DE102018215221A1

DE102018215221A1 - Optoelectronic sensor and method for producing an optoelectronic sensor

Info

Publication number: DE102018215221A1
Application number: DE102018215221.7A
Authority: DE
Inventors: Annette Frederiksen; Annemarie Holleczek; Tobias Peterseim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-03-12

Abstract

Optoelektronischer Sensor (100), aufweisend:
- eine Detektionseinrichtung (20) zum Detektieren einer Schwingung eines Abdeckelements (10) des optoelektronischen Sensors (100); und
- eine mit der Detektionseinrichtung (20) funktionale verbundene Auswerteeinrichtung (30) zum Auswerten der detektierten Schwingung in Relation zu einer erwarteten Schwingung des Abdeckelements (10).

Optoelectronic sensor (100), comprising:
- A detection device (20) for detecting a vibration of a cover element (10) of the optoelectronic sensor (100); and
- An evaluation device (30) which is functionally connected to the detection device (20) for evaluating the detected vibration in relation to an expected vibration of the cover element (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Sensors.The invention relates to an optoelectronic sensor. The invention further relates to a method for producing an optoelectronic sensor.

Stand der TechnikState of the art

Bekannt sind Systeme zum Detektieren von Verschmutzung bzw. Benetzung eines Regensensors. So offenbart zum Beispiel DE 10 2013 211 738 A1 eine Vorrichtung zur Feuchtigkeitserkennung, die als ein optisches System zur Detektion von Verschmutzung eines Regensensors ausgebildet ist. Dabei wird vorgeschlagen, dass zum Zwecke eines Detektierens von Regen auf einer Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs auf optische Weise mittels eines Lichtsenders (LED oder Laser) Licht in die Frontscheibe eingekoppelt wird. Ausstrahlendes Licht wird ausgekoppelt, wodurch im Falle von Regen auf der Frontscheibe eine Abschwächung des Lichtstrahls vorliegt. Diese Abschwächung kann gemessen werden. Im Ergebnis wird auf diese Weise zwar ein sehr kostengünstiger Sensor realisiert, der aber nachteilig eine Verschmutzung bzw. Benetzung nur punktuell erkennen kann.Systems for detecting contamination or wetting of a rain sensor are known. For example, revealed DE 10 2013 211 738 A1 a device for moisture detection, which is designed as an optical system for detecting contamination of a rain sensor. It is proposed that for the purpose of detecting rain on a windshield of a motor vehicle, light is coupled into the windshield optically by means of a light transmitter (LED or laser). The emitted light is coupled out, which means that the light beam is weakened in the event of rain on the windscreen. This weakening can be measured. As a result, a very cost-effective sensor is realized in this way, but it can only recognize contamination or wetting at certain points.

WO 2014/005585A1 offenbart ein Kamerasystem zur Erkennung des Zustands einer Fahrzeugscheibe. Dabei ist eine Bifokalkamera hinter einer Windschutzscheibe verbaut und wird dazu verwendet, eine Verschmutzung der Windschutzscheibe sozusagen aus dem Fahrzeuginnenraum heraus („von hinten“) zu detektieren. WO 2014 / 005585A1 discloses a camera system for detecting the condition of a vehicle window. A bifocal camera is installed behind a windshield and is used to detect soiling of the windshield from the vehicle interior, so to speak ("from behind").

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen verbesserten optoelektronischen Sensor bereit zu stellen.It is therefore an object of the invention to provide an improved optoelectronic sensor.

Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem optoelektronischen Sensor, aufweisend:

- eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Schwingung eines Abdeckelements des optoelektronischen Sensors; und
- eine mit der Detektionseinrichtung funktionale verbundene Auswerteeinrichtung zum Auswerten der detektierten Schwingung in Relation zu einer erwarteten Schwingung des Abdeckelements.

According to a first aspect, the object is achieved with an optoelectronic sensor, comprising:

a detection device for detecting a vibration of a cover element of the optoelectronic sensor; and
- An evaluation device that is functionally connected to the detection device for evaluating the detected vibration in relation to an expected vibration of the cover element.

Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Möglichkeit bereitgestellt, einen Belag auf dem Abdeckelement des optoelektronischen Sensors durch Schwingungsdetektion zu erfassen. In Kenntnis dieser Information können geeignete Schritte eingeleitet werden, z.B. in Form einer Reinigung des Abdeckelements. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine „großflächige“ Aussage und nicht nur punktuell getroffen werden, ob auf dem Abdeckelement ein Belag vorhanden ist oder nicht. Im Ergebnis wird die Tatsache ausgenutzt, dass je nachdem, wie das Abdeckelement durch aufprasselnden Schmutz, Wasser, Partikel, usw. angeregt wird, sich die Resonanzfrequenz des Abdeckelements entsprechend ändert und ermittelt wird.In this way, a possibility is advantageously provided for detecting a coating on the cover element of the optoelectronic sensor by means of vibration detection. Knowing this information, appropriate steps can be taken, e.g. in the form of cleaning the cover element. In this way, it is advantageous to make a “large-scale” statement and not just selectively whether a covering is present on the cover element or not. The result exploits the fact that, depending on how the covering element is excited by splashing dirt, water, particles, etc., the resonance frequency of the covering element changes and is determined accordingly.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Sensors, aufweisend die Schritte:

- Bereitstellen einer Detektionseinrichtung zum Detektieren einer Schwingung eines Abdeckelements des optoelektronischen Sensors; und
- Bereitstellen einer mit der Detektionseinrichtung funktionale verbundene Auswerteeinrichtung zum Auswerten der detektierten Schwingung in Relation zu einer erwarteten Schwingung des Abdeckelements.

According to a second aspect, the object is achieved with a method for producing an optoelectronic sensor, comprising the steps:

- Providing a detection device for detecting a vibration of a cover element of the optoelectronic sensor; and
- Providing an evaluation device that is functionally connected to the detection device for evaluating the detected vibration in relation to an expected vibration of the cover element.

