ES2306192T3 - Dispositivo sensor optoelectronico para un vehiculo a motor. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo sensor optoelectrónico para un vehículo automóvil, para la detección de humedad en un vidrio del vehículo automóvil, con un emisor y un receptor de radiación óptica, la cual es reflejada por el vidrio del vehículo automóvil en la dirección hacia el reflector, y con un elemento acoplador para el acople y el desacople de la radiación óptica en el vidrio del vehículo automóvil, estando configurado el elemento acoplador como una estructura de prismas que consiste en un gran número de prismas individuales, teniendo los prismas individuales en una zona de acople superficies de prisma que están dispuestas perpendiculares a la dirección de incidencia, y teniendo en una zona de desacople superficies de prisma que son perpendiculares a la dirección de salida de la radiación óptica, caracterizado porque por lo menos en la zona de desacople de las otras superficies prismáticas que no están dispuestas perpendiculares a la dirección de la radiación, al menos algunas de éstas se han hecho rugosas u opacas a la radiación.
Description
Dispositivo sensor optoelectrónico para un
vehículo a motor.
La presente invención se refiere a un
dispositivo sensor optoelectrónico para un vehículo automóvil, para
la detección de humedad en un vidrio del vehículo automóvil, con un
emisor y un receptor de radiación óptica, la cual es reflejada por
el vidrio del vehículo automóvil en la dirección hacia el reflector,
y con un elemento acoplador para el acople y el desacople de la
radiación óptica en el vidrio del vehículo automóvil, estando
configurado el elemento acoplador como una estructura de prismas que
consiste en un gran número de prismas individuales, teniendo los
prismas individuales en una zona de acople superficies de prisma que
están dispuestas perpendiculares a la dirección de incidencia, y
teniendo en una zona de desacople superficies de prisma que son
perpendiculares a la dirección de salida de la radiación óptica.
Se conoce un sensor de humedad de este tipo por
el documento DE 197 20 874 C2 que se basa en el principio funcional
de la radiación de luz infrarroja total perturbada, la cual se
acopla con un ángulo de 45º en el parabrisas a través de una
óptica. Cuando el vidrio está seco y limpio, la luz se refleja
totalmente en la cara exterior del vidrio y es detectada con un
ángulo a su vez de 45º por un receptor. Cuando el vidrio está
mojado, el vidrio acopla la luz del haz de rayos pues en esta
posición ya no se produce la reflexión total.
Es problemática la influencia de la luz externa
que en una disposición de sensor de este tipo no se puede evitar
totalmente. La luz externa puede reducir la sensibilidad del sensor
de humedad o causar detecciones falsas, de modo que la reducción de
la luz externa significa una mejora del funcionamiento.
Tal como muestran consideraciones teóricas y
experimentales, existe una ruta óptica particular por la cual la
luz externa puede alcanzar el receptor desde el exterior, a través
del cuerpo de acople y de un elemento de lente de enfoque. La luz
exterior que incide sobre el vidrio con ciertos ángulos próximos a
la normal, puede alcanzar los flancos de los prismas paralelos a la
luz útil y salir rasante a estos flancos. Puesto que la lente en el
lado del receptor tiene una aceptación para ángulos no despreciable,
y el receptor tiene una superficie extensa, esta luz externa puede
alcanzar el receptor.
Por este motivo se plantea el