anpressmechaniken eingesetzt, wodurch sich der Aufwand weiter erhöht. Auch die Sensoren bzw. deren Koppelschichten bedürfen nach dem Funktionstest einer Reinigung, um Staub oder Schmutz zu entfernen. Für Transportzwecke wird des weiteren eine Schutzhaube auf den Sensoren angebracht, welche beim bzw. vor dem späteren Einbau in einem Kraftfahrzeug entsorgt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Prüfen eines optischen Sensors anzugeben. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, einen optischen Sensor bereitzustellen, welcher einer verbesserten Prüfung zugänglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch einen optischen Sensor gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Prüfen eines optischen Sensors vorgeschlagen, wobei der Sensor zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung und zum Erfassen eines reflektierten Anteils der Strahlung ausgebildet ist, um ein Maß an Feuchtigkeit zu bestimmen. Bei dem Verfahren wird eine Prüfeinrichtung eingesetzt, auf welche die von dem Sensor ausgesendete Strahlung gerichtet und an welcher die Strahlung reflektiert wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine strukturierte Schicht auf dem Sensor angeordnet wird, um die Strahlung aus dem Sensor auszukoppeln und nach einer Reflexion in den Sensor einzukoppeln, und dass der Sensor in einem Abstand zu der Prüfeinrichtung angeordnet wird.
  • Durch den Einsatz der strukturierten Schicht wird ein kontaktloses Prüfen (sowie gegebenenfalls Kalibrieren) des Sensors ermöglicht. Die strukturierte Schicht dient hierbei dazu, eine an dem Sensor (ohne die Schicht) auftretende Totalreflexion aufzuheben, so dass die Strahlung möglichst verlustfrei aus dem Sensor ausgekoppelt und wieder in den Sensor eingekoppelt werden kann. Zur Funktionsprüfung kann der Sensor daher in einem Abstand zu der Prüfeinrichtung angeordnet werden, anstelle den Sensor an eine Prüfscheibe anzupressen. Der Abstand kann im Verlauf der Prüfung gegebenenfalls verändert werden. Durch den Wegfall des Anpressens des Sensors lässt sich das Prüfungsverfahren mit einem relativ geringen Aufwand und zeitgünstig (taktzeitkompatibel) durchführen. Insbesondere entfällt die herkömmliche Anpressmechanik und deren regelmäßige Kontrolle. Des weiteren können auch mehrere Sensoren mit einem geringen Aufwand parallel geprüft werden. Auch eine Reinigung der Sensoren nach der Funktionsprüfung ist nicht mehr erforderlich. Die strukturierte Schicht kann des weiteren als Schutzschicht oder Schutzfolie fungieren, so dass das übliche Aufbringen einer Schutzhaube nach der Prüfung ebenfalls entfällt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Sensor eine Koppelschicht auf, mit deren Hilfe der Sensor an einer Scheibe ankoppelbar ist. Die strukturierte Schicht wird hierbei auf der Koppelschicht angeordnet. Nach der Funktionsprüfung bzw. vor dem Anbringen des Sensors an einer Scheibe kann die strukturierte Schicht wieder entfernt werden. Durch die strukturierte Schicht kann ein Verschmutzen der Koppelschicht vermieden werden.
  • Für die strukturierte Schicht kommen unterschiedlich geformte Strukturelemente in Betracht, welche insbesondere auf den Sensor bzw. dessen optische Eigenschaften abgestimmt sind. Die Strukturelemente können beispielsweise rillenförmig ausgebildet sein. Alternativ kann die strukturierte Schicht auch pyramidenförmige oder noppenförmige Strukturelemente umfassen. Des Weiteren ist es möglich, dass die strukturierte Schicht nicht nur Strukturelemente eines Typs oder in einer einheitlichen Ausgestaltung aufweist, sondern auch unterschiedliche Strukturelemente umfasst. Hierunter fallen auch Ausgestaltungen, in welchen Strukturelemente lediglich eines Typs, aber in unterschiedlichen Ausrichtungen vorgesehen sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Prüfeinrichtung eine Anordnung von verkippbaren Mikrospiegeln auf, an welchen die Strahlung reflektiert wird. Auf diese Weise können relativ komplexe und insbesondere auch zeit lich veränderliche Feuchtigkeitsstrukturen bzw. Regenmuster simuliert werden. Eine mit Feuchtigkeit bzw. einem Feuchtigkeitsmuster belegte Scheibe kann hierbei über die strukturierte Schicht, die Mikrospiegelanordnung und die zwischen der strukturierten Schicht und der Mikrospiegelanordnung vorliegende Luft simuliert werden.
  • Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein optischer Sensor vorgeschlagen, welcher einen Sender zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung und einen Empfänger zum Erfassen eines reflektierten Anteils der Strahlung aufweist, um ein Maß an Feuchtigkeit zu bestimmen. Der Sensor zeichnet sich durch eine auf dem Sensor angeordnete strukturierte Schicht aus, welche ausgebildet ist, um die Strahlung aus dem Sensor auszukoppeln und nach einer Reflexion in den Sensor einzukoppeln. In entsprechender Weise ermöglicht der Sensor eine kontaktlose und infolgedessen eine einfache und zeitgünstige Funktionsprüfung.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines optischen Sensors bei einer kontaktlosen Funktionsprüfung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer bei der Funktionsprüfung eingesetzten Mikrospiegelanordnung;
  • 3 bis 5 mögliche Strukturelemente einer auf dem Sensor eingesetzten strukturierten Schicht; und
  • 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Sensors.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen optischen Sensor 100 bei einer Funktionsprüfung in Zusammenspiel mit einer Prüfeinrichtung 190. Der Sensor 100 kann dazu verwendet werden, ein Maß an Feuchtigkeit auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs zu erfassen, und wird daher im Folgenden als Regensensor 100 bezeichnet. Eine andere gängige Bezeichnung des Sensors 100 ist „Regensensormodul” bzw. „rain sensor module” (RSM). Bei der Prüfeinrichtung 190 handelt es sich um eine in 2 detaillierter dargestellte Mikrospiegelanordnung 190, welche weiter unten näher beschrieben wird.
  • Der Regensensor 100 weist einen Sender 110 zum Aussenden einer (gerichteten) elektromagnetischen Strahlung, dargestellt über den Lichtstrahl 170, und einen Empfänger 120 zum Erfassen eines reflektierten Anteils der Strahlung 170 auf. Der Sender 110 kann zum Beispiel eine Leuchtdiode umfassen, welche Strahlung 170 beispielsweise im Bereich des infraroten Wellenspektrums aussendet. Der Empfänger 120 ist beispielsweise eine in diesem Wellenlängenbereich sensitive Fotodiode. Sender 110 und Empfänger 120 können auf einer in 1 nicht dargestellten Leiterplatte bzw. Platine des Regensensors 100 angeordnet sein.
  • Der Regensensor 100 weist des Weiteren oberhalb von Sender 110 und Empfänger 120 ein in 1 nicht dargestelltes Lichtleitelement mit geeignet geformten Linsenstrukturen auf, mit dessen Hilfe die von dem Sender 110 schräg ausgesendete Strahlung 170 fokussiert und auch deren reflektierter Anteil auf den Empfänger 120 fokussiert werden kann. Das Lichtleitelement, welches aus einem für die Strahlung 170 transparenten Kunststoff wie zum Beispiel PMMA (Polymethylmethacrylat) besteht, bildet hierbei eine obere Grundfläche 105 des Regensensors 100 bzw. einen Teil hiervon. Auf der Grundfläche 105 weist der Regensensor 100 ferner eine Koppelschicht 130 auf, mit deren Hilfe der Regensensor 100 optisch an einer Scheibe ankoppelbar ist, so dass die Strahlung 170 möglichst verlustfrei in die Scheibe eingekoppelt und aus dieser wieder zurück in den Regensensor 100 eingekoppelt werden kann. Die Koppelschicht 130, welche auch als „Koppelkissen” bezeichnet wird, weist ein elastisches und für die Strahlung 170 transparentes Material wie insbesondere Silikon auf.