Bevorzugte Ausführungsformen des optoelektronischen Sensors sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.Preferred embodiments of the optoelectronic sensor are the subject of dependent claims.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass er weiterhin eine Anregungseinrichtung zum Anregen des Abdeckelements mit einer definierten Anregungsfrequenz aufweist, wobei mittels der Auswerteeinrichtung ein Verhältnis des detektierten Schwingungsverhaltens zur Anregungsfrequenz ausgewertet wird. Dadurch wird eine Art „aktives Verfahren“ repräsentiert, mit dem eine besonders genaue Feststellung von Belag auf dem Abdeckelement möglich ist.An advantageous further development of the optoelectronic sensor is distinguished by the fact that it also has an excitation device for exciting the cover element with a defined excitation frequency, a ratio of the detected vibration behavior to the excitation frequency being evaluated by means of the evaluation device. This represents a kind of "active process" with which a particularly precise determination of the coating on the cover element is possible.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des optoelektronischen Sensors zeichnen sich dadurch aus, dass eine Anbindung der Anregungseinrichtung an das Abdeckelement über Luft oder stoffschlüssig ausgebildet ist. Dadurch werden vorteilhaft mehrere unterschiedliche technische Möglichkeiten zur Anbindung der Anregungsrichtung an das Abdeckelement bereitgestellt.Further advantageous developments of the optoelectronic sensor are distinguished by the fact that the excitation device is connected to the cover element by air or materially. This advantageously provides several different technical options for connecting the excitation direction to the cover element.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass er weiterhin eine Speichereinrichtung aufweist, in der Wahrscheinlichkeiten für das Vorhandensein von Partikel auf dem Abdeckelement in Abhängigkeit von der detektierten und ausgewerteten Schwingung hinterlegt sind. Dadurch kann zum Beispiel schon vorab ein erwartetes Verhalten des optoelektronischen Sensors erfasst werden, wobei entsprechende Daten dann mit erfassten Daten im operativen Betrieb des optoelektronischen Sensors verglichen werden. A further advantageous development of the optoelectronic sensor is distinguished by the fact that it also has a storage device in which probabilities for the presence of particles on the cover element are stored as a function of the detected and evaluated vibration. In this way, for example, an expected behavior of the optoelectronic sensor can be recorded beforehand, with corresponding data then being compared with recorded data during the operational operation of the optoelectronic sensor.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass in der Speichereinrichtung in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen Daten zu Amplitudenmustern und detektierten Schwingungen hinterlegt sind. Vorteilhaft kann dadurch ein umfangreiches Datenmaterial genutzt werden, welches eine sehr genaue Detektion von Belag auf dem Abdeckelement unterstützt.A further advantageous development of the optoelectronic sensor is distinguished by the fact that data on amplitude patterns and detected vibrations are stored in the memory device as a function of ambient conditions. In this way, extensive data material can advantageously be used, which supports a very precise detection of coating on the cover element.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Frequenz des Abdeckelements eine Reinigungseinrichtung ansteuerbar ist. Auf diese Weise kann vorgesehen sein, dass die Reinigungseinrichtung nur dann angesteuert und in Betrieb genommen wird, wenn eine beträchtliche Einbuße einer Sensierqualität des Sensors vorliegt. Reinigungsressourcen können auf diese Weise schonend eingesetzt werden.A further advantageous development of the optoelectronic sensor is characterized in that a cleaning device can be controlled as a function of the determined frequency of the cover element. In this way it can be provided that the cleaning device is only activated and put into operation when there is a considerable loss in the sensor's quality of sensor. Cleaning resources can be used sparingly in this way.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsfrequenz definiert nahe an der Resonanzfrequenz des Abdeckelements liegt. Dadurch ist vorteilhaft unterstützt, dass ein eine Abweichung der Resonanzfrequenz aufgrund von auftreffendem Material während der Fahrt besonders genau erfasst werden kann.A further advantageous development of the optoelectronic sensor is characterized in that the excitation frequency is definedly close to the resonance frequency of the cover element. This advantageously supports that a deviation of the resonance frequency due to material striking can be detected particularly precisely during the journey.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass die Anregungseinrichtung ein Ultraschallsender oder ein mikromechanischer Inertialsensor oder piezoelektrischer Sensor oder ein resistiver Sensor oder ein interferometrischer Sensor ist. Vorteilhaft sind dadurch unterschiedliche Sensierkonzepte unterstützt. Insbesondere kann eine Doppel- bzw. Mehrfachverwendung eines ohnehin bereits vorhandenen Ultraschallsensors realisiert werden.A further advantageous development of the optoelectronic sensor is characterized in that the excitation device is an ultrasound transmitter or a micromechanical inertial sensor or piezoelectric sensor or a resistive sensor or an interferometric sensor. This advantageously supports different sensing concepts. In particular, a double or multiple use of an ultrasonic sensor that is already present can be realized.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass ein Verhältnis von angeregter zu detektierter Schwingungsfrequenz des Abdeckelements ausgewertet wird. Dadurch ist eine besonders genaue Erfassung von Belag auf dem Abdeckelement unterstützt.Another advantageous development of the optoelectronic sensor is characterized in that a ratio of the excited to the detected oscillation frequency of the cover element is evaluated. This supports a particularly precise detection of the coating on the cover element.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass eine Abweichung von der zu erwartenden Resonanzfrequenz ermittelt und ausgewertet wird. Vorteilhaft braucht dadurch weniger Datenmaterial bereitgestellt werden, so dass auf diese Weise eher Wahrscheinlichkeiten von Verschmutzung ermittelt werden.Another advantageous development of the optoelectronic sensor is characterized in that a deviation from the expected resonance frequency is determined and evaluated. This advantageously means that less data material needs to be provided, so that probabilities of contamination are determined in this way.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des optoelektronischen Sensors ist dadurch gekennzeichnet, dass der optoelektronische Sensor ein Lidarsensor ist. Dadurch ergibt sich eine Ausnutzung des vorgeschlagenen Verfahrens bei einem häufig vorhandenen optoelektronischen Sensors in Form eines LiDARs, dem insbesondere bei vollautomatisierten Fahrzeugen eine hohe Bedeutung bei der Umgebungserkennung des Fahrzeugs zukommt.A further advantageous development of the optoelectronic sensor is characterized in that the optoelectronic sensor is a lidar sensor. This results in a utilization of the proposed method in the case of a frequently present optoelectronic sensor in the form of a LiDAR, which is particularly important in the case of fully automated vehicles when it comes to recognizing the surroundings of the vehicle.

Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren im Detail beschrieben. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente haben dabei gleiche Bezugszeichen. Die Figuren sind insbesondere dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen und sind nicht unbedingt maßstabsgetreu ausgeführt. Der besseren Übersichtlichkeit halber kann vorgesehen sein, dass nicht in sämtlichen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingezeichnet sind.The invention is described in more detail below with further features and advantages using several figures. The same or functionally identical elements have the same reference numerals. The figures are particularly intended to clarify the principles essential to the invention and are not necessarily to scale. For the sake of clarity, it can be provided that not all reference numbers are drawn in all the figures.

Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend den optoelektronischen Sensor in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen des Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Sensors ergeben und umgekehrt.Revealed device features result analogously from corresponding disclosed process features and vice versa. This means in particular that features, technical advantages and designs relating to the optoelectronic sensor result in an analog manner from corresponding designs, features and advantages of the method for producing an optoelectronic sensor and vice versa.

In den Figuren zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des optoelektronischen Sensors;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Sensors;
3 eine prinzipielle Darstellung einer Anordnung eines optoelektronischen Sensors in einem Kraftfahrzeug; und
4 eine prinzipielle Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Sensors.

The figures show:

1 a schematic representation of a first embodiment of the optoelectronic sensor;
2nd a schematic representation of a second embodiment of the optoelectronic sensor;
3rd a schematic representation of an arrangement of an optoelectronic sensor in a motor vehicle; and
4th a schematic representation of a method for producing an optoelectronic sensor.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Eine Kernidee der Erfindung ist es insbesondere, bei einem optoelektronischen Sensor eine Verschmutzung oder einen Belag (z.B. Partikel, Wasser, Schnee, Eis, Öle, feste, flüssige, transparente und nicht transparente Verunreinigungen, usw.) auf einer optisch für die Wellenläge des Sensors durchlässigen Abdeckung des optoelektronischen 3D-Sensors (z.B. in Form eines LiDAR-Sensors) festzustellen. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass eine Verfügbarkeit des optoelektronischen 3D-Sensors überwacht wird, wodurch eine Funktionalität im operativen Betrieb verbessert ist.A core idea of the invention is, in particular, in the case of an optoelectronic sensor, soiling or a coating (for example particles, water, snow, ice, oils, solid, liquid, transparent and non-transparent impurities, etc.) on an optically for the wavelength of the sensor transparent cover of the optoelectronic 3D sensor (eg in the form of a LiDAR sensor). This advantageously ensures that the availability of the optoelectronic 3D sensor is monitored, as a result of which functionality in operational operation is improved.

In konventionellen optoelektronischen 3D-Sensoren ist keinerlei Sensorik verbaut, die eine Verschmutzung des Deckglases erkennen und somit Aussagen über die Verfügbarkeit der Systeme liefern kann. Bei der oben genannten konventionellen Regensensoren ist es erforderlich, eine weitere Lichtquelle bzw. sogar eine zusätzliche Kamera vorzusehen. In conventional optoelectronic 3D sensors, no sensors are installed that detect contamination of the cover slip and can therefore provide information about the availability of the systems. With the conventional rain sensors mentioned above, it is necessary to provide an additional light source or even an additional camera.

Nachteilig ist dabei, dass eine zusätzliche Lichtquelle und ein weiterer Detektor in den Sensor eingebracht werden muss, was insbesondere von Nachteil ist, weil ein zusätzlicher Detektor bzw. eine zusätzliche Lichtquelle und ein darauf abgestimmter Detektor verwendet werden muss. Da in der Automobilindustrie nur mit für das Auge unsichtbarer Wellenlänge oder alternativ mit sichtbarem Licht gearbeitet werden darf, kann es darüber hinaus sein, dass eine LiDAR-Lichtquelle allerdings ebenfalls im IR-Bereich emittiert, was zu Störungen führen kann. Zusätzliche Elemente sind zudem immer ein Kostenfaktor. Zudem sind derartige Detektoren separiert vom Sensor verbaut, sodass der Verschmutzungsgrad des 3D-Sensors eigentlich nicht dort ermittelt wird, wo seine Kenntnis besonders von Interesse wäre.The disadvantage here is that an additional light source and a further detector must be introduced into the sensor, which is particularly disadvantageous because an additional detector or an additional light source and a detector matched to it must be used. Since the automotive industry is only allowed to work with wavelengths invisible to the eye or alternatively with visible light, it may also be the case that a LiDAR light source also emits in the IR range, which can lead to interference. Additional elements are also always a cost factor. In addition, such detectors are installed separately from the sensor, so that the degree of contamination of the 3D sensor is actually not determined where its knowledge would be of particular interest.

