DE102010031005B4

DE102010031005B4 - Lichterfassungsvorrichtung zum Erfassen von Licht, das sich um ein Fahrzeug herum ausbreitet

Info

Publication number: DE102010031005B4
Application number: DE102010031005.0A
Authority: DE
Inventors: Koichi Goto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: US8299434B2; CN101943601A; DE102010031005A1; JP5077780B2; JP2011013172A; US20110001977A1

Abstract

Lichterfassungsvorrichtung (10) zum Erfassen von Licht, das sich um ein Fahrzeug herum ausbreitet, aufweisend:ein Gehäuse (20) mit einer Öffnung (23), das an einer Windschutzscheibe (1) des Fahrzeugs befestigt ist, wobei ein Licht (6) die Windschutzscheibe (1) und die Öffnung (23) passiert;ein erstes Lichteinführungsbauteil (30), das angrenzend zur Öffnung (23) angeordnet ist, weisteine Einlassoberfläche (31), auf die das Licht (6) einfällt, undeine Auslassoberfläche (32), die das auf die Einlassoberfläche (31) einfallende Licht (6) emittiert, auf; undein erstes Lichtempfangselement (40), das in dem Gehäuse (20) so angeordnet ist, dass es von der von der Auslassoberfläche (32) emittiertes Licht (6) empfängt, wobeidas erste Lichtempfangselement (40) ein Signal entsprechend einer Intensität des Lichts (6), das durch das erste Lichtempfangselement (40) empfangen wird, ausgibt,die Auslassoberfläche (32) eine konvexe Linsenform aufweist, umeinen ersten Abstand (D) zwischen einem Punkt der Auslassoberfläche, der einem Fokus (F) des ersten Lichteinführungsbauteils (30) am nächsten ist, und dem Fokus (F), undeinen zweiten Abstand (d10) zwischen dem Punkt der Auslassoberfläche und einer Lichtempfangsoberfläche (41) des ersten Lichtempfangselements zu definieren,der erste Abstand (D) kleiner ist als der zweite Abstand (d10),die Einlassoberfläche (31) in einer bestimmten Richtung eine erste Abmessung (w10) aufweist, wobei dasLicht (6), das von der Auslassoberfläche (32) emittiert wird, eine zweite Abmessung (w11, w12) in der bestimmten Richtung aufweist, wenn das von der Auslassoberfläche (32) emittierte Licht (6) die Lichtempfangsoberfläche (41) erreicht,unddie zweite Abmessung (w11, w12) größer als die erste Abmessung (w10) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichterfassungsvorrichtung.
JP 2002 - 500 769 A offenbart eine Lichterfassungsvorrichtung mit einem Lichteinführungsbauteil und einem Lichtempfangselement. Ein Scheinwerfer eines Fahrzeugs wird basierend auf einer Intensität von Licht, das durch die Lichterfassungsvorrichtung erfasst wird, gesteuert. Das Lichteinführungsbauteil führt ein vorbestimmtes Licht, das eine Windschutzscheibe passiert, ein. Das Lichtempfangselement empfängt Licht, das von dem Lichteinführungsbauteil emittiert wird. Eine lichtemittierende Oberfläche des Lichteinführungsbauteils hat eine konvexe Linsenform. Eine Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements ist an einer Position angeordnet, die einem Lichtsammelspot eines Fokus des Lichteinführungsbauteils entspricht.
Ein Winkel der Windschutzscheibe bezüglich des Fahrzeugs ist für verschiedene Arten von Fahrzeugen unterschiedlich. Aufgrund der unterschiedlichen Winkel der Windschutzscheibe können die Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements und der Fokus des Lichteinführungsbauteils voneinander in ihrer Position abweichen. In diesem Fall kann das vorbestimmte Licht durch das Lichtempfangselement nicht erfasst werden. Dadurch ist es notwendig, die Position des Lichtempfangselements oder den Fokus des Lichteinführungsbauteils bezüglich jeder Art des Fahrzeugs anzupassen.
JP 2005 - 31 016 A offenbart eine Lichterfassungsvorrichtung. Eine lichtemittierende Oberfläche eines Lichteinführungsbauteils der Lichterfassungsvorrichtung ist so gefertigt, dass ein Krümmungsradius der lichtemittierenden Oberfläche teilweise verändert ist. Somit kann ein Lichtsammelspot eines Fokus des Lichteinführungsbauteils einen großen Durchmesser aufweisen. In diesem Fall kann, sogar wenn eine Positionsabweichung zwischen dem Lichtempfangselement und dem Fokus des Lichteinführungsbauteils erzeugt wird, das vorbestimmte Licht durch das Lichtempfangselement erfasst werden.
Jedoch ist hochpräzise Verarbeitung für die Lichterfassungsvorrichtung gemäß der JP 2005 - 31 016 A erforderlich. Darüber hinaus existiert ein Limit für das Erhöhen einer Größe des Lichtsammelspots durch das Verändern des Krümmungsradius der lichtemittierenden Oberfläche. Dadurch ist es möglich, wenn der Winkel der Windschutzscheibe unter den verschiedenen Arten von Fahrzeugen große Unterschiede aufweist, dass eine Positionsabweichung zwischen dem Lichtsammelspot und der Lichtempfangsoberfläche erzeugt wird. In diesem Fall kann das vorbestimmte Licht nicht durch das Lichtempfangselement erfasst werden.
Es wird weiterhin auf die DE 196 01 802 A1 verwiesen, die als Stand der Technik ermittelt wurde.
