DE19720874C2

DE19720874C2 - Optoelektronische Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE19720874C2
Application number: DE1997120874
Authority: DE
Inventors: Norbert Bendicks; Ralf Boebel; Detlef Kerkmann; Berthold Esders
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1997-05-17
Filing date: 1997-05-17
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2017-05-18
Also published as: DE19720874A1

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer Kraftfahrzeugscheibe.

Durch die DE 43 18 114 A1 ist eine optoelektronische Sensoreinrichtung bekannt, bei der ein von einem Sender ausgehendes, divergierendes Senderstrahlenbündel über einen an der Innenfläche der Kraftfahrzeugscheibe großflächig befestigten, massiven Strahlenleitkörper mittels einer an demselben außen vorhandenen Linse parallelisiert und in die Kraftfahrzeug scheibe eingekoppelt und nach zumindest einer an der Außenfläche der Scheibe stattfindenden Reflexion wieder aus der Scheibe ausgekoppelt und über eine weitere außen an dem Strahlenleitkörper vorhandene Linse als konvergierendes Strahlenbündel einem außerhalb angeordneten Empfänger zugeführt wird. Problematisch bei einer solchen Sensoreinrichtung ist, daß der über ein optisches Koppelmedium an der Kraftfahrzeugscheibe großflächig befestigte Strahlenleitkörper eine relativ große Masse aufweist, was bei den in einem Kraftfahrzeug auftretenden enormen Schwingungsbelastungen zu Ablösungen des Strahlenleitkörpers von der Scheibe und damit zu Unterbrechungen in der optischen Ankopplung führen kann.

In der US 4,701,613 ist eine optoelektronische Sensoreinrichtung offenbart, bei der eine mit den Profilierungen versehene, Strahlenein- und Strahlenauskoppelbereiche aufweisende flächige Platte unter Zwischenlage eines optischen Ankoppelmediums an der Innenfläche einer Kraftfahrzeugscheibe gehalten ist.

Der Strahlengang verläuft von einer parallelisierenden Linse zu den Strahlen einkoppelbereichen und von den Strahlen auskoppelbereichen zu einer fokussierenden Linse jeweils über eine Luftstrecke.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 unter scheidet sich insofern vom Stand der Technik, als der Strahlenleitkörper ausschließlich mit seinem Rand mit der Scheibe verbunden ist.

Eine zusätzliche Reflexion mit geringem Abstand von der Kraftfahrzeugscheibe wird dadurch erzielt, daß der Strahlenleitkörper zwischen der Strahlenaustrittsfläche und der Strahleneintrittsfläche einen im wesentlichen parallel zur Kraftfahrzeugscheibe ausgerichteten, von derselben beabstandeten Mittelabschnitt aufweist, der mit einer der an der Kraftfahrzeugscheibe vorhandenen Profilierung zu ge ordneten Profilierung ersehen ist, welche ebenfalls mit Strahleneintrittskoppelbereichen und Strahlen austrittskoppelbereichen für das Parallelstrahlenbündel versehen ist.

Ein Schutz gegen Streulicht wird dadurch erreicht, daß der Strahlenleitkörper auf seiner äußeren Oberfläche bis auf die Strahlendurchtrittsfenster mit einer opaken Schutzschicht versehen ist.

Ein guter Schutz wird dadurch erreicht, daß die Schutzschicht aus einem metallischen Stoff be steht.

Für eine ungehinderte Lichtleitung ist vorgesehen, daß der im wesentlichen schalenförmige Strahlenleitkörper aus Glas oder Kunststoff besteht.

Die Verbindung der Sensoreinrichtung mit der Kraftfahrzeugscheibe erfolgt dadurch, daß der Strahlenleitkörper mit einem umlaufenden Rand an der Kraftfahrzeugscheibe stoffschlüssig gehalten oder der Innenfläche der Kraftfahrzeugscheibe kraftschlüssig zugeordnet ist.

Eine Mehrfachreflexion des Strahlenbündels wird dadurch erzielt, daß in dem Mittelabschnitt des Strahlenleitkörpers zwischen der Strahleneintrittsfläche und der Strahlenaustrittsfläche eine parallel zur Kraft Fahrzeugscheibe verlaufende Reflexionsschicht für das aus der Kraftfahrzeugscheibe auskoppelnde Strahlenbündel vorhanden ist.

Die Reflexionsschicht ist auf der der Kraftfahrzeugscheibe zugewandten oder abgewandten Ober fläche des Strahlenleitkörpers vorhanden.

Mit geringem Aufwand läßt sich die Reflexionsschicht durch die die Schutzschicht bildende me tallische Materialschicht realisieren.

Eine spezielle Strahlenführung wird dadurch erreicht, daß der Mittelbereich einen Keilansatz auf weist, dessen eine Koppelfläche senkrecht zu dem an der Kraftfahrzeugscheibe reflektierten Strahlenbün del steht und dessen andere Koppelfläche parallel zu dem an der Kraftfahrzeugscheibe reflektierten Strahlenbündel verläuft.