Vorgeschlagen wird, eine Benetzung bzw. Verschmutzung aufgrund von Partikel jeglicher Art, die sich auf dem Deckglas des optoelektronischen 3D-Sensors abgelagert hat, erkannt werden kann. Der optoelektronische 3D-Sensor kann dabei beispielsweise LiDAR-Sensor in Form eines Makro- oder Mikroscanners oder ein Solid State System sein.It is proposed that wetting or contamination due to particles of any kind that have been deposited on the cover glass of the optoelectronic 3D sensor can be detected. The optoelectronic 3D sensor can be, for example, a LiDAR sensor in the form of a macro or microscanner or a solid state system.

1 zeigt einen prinzipiellen, stark vereinfachten Aufbau eines vorgeschlagenen optoelektronischen Sensors 100. Man erkennt ein Abdeckelement 10, welches vorzugsweise in Form eines für die Wellenlänge der Strahlung des Sensors durchlässigen Deckglases zur Abdeckung des optoelektronischen Sensors 100 ausgebildet ist. Ferner muss ein Material des Abdeckelements 10 zur Führung von Schallwellen geeignet sein, wobei sich die meisten starren Körper mit entsprechender Frequenz anregen lassen. Der optoelektronische Sensor 100 ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) verbaut und zur Detektion von Objekten (nicht dargestellt) vorgesehen. 1 shows a basic, greatly simplified structure of a proposed optoelectronic sensor 100 . A cover element can be seen 10th which is preferably in the form of a cover glass which is transparent to the wavelength of the radiation from the sensor, for covering the optoelectronic sensor 100 is trained. Furthermore, a material of the cover element 10th be suitable for guiding sound waves, whereby most rigid bodies can be excited with a corresponding frequency. The optoelectronic sensor 100 is preferably installed in a motor vehicle (not shown) and is provided for the detection of objects (not shown).

Partikel P, z.B. in Form von Regen, Schmutz, Öl, usw., können sich bei verschiedenen Umständen auf dem Abdeckelement 10 ablagern und können eine Funktionsfähigkeit des optoelektronischen Sensors 100 nachteilig beeinflussen bzw. sogar verunmöglichen. Vorgeschlagen wird daher, mittels einer mit dem Abdeckelement 10 funktional verbundenen Detektionseinrichtung 20 Schwingungen des Abdeckelements 10 zu erfassen und mittels einer Auswertungseinrichtung 30 auswerten. Dabei kann z.B. eine Abweichung einer Schwingfrequenz des Abdeckelements 10 von einer vorgegebenen, erwarteten Schwingfrequenz des Abdeckelements 10 ermittelt und festgestellt werden, bei welcher Abweichung der Schwingfrequenz welcher Verschmutzungsgrad angenommen werden kann. Es handelt sich dabei somit um eine einfache Detektionsmethode, die vorteilhaft wenig vorbekanntes Datenmaterial erfordert.Particles P, for example in the form of rain, dirt, oil, etc., can accumulate on the cover element in various circumstances 10th deposit and can impair the functionality of the optoelectronic sensor 100 adversely affect or even make it impossible. It is therefore proposed to use a cover element 10th functionally connected detection device 20th Vibrations of the cover element 10th to be recorded and by means of an evaluation device 30th evaluate. For example, a deviation of an oscillation frequency of the cover element 10th from a predetermined, expected oscillation frequency of the cover element 10th are determined and determined, with which deviation of the oscillation frequency which degree of contamination can be assumed. It is therefore a simple detection method that advantageously requires little known data.