Im Hinblick auf vorhergehende und weitere Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichterfassungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Die vorhergehend beschriebenen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgend beschriebenen detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:

1 eine Querschnittsdarstellung einer Lichterfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Draufsicht der Lichterfassungsvorrichtung von einer Pfeilrichtung II in 1 aus betrachtet;
3A die Lichterfassungsvorrichtung, angebracht an einer Windschutzscheibe mit einem Winkel θ1, und 3B die Lichterfassungsvorrichtung, angebracht an einer Windschutzscheibe mit einem Winkel θ2;
4A eine Lichterfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei die Vorrichtung an einer Windschutzscheibe mit einem Winkel von θ1 angebracht ist, und 4B die Lichterfassungsvorrichtung, angebracht an einer Windschutzscheibe mit einem Winkel von θ2.

(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 dargestellt, ist eine Lichterfassungsvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform an einer Windschutzscheibe 1 eines Fahrzeugs angebracht. Die Windschutzscheibe 1 ist aus Glas gefertigt und ist an einer Vorderseite des Fahrzeugs in einer Fahrzeugfahrtrichtung angeordnet. Die Vorrichtung 10 ist in einem Scheibenwischbereich der Windschutzscheibe 1 angeordnet und ist an einem oberen Endabschnitt der Windschutzscheibe 1 positioniert, ohne einen Sichtbereich des Fahrers zu beeinträchtigen.
Wie in 1 dargestellt, weist die Vorrichtung 10 ein Gehäuse 20, ein erstes Lichteinführungsbauteil 30, ein erstes Lichtempfangselement 40, ein lichtemittierendes Element 50, ein zweites Lichtempfangselement 60 und ein zweites Lichteinführungsbauteil 70 auf. Die Vorrichtung 10 erfasst Licht, das sich um das Fahrzeug herum ausbreitet, und wird für die Steuerung eines Scheinwerfers des Fahrzeugs verwendet.
Das Gehäuse 20 hat eine annähernd rechteckige Form und ist aus einem lichtabschirmenden Material wie beispielsweise Harz gefertigt. Das Gehäuse 20 hat einen Hauptabschnitt 21 und einen plattenförmigen Deckelabschnitt 22. Der Hauptabschnitt 21 weist eine befestigte Kastenform auf und der Deckelabschnitt 22 bedeckt eine Endoberfläche des Hauptabschnitts 21 gegenüber einem Boden des Hauptabschnitts 21. Eine Halterung 2 ist auf dem Deckelabschnitt 22 des Gehäuses 20 angebracht. Das Gehäuse 20 ist an der Windschutzscheibe 1 mittels der Halterung 2 durch Verwendung eines Klebemittels 3 befestigt. Das Gehäuse 20 ist im Inneren eines Fahrgastraums des Fahrzeugs angeordnet.
Wie in 1 dargestellt, ist ein xyz-Raum durch eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse definiert. Die x-Achse repräsentiert eine Vorwärts-und-RückwärtsRichtung des Fahrzeugs. Die y-Achse repräsentiert eine Links-und-Rechts-Richtung des Fahrzeugs. Die z-Achse repräsentiert eine Aufwärts-und-Abwärts-Richtung des Fahrzeugs. Das heißt, eine xy-Ebene ist parallel zum Boden, auf dem das Fahrzeug fährt. Die z-Achse entspricht einer vertikalen Richtung.
Das Gehäuse 20 weist eine Öffnung 23, die zwischen dem Hauptabschnitt 21 und dem Deckelabschnitt 22 angeordnet ist, auf. Die Windschutzscheibe 1 hat einen geneigten Winkel θ1 bezüglich der x-Achse. Wird die Vorrichtung 10 auf der Windschutzscheibe 1 angebracht, passiert Licht die Windschutzscheibe 1 und die Öffnung 23. Das heißt, Licht kann in das Gehäuse 20 einfallen.
Das erste Lichteinführungsbauteil 30 ist in dem Gehäuse 20 angeordnet und befindet sich angrenzend zu der Öffnung 23. Das erste Lichteinführungsbauteil 30 ist beispielsweise aus transparentem Harz oder Glas gefertigt. Das erste Lichteinführungsbauteil 30 weist eine Einlassoberfläche 31 und eine Auslassoberfläche 32 auf. Die Einlassoberfläche 31 befindet sich in der Öffnung 23.
Ein vorbestimmtes Licht 6 passiert die Windschutzscheibe 1 und fällt auf die Einlassoberfläche 1 ein. Das Licht 6 breitet sich in einer vorbestimmten Richtung, die sich von einer Vorderseite des Fahrzeugs in Richtung des Fahrzeugs erstreckt, aus. Das heißt, das Licht 6 kommt von der Vorderseite des Fahrzeugs und hat eine Richtung entsprechend der x-Achse. Das Licht 6 kann einem Vorwärtslicht entsprechen. Das Licht 6, das auf die Einlassoberfläche 31 einfällt, passiert das erste Lichteinführungsbauteil 30 und wird von der Auslassoberfläche 32 emittiert.
Außer der Einlassoberfläche 31 und der Auslassoberfläche 32 weist das erste Lichteinführungsbauteil 30 eine weitere Einlassoberfläche 33 und eine weitere Auslassoberfläche 34 auf. Ein Licht 7, das von einer oberen Seite des Fahrzeugs kommt, passiert die Windschutzscheibe 1 und fällt auf die Einlassoberfläche 33 ein. Das Licht 7 breitet sich von einer oberen Seite des Fahrzeugs in Richtung des Fahrzeugs aus. Das Licht 7 weist eine Richtung entsprechend der z-Achse auf. Das Licht 7, das auf die Einlassoberfläche 33 einfällt, erfährt an einer Grenzebene zwischen der Innenseite und Außenseite des ersten Lichteinführungsbauteils 30 eine Totalreflexion. Somit wird eine Route des Lichts 7 verändert. Das Licht 7, das durch die Grenzebene des ersten Lichteinführungsbauteils 30 reflektiert wird, wird von der Auslassoberfläche 34 emittiert.
Ein Substrat 11 ist in dem Gehäuse 20 angeordnet. Das erste Lichtempfangselement 40, das lichtemittierende Element 50 und das zweite Lichtempfangselement 60 sind auf dem Substrat 11 angeordnet. Das erste Lichtempfangselement 40 besteht aus einer Fotodiode oder einem Fototransistor hergestellt. Das erste Lichtempfangselement 40 befindet sich an einer Position, an der es möglich ist, das Licht 6, das von der Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 emittiert wird, zu empfangen. Ein örtlicher Zusammenhang zwischen dem ersten Lichtempfangselement 40 und der Auslassoberfläche 32 wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Das erste Lichtempfangselement 40 gibt ein Signal entsprechend einer Intensität des Lichts 6, das durch eine Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 empfangen wird, aus. Die Signalausgabe vom ersten Lichtempfangselement 40 entspricht einer Intensität von sichtbarem Licht. Die Signalausgabe von dem ersten Lichtempfangselements 40 wird an einen Signalverstärker (nicht dargestellt), der auf dem Substrat 11 angeordnet ist, gesendet und durch den Signalverstärker verstärkt. Das verstärkte Signal wird an eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt) über ein Berechnungsschaltkreiselement (nicht dargestellt), das auf dem Substrat 11 angeordnet ist, und einen Anschluss 12 als ein Intensitätssignal des Lichts 6 übertragen.
Ein drittes Lichtempfangselement 80, das aus einer Fotodiode oder einem Fototransistor besteht, ist auf dem Substrat 11 angeordnet. Das dritte Lichtempfangselement 80 befindet sich an einer Position, an der es möglich ist, das Licht 7, das von der Auslassoberfläche 34 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 emittiert wird, zu empfangen. Das dritte Lichtempfangselement 80 gibt ein Signal entsprechend einer Intensität des Lichts 7, das durch eine Lichtempfangsoberfläche 81 des dritten Lichtempfangselements 80 empfangen wird, aus. Wie bei dem ersten Lichtempfangselement 40 entspricht die Signalausgabe des dritten Lichtempfangselements 80 einer Intensität sichtbaren Lichts. Das von dem dritten Lichtempfangselement 80 ausgegebene Signal wird über das Berechnungsschaltkreiselement und den Anschluss 12 als ein Intensitätssignal des Lichts 7 zu der Steuervorrichtung übertragen.
Die Steuervorrichtung steuert die Scheinwerfer des Fahrzeugs basierend auf dem Intensitätssignal des Lichts 6, das von dem ersten Lichtempfangselement 40 übertragen wird, und dem Intensitätssignal des Lichts 7, das von dem dritten Lichtempfangselement 80 übertragen wird.
Wie in 2 dargestellt, sind die zwei lichtemittierenden Elemente 50 auf dem Substrat 11 angeordnet und das dritte Lichtempfangselement 80 befindet sich zwischen den lichtemittierenden Elementen 50. Das lichtemittierende Element 50 kann beispielsweise infrarotes Licht abstrahlen.
Der Deckelabschnitt 22 des Gehäuses 20 weist eine annähernd rechtwinklige Öffnung 24 an einem Mittelbereich auf. Das zweite Lichteinführungsbauteil 70 ist auf dem Deckelabschnitt 22 auf eine Weise angeordnet, dass eine Oberfläche 71 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 von der Öffnung 24 freigelegt ist.
Wird die Vorrichtung 10 an der Windschutzscheibe 1 angebracht, wird ein transparentes plattenförmiges elastisches Bauteil 4 zwischen dem zweiten Lichteinführungsbauteil 70 und der Windschutzscheibe 1 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist das elastische Bauteil 4 in Kontakt mit dem zweiten Lichteinführungsbauteil 70 und der Windschutzscheibe 1. Des Weiteren befindet sich das zweite Lichteinführungsbauteil 70 zwischen dem ersten Lichtempfangselement 40 und der Windschutzscheibe 1, wenn die Vorrichtung 10 an der Windschutzscheibe 1 befestigt wird.
Das zweite Lichteinführungsbauteil 70 ist beispielsweise aus transparentem Harz oder Glas hergestellt. Das zweite Lichteinführungsbauteil 70 ist farbig, um Licht mit einer Wellenlänge in einem vorbestimmten Bereich abschirmen zu können. Das zweite Lichteinführungsbauteil 70 ist farbig, um beispielsweise sichtbares Licht abzuschirmen. Im Gegensatz dazu kann infrarotes Licht das zweite Lichteinführungsbauteil 70 passieren.
Wie in 2 dargestellt, ist das zweite Lichtempfangselement 60 auf dem Substrat 11 angeordnet und weist von den zwei lichtemittierenden Elementen 50 jeweils den gleichen Abstand auf. Das zweite Lichtempfangselement 60 gibt ein Signal entsprechend einer Intensität von Licht, das durch eine Lichtempfangsoberfläche 61 des zweiten Lichtempfangselements 60 empfangen wird, aus. Das ausgegebene Signal des zweiten Lichtempfangselements 60 entspricht einer Intensität von infrarotem Licht.
Wie in 1 dargestellt, wird, wenn das lichtemittierende Element 50 infrarotes Licht 8 abstrahlt, das infrarote Licht 8 von einer ersten Oberfläche 71 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 nach dem Passieren einer zweiten Oberfläche 72 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 emittiert.
Das infrarote Licht 8, das von der ersten Oberfläche 71 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 emittiert wird, passiert das elastische Bauteil 4 und wird durch eine Grenzfläche 5, die zwischen der Windschutzscheibe 1 und einer Außenseite des Fahrzeugs definiert ist, reflektiert. Das reflektierte infrarote Licht 8 passiert wiederum das elastische Bauteil 4 und wird von der zweiten Oberfläche 72 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 nach dem Passieren der ersten Oberfläche 71 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 emittiert.
Die Lichtempfangsoberfläche 61 des zweiten Lichtempfangselements 60 empfängt das infrarote Licht 8, das von der zweiten Oberfläche 72 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 emittiert wird. Das zweite Lichtempfangselement 60 gibt ein Signal entsprechend einer Intensität des infraroten Lichts 8, das durch die Lichtempfangsoberfläche 61 empfangen wird, aus. Das von dem zweiten Lichtempfangselement 60 ausgegebene Signal wird an das Berechnungsschaltkreiselement, das auf dem Substrat 11 angeordnet ist, gesendet.
Das lichtemittierende Element 50, das zweite Lichtempfangselement 60 und das Berechnungsschaltkreiselement können einem Regentropfendetektor entsprechen. Die zweite Oberfläche 72 des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 weist eine Linsenform auf. Dadurch kann das infrarote Licht 8, das von dem lichtemittierenden Element 50 abgestrahlt wird, durch die Grenzfläche 5 auf effektive Weise einer Totalreflexion unterworfen. Des Weiteren erreicht das infrarote Licht 8, das durch die Grenzfläche 5 reflektiert wird, auf effektive Weise das zweite Lichtempfangselement 60.
Das erste Lichteinführungsbauteil 30 und das zweite Lichteinführungsbauteil 70 sind voneinander getrennt. Dadurch kann die Route des Lichts 6, welches das erste Lichteinführungsbauteil 30 passiert, physikalisch unterschiedlich zu der Route des infraroten Lichts 8, welches das zweite Lichteinführungsbauteil 70 passiert, gemacht werden, wenn das infrarote Licht 8 von dem lichtemittierenden Element 50 abgestrahlt und durch die Grenzfläche 5 reflektiert wird.
Nachfolgend wird ein Betrieb des Regentropfendetektors beschrieben.
Haftet ein Regentropfen auf der Außenseite der Windschutzscheibe 1, wird die Intensität des infraroten Lichts 8, das durch die Grenzfläche 5 reflektiert wird, verringert. Das heißt, das von dem zweiten Lichtempfangselement 60 ausgegebene Signal variiert. Das Berechnungsschaltkreiselement, an welches das Signal von dem zweiten Lichtempfangselement 60 übertragen wird, kann eine Menge des Regentropfens basierend auf der Variation des Signals erfassen. Ein Signal, das die Menge des erfassten Regentropfens repräsentiert, wird durch den Anschluss 12 an die Steuervorrichtung übertragen. Die Steuervorrichtung steuert einen Scheibenwischermodus basierend auf dem vom Regentropfendetektor übertragenen Signal.
Die örtliche Beziehung zwischen dem ersten Lichtempfangselement 40 und der Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 wird mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben. 3A zeigt das erste Lichtempfangselement 40 und einen Teil des ersten Lichteinführungsbauteils 30, wenn die Vorrichtung 10 an der Windschutzscheibe 1 mit einem Winkel θ1 angebracht ist. Die Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 hat eine konvexe Linsenform.
Ein Fokusabstand D zwischen einem oberen Punkt der Auslassoberfläche 32 und einem Fokus F des ersten Lichteinführungsbauteils 30 ist kürzer als ein Abstand d10 zwischen dem oberen Punkt der Auslassoberfläche 32 und der Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40.
Darüber hinaus hat die Auslassoberfläche 32 eine derartige Form, dass eine Breite w11 von Licht, das von der Auslassoberfläche 32 emittiert wird und sich an einer Position entsprechend der Lichtempfangsoberfläche 41 befindet, größer ist als eine Breite w10 der Einlassoberfläche 31. Die Breite w10, w11 ist definiert, sich in einer vorbestimmten Richtung zu erstrecken. Die vorbestimmte Richtung ist parallel zu sowohl der Einlassoberfläche 31 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 als auch der xz-Ebene, wenn die Vorrichtung 10 an der Windschutzscheibe 1 angebracht ist.
Nachdem das die Windschutzscheibe 1 passierende Licht 6 auf die Einlassoberfläche 31 einfällt, wird das Licht 6 von Auslassoberfläche 32 emittiert und am Fokus F fokussiert. Das fokussierte Licht 6 wird zerstreut und erreicht die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40. Die Breite w11 des zerstreuten Lichts an der Lichtempfangsoberfläche 41 ist größer als die Breite w10 der Einlassoberfläche 31. Dadurch ist die Breite w11 des Lichts 6 in der vorbestimmten Richtung an der Position der Lichtempfangsoberfläche 41 ausreichend größer als eine Größe der Lichtempfangsoberfläche 41.
Nachfolgend wird ein weiterer Fall beschrieben, in dem die Vorrichtung 10 an der Windschutzscheibe 1 mit einem Winkel θ2 angebracht ist. 3B zeigt das erste Lichtempfangselement 40 und einen Teil des ersten Lichteinführungsbauteils 30, wenn die Vorrichtung 10 an der Windschutzscheibe 1 mit dem Winkel θ2 angebracht ist. Der Winkel θ2 in 3B ist größer als der Winkel θ1 in 3A.
Eine Breite w12 des von der Auslassoberfläche 32 in der vorbestimmte Richtung emittierten Lichts 6 ist kleiner als die Breite w11 in 3A, wenn das Licht 6 die Lichtempfangsoberfläche 41 erreicht. Jedoch ist die Breite w12 größer als die Breite w10 der Einlassoberfläche 31. Darüber hinaus befindet sich die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 an der Innenseite eines Bereichs des zerstreuten Lichts 6, nachdem dieses den Fokus F passiert.
Wie in 3A und 3B dargestellt, kann, wenn die Winkel θ1, θ2 der Windschutzscheibe 1 in einem vorbestimmten Bereich sind, das erste Lichtempfangselement 40 das Licht 6, das von der Auslassoberfläche 32 emittiert wird, empfangen. Der vorbestimmte Bereich wird derart definiert, dass das erste Lichtempfangselement 40 das von der Auslassoberfläche 32 emittierte Licht 6 empfangen kann.
Wie in 1 dargestellt, befindet sich das auf dem Substrat 11 angeordnete Lichtempfangselement 40 zwischen dem lichtemittierenden Element 50 und dem zweiten Lichtempfangselement 60. Weiter ist ein Kondensator 90 auf dem Substrat 11 angeordnet und befindet sich zwischen dem ersten Lichtempfangselement 40 und dem zweiten Lichtempfangselement 60. Bei dem Kondensator 90 handelt es sich um ein elektronisches Bauteil zum Entfernen von Rauschen von Strom für das erste Lichtempfangselement 40, das zweite Lichtempfangselement 60, das dritte Lichtempfangselement 80 und das lichtemittierende Element 50. Der Kondensator 90 ist so groß, dass er das Licht 6, das von der Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 emittiert wird, abschirmen kann. Dadurch kann der Kondensator 90 verhindern, dass das Licht 6 das zweite Lichtempfangselement 60 erreicht. Das heißt, der Kondensator 90 kann einem Abschirmbauteil entsprechen.
Die Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 hat eine derartige konvexe Linsenform, dass der Fokusabstand D zwischen dem oberen Punkt der Auslassoberfläche 32 und dem Fokus F des ersten Lichteinführungsbauteils 30 kürzer ist als der Abstand d10 zwischen dem oberen Punkt der Auslassoberfläche 32 und der Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40. Dadurch kann die Breite w11 des Lichts 6, das von der Auslassoberfläche 32 emittiert wird, an der Position der Lichtempfangsoberfläche 41 größer gemacht werden als die Größe der Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40. Wird ein Winkel der Windschutzscheibe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs geändert, kann das Licht 6 durch die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 empfangen werden.
Wenn die Vorrichtung 10 an Windschutzscheiben mit voneinander unterschiedlichen Winkeln angebracht ist, kann das Licht 6 durch die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 empfangen werden, ohne die Position des ersten Lichtempfangselements 40 oder die Position des Fokus F des ersten Lichteinführungsbauteils 30 anzupassen. Das heißt, die Vorrichtung 10 kann an den Windschutzscheiben mit voneinander unterschiedlichen Winkeln angebracht werden, ohne die Position des ersten Lichtempfangselements 40 anzupassen. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 mit hoher Präzision zu fertigen, so dass die Vorrichtung 10 auf einfache Weise mit geringen Kosten produziert werden kann
Die Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 hat eine derartige Form, dass die Breite w11, w12 des Lichts 6, das von der Auslassoberfläche 32 in der vorbestimmten Richtung emittiert wird, an der Position der Lichtempfangsoberfläche 41 größer ist als die Breite w10 der Einlassoberfläche 31 in der vorbestimmten Richtung. Dadurch kann die Breite w11, w12 des Lichts 6 ausreichend größer als die Größe der Lichtempfangsoberfläche 41 sein, ohne die Größe des ersten Lichteinführungsbauteils 30 zu erhöhen zu müssen. Sogar wenn ein Winkel der Windschutzscheibe 1 eine große Variation in dem vorbestimmten Bereich aufweist, kann das Licht 6 durch die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 empfangen werden.
Daher kann die Vorrichtung 10 an den Windschutzscheiben mit voneinander unterschiedlichen Winkeln angebracht werden, ohne die Position des ersten Lichtempfangselements 40 anzupassen. Des Weiteren kann die Größe der Vorrichtung 10 reduziert werden, indem die Größe des ersten Lichteinführungsbauteils 30 verringert wird. Des Weiteren ist die Einlassoberfläche 31 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 von außen nicht leicht zu erkennen, da die Einlassoberfläche 31 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 klein ausgebildet werden kann. Somit kann ein Erscheinungsbild der Vorrichtung 10 verbessert werden.
Des Weiteren beinhaltet die Vorrichtung 10 den Regentropfendetektor, der durch das lichtemittierende Element 50 und das zweite Lichtempfangselement 60 und das zweite Lichteinführungsbauteil 70 konstruiert ist. Dadurch kann die Vorrichtung 10 das Licht 6 und eine Menge des Regentropfens, der an der Windschutzscheibe 1 haftet, erfassen.
Das erste Lichteinführungsbauteil 30 und das zweite Lichteinführungsbauteil 70 sind voneinander getrennt. Dadurch kann die Route des Lichts 6, welches das erste Lichteinführungsbauteil 30 passiert, so ausgebildet werden, dass sie nicht die Route des infraroten Lichts 8, welches das zweite Lichteinführungsbauteil 70 passiert, in Bauteil 30, 70 kreuzt, wenn das infrarote Licht 8 von dem lichtemittierenden Element 50 abgestrahlt und durch die Grenzfläche 5 reflektiert wird. Das heißt, die Route des Lichts 6, welches das erste Lichteinführungsbauteil 30 passiert, kann so ausgebildet werden, dass sie sich physikalisch von der Route des infraroten Lichts 8, welches das zweite Lichteinführungsbauteil 70 passiert, unterscheidet.
Demzufolge kann unterbunden werden, dass Licht, das von dem lichtemittierenden Element 50 abgestrahlt wird, das erste Lichtempfangselement 40 mittels des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 oder des ersten Lichteinführungsbauteils 30 erreicht. Das heißt, die Signalausgabe des ersten Lichtempfangselements 40 ist nicht durch den Regentropfendetektor beeinträchtigt, so dass das Licht 6 genau erfasst werden kann.
Das zweite Lichteinführungsbauteil 70 befindet sich zwischen dem ersten Lichtempfangselement 40 und der Windschutzscheibe 1. Das zweite Lichteinführungsbauteil 70 ist farbig, um das sichtbare Licht abzuschirmen. Dadurch kann sichtbares Licht, das in Licht enthalten ist, das sich um das Fahrzeug herum ausbreitet, durch das zweite Lichteinführungsbauteil 70 unterbrochen werden, während das erste Lichtempfangselement 40 sichtbares Licht erfasst. Dadurch kann unterbunden werden, dass das sichtbare Licht das erste Lichtempfangselement 40 mittels des zweiten Lichteinführungsbauteils 70 erreicht. Somit kann das erste Lichtempfangselement 40 genau das Licht 6 genau erfassen, ohne durch Licht, das die Windschutzscheibe 1 und das zweite Lichteinführungsbauteil 70 passiert, beeinträchtigt zu sein.
Das lichtemittierende Element 50 strahlt infrarotes Licht 8 ab, und das Licht 8, das von dem lichtemittierenden Element 50 abgestrahlt wird, kann das zweite Lichteinführungsbauteil 70 passieren. Des Weiteren erfasst das zweite Lichtempfangselement 60 infrarotes Licht. Dadurch kann der Regentropfensensor, der durch das lichtemittierende Element 50 und das zweite Lichtempfangselement 60 konstruiert wird, auf effektive Weise vereinfacht werden.
Das erste Lichtempfangselement 40 befindet sich zwischen dem lichtemittierenden Element 50 und dem zweiten Lichtempfangselement 60. Die Vorrichtung 10 weist des Weiteren den Abschirmabschnitt entsprechend dem Kondensator 90, der sich zwischen dem ersten Lichtempfangselement 40 und dem zweiten Lichtempfangselement 60 befindet, auf. Der Kondensator 90 kann das Licht 6, das von der Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 emittiert wird, abschirmen. Dadurch kann der Kondensator 90 verhindern, dass das Licht 6 das zweite Lichtempfangselement 60 erreicht. Somit kann das Licht 6 genau durch das erste Lichtempfangselement 40 erfasst werden, und die Menge des Regentropfens, der an der Windschutzscheibe 1 haftet, kann durch das zweite Lichtempfangselement 60 genau erfasst werden.
Die Vorrichtung 10 beinhaltet des Weiteren das Substrat 11, auf welchem das erste Lichtempfangselement 40, das lichtemittierende Element 50 und das zweite Lichtempfangselement 60 angeordnet sind. Die Vorrichtung 10 beinhaltet des Weiteren mindestens ein elektronisches Bauteil, das dem Kondensator 90, der auf dem Substrat 11 angeordnet ist, entspricht. Da der Kondensator 90, der auf dem Substrat 11 angeordnet ist, ebenso als Abschirmabschnitt dient, ist es nicht notwendig, einen Abschirmabschnitt zusätzlich zum Kondensator anzuordnen. Dadurch kann die Größe der Vorrichtung 10 verringert werden und Herstellungskosten der Vorrichtung 10 können reduziert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Auslassoberfläche 35 eines ersten Lichteinführungsbauteils 30 einer zweiten Ausführungsform hat eine Form, die sich von der Auslassoberfläche 32 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 der ersten Ausführungsform unterscheidet. 4A zeigt ein erstes Lichtempfangselement 40 und einen Teil des ersten Lichteinführungsbauteils 30, wenn eine Lichterfassungsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform an einer Windschutzscheibe 1 mit einem Winkel θ1 angebracht ist.
Die Auslassoberfläche 35 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 hat eine konkave Linsenform, und eine Breite w21 von Licht 6, das von der Auslassoberfläche 35 emittiert wird, ist größer als eine Breite w20 der Einlassoberfläche 31 in einer vorbestimmten Richtung, wenn das Licht 6 sich an einer Position entsprechend einer Lichtempfangsoberfläche 41 befindet. Das erste Lichtempfangselement 40 befindet sich an einer Position, die von der Auslassoberfläche 35 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 durch einen vorbestimmten Abstand d20 beabstandet ist.
Nachdem das Licht 6, das die Windschutzscheibe passiert, auf die Einlassoberfläche 31 einfällt, wird das einfallende Licht von der Auslassoberfläche 35 emittiert und das emittierte Licht wird zerstreut. Das zerstreute Licht erreicht die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40. Die Breite w21 des Lichts, das die Lichtempfangsoberfläche 41 erreicht, wird größer festgelegt als die Breite w20 der Einlassoberfläche 31 in der vorbestimmten Richtung. Dadurch ist die Breite w21 des Lichts 6 an der Position der Lichtempfangsoberfläche 41 ausreichend größer als eine Größe der Lichtempfangsoberfläche 41, ohne eine Größe des ersten Lichteinführungsbauteils 30 zu erhöhen.
Es wird ein weiterer Fall beschrieben, in dem die Vorrichtung 10 an einer Windschutzscheibe 1 mit einem Winkel θ2 angebracht ist. 4B zeigt das erste Lichtempfangselement 40 und einen Teil des ersten Lichteinführungsbauteils 30, wenn die Vorrichtung 10 an der Windschutzscheibe 1 mit dem Winkel θ2, der größer als der Winkel θ1 in 4A ist, angebracht ist.
Eine Breite w22 des Lichts 6, das von der Auslassoberfläche 35 emittiert wird, ist kleiner als die Breite w21 in 4A in der vorbestimmten Richtung, wenn sich das Licht 6 an der Position entsprechend der Lichtempfangsoberfläche 41 befindet. Jedoch ist die Breite w22 größer als die Breite w20 der Einlassoberfläche 31. Darüber hinaus befindet sich die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 in einem Bereich zerstreuten Lichts, nachdem das Licht 6 von der Auslassoberfläche 35 emittiert wird.
Wie in 4A und 4B dargestellt, kann, wenn der Winkel θ1, θ2 der Windschutzscheibe 1 in einem vorbestimmten Bereich ist, das erste Lichtempfangselement 40 das Licht 6, das von der Auslassoberfläche 35 emittiert wird, empfangen. Der vorbestimmte Bereich ist auf eine Weise definiert, dass das erste Lichtempfangselement 40 das Licht 6, das von der Auslassoberfläche 35 emittiert wird, empfangen kann.
Die Auslassoberfläche 35 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 weist die konkave Linsenform auf, und die Breite w21, w22 von Licht 6, das sich an der Position der lichtemittierenden Oberfläche 41 befindet, ist größer als die Breite w20 der Einlassoberfläche 31 in der vorbestimmten Richtung. Dadurch kann die Breite w21, w22 des Lichts 6 ausreichend größer als die Größe der Lichtempfangsoberfläche 41 gemacht werden, ohne die Größe ersten Lichteinführungsbauteils 30 zu erhöhen. Sogar wenn ein Winkel der Windschutzscheibe 1 in dem vorbestimmten Bereich eine große Variation aufweist, kann das Licht 6 durch die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 empfangen werden.
Das Licht 6 kann durch die Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40 empfangen werden, ohne die Position des ersten Lichtempfangselements 40 anzupassen, sogar wenn sich die Winkel der Windschutzscheiben voneinander unterscheiden. Dadurch kann die Vorrichtung an den Windschutzscheiben mit verschiedenen Winkeln angebracht werden, ohne die Position des ersten Lichtempfangselements 40 anzupassen. Des Weiteren kann die Größe der Vorrichtung 10 verringert werden, indem die Größe des ersten Lichteinführungsbauteils 30 verringert wird. Des Weiteren ist die Einlassoberfläche 31 von außen nicht leicht erkennbar, da die Einlassoberfläche 31 klein gehalten werden kann. Somit kann das Erscheinungsbild der Vorrichtung 10 verbessert werden. Des Weiteren ist es nicht notwendig, die Auslassoberfläche 35 des ersten Lichteinführungsbauteils 30 mit hoher Präzision zu fertigen, so dass die Vorrichtung 10 auf einfache Weise mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
(Weitere Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform ist die Breite w11, w12 von Licht 6, das sich an der Position der Lichtempfangsoberfläche 41 befindet, größer als die Breite w10 der Einlassoberfläche 31. Jedoch kann, wenn der erste Abstand D kleiner festgelegt wird als der zweite Abstand d10, die Breite w11, w12 kleiner festgelegt werden als die Breite w10, da die Breite w11, w12 größer gewählt werden kann als die Größe der Lichtempfangsoberfläche 41 des ersten Lichtempfangselements 40.
Das erste Lichteinführungsbauteil 30 und das zweite Lichteinführungsbauteil 70 können ineinander integriert sein, so dass sie ein einzelnes Lichteinführungsbauteil bilden. In diesem Fall wird die Route von Licht 6 so festgesetzt, dass sie die Route von Licht 8 in dem einzelnen Lichteinführungsbauteil nicht kreuzt, und ein Abschnitt des einzelnen Lichteinführungsbauteils entsprechend dem zweiten Lichteinführungsbauteil 70 ist farbig. Die Anzahl der Bauteile, die die Vorrichtung 10 definieren, kann reduziert werden, wenn das erste Lichteinführungsbauteil 30 und das zweite Lichteinführungsbauteil 70 in ein einzelnes Lichteinführungsbauteil integriert werden.
Das lichtemittierende Element 50 kann anderes Licht außer infrarotem Licht emittieren. Des Weiteren kann der Abschirmabschnitt aus einem anderen elektronischen Bauteil, das auf dem Substrat 11 angeordnet ist, als dem Kondensator 90 ausgebildet sein. Des Weiteren kann der Abschirmabschnitt nicht aus dem elektronischen Bauteil ausgebildet sein.
Der Begriff Licht kann auch einen Lichtstrahl bezeichnen.
Derartige Veränderungen und Abwandlungen sind als im Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die anhängigen Ansprüche definiert ist, zu verstehen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Lichterfassungsvorrichtung, die ein Gehäuse, ein Lichteinführungsbauteil und ein Lichtempfangselement beinhaltet. Ein vorbestimmtes Licht fällt auf eine Einlassoberfläche des Einführungsbauteils ein. Eine Auslassoberfläche des Einführungsbauteils emittiert das Licht, das auf die Einlassoberfläche einfällt. Ein erster Abstand ist zwischen einem oberen Punkt der Auslassoberfläche und einem Fokus des Einführungsbauteils und ein zweiter Abstand ist zwischen dem oberen Punkt der Auslassoberfläche und einer Lichtempfangsoberfläche des Empfangselements definiert. Die Auslassoberfläche hat eine derartig konvexe Linsenform, dass der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand ist.

Claims

Lichterfassungsvorrichtung (10) zum Erfassen von Licht, das sich um ein Fahrzeug herum ausbreitet, aufweisend: ein Gehäuse (20) mit einer Öffnung (23), das an einer Windschutzscheibe (1) des Fahrzeugs befestigt ist, wobei ein Licht (6) die Windschutzscheibe (1) und die Öffnung (23) passiert; ein erstes Lichteinführungsbauteil (30), das angrenzend zur Öffnung (23) angeordnet ist, weist eine Einlassoberfläche (31), auf die das Licht (6) einfällt, und eine Auslassoberfläche (32), die das auf die Einlassoberfläche (31) einfallende Licht (6) emittiert, auf; und ein erstes Lichtempfangselement (40), das in dem Gehäuse (20) so angeordnet ist, dass es von der von der Auslassoberfläche (32) emittiertes Licht (6) empfängt, wobei das erste Lichtempfangselement (40) ein Signal entsprechend einer Intensität des Lichts (6), das durch das erste Lichtempfangselement (40) empfangen wird, ausgibt, die Auslassoberfläche (32) eine konvexe Linsenform aufweist, um einen ersten Abstand (D) zwischen einem Punkt der Auslassoberfläche, der einem Fokus (F) des ersten Lichteinführungsbauteils (30) am nächsten ist, und dem Fokus (F), und einen zweiten Abstand (d10) zwischen dem Punkt der Auslassoberfläche und einer Lichtempfangsoberfläche (41) des ersten Lichtempfangselements zu definieren, der erste Abstand (D) kleiner ist als der zweite Abstand (d10), die Einlassoberfläche (31) in einer bestimmten Richtung eine erste Abmessung (w10) aufweist, wobei das Licht (6), das von der Auslassoberfläche (32) emittiert wird, eine zweite Abmessung (w11, w12) in der bestimmten Richtung aufweist, wenn das von der Auslassoberfläche (32) emittierte Licht (6) die Lichtempfangsoberfläche (41) erreicht, und die zweite Abmessung (w11, w12) größer als die erste Abmessung (w10) ist.
Lichterfassungsvorrichtung (10) zum Erfassen von Licht, das sich um ein Fahrzeug herum ausbreitet, aufweisend: ein Gehäuse (20) mit einer Öffnung (23), das an einer Windschutzscheibe (1) des Fahrzeugs angebracht ist, wobei ein Licht (6) die Windschutzscheibe (1) und die Öffnung (23) passiert; ein erstes Lichteinführungsbauteil (30), das angrenzend zur Öffnung angeordnet ist, aufweisend, eine Einlassoberfläche (31) auf die das Licht (6) einfällt, und eine Auslassoberfläche (35), die das auf die Einlassoberfläche (31) einfallende Licht (6) emittiert; und ein erstes Lichtempfangselement (40), das in dem Gehäuse (20) angeordnet ist, so dass es von der Auslassoberfläche (35) emittiertes Licht (6) empfängt, wobei das erste Lichtempfangselement (40) ein Signal entsprechend einer Intensität des Lichts (6), das durch das erste Lichtempfangselement (40) empfangen wird, ausgibt, die Einlassoberfläche (31) eine erste Abmessung (w20) in einer bestimmten Richtung aufweist, das Licht (6), das von der Auslassoberfläche (35) emittiert wird, eine zweite Abmessung (w21, w22) in der bestimmten Richtung aufweist, wenn das Licht (6), das von der Auslassoberfläche (35) emittiert wird, eine Lichtempfangsoberfläche (41) des ersten Lichtempfangselements (40) erreicht, und die Auslassoberfläche (35) eine konkave Linsenform in einer Weise aufweist, dass die zweite Abmessung (w21, w22) größer ist als die erste Abmessung (w20).
Lichterfassungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2 weiter aufweisend: einen Regentropfensensor zum Erfassen einer Menge von Regentropfen, die an einer äußeren Oberfläche der Windschutzscheibe (1) haften, wobei der Regentropfensensor ein lichtemittierendes Element (50) zum Emittieren von Licht (8) in Richtung der Windschutzscheibe (1), und ein zweites Lichtempfangselement (60) zum Empfangen von Licht (8), das an einer Grenzfläche (5), die durch die äußere Oberfläche der Windschutzscheibe (1) an einer Außenseite des Fahrzeugs definiert ist, reflektiert wird, wobei das zweite Lichtempfangselement (60) ein Signal ausgibt, das einer Intensität des Lichts (8) entspricht, das durch das zweite Lichtempfangselement (60) empfangen wird; und ein zweites Lichteinführungsbauteil (70), das zwischen dem Regentropfensensor und der Windschutzscheibe (1) angeordnet ist, wobei das Licht (8), das von dem lichtemittierenden Element (50) emittiert wird, das zweite Lichteinführungsbauteil (70) passiert und an der Grenzfläche (5) reflektiert wird, und das Licht (6), das das erste Lichteinführungsbauteil (30) passiert, eine Route aufweist, bei der es nicht möglich ist, eine Route des Lichts (8), das das zweite Lichteinführungsbauteil (70) passiert, in dem ersten Lichteinführungsbauteil (30) oder dem zweiten Lichteinführungsbauteil (70) zu kreuzen.
Lichterfassungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, wobei das erste Lichteinführungsbauteil (30) und das zweite Lichteinführungsbauteil (70) voneinander separiert sind.
Lichterfassungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das zweite Lichteinführungsbauteil (70) zwischen dem ersten Lichtempfangselement (40) und der Windschutzscheibe (1) angeordnet ist, und das zweite Lichteinführungsbauteil (70) eine Farbe hat, mit der es möglich ist, Licht einer Wellenlänge in einem vorbestimmten Bereich abzuschirmen.
Lichterfassungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, weiter aufweisend: einen Abschirmungsbereich (90) zum Abschirmen von dem Licht (6) das von der Auslassoberfläche (32, 35) des ersten Lichteinführungsbauteils (30) emittiert wird , wobei das erste Lichtempfangselement (40) zwischen dem lichtemittierenden Element (50) und dem zweiten Lichtempfangselement (60) angeordnet ist, und der Abschirmungsbereich (90) zwischen dem ersten Lichtempfangselement (40) und dem zweiten Lichtempfangselement (60) angeordnet ist.
Lichterfassungsvorrichtung (10) gemäß Anspruch 6, weiter aufweisend: ein Substrat (11), auf dem das erste Lichtempfangelement (40), das lichtemittierende Element (50) und das zweite Lichtempfangelement (60) angeordnet sind; und mindestens eine elektronische Komponente, die auf dem Substrat (11) angeordnet ist, wobei der Abschirmungsbereich (90) aus der elektronischen Komponente gebildet ist.