DE10229239A1

DE10229239A1 - Regensensor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10229239A1
Application number: DE10229239A
Authority: DE
Inventors: Helmut Sautter; Armin Jerger; Frank Wolf; Gerhard Hochenbleicher; Vincent Thominet; Zishao Yang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-15
Also published as: EP1519861A1; EP1519861B1; ES2306856T3; US20040232363A1; WO2004002789A1; US7034699B2; DE50310162D1

Abstract

Es wird ein Regensensor (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen mit einem Lichtleitkörper (20), der in einer Zwischenschicht (22) einer Scheibe (11.1, 11.2) angeordnet ist und als optisch abgeschlossenes System ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Regensensor nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Aus der DE 199 43 887 A1 ist bereits ein Regensensor bekannt, bei dem das Licht eines Infrarotsenders von der Innenseite des Kraftfahrzeuges aus in Richtung der Außenseite durch die Verbundglasscheibe hindurch gestrahlt wird. An der Außenseite der Scheibe wird – eine saubere Scheibe vorausgesetzt – das Licht totalreflektiert und nach innen zurückgeworfen. In der Zwischenschicht der Verbundglasscheibe ist ein Retroreflektor angeordnet, der das Licht um einen kleinen Winkel versetzt zurückwirft, sodass es im Bereich des Senders ausgekoppelt werden kann.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Regensensor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass der Lichtleitkörper als optisch abgeschlossenes System ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die sensitive Fläche weit in die Scheibe hineinragen, was insbesondere bei Scheiben die durch zwei sich gegenläufig bewegende Wischer gereinigt werden, vorteilhaft ist, da bei diesen Anlagen das Wischfeld einen keilförmigen Einschnitt im Bereich des mittleren Innenspiegels, an dem üblicherweise der Regensensor angeordnet ist, aufweist. Darüber hinaus kann durch eine derartige Ausbildung eine wesentlich größere sensitive Fläche vorgesehen sein, wodurch die Empfindlichkeit des Regensensors erhöht und das Ansprechverhalten verbessert wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Lichtleitkörper einen lichtleitenden Kern und einen optische isolierenden Mantel aufweist, da auf diese Weise die Einkopplung von störendem Fremdlicht minimiert wird und darüber hinaus der Verlust von Nutzlicht reduziert wird.
Weiterhin ist es als vorteilhaft anzusehen, wenn der Lichtleitkörper ein Einkoppelelement zur Einkopplung von Strahlung in die Zwischenschicht der Scheibe aufweist.
Dadurch, dass der Lichtleitkörper ein Führungselement zur Führung der Strahlung in der Scheibe aufweist, kann die sensitive Fläche an beliebiger Stelle auf der Scheibe angeordnet werden.
Dadurch, dass der Lichtleitkörper ein Auskoppelelement zur Auskopplung der Strahlung aus dem Führungselement aufweist, kann dieser als integriertes Bauteil kostengünstig hergestellt werden.
Vorteilhafterweise können Sender und Empfänger des Regensensors räumlich dicht nebeneinander angeordnet werden, wenn der Lichtleitkörper einen Retroreflektor zur Reflexion der Strahlung aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Einkoppelelement als Hologramm, insbesondere als geprägtes Oberflächenhologramm, ausgebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist darüber hinaus, wenn das Führungselement und/oder das Auskoppelelement als Hologramm, insbesondere als Volumenhologramm, ausgebildet ist. Auf diese Weise ist das Führungselement und das Auskoppelungselement für den Fahrer des Kraftfahrzeugs transparent und schränkt damit das Sichtfeld des Fahrzeuglenkers nicht ein.
In einer kostensparenden Variante ist der optisch isolierende Mantel klebend ausgebildet bzw. besteht selbst aus Klebstoff.
In einer einfachen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regensensors weist dieser einen weiteren Lichtleitkörper zur Einkopplung der Strahlung in die Scheibe auf.
In einer weiteren Verbesserung ist vorgesehen, dass der Lichtleitkörper aus einer Stirnseite der Scheibe herausgeführt ist, da auf diese Weise die Strahlung direkt in den Lichtleitkörper eingekoppelt werden kann.
Allgemein ist es in vorteilhafterweise möglich, den Lichtleitkörper als optische Faser auszubilden und das Licht als Strahlung durch diese vom Sender in den Empfangsbereich und wieder in den Empfänger zu leiten.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 die Front eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Sensor, 2 einen Schnitt durch die Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Sensor und
3 bis 8 verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Regensensors aus 2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Regensensor 10 dargestellt. Dieser Regensensor 10 ist auf der Frontscheibe im Bereich des Innenspiegels 12 montiert und ragt zumindest teilweise in die Wischflächen 14, 16 hinein.
In 2 ist der erfindungsgemäße Regensensor 10 in einem Schnitt mit der Scheibe 11 dargestellt. Der Regensensor 10 besteht im Wesentlichen aus einem Sender 18, der Strahlung, beispielsweise infrarote Lichtstrahlung, abzugeben vermag und einem Lichtleitkörper 20, der in der Scheibe 11 angeordnet ist.
Die Scheibe 11 ist als übliche Verbundglasscheibe ausgebildet, die in ihrem Querschnitt mehrschichtig ausgebildet ist. Dabei ist eine innere Glasschicht 11.1 und eine äußere Glasschicht 11.2 vorgesehen, die durch eine klebende Zwischenschicht 22 verbunden sind. Diese Zwischenschicht 22 kann beispielsweise auch eine oder mehrere Funktionalschichten 40 beinhalten, die heizbar sind oder Infrarotlicht absorbieren.
In der Zwischenschicht 22, 40 ist der Lichtleitkörper 20 angeordnet, der in seiner lateralen Erstreckung mehrere Bereiche aufweist und auch in seinem Querschnitt mehrlagig ausgebildet ist. Der Lichtleitkörper 20 besteht hierbei aus einem lichtleitenden Kern 36, der von einem optisch isolierenden Mantel 38 umgeben ist. Zur Ein- und Auskopplung der Strahlung weist der Lichtleitkörper 20 weiterhin ein Einkoppelelement 24 sowie ein Auskoppelelement 28 auf, welche durch ein Führungselement 26 miteinander verbunden sind. Weiterhin weist der Lichtleitkörper 20 noch einen Retroreflektor 30 auf, der die Strahlung wieder im Bereich des Senders 18 zurückzustrahlen vermag. Der Mantel 38 weist im Bereich der Elemente 24, 28 und 30 entsprechende Öffnungen auf. Am einfachsten ist dies zu realisieren, wenn die Mantelschicht als durchgehende Schicht ausgebildet ist, die beispielsweise durch fotolithographische Prozesse die Eigenschaft von Hologrammen mit den verlangten Ein- bzw. Auskoppeleigenschaften erhält.
Weiterhin ist ein weiterer Lichtleitkörper 32 vorgesehen, der auf der inneren Scheibe 11.1 angeordnet ist und die Strahlung des Senders 18 in Richtung des Einkoppelelementes 24 lenkt.
Die Strahlung tritt darin vom Sender 18 durch den weiteren Lichtleitkörper 32 zum Einkoppelelement 24. Dies ist derart ausgebildet, dass die Strahlung in das Führungselement 26 eingekoppelt wird und von dort zum Auskoppelelement 28 geführt wird. Das Auskoppelelement 28 ist so ausgebildet, dass es die Strahlung aus dem Führungselement 26 in Richtung der Außenseite der Scheibe 11, in Richtung der Detektionsfläche lenkt. Bei trockener sauberer Scheibe 11 wird das Licht an der Glas-Luft-Grenzfläche in Richtung des Retroreflektors 30 totalreflektiert. Dieser wirft die Strahlung um einen geringen Winkel gekippt zurück, sodass diese nach einer Totalreflexion an der Glas-Luft-Grenzfläche im Detektionsbereich über das Auskoppelelement 28, das Führungselement 26 und das Einkoppelelement 24 in den Bereich des Senders 18 reflektiert wird, in dem sich ein Empfänger – hier nicht gezeichnet – befindet. Dieser delektiert die Strahlung, die zumindest um den Anteil reduziert ist, der an der benetzten Grenzfläche und damit an einer Glas-Wasser-Grenzfläche ausgekoppelt wurde. Da die Grenzfläche von der Strahlung zweimal tangiert wird, verdoppelt sich der Effekt im Verhältnis zu dem gängiger Regensensoren. Der Empfänger ist nahe dem Sender 18 angeordnet und beide in einem kleinen Gehäuse 34 untergebracht. So ist der größte Teil des Sensors außerhalb des Gehäuses 34, sodass dieses klein bleibt und beispielsweise hinter dem Innenspiegel 12 des Kraftfahrzeugs angeordnet werden kann. Das Gehäuse 34 beherbergt weiterhin eine Leiterplatte, auf der Sender 18 und Empfänger, vorzugsweise in SMD-Technik, direkt befestigt sind. Hier können auch weitere Bauelemente wie beispielsweise eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung sowie die Steuereinrichtung zur Steuerung der Scheibenwischvorrichtung des Kraftfahrzeugs untergebracht sein.
Prinzipiell ist es auch möglich, die Klebeschicht 22 als Mantelschicht vorzusehen. In diesem Falle muss der Brechungsindex der Klebeschicht geringer sein als der Brechungsindex des Kerns, um die optische Isolierung zu erreichen.
In 3 ist eine Variation des erfindungsgemäßen Regensensors dargestellt. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist hier nur der Lichtleiter 20 in der Scheibe 11 gezeigt.
In einer weiteren Variation kann das Einkoppelelement 24, wie in 4 gezeigt, auch an der Stirnseite des Kerns 36 und damit in der selben Ebene wie der Kern 36 angeordnet sein. Dies gilt ebenso für das Auskopplungselement 28 sowie für den Retroreflektor 30.
In 5 ist eine weitere Variation dargestellt. Hier übernimmt die Funktionalschicht 40 zusätzlich die Funktion des Mantels 38, insbesondere auf der Seite, die dem Sender 18 abgewandt ist. Um Fremdlicht vom Empfänger fernzuhalten, ist in 6 auf der dem Sender 18 gegenüberliegenden Seite der Zwischenschicht 22 ein Iso-Element zur optischen Isolation, beispielsweise eine schwarze Folie oder ein schwarzer Aufdruck, angeordnet.
In 7 ist der weitere Lichtleitkörper 32 mit einer Linsenstruktur versehen und als herkömmliches optisches Element ausgebildet. 8 zeigt einen Teil des Lichtleitkörpers 20 und zwar einen Abschnitt des Führungselementes 26 und das Auskoppelelement 28. Dies ist als Hologrammfolie derart ausgebildet, dass es den austretenden Stahl auffächert, sodass sich ein größerer sensitiver Bereich auf der Scheibe ergibt.
In einer weiteren Variation kann der Lichtleiter auf der Scheibeninnenseite angeordnet sein und auf das Einkoppelelement 24 verzichtet werden. Stattdessen wird das Führungselement 26 derart aufgebogen, dass seine Stirnseite direkt zum Sender 18 weist und die Strahlung auf diese Weise in das Führungselement 26 eingekoppelt wird. Hier kann der Lichtleiter 20 auch an der Stirnseite der Scheibe 11 herausgeführt und ins Wageninnere gebogen werden. Dies kann am einfachsten dadurch erreicht werden, dass eine Querschnittswandlung vorgenommen wird, in der der flache folienartige Querschnitt des Lichtleiters 20 in einen runden Querschnitt übergeführt wird, sodass eine Einkopplung der Strahlung ohne eine Anpassungsoptik ermöglicht wird. In einer weiteren Variation kann das Einkoppelelement 24 Y-förmig aufgespalten sein, sodass das zurückreflektierte Licht aus einem Arm des Y austritt, während in den anderen Arm das Licht des Senders 18 eingestrahlt wird.