  • Wie in 1 dargestellt sind die Mikrospiegelanordnung 190 und der Regensensor 100 (d. h. dessen Grundfläche 105 bzw. Koppelschicht 130) im Wesentlichen parallel zueinander orientiert. Die von dem Sender 110 schräg ausgesendete Strahlung 170 trifft hierbei unter einem schrägen bzw. spitzen Winkel auf der Mikrospiegelanordnung 190 auf. An der Mikrospiegelanordnung 190 wird die Strahlung 170 reflektiert und gelangt nachfolgend zu dem Empfänger 120. Beim Einsatz an einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs ergibt sich ein vergleichbarer Strahlenverlauf (nicht dargestellt). Der Regensensor 100 wird hierbei mit der Koppelschicht 130 mit einer geeigneten Halte- oder Rahmenvorrichtung an eine Innenseite der Scheibe angepresst, so dass die Strahlung 170 über das Lichtleitelement, die Koppelschicht 130 in die Scheibe gelangen, an einer Außenseite der Scheibe reflektiert und wieder in den Sensor 100 bzw. zu dem Empfänger 120 gelangen kann. Sofern die Scheibe trocken ist, wird die Strahlung im We sentlichen total reflektiert. Je mehr Feuchtigkeit sich auf der Außenseite der Scheibe befindet, desto geringer ist auch der Anteil der reflektierten Strahlung. Diese Eigenschaft kann dazu eingesetzt werden, die Niederschlagsbelegung der Scheibe zu ermitteln, und hierauf basierend beispielsweise einen Scheibenwischer ein- und auszuschalten sowie die Wischfrequenz zu steuern.
  • Zum Zwecke der Funktionsprüfung ist der Regensensor 100 wie in 1 dargestellt ferner mit einer auf der Koppelschicht 130 angeordneten strukturierten Schicht 200 versehen, welche für die eingesetzte Strahlung 170 transparent ist und eine Vielzahl an Strukturelementen aufweist. Die strukturierte Schicht 200 wird dazu eingesetzt, eine (ohne die Schicht 200) an einer Außenseite der Koppelschicht 130 auftretende Totalreflexion zu unterbinden. Die unter einem schrägen Winkel ausgesendete Strahlung 170 kann daher über die strukturierte Schicht 200 aus dem Regensensor 110 ausgekoppelt und unter demselben Winkel wie beim Austritt aus der Schicht 200 wieder in den Regensensor 100 eingekoppelt werden. Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, eine Funktionsprüfung und eine Kalibrierung des Regensensors 100 kontaktlos und in Zusammenspiel mit der Mikrospiegelanordnung 190 durchzuführen, anstelle den Regensensor 100 an eine Testscheibe anzupressen. Gegebenenfalls kann bei der Funktionsprüfung zusätzlich ein von dem Regensensor 100 getrennter Sender bzw. eine externe Lichtquelle eingesetzt werden, um eine zusätzliche Strahlung in den Empfänger 120 zu Testzwecken einzustrahlen (nicht dargestellt).
  • Da der Regensensor 100 kontaktlos auf seine Funktionsfähigkeit getestet werden kann, lässt sich die Prüfung mit einem relativ geringen Aufwand und insbesondere zeitgünstig bzw. taktzeitkompatibel durchführen. Der Regensensor 100 kann hierbei beispielsweise von einer relativ einfachen Haltevorrichtung gehalten werden, welche den Regensensor 100 an die Mikrospiegelanordnung 190 heranführt. Auch können mehrere derartiger Sensoren 100 mit einem geringen Aufwand parallel geprüft werden. Aufgrund der Kontaktlosigkeit ist darüber hinaus weder eine Reinigung des Sensors 100 noch der Prüfeinrichtung 190 im Anschluss an eine Funktionsprüfung erforderlich. Auch wird eine gegebenenfalls falsche Kalibrierung, welche bei einer verschmutzten Testscheibe auftreten kann, vermieden. Neben dem Ein- und Auskoppeln von Strahlung 170 kann die strukturierte Schicht 200 ferner als Schutzfolie fungieren, um eine Anlagerung von Staub und Schmutz auf der Koppelschicht 130 zu verhindern. Die Schicht 200 kann hierbei gegebenenfalls für weitere Prüfungen und für einen Transport auf der Koppelschicht 130 belassen, und erst kurz vor einer Befestigung des Sensors 100 an einer Scheibe entfernt werden.