Eine einfache Anordnung der Profilierungen wird dadurch erzielt, daß die Profilierungen jeweils auf einem Folienabschnitt vorhanden sind, der an der Kraftfahrzeugscheibe bzw. der inneren Oberfläche des Strahlenleitkörpers angebracht ist.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeipiel im Schnitt und

die Fig. 2 bis 4 weitere Ausführungsbeispiele, jeweils im Schnitt.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Kraftfahrzeugscheibe 1 und einen Strahlenleitkörper 3, der auf der Innenfläche 2 der Kraftfahrzeugscheibe 1 stoffschlüssig oder kraftschlüssig befestigt ist, z. B. durch eine optische Klebeschicht, in Aufnahmen, in einem gesonderten Halter oder in andrer Weise. Ein Strahleneintrittsfenster 13 da Strahlenleitkörper 3 weist eine Linse 14 und eine Strahlenaustrittsfläche 4 auf. Die Linse 14 formt aus dem divergenten Senderstrahlenbündel 5 des Senders 8 ein Senderparallel strahlenbündel 12. Auf der Empfangsseite des Strahlenleitkörpers 3 befindet sich ein Strahlenaustritts fenster 16 mit einer Strahleneintrittsfläche 6 und einer Linse 17 zur Fokussierung eines Empfangsparal lelstrahlenbündels 15 in ein konvergentes Empfangsstrahlenbündel 7 auf einen Empfänger 18. Die Linsen 14 und 17 können integral mit dem Sensorgehäuse 3 ausgebildet sein, indem Linsen in des Sensorgehäu se eingeformt sind. Dieses ist bei Spritzgußteilen ohne weiteres möglich. Die optischen Wellenlängen liegen normalen eise im Infrarot. Die Außenseite des Strahlenleitkörpers ist außerhalb der Strahlendurch trittsbereiche mit einer opaken Schutzschicht in Form einer Metallschicht überzogen.

Im Beispiel der Fig. 1 ist die Profilierung 9 unmittelbar in die Kraftfahrzeugscheibe 1 eingeformt, wobei die Strahlenkoppelbereiche 10 unter einem Winkel von etwa 45° also senkrecht zur Richtung des Sendeparallelstrahlenbündels 12 ausgerichtet sind, so daß das Senderparallelstrahlenbündel 4 senkrecht auf die Flächen der Strahlenkoppelbereiche 10 auftrifft und Reflexionen weitgehend vermieden sind. Die Strahlenkoppelbereiche 11 sind ebenfalls unter einem Winkel von 45° zu der Kraftfahrzeugscheibe 1 und unter einem Winkel von 90° zu den Strahlenkoppelbereichen 10 ausgerichtet, so daß das Empfangsparal lelstrahlenbündel 15 senkrecht, und damit weitgehend reflexionsfrei durch die Strahlenkoppelbereiche 11 hindurchtritt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zur Erhöhung der Empfindlichkeit zwei Reflexio nen an der Außenseite der Kraftfahrzeugscheibe 1 vorgesehen. Das Senderparallelstrahlenbündel 12 tritt nach der ersten Reflexion an der Außenseite der Kraftfahrzeugscheibe 1 durch die Strahlenkoppelberei che 11 als Paralllelstrahlenbündel 19 aus und durch eine Koppelfläche 20, die senkrecht zur Richtung des Parallelstrahlenbündels 19 ausgerichtet ist, in einem Keilansatz 30 im Mittelabschnitt 23 des Strahlenleit körpers 3 ein. Eine parallel zur Kraftfahrzeugscheibe 1 ausgerichtete Wandung des Strahlenleitkörpers 3 ist als Reflexionsfläche oder Spiegelfläche 21 ausgebildet. Nach der Reflexion an der Spiegelfläche 21 trittt das Parallelstrahlenbündel durch eine Koppelfläche 22 wieder in Richtung auf die Kraftfahrzeug scheibe 1 aus. Nach Eintritt in die Strahlenkoppelbereiche 10 erfolgt die zweite Reflexion an der Außenseite der Kraftfahrzeugscheibe 1. Das Empfangsparallelstrahlenbündel 15 wird schließlich auf dem Emp fänger 18 fokussiert.

Die Profilierungen 9 werden in die Kraftfahrzeugscheibe 1 durch Druck, durch Wärme oder durch mechanische Formgebung eingebracht.

Der umlaufende Rand 28 des schalenförmigen Strahlenleitkörpers 3 ist mit der Kraftfahrzeug scheibe stoffschlüssig durch eine Klebeverbindung oder kraftschlüssig verbunden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kann man auf der Kraftfahrzeugscheibe 1 durch eine optische Klebeverbindung einen die Profilierung 9 aufweisenden Folienabschnitt 31 vorsehen. Die Spie gelfläche 29 ist auf der Innenseite des Strahlenleitkörpers 3 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Profilierungen 9 unmittelbar auf der Kraftfahr zeugscheibe 1 geformt sind und die Spiegelfläche 29 auf der Innenseite des Mittelabschnitts 23 vorgese hen ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 weist Profilierungen 9 in der Kraftfahrzeugscheibe 1 und weitere Profilierungen 24 mit Strahlenkoppelbereichen 25 und 26 im Mittelabschnitt 23 des Strahlenleit körpers 3 auf.

Claims

1. Optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer Kraftfahrzeugscheibe (1), bei der ein von einem Sender (8) ausgehendes Senderstrahlenbündel über an der Innenfläche (2) der Scheibe (1) vorhandene Profilierungen (9), die einerseits Strahleneinkoppelbereiche (10) und andererseits Strahlenauskoppelbereiche (11) bilden, in die Scheibe (1) eingekoppelt und nach zumindest einer an der Außenfläche der Scheibe stattfindenden Reflexion wieder aus der Scheibe ausgekoppelt und als Empfangsstrahlenbündel einem Empfänger (18) zugeführt wird, bei welcher Sensoreinrichtung an einem die Profilierungen (9) überdeckenden, mit der Innenfläche der Scheibe (1) nur mit seinem Rand (28) verbundenen Strahlenleitkörper (3) durch einen lichten Zwischenraum von der Innenfläche (2) der Scheibe (1) beabstandet einerseits eine dem Senderstrahlenbündel zugeordnete, parallel zu den Strahleneinkoppelbereichen (10) und unter einem Winkel von 45° zur Scheibe ausgerichtete Strahlenaustrittsfläche (4) und andererseits eine dem Empfangsstrahlenbündel zugeordnete, parallel zu den Strahlenauskoppelbereichen (11) und unter einem Winkel von 45° zur Scheibe ausgerichtete Strahleneintrittsfläche (6) ausgebildet ist, wobei der Strahlenaustrittsfläche (4) und der Strahleneintrittsfläche (6) jeweils Linsen (14, 17) an dem Strahlenleitkörper (3) zur Parallelisierung bzw. Fokussierung der jeweiligen Strahlenbündel zugeordnet sind, und wobei der Sender (8) und der Empfänger (18) außerhalb des Strahlenleitkörpers (3) angeordnet sind.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenleitkörper (3) zwischen der Strahlenaustrittsfläche (4) und der Strahleneintrittsfläche (6) einen im wesentlichen parallel zur Kraftfahrzeugscheibe (1) ausgerichteten, von derselben beabstandeten Mittelabschnitt (23) aufweist, der mit einer der an der Kraftfahrzeugscheibe vorhandenen Profilierung (9) zugeordneten Profilierung (24) versehen ist, welche ebenfalls mit Strahleneintrittskoppelbereichen (25) und Strahlen austrittskoppelbereichen (26) für das Parallelstrahlenbündel versehen ist.

3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strah lenleitkörper (3) auf seiner äußeren Oberfläche bis auf die Strahlendurchtrittsfenster (13, 16) mit einer opaken Schutzschicht versehen ist.

4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus einem metallischen Stoff besteht.

5. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im we sentlichen schalenförmige Strahlenleitkörper (3) aus Glas besteht.

6. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im we sentlichen schalenförmige Strahlenleitkörper (3) aus Kunststoff besteht.

7. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strah lenleitkörper (3) mit einem umlaufenden Rand (28) an der Kraftfahrzeugscheibe (1) stoffschlüssig gehal ten ist.

8. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strah lenleitkörper (3) mit einem umlaufenden Rand (28) der Innenfläche (2) der Kraftfahrzeugscheibe (3) kraftschlüssig zugeordnet ist.

9. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgenommen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mittelabschnitt (23) des Strahlenleitkörpers (3) zwischen der Strahleneintrittsfläche (6) und der Strahlen austrittsfläche (4) eine parallel zur Kraftfahrzeugscheibe (1) verlaufende Reflexionsschicht (21, 29) für das aus der Kraftfahrzeugscheibe (3) auskoppelnde Strahlenbündel vorhanden ist.

10. Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (29) auf der der Kraftfahrzeugscheibe (1) zugewandten Oberfläche des Strahlenleitkörpers (3) vorhanden ist.

11. Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (21) auf der von der Kraftfahrzeugscheibe (1) abgewandten Oberfläche des Strahlenleitkörpers (3) vorhanden ist.

12. Sensoreinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht durch die die Schutzschicht bildende metallische Materialschicht realisiert ist.

13. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mit telbereich (23) einen Keilansatz aufweist, dessen eine Koppelfläche (20) senkrecht zu dem an der Kraftfahrzeugscheibe (1) reflektierten Strahlenbündel steht und dessen andere Koppelfläche (22) parallel zu dem an der Kraftfahrzeugscheibe (1) reflektierten Strahlenbündel verläuft.

14. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Profi lierungen (9) jeweils auf einem Folienabschnitt (31) vorhanden sind, der an der Kraftfahrzeugscheibe (3) bzw. der inneren Oberfläche des Strahlenleitkörpers (3) angebracht ist.