Dabei ist die Resonanzfrequenz eines unverschmutzten bzw. unbenutzten Abdeckelements 10 aufgrund einer initialen Verwendung des Sensors 100 bekannt. Wird nun im Verlauf einer Autofahrt Schmutz/Wasser gegebenenfalls aus Regen aufgenommen, ändert sich diese Resonanzfrequenz.The resonance frequency of an uncontaminated or unused cover element 10th due to an initial use of the sensor 100 known. If dirt / water is picked up from rain during a car ride, this resonance frequency changes.

Die Schwingungen des Abdeckelements 10 werden mittels der Detektionseinrichtung 20 erfasst, wobei die Detektionseinrichtung 20 ein Detektor eines Ultraschallsensors sein, eines mikromechanischen Inertialsensors, oder eines ein auf einem piezoelektrischen, piezoresistiven, laserinterferometrischen oder kapazitiven Prinzip beruhenden Sensors ist.The vibrations of the cover element 10th are by means of the detection device 20th detected, the detection device 20th be a detector of an ultrasonic sensor, a micromechanical inertial sensor, or a sensor based on a piezoelectric, piezoresistive, laser interferometric or capacitive principle.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines vorgeschlagenen optoelektronischen Sensors 100. In diesem Fall ist auch eine mit dem Abdeckelement 10 funktional verbundene Anregungseinrichtung 40 vorgesehen, die das Abdeckelement 10 mit einer definierten Schwingfrequenz anregt, vorzugsweise nahe der Resonanzfrequenz des Abdeckelements 10. Dadurch ist das Sender-Element identisch mit dem Empfangselement des Sensors, was einen vereinfachten Sensor ermöglicht. Eine Änderung der Amplitude bei einer Anregung nahe der Resonanzfrequenz ergibt eine starke Resonanzfrequenz im Sinne der „Resonanzkatastrophe“, die mathematisch mittels der Sauerbrey-Gleichung ausgedrückt und messtechnisch gut detektiert werden kann. Eine Nähe der Anregungsfrequenz zur Resonanzfrequenz kann z.B. mittels der Sauerbrey-Gleichung definiert festgelegt werden. 2nd shows a further embodiment of a proposed optoelectronic sensor 100 . In this case there is also one with the cover element 10th functionally connected excitation device 40 provided the cover element 10th excites with a defined oscillation frequency, preferably close to the resonance frequency of the cover element 10th . As a result, the transmitter element is identical to the receiver element of the sensor, which enables a simplified sensor. A change in the amplitude of an excitation close to the resonance frequency results in a strong resonance frequency in the sense of the "resonance catastrophe", which can be expressed mathematically using the Sauerbrey equation and can be detected with good measurement technology. A proximity of the excitation frequency to the resonance frequency can be defined, for example, using the Sauerbrey equation.

Eine Anbindung der Anregungseinrichtung 40 mit dem Abdeckelement 10 kann entweder stoffschlüssig über ein Anbindungselement 41 oder auch über Luft realisiert sein. Dies gilt gleichermaßen auch für die physikalische Anbindung der Detektionseinrichtung 20 an das Abdeckelement 10. Dadurch wird erreicht, dass eine Resonanzfrequenz des Abdeckelements 10 durch auftreffende Partikel P gut erkennbar geändert wird und dadurch gut erfasst werden kann.A connection to the excitation device 40 with the cover element 10th can either be cohesive via a connecting element 41 or can also be realized by air. This also applies to the physical connection of the detection device 20th to the cover element 10th . This ensures that a resonance frequency of the cover element 10th by impinging particles P is changed in a clearly recognizable manner and can thus be recorded well.

Das Abdeckelement 10 schwingt auf diese Weise mit einer spezifischen Frequenz, die von einem Benetzungs- bzw. Verschmutzungsgrad des Abdeckelements 10 abhängig ist, d.h., dass sich diese Frequenz je nach Benetzungs- bzw. Verschmutzungsgrad des Abdeckelements 10 ändert und mittels der Detektionseinrichtung 20 erfasst wird. Für verschiedene Umweltbedingungen können bestimmte Amplitudenmuster und Schwingfrequenzen wenigstens teilweise in der Auswerteeinrichtung 30 des Sensors 100 hinterlegt sein. Eine noch bessere Bereitstellung an derartigen Daten ergibt sich durch die Hinterlegung in einer Speichereinrichtung 50, die mit der Auswertungseinrichtung 30 funktional verbunden ist.The cover element 10th vibrates in this way with a specific frequency, which depends on a degree of wetting or contamination of the cover element 10th is dependent, that is, this frequency varies depending on the degree of wetting or contamination of the cover element 10th changes and by means of the detection device 20th is recorded. For different environmental conditions, certain amplitude patterns and oscillation frequencies can be at least partially in the evaluation device 30th of the sensor 100 be deposited. An even better provision of such data results from the storage in a storage device 50 with the evaluation device 30th is functionally connected.

Die hinterlegten Amplitudenmuster werden mit den gemessenen Amplitudenverläufen der Schwingungen des Abdeckelements 10 verglichen, wobei aus den Abweichungen zu den hinterlegten Mustern auf eine bestimmte Form von Umgebungsbedingungen, z.B.: leichter Regen, starker Regen, bzw. leichte, mittlere oder starke Verschmutzungsaufbringung, usw. geschlossen wird.The stored amplitude patterns are measured with the amplitude of the vibrations of the cover element 10th compared, concluding from the deviations from the stored samples of a certain form of environmental conditions, for example: light rain, heavy rain, or light, medium or heavy pollution, etc.

Der Detektionsbereich zur Erkennung von Regen/Verschmutzung erstreckt sich somit vorteilhaft über das gesamte Abdeckelement 10, sodass auch kleine Mengen von Partikel P, Wasser, Verschmutzung, usw. unabhängig vom Ort des Auftreffens auf dem Abdeckelement 10 mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden.The detection area for the detection of rain / pollution thus advantageously extends over the entire cover element 10th , so even small amounts of particles P , Water, pollution, etc. regardless of where it hits the cover element 10th are likely to be recognized.

Vorteilhaft kann als Anregungseinrichtung 40 und als Detektionseinrichtung 20 zur Anregung bzw. Sensierung des Abdeckelements 10 ein Ultraschallsensor verwendet werden, der als Parksensor in einem Autochassis oftmals vorhanden ist, genutzt werden. Dabei wird das Abdeckelement 10 mittels des Ultraschallsensors zu einer Schwingung angeregt, wobei die Schwingungen durch den Ultraschallsensor detektiert und mittels der Auswerteeinrichtung 30 ausgewertet werden. Vorteilhaft können während der Fahrt für Parkzwecke unbenutzte Ultraschallsensoren zur Erkennung von Verschmutzung des Abdeckelements 10 verwendet werden.
Dadurch ergibt sich vorteilhaft ein effizientes System mit einer Doppelnutzung von Ultraschallsensoren und ein weiterer Lichteintrag, wie in konventionellen Systemen vorgesehen, ist nicht erforderlich.Can be advantageous as an excitation device 40 and as a detection device 20th for stimulating or sensing the cover element 10th an ultrasonic sensor can be used, which is often present as a parking sensor in a car chassis. The cover element 10th excited to an oscillation by means of the ultrasound sensor, the oscillations being detected by the ultrasound sensor and by means of the evaluation device 30th be evaluated. Unused ultrasonic sensors for detecting contamination of the cover element can advantageously be used for parking purposes while driving 10th be used.
This advantageously results in an efficient system with a double use of ultrasonic sensors and a further light input, as provided in conventional systems, is not necessary.

In einer vorteilhaften Variante des optoelektronischen Sensors 100 kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit vom erkannten Verschmutzungsgrad eine Reinigungseinrichtung (nicht dargestellt) angesteuert wird, die eine Reinigung des Abdeckelements 10 des optoelektronischen Sensors 100 vornimmt.In an advantageous variant of the optoelectronic sensor 100 it can be provided that a cleaning device (not shown) is activated as a function of the detected degree of soiling, which cleaning the cover element 10th of the optoelectronic sensor 100 makes.

Bei Fehlen einer Reinigungseinrichtung kann vorgesehen sein, an den Fahrer des Fahrzeugs ein audiovisuelles und/oder haptisches Feedback zu geben, um diesem zu signalisieren, dass eine Waschanlage aufgesucht werden sollte, weil sonst eine automatisierte Fahrfunktion des Fahrzeugs nicht mehr vollumfänglich zur Verfügung steht.In the absence of a cleaning device, it can be provided to give the driver of the vehicle audiovisual and / or haptic feedback in order to signal to the driver that a washing system should be visited, because otherwise an automated driving function of the vehicle is no longer fully available.

