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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichterkennungsvorrichtung.
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Eine Lichterkennungsvorrichtung bzw. ein Lichtsensor erkennt beispielsweise die Beleuchtungsintensität außerhalb eines Fahrzeugs. Der Lichtsensor ist im Bereich des Armaturenbretts eines Fahrzeugfahrgastraums angeordnet oder liegt in einem Gehäuse eines Regensensors zur Erkennung von Regentropfen, wobei der Regensensor an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angebracht ist.
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Die
JP 2003 -
504 270 A entsprechend der
US 6 831 288 beschreibt einen Lichtsensor. Der Lichtsensor ist in dem gleichen Gehäuse wie der Regensensor angeordnet, und der Lichtsensor liegt innerhalb des Regensensors in dem Gehäuse. Sichtbares Licht (Licht im sichtbaren Wellenbereich) läuft durch eine Linse des Lichtsensors, und Infrarotlicht läuft durch eine Linse des Regensensors. Die Erkennungsgenauigkeit des Regensensors kann jedoch aufgrund von Licht verschlechtert werden, das von der Linse des Lichtsensors übertragen oder reflektiert wird.
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Die
JP 2003 -
254 897 A entsprechend der
US 2003/0160158 A1 beschreibt ebenfalls einen Lichtsensor. Der Lichtsensor ist in einem ungenutzten Raum eines Gehäuses eines Regensensors angeordnet. Somit wird von einer Linse des Lichtsensors durchgelassenes oder reflektiertes Licht daran gehindert, die Erkennungsgenauigkeit des Regensensors zu beeinflussen.
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Jedoch wird eine Mehrzahl von Linsen in dem Gehäuse derart angeordnet, dass eine Linie, welche eine Eintrittsöffnung und ein lichtempfangendes Element verbindet, mit einer optischen Achse der Linse des Lichtsensors übereinstimmend ist oder zusammenfällt. Daher erkennt der Lichtsensor nur Licht, das aus einem vorbestimmten Bereich kommt, eine Achse senkrecht zur Windschutzscheibe und einen vorbestimmten Winkel relativ zu dieser Achse hat.
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Wenn eine Größe der Linse erhöht wird, um den Blickwinkel des Lichtsensors zu vergrößern, muss auch die Größe des Gehäuses entsprechend vergrößert werden. Weiterhin kann der Zusammenbau der Mehrzahl von Linsen kompliziert sein.
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Angesichts des Voranstehenden und auch weiterer Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichterkennungsvorrichtung zu schaffen, die frei hiervon ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Lichterkennungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Lichterkennungsvorrichtung im Wesentlichen auf: ein Gehäuse, einen Reflektor und ein lichtempfangendes Element. Das Gehäuse ist an einer Windschutzscheibe befestigbar, und Außenlicht tritt durch die Windschutzscheibe und eine in dem Gehäuse definierte Eintrittsöffnung ein. Der Reflektor reflektiert bestimmtes Licht (einen bestimmten Lichtanteil) des Außenlichts, und das bestimmte Licht kommt hierbei aus einem bestimmten Bereich. Das lichtempfangende Element ist in dem Gehäuse so angeordnet, dass es einen Abstand zur Windschutzscheibe hat, der größer als ein Abstand zwischen der Windschutzscheibe und der Eintrittsöffnung ist, und empfängt das reflektierte bestimmte Licht.
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Mit diesem Aufbau kann die Lichterkennungsgenauigkeit erhöht werden.
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Lediglich die dritte Ausführungsform nach 5 und dazu in Bezug genommene Teile betreffen den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die übrigen Ausführungsformen hingegen betreffen nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung sondern dienen als Beispiel allein deren Erläuterung.
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
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Es zeigt:
- 1 schematisch und im Schnitt eine Lichterkennungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Draufsicht auf die Lichterkennungsvorrichtung;
- 3 schematisch und perspektivisch die Ansicht eines Fahrzeugs im Bereich der Windschutzscheibe, wo die Lichterkennungsvorrichtung angeordnet ist;
- 4 eine 1 entsprechende Ansicht einer zweiten Ausführungsform; und
- 5 eine 1 entsprechende Ansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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<Erste Ausführungsform >
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Gemäß 3 ist eine Lichterkennungsvorrichtung 1 an einer Windschutzscheibe 2 eines Fahrzeugs angebracht, wobei das Fahrzeug ein Beispiel eines Kraftfahrzeugs oder einer mobilen Einheit allgemein sein soll. Die Lichterkennungsvorrichtung 1 liegt in einem Scheibenwischerbereich 4 eines Scheibenwischers 3 der Windschutzscheibe 2. Die Lichterkennungsvorrichtung 1 ist innerhalb der Windschutzscheibe 2 angeordnet und liegt bevorzugt in einem oberen Teil der Windschutzscheibe 2, um das Gesichtsfeld des Fahrers nicht zu beeinträchtigen.
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1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Lichterkennungsvorrichtung 1 entlang Linie I-I in 3, und 2 ist eine schematische Draufsicht auf die Lichterkennungsvorrichtung 1, gesehen in Richtung des Pfeils II in 1. Wie in 1 dargestellt, weist die Lichterkennungsvorrichtung 1 im Wesentlichen ein Gehäuse 5, ein lichtempfangendes Element 6 und einen Reflektor 7 auf. Die Lichterkennungsvorrichtung 1 erkennt eine Licht- oder Beleuchtungsintensität außerhalb des Fahrzeugs, und die erkannte Beleuchtungsintensität wird z.B. verwendet, um Ein- oder Ausschaltvorgänge an der Lichtanlage des Fahrzeugs durchzuführen.
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Ein optischer Sensor, beispielsweise ein Regensensor (nicht gezeigt), ist in einem Regensensorraum 8 des Gehäuses 5 aufgenommen. Ein lichtemittierendes Element des Regensensors emittiert Infrarotlicht, und das emittierte Infrarotlicht läuft durch eine Linse des Regensensors, um in einen Erkennungsbereich 9 der Windschutzscheibe 2 abgestrahlt zu werden, wie in 3 gezeigt. Das übertragene Licht wird von dem Erkennungsbereich 9 an der Windschutzscheibe 2 reflektiert, und das reflektierte Licht wird von einem lichtempfangenden Element des Regensensors empfangen. Die Menge an Regentropfen in dem Erkennungsbereich 9 wird basierend auf der Lichtmenge erkannt, die von dem lichtempfangenden Element empfangen wird.
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Ein Signal entsprechend der Menge an Regentropfen, die von dem Regensensor erkannt wird, wird elektrisch einer Steuervorrichtung übertragen, und die Steuervorrichtung steuert den Wischermodus des Scheibenwischers 3 abhängig von der Menge an Regen. Wie in 2 gezeigt, nimmt der Regensensorraum 8 den Großteil eines Innenraums des Gehäuses 5 ein. Wie in 1 gezeigt, liegt der Regensensorraum 8 in Vertikalrichtung gesehen an einer oberen Seite des Gehäuses 5. Eine Eintrittsöffnung 10, die in dem Gehäuse 5 definiert ist, das lichtempfangende Element 6 und der Reflektor 7 liegen in einem kleineren Raum außerhalb des Regensensorraums 8.
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Das Gehäuse 5 ist aus einem lichtabschirmenden Material, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff, und hat annähernd Würfelform. Das Gehäuse 5 ist an der Windschutzscheibe 2 befestigt, und die Windschutzscheibe 2 hat einen Neigungswinkel θ relativ zur Horizontalrichtung. Das Gehäuse 5 ist aufgebaut aus einem äußeren Gehäuseteil 11 und einem inneren Gehäuseteil 12, welches innerhalb des äußeren Gehäuseteils 11 liegt. Das innere Gehäuseteil 12 hat eine erste Wand 13 benachbart der Windschutzscheibe 2, und die erste Wand 13 liegt so, dass sie annähernd parallel zur Windschutzscheibe 2 verläuft. Die erste Wand 13 weist die Eintrittsöffnung 10 auf, und eine Fläche oder Größe der Eintrittsöffnung 10 wird derart gesteuert, dass eine bestimmte Lichtmenge von außerhalb des Fahrzeugs in das Gehäuse 5 eintreten kann.
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Eine Schaltkreiskarte oder Platine 14 ist in dem inneren Gehäuse 12 angeordnet. Ein Abstand zwischen der Windschutzscheibe 2 und der Platine 14 ist größer als ein Abstand zwischen der Windschutzscheibe 2 und der Eintrittsöffnung 10. Das lichtempfangende Element 6 ist beispielsweise eine Fotodiode oder ein Fototransistor und ist an der Platine 14 befestigt.
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Der Reflektor 7 ist ein Planspiegel, der an einer zweiten Wand 15 angeordnet ist, welche die erste Wand 13 und die Platine 14 verbindet. Beispielsweise wird der Reflektor 7 gebildet durch Aufbringen einer Aluminiumbeschichtung auf eine Oberfläche oder ein Oberflächenteil der zweiten Wand 15.
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Bestimmtes Licht (im Sinne von einem bestimmten Bereich 19 kommend) tritt durch die Eintrittsöffnung 10 ein, und der bestimmte Bereich 19 ist so definiert, dass er eine Achse 18 und einen bestimmten Winkel P1 relativ zur Achse 18 hat. Die Achse 18 ist die Mitte des bestimmten Bereichs 19 und ist relativ zu einer Normalenlinie (Senkrechten) der Windschutzscheibe 2 geneigt. Der bestimmte Bereich 19 entspricht einem erkennbaren Gesichtsfeld oder Blickwinkel der Lichterkennungsvorrichtung 1.
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Ein Pfad des bestimmten Lichts, das von dem bestimmten Bereich 19 her kommt, wird von dem Reflektor 7 umgelenkt, und das vom Reflektor 7 reflektierte bestimmte Licht fällt auf das lichtempfangende Element 6. Das lichtempfangende Element 6 empfängt das reflektierte bestimmte Licht und überträgt ein Beleuchtungs- oder Helligkeitsintensitätssignal an eine nicht näher gezeigte Steuervorrichtung.
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Die Steuervorrichtung vergleicht das Signal mit einem Schwellenwert zum Betätigen einer Lichtausstattung des Fahrzeugs, beispielsweise des Fahrtlichts, und steuert das Ein- und Ausschalten beispielsweise des Fahrtlichts auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses. In dem Gehäuse 5 können Abschirmmittel angeordnet sein, so dass Licht, welches kein Licht ist, das von dem bestimmten Bereich 19 herrührt, durch Abschirmeffekte daran gehindert wird, das lichtempfangende Element 6 zu erreichen.
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Gemäß der ersten Ausführungsform reflektiert der Reflektor 7 das bestimmte Licht, das von dem bestimmten Bereich 19 herrührt, wenn Außenlicht durch die Eintrittsöffnung 10 einfällt. Der Reflektor 7 kann nur das bestimmte Licht reflektieren, das von dem bestimmten Bereich 19 herrührt.
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Für den Fall, dass der Regensensorraum 8 den Großteil des Hohlraums des Gehäuses 5 einnimmt und somit nur wenig Raum im Inneren des Gehäuses 5 verbleibt, kann die Beleuchtungsintensität des bestimmten Lichts, das von dem bestimmten Bereich 19 kommt, effektiv unter Verwendung auch dieses kleinen Raums erkannt werden. Die Größe der Lichterkennungsvorrichtung 1 kann somit verringert werden.
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Weiterhin wird der Reflektor 7 gebildet durch Ausbilden des ebenen Spiegels an einer Oberfläche der zweiten Wand 15. Die Herstellungskosten der Lichterkennungsvorrichtung 1 können damit verringert werden, da der Aufbau der Lichterkennungsvorrichtung 1 einfach ist.
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Der Regensensor ist in dem Regensensorraum 8 des Gehäuses 5 angeordnet. Der Regensensor liegt gegenüber dem Reflektor 7, der an der zweiten Wand 15 des Gehäuses 5 angeordnet ist. Daher wird der Regensensor durch Einflüsse aufgrund des bestimmten Lichts geschützt, das von dem bestimmten Bereich 19 kommt.
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<Zweite Ausführungsform >
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In der zweiten Ausführungsform gemäß 4 ist ein Reflektor 20 ein Hohlspiegel, der an der zweiten Wand 15 ausgebildet oder angeordnet ist. Eine Oberfläche der zweiten Wand 15 gegenüber dem Regensensorraum 8 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel so bearbeitet, dass sich eine gekrümmte konkave Form ergibt, die gegenüber dem Regensensorraum 8 zurückspringt, und der Reflektor 20 wird durch Aufbringen einer reflektierenden Beschichtung, beispielsweise aus Aluminium, auf die gekrümmte konkave Form der zweiten Wand 15 ausgebildet.
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Das bestimmte Licht läuft durch die Eintrittsöffnung 10 von einem bestimmten Bereich 21 aus, und der bestimmte Bereich ist definiert mit der Achse 18 und einem bestimmten Winkel P2 relativ zur Achse 18. Die Achse 19 ist die Mitte des bestimmten Bereichs 21 und relativ zu einer Normalenlinie der Windschutzscheibe 2 geneigt. Der Reflektor 20 bündelt das bestimmte Licht, das von dem bestimmten Bereich 21 kommt, aufgrund der Wirkungsweise der Hohlspiegelausbildung des Reflektors 20 auf das lichtempfangende Element 6. Der bestimmte Winkel P2 relativ zur Achse 18 kann eingestellt werden, indem der Krümmungsradius des Reflektors 20 geändert wird. Das heißt, der Reflektor 20 sammelt das bestimmte Licht, welches von dem bestimmten Bereich 21 kommt, und der bestimmte Bereich 21 wird festgelegt, indem entsprechende Änderungen am Reflektor 20 vorgenommen werden. Das lichtempfangende Element 6 empfängt dann das gesammelte oder gebündelte bestimmte Licht.
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Bei der zweiten Ausführungsform kann das vom bestimmten Bereich 21 kommende bestimmte Licht, wobei der bestimmte Bereich 21 den bestimmten Winkel P2 relativ zur Achse 18 hat, erkannt werden, da der Reflektor 20 durch einen Hohlspiegel gebildet wird. Somit ist der bestimmte Winkel relativ groß. Beispielsweise ist der bestimmte Winkel P2 bei der zweiten Ausführungsform größer als der bestimmte Winkel P1 bei der ersten Ausführungsform.
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Für den Fall, dass die Lichterkennungsvorrichtung 1 an unterschiedlichen Fahrzeugarten angeordnet wird und sich hierbei der Neigungswinkel θ der Windschutzscheibe 2 relativ zur Horizontalen ändert, kann Licht durch das lichtempfangende Element 6 erkannt werden, das in einer annähernd vertikalen Richtung verläuft. Folglich lässt sich die Erkennungsleistung der Lichterkennungsvorrichtung 1 verbessern.
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Weiterhin ist der Reflektor 20 an der gekrümmten Fläche der z weiten Wand 15 angeordnet. Wenn somit nur wenig Platz im Inneren des Gehäuses 5 zur Verfügung steht, kann eine Beleuchtungsintensität des bestimmten Lichts vom bestimmten Bereich 21 auch unter Verwendung des wenigen zur Verfügung stehenden Raums effektiv erkannt werden.
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<Dritte Ausführungsform>
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Gemäß 5 weist die Lichterkennungsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Lichtleiter 22 auf. Der Lichtleiter 22 kann eine Linse aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff oder Kunstharz sein. Der Lichtleiter 22 hat eine Eintrittsfläche 23, eine reflektierende Fläche 24 und eine Austrittsfläche 25, gesehen in dieser Reihenfolge von der Eintrittsöffnung 10 zum lichtempfangenden Element 6 hin. Der Lichtleiter 22 kann auch als eine Art Prisma ausgebildet sein. Die reflektierende Fläche 24 hat eine konvexe Form und sitzt in einer Vertiefung 30, die in der zweiten Wand 15 ausgebildet ist, so dass eine Normalenlinie eines Mittelteils der reflektierenden Fläche 24 annähernd parallel zu der ersten Wand 13 ist.
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Ein Brechungsindex des Lichtleiters 22 ist größer als derjenige von Luft. Daher wird Licht an der Eintrittsfläche 23 gebrochen, und das gebrochene Licht fällt in den Lichtleiter 22.
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Das bestimmte Licht tritt durch die Eintrittsöffnung 10 von einem bestimmten Bereich 26 her ein, und der bestimmte Bereich 26 wird definiert durch die Achse 18 und einen bestimmten Winkel P3 relativ zur Achse 18. Die Achse 18 liegt mittig des bestimmten Bereichs 26 und ist relativ zu einer Normalenlinie der Windschutzscheibe 2 geneigt. Der bestimmte Bereich 26 entspricht einem Erkennungssichtwinkel oder Erfassungsbereich der Lichterkennungsvorrichtung 1.
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Wenn die Eintrittsfläche 23 sich von einem Ende der reflektierenden Fläche 24 aus erstreckt, wird die Eintrittsfläche 23 geneigt oder schräg gestellt, um näher an der Normalenlinie des Mittelteils der reflektierenden Fläche 24 zu sein. Die Eintrittsfläche 23 ist so definiert, dass das von dem bestimmten Bereich 26 kommende bestimmte Licht auf die Eintrittsfläche 23 so fällt, dass es einen Einfallswinkel hat, der größer als ein kritischer Winkel der reflektierenden Fläche 24 ist.
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Ein zwischen der Eintrittsfläche 23 und der ersten Wand 13 definierter Winkel wird annähernd gleich dem Neigungswinkel θ der Windschutzscheibe 2 relativ zur Horizontalen gesetzt. Somit erstreckt sich die Achse 18 des bestimmten Bereichs 26 in einer annähernd vertikalen Richtung.
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Ein Mittelteil der Eintrittsfläche 23 hat eine gekrümmte vertiefte Form (nicht gezeigt), welche in Richtung einer Innenseite des Lichtleiters 22 vertieft ist. Der bestimmte Winkel P3 relativ zur Achse 18 kann durch die Form der gekrümmten Vertiefung gesetzt werden.
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Die reflektierende Fläche 24 hat eine gekrümmte Form, die in Richtung des äußeren Gehäuses 11 vom inneren Gehäuse 12 her vorsteht. Aufgrund der reflektierenden Fläche 24 wird das bestimmte Licht, das auf die Eintrittsfläche 23 von dem bestimmten Bereich 26 her einfällt, auf das lichtempfangende Element 6 gebündelt.
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Wenn die Austrittsfläche 25 sich von einem Ende der reflektierenden Fläche 24 aus erstreckt, ist die Austrittsfläche 25 geneigt, um näher an der Normalenlinie des Mittelteils der reflektierenden Fläche zu sein. Die Austrittsfläche 25 ist relativ zu dem lichtempfangenden Element 6 geneigt. Das gesamte auf die Eintrittsfläche 23 von dem bestimmten Bereich 26 her einfallende bestimmte Licht wird von der reflektierenden Fläche 24 reflektiert, und das gesamte reflektierte bestimmte Licht wird von der Austrittsfläche 25 auf das lichtempfangende Element 6 übertragen.
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Das von dem bestimmten Bereich 26 her kommende bestimmte Licht wird durch die Eintrittsfläche 23 gebrochen, um von der Achse 18 abzurücken. Das gesamte einfallende bestimmte Licht wird von der reflektierenden Fläche 24 reflektiert, und das gesamte reflektierte bestimmte Licht wird von der Austrittsfläche 25 auf das lichtempfangende Element 6 abgegeben. Im Gegensatz hierzu, wenn anderes Licht, welches nicht das bestimmte Licht von dem bestimmten Bereich 26 ist, auf die Eintrittsfläche 23 einfällt, wird dieses andere Licht nicht auf das lichtempfangende Element 6 weitergeführt.
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Die Austrittsfläche 25 emittiert das von der reflektierenden Fläche 24 reflektierte Licht in Richtung des lichtempfangenden Elements 6. Das reflektierte Licht wird von der Austrittsfläche 25 gebrochen, um näher an eine Achse entsprechend der Achse 18 heranzukommen. Das lichtempfangende Element 6 empfängt das von der Austrittsfläche 25 abgegebene Licht.
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Bei der dritten Ausführungsform bricht die Eintrittsfläche 23 das bestimmte Licht, das von dem bestimmten Bereich 26 kommt, so dass dieses in Fortpflanzungsrichtung des Lichts von der Achse 18 abrückt. Somit kann ein Blickwinkel des lichtempfangenden Elements 6 größer gemacht werden und die Erkennungsleistung wird verbessert.
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Die Eintrittsfläche 23 ist derart definiert, dass das bestimmte Licht, das von dem bestimmten Bereich 26 in die Eintrittsfläche 23 eintritt, einen Einfallswinkel hat, der größer als der kritische Winkel der reflektierenden Fläche 24 ist. Die reflektierende Fläche 24 reflektiert das gesamte Licht, das einen Einfallswinkel größer als der kritische Winkel hat. Somit sind Lichtreflexionsverluste an der reflektierenden Fläche 24 verringert und die Erkennungsleistung wird verbessert. Der Lichtreflexionsverlust ist ein Verhältnis an Lichtmenge, welche nicht in Richtung lichtempfangendes Element 6 reflektiert wurde, relativ zur Lichtmenge, die zu der reflektierenden Fläche 24 übertragen wurde.
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Der annähernd mittige Teil der Eintrittsfläche 23 hat die gekrümmte Form, die zur Innenseite des Lichtleiters 22 zurückspringend oder vertieft ist. Damit kann eine Menge an bestimmtem Licht, das vom bestimmten Bereich 26 herkommt, so festgesetzt werden, dass sie einer Erkennungskapazität des lichtempfangenden Elements 6 entspricht. Alternativ kann der annähernd mittige Teil der Eintrittsfläche 23 eine gekrümmte Form haben, die zu einer Außenseite des Lichtleiter 22 hin so vertieft ist, dass die Menge an bestimmtem Licht, welches vom bestimmten Bereich 26 kommt, der Erkennungskapazität des lichtempfangenden Elements 6 entsprechend einstellbar ist.
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Ein Winkel, der zwischen der Eintrittsfläche 23 und der ersten Wand 13 definiert ist, wird annähernd gleich dem Neigungswinkel θ der Windschutzscheibe 2 relativ zur Horizontalen gesetzt. Somit erstreckt sich die Achse 18 in einer annähernd vertikalen Richtung. Somit kann Licht, das in einer annähernd vertikalen Richtung läuft, in dem bestimmten Licht enthalten sein, das von dem bestimmten Bereich 26 kommt, so dass die Erkennungsleistung für Licht, das aus der annähernd vertikalen Richtung kommt, verbessert ist.
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<Andere Ausführungsform>
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Die Lichterkennungsvorrichtung 1 erkennt Licht, das annähernd in Vertikalrichtung einfällt. Alternativ kann die Lichterkennungsvorrichtung 1 Licht erkennen, das in annähernd horizontaler Richtung läuft. Die Lichterkennungsvorrichtung 1 erkennt Licht, das einen bestimmten Winkel relativ zu einer Normalenlinie der Windschutzscheibe 2 hat.
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Der Regensensor ist in dem Gehäuse 5 der Lichterkennungsvorrichtung 1 angeordnet. Alternativ kann ein optischer Sensor anders als ein Regensensor im Gehäuse 5 der Lichterkennungsvorrichtung 1 angeordnet sein. Alternativ kann der Regensensor oder der andere optische Sensor nicht in dem Gehäuse 5 der Lichterkennungsvorrichtung 1 angeordnet sein.
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Solche Änderungen und Abwandlungen liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