  • 2 zeigt in einer schematischen Ansicht die Mikrospiegelanordnung 190, welche eine Anordnung von verkippbaren Mikrospiegeln 195 umfasst. Die Mikrospiegel 195, welche beispielsweise matrixförmig in Form von (adressierbaren) Zeilen und Spalten zueinander angeordnet sind, können wie in 2 angedeutet beispielsweise zwischen zwei unterschiedliche Stellungen verkippt werden. In einer ersten Stellung wird ein Lichtstrahl 170 an einem Mikrospiegel 195 (total) reflektiert, so dass der Lichtstrahl 170 zu dem Empfänger 120 gelangt. In einer zweiten Stellung, dargestellt anhand des Mikrospiegels 195', wird der betreffende Lichtstrahl 170' von dem Mikrospiegel 195' durchgelassen bzw. strahlt an diesem vorbei, oder wird in einer solchen Richtung reflektiert, dass der Empfänger 120 den Lichtstrahl 170' nicht erfasst. Möglich ist es auch, einen Mikrospiegel 195 gegebenenfalls (stufenlos) in eine Position zwischen diese beiden Extremstellungen zu bringen.
  • Mit Hilfe der Mikrospiegelanordnung 190 kann durch selektives Verkippen der Mikrospiegel 195 eine mit einem komplexen Regenmuster belegte Scheibe für die Funktionsprüfung des Regensensors 100 simuliert werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit, ein zeitlich veränderliches Regenmuster durch entsprechendes Verkippen der Mikrospiegel 195 zu erzeugen. Das Reflexionsverhalten einer mit Feuchtigkeit bzw. einem Feuchtigkeitsmuster belegten Scheibe wird hierbei über die strukturierte Schicht 200, die Mikrospiegelanordnung 190 und die zwischen der strukturierten Schicht 200 und der Mikrospiegelanordnung 190 vorliegende Luft bzw. den Abstand zwischen der Schicht 200 und der Anordnung 190 simuliert. Der Abstand zwischen Schicht 200 und Anordnung 190 kann bei der Funktionsprüfung auch durch entsprechendes Verschieben des Regensensors 100 verändert werden.
  • Die strukturierte Schicht 200 ist vorzugsweise als transparente, elastische Kunststofffolie ausgebildet, welche beispielsweise auf die Koppelschicht 130 aufgeklebt wird. Hierbei sind die Strukturelemente der Schicht 200 derart auf den Regensensor 100 bzw. dessen optische Eigenschaften (in Zusammenspiel mit der Mikrospiegelanordnung 190) abgestimmt, dass die Strahlung 170 wie oben beschrieben möglichst verlustfrei und unter einem schrägen Winkel aus dem Regensensor 100 (bzw. der Koppelschicht 130) ausgekoppelt und wieder in den Regensensor 100 (bzw. die Koppelschicht 130) eingekoppelt werden kann. Hin sichtlich der Strukturelemente der Schicht 200 kommen eine Reihe unterschiedlicher Ausgestaltungen in Betracht. Anhand der folgenden 3 bis 5 werden mögliche Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 3 zeigt in einer Draufsicht eine Rillenstruktur 210, welche eine Anzahl an parallel zueinander angeordneten, prismen- oder dreieckförmigen Rillen 211 umfasst. Eine einzelne Rille 211 ist hierbei perspektivisch (rechts neben der Rillenstruktur 210) dargestellt. Die Rillen 211 können hierbei derart ausgebildet sein, dass die von dem Sender 110 ausgesendete Strahlung 170 sowie die zu dem Empfänger 120 reflektierte Strahlung 170 die Seitenflächen der Rillen 211 im Wesentlichen senkrecht durchdringt, um Streuungs- bzw. Brechungseffekte zu unterdrücken und einen möglichst „homogenen” Strahlungsverlauf zu erhalten.