Claims

Regensensor (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lichtleitkörper (20) der in einer Zwischenschicht (22) einer Scheibe (11.1, 11.2) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (20) als optisch abgeschlossenens System ausgebildet ist.
Regensensor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (20) einen lichtleitenden Kern (36) und einen optisch isolierenden Mantel (38) aufweist.
Regensensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (20) ein Einkoppelelement (24) zur Einkopplung von Strahlung in die Zwischenschicht (22) der Scheibe (11.1, 11.2) aufweist.
Regensensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper ein Führungselement (26) zur Führung der Strahlung in der Scheibe (11.1, 11.2) aufweist.
Regensensor (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (20) ein Auskoppelelement (28) zur Auskopplung der Strahlung aus dem Führungselement (26) aufweist.
Regensensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (20) einen Retroreflektor (30) zur Reflexion der Strahlung aufweist.
Regensensor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einkoppelelement (24) als Hologramm, insbesondere Oberflächenhologramm ausgebildet ist.
Regensensor (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (26) und/oder das Auskoppelelement (28) als Hologramm, insbesondere als Volumenhologramm ausgebildet sind.
Regensensor (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (38) klebend ausgebildet ist, insbesondere selbst aus einem Klebstoff besteht.
Regensensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Lichtleitkörper (20) zur Einkopplung der Strahlung in die Scheibe (11.1, 11.2) vorgesehen ist.
Regensensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper (20) aus einer Stirnseite der Scheibe (11.1, 11.2) herausgeführt ist.
Regensensor (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Sender (12) und einer Einkoppelstelle der Lichtleitkörper (20) als optische Faser ausgebildet ist.
Regensensor (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Auskoppelstelle und einem Empfänger (14) der Lichtleitkörper (20) als optische Faser ausgebildet ist.
Regensensor (10) nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter eine optische Faser aufweist, durch die Strahlung vom Sender (12) zur Einkoppenstelle und Strahlung von der Auskoppelstelle zum Empfänger (14) führbar ist.