3 zeigt eine mögliche Anordnung eines optoelektronischen Sensors 100 in einem Fahrzeug. Man erkennt, dass das Abdeckelement 10 auf einem Gehäuse 60 des Sensors 100 angeordnet ist, wobei der optoelektronische Sensor 100 in einem Bereich eines Stoßfängers angeordnet ist, wobei an dieser Position auch ein Ultraschallsensor verbaut ist, der in der oben genannten Weise verwendet wird. 3rd shows a possible arrangement of an optoelectronic sensor 100 in a vehicle. It can be seen that the cover element 10th on a case 60 of the sensor 100 is arranged, the optoelectronic sensor 100 is arranged in a region of a bumper, at which position an ultrasonic sensor is also installed, which is used in the manner mentioned above.

4 zeigt einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Sensors 100. 4th shows a basic sequence of a method for producing an optoelectronic sensor 100 .

In einem Schritt 200 wird ein Bereitstellen einer Detektionseinrichtung 20 zum Detektieren einer Schwingung eines Abdeckelements 10 des optoelektronischen Sensors 100 durchgeführt.In one step 200 becomes a provision of a detection device 20th for detecting a vibration of a cover member 10th of the optoelectronic sensor 100 carried out.

In einem Schritt 210 wird ein Bereitstellen einer mit der Detektionseinrichtung 20 funktionale verbundene Auswerteeinrichtung 30 zum Auswerten der detektierten Schwingung in Relation zu einer erwarteten Schwingung des Abdeckelements 10 durchgeführt.In one step 210 is a provision with the detection device 20th functionally connected evaluation device 30th for evaluating the detected vibration in relation to an expected vibration of the cover element 10th carried out.

Selbstverständlich ist die Reihenfolge der Ausführung der Schritte 200 und 210 beliebig.
Der Fachmann erkennt, dass eine Vielzahl von Abwandlungen der Erfindung möglich ist, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Of course, the order of execution of the steps is 200 and 210 any.
Those skilled in the art will recognize that a variety of variations of the invention are possible without departing from the essence of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013211738 A1 [0002]
WO 2014/005585 A1 [0003]

Claims

Optoelectronic sensor (100) according to Claim 1 , further comprising an excitation device (40) for exciting the cover element (10) with a defined excitation frequency, a ratio of the detected oscillation behavior to the excitation frequency being evaluated by means of the evaluation device (30).

Optoelectronic sensor (100) according to Claim 1 or 2nd , characterized in that a connection of the excitation device (40) to the cover element (10) is air or cohesive.

Optoelectronic sensor (100) according to one of the preceding claims, further comprising a memory device (50) in which probabilities for the presence of particles (P) on the cover element (10) are stored as a function of the detected and evaluated vibration.

Optoelectronic sensor (100) according to Claim 4 , characterized in that data on amplitude patterns and detected vibrations are stored in the memory device (50) as a function of ambient conditions.

Optoelectronic sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a cleaning device can be activated as a function of the determined frequency of the cover element (10).

Optoelectronic sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation frequency is defined close to the resonance frequency of the cover element (10).

Optoelectronic sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation device (40) is an ultrasound transmitter or a micromechanical inertial sensor or piezoelectric sensor or a resistive sensor or an interferometric sensor.

Optoelectronic sensor (100) according to one of the Claims 2 to 8th , characterized in that a ratio of the excited to the detected oscillation frequency of the cover element (10) is evaluated.

Optoelectronic sensor (100) according to one of the Claims 2 to 8th , characterized in that a deviation from the expected resonance frequency is determined and evaluated.

Optoelectronic sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the optoelectronic sensor (100) is a lidar sensor.

Method for producing an optoelectronic sensor (100), comprising the steps: - Providing a detection device (20) for detecting a vibration of a cover element (10) of the optoelectronic sensor (100); and - Providing an evaluation device (30) that is functionally connected to the detection device (20) for evaluating the detected vibration in relation to an expected vibration of the cover element (10).