  • 4 zeigt als weitere mögliche Ausgestaltung in einer Draufsicht eine Pyramidenstruktur 220 mit einer Anzahl an Tetraedern bzw. Pyramiden 221. Eine einzelne Pyramide 221 ist ferner perspektivisch dargestellt. Auch hierbei können die Pyramiden 221 derart gestaltet sein, dass die ausgesendete und reflektierte Strahlung 170 Seitenflächen der Pyramiden 221 im Wesentlichen senkrecht durchdringt.
  • 5 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform in einer Draufsicht eine Noppenstruktur 230 mit einer Anzahl an Noppen 231. Eine der Noppen 231 ist ferner perspektivisch dargestellt. Die Noppen 231 können hierbei eine im Wesentlichen kreisförmige Grundfläche und eine halbelliptische oder halbkreisförmige Querschnittsform aufweisen. Auch durch eine noppenförmige Ausgestaltung der strukturierten Schicht 200 besteht die Möglichkeit, Strahlung 170 aus dem Regensensor 100 aus- und wieder in diesen einzukoppeln, um einen kontaktlose Funktionsprüfung des Sensors 100 durchzuführen. Die konkrete Ausgestaltung der Noppen 231 ist hierbei wiederum auf die optischen Eigenschaften des Regensensors 100 abgestimmt. Die Noppenform macht es beispielsweise möglich, eine durch den Sender 110 in einem Winkelbereich abgestrahlte Strahlung 170 in eine parallele Strahlung 170 „umzuwandeln”.
  • Die in den 3 bis 5 dargestellten Strukturelemente stellen lediglich beispielhafte Ausgestaltungen für Strukturelemente der strukturierten Schicht 200 dar. Anstelle der gezeigten Strukturelemente 211, 221, 231 können auch andere Strukturelemente zum Einsatz kommen, deren Form auf den betreffenden Regensensor 100 abgestimmt wird. Möglich ist es auch, dass die strukturierte Schicht 200 nicht nur Strukturelemente eines Typs oder in einer einheitlichen Ausgestaltung aufweist, sondern auch unterschiedliche Strukturelemente umfasst. Beispielsweise kann die Schicht 200 verschiedene Bereiche aufweisen, in welchen die unterschiedlichen Strukturelemente jeweils angeordnet sind. Hierunter fallen auch Ausgestaltungen, in welchen zwar Strukturelemente mit den gleichen Abmessungen, aber in unterschiedlichen Orientierungen oder Ausrichtungen zueinander vorgesehen sind.
  • Des weiteren kann die strukturierte Schicht 200 Strukturelemente nur an bestimmten Abschnitten aufweisen, wohingegen andere Bereiche keine Strukturelemente umfassen. Bei diesen bestimmten Abschnitten kann es sich insbesondere um die sensitiven Flächen eines Sensors 100 handeln, d. h. Bereiche, in welchen Strahlung 170 aus dem Sensor 100 ausgekoppelt, reflektiert und wieder in den Sensor 100 eingekoppelt wird. Ein weiteres mögliches Beispiel wird im Folgenden anhand von 6 beschrieben.
  • 6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen weiteren optischen Sensor 101, welcher mit dem Sensor 100 von 1 im Wesentlichen übereinstimmt. Im Hinblick auf Details zu übereinstimmenden Komponenten wird daher auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen. Auch auf dem Sensor 101 bzw. dessen Koppelschicht 130 ist erneut eine strukturierte Schicht 201 mit einer Anzahl an Strukturelementen vorgesehen, um einen kontaktlosen Funktionstest an einer Mikrospiegelanordnung 190 durchzuführen.
  • Im Unterschied zu dem Sensor 100 weist der Sensor 101 zwischen dem Sender 110 und dem Empfänger 120 wenigstens einen weiteren Empfänger 140 zum Erfassen eines Umgebungslichts auf (ALS, „ambient light sensor”). Hierauf basierend kann das Ein- und Ausschalten von Scheinwerfern eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise bei Nacht- oder Tunnelfahrten, gesteuert werden. Auch der weitere Empfänger 140 kann bei einer Funktionsprüfung des Sensors 101 auf seine Funktionsfähigkeit überprüft werden, indem mit einer entsprechenden Lichtquelle Licht in den Empfänger 140 eingestrahlt wird (nicht dargestellt). Damit das Licht unverfälscht zu dem Empfänger 140 gelangen kann und infolgedessen ein einwandfreier Test des Empfängers 140 ermöglicht wird, weist die strukturierte Schicht 201 im Bereich des bzw. oberhalb des weiteren Empfängers 140 einen Abschnitt 205 ohne Strukturelemente auf. Die Funktionsprüfung des Empfängers 140 kann parallel zum Testen der „Regensensorfunktionalität” mittels Sender 110 und Empfänger 120 durchgeführt werden. Da ein Anpressen an eine Testscheibe entfällt, wird die Gefahr einer falschen Kalibrierung des Empfängers 140, wie es bei einer verschmutzten Testscheibe auftreten kann, vermieden.
  • Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Darüber hinaus sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen oder Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen umfassen. Insbesondere können durch Einsatz einer strukturierten Schicht bzw. Folie auch solche optischen Sensoren einem kontaktlosen Funktionstest unterzogen werden, welche einen anderen Aufbau als die in den 1 und 6 dargestellten Sensoren 100, 101 aufweisen. In Betracht kommen hierbei beispielsweise Sensoren, welche mehrere Sender und Empfänger zum Erfassen einer Feuchtigkeitsbelegung auf einer Scheibe umfassen.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Prüfen eines optischen Sensors (100, 101), wobei der Sensor (100, 101) zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung (170) und zum Erfassen eines reflektierten Anteils der Strahlung (170) ausgebildet ist, um ein Maß an Feuchtigkeit zu bestimmen, und wobei eine Prüfeinrichtung (190) eingesetzt wird, auf welche die von dem Sensor (100, 101) ausgesendete Strahlung (170) gerichtet und an welcher die Strahlung (170) reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine strukturierte Schicht (200, 201) auf dem Sensor (100, 101) angeordnet wird, um die Strahlung (170) aus dem Sensor (100, 101) auszukoppeln und nach einer Reflexion in den Sensor (100, 101) einzukoppeln, und dass der Sensor (100, 101) in einem Abstand zu der Prüfeinrichtung (190) angeordnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensor (100, 101) eine Koppelschicht (130) aufweist, mit deren Hilfe der Sensor (100, 101) an einer Scheibe ankoppelbar ist, und wobei die strukturierte Schicht (200, 201) auf der Koppelschicht (130) angeordnet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) rillenförmige Strukturelemente (211) umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) pyramidenförmige Strukturelemente (221) umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) noppenförmige Strukturelemente (231) umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) unterschiedliche Strukturelemente umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prüfeinrichtung (190) eine Anordnung von verkippbaren Mikrospiegeln (195) aufweist, an welchen die Strahlung (170) reflektiert wird.
  8. Optischer Sensor aufweisend einen Sender (110) zum Aussenden einer elektromagnetischen Strahlung (170) und einen Empfänger (120) zum Erfassen eines reflektierten Anteils der Strahlung (170), um ein Maß an Feuchtigkeit zu bestimmen, gekennzeichnet durch eine auf dem Sensor (100, 101) angeordnete strukturierte Schicht (200, 201), welche ausgebildet ist, um die Strahlung (170) aus dem Sensor (100, 101) auszukoppeln und nach einer Reflexion in den Sensor (100, 101) einzukoppeln.
  9. Sensor nach Anspruch 8, wobei der Sensor (100, 101) eine Koppelschicht (130) aufweist, mit deren Hilfe der Sensor (100, 101) an einer Scheibe ankoppelbar ist, und wobei die strukturierte Schicht (200, 201) auf der Koppelschicht (130) angeordnet ist.
  10. Sensor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) rillenförmige Strukturelemente (211) umfasst.
  11. Sensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) pyramidenförmige Strukturelemente (221) umfasst.
  12. Sensor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) noppenförmige Strukturelemente (231) umfasst.
  13. Sensor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die strukturierte Schicht (200, 201) unterschiedliche Strukturelemente umfasst.
  14. Sensor nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Sensor (101) wenigstens einen weiteren Empfänger (140) zum Erfassen eines Umgebungslichts aufweist, und wobei die strukturierte Schicht (201) im Bereich des weiteren Empfängers (140) keine Strukturelemente aufweist.
DE200910027014 2009-06-18 2009-06-18 Optischer Sensor mit einer strukturierten Schicht Withdrawn DE102009027014A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910027014 DE102009027014A1 (de) 2009-06-18 2009-06-18 Optischer Sensor mit einer strukturierten Schicht

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910027014 DE102009027014A1 (de) 2009-06-18 2009-06-18 Optischer Sensor mit einer strukturierten Schicht

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009027014A1 true DE102009027014A1 (de) 2010-12-23

Family

ID=43123041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910027014 Withdrawn DE102009027014A1 (de) 2009-06-18 2009-06-18 Optischer Sensor mit einer strukturierten Schicht

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009027014A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013012849A1 (de) * 2013-08-02 2015-02-05 Hella Kgaa Hueck & Co. Optischer Sensor zur Montage an einer Scheibe und Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Sensors
DE102014105312B3 (de) * 2014-04-14 2015-08-06 Sick Ag Erfassungsvorrichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013012849A1 (de) * 2013-08-02 2015-02-05 Hella Kgaa Hueck & Co. Optischer Sensor zur Montage an einer Scheibe und Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Sensors
DE102013012849B4 (de) 2013-08-02 2023-11-16 HELLA GmbH & Co. KGaA Optischer Sensor zur Montage an einer Scheibe und Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Sensors
DE102014105312B3 (de) * 2014-04-14 2015-08-06 Sick Ag Erfassungsvorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007036492B4 (de) Optische Sensorvorrichtung
EP2000373B1 (de) Optische Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Benetzung und Verfahren zur Herstellung dieser Sensorvorrichtung
WO2010076066A1 (de) Kameraanordnung zur erfassung eines scheibenzustandes einer fahrzeugscheibe
DE10049401A1 (de) Feuchtigkeitssensor
DE102007003023A1 (de) Optoelektronischer Sensor mit Lichtdurchlässigkeitstests der Schutzscheibe durch Totalreflexion
DE102005010657B4 (de) Objekterfassungsvorrichtung
EP1923695A1 (de) Vorrichtung zur Erfassung von Feuchtigkeit auf einer Scheibe
DE102011015527A1 (de) Sensor zur berührungslosen Bestimmung der Fahrbahnbeschaffenheit und dessen Verwendung
EP1144232B1 (de) Verfahren zum Detektieren und Lokalisieren von auf einer lichtdurchlässigen Scheibe befindlichen diffus reflektierenden Belägen sowie zugehörige Vorrichtung
DE19830120B4 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung
DE19821335C2 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung
DE102004033734A1 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102009027014A1 (de) Optischer Sensor mit einer strukturierten Schicht
WO2020182589A1 (de) Sensorvorrichtung umfassend ein sensorelement und eine abschlussscheibe
WO2015081934A1 (de) Beleuchtung zur detektion von regentropfen auf einer scheibe mittels einer kamera
EP1791732B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum prüfen eines optischen regensensors
DE102012110793A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abbildung eines bahnförmigen Materials
DE10339696A1 (de) Vorrichtung zur Erfassung von Objekten auf einer transparenten Wand, insbesondere von Regentropfen auf einer Windschutzscheibe
DE19950060C2 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug
EP1983329B1 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung
EP1346889B1 (de) Regensensor, insbesondere für Scheiben
DE10054307A1 (de) Lichteinkopplungselement zur Herabsetzung von Reflexionen bei der Einkopplung eines Lichtstrahlenbündels in eine gegenüber dem Strahlenbündel geneigte Scheibe
DE102005026366A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen eines optischen Regensensors
DE102004037040A1 (de) Vorrichtung zur quantifizierten Bewertung von Oberflächeneigenschaften
DE102008004379A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen eines optischen Regensensors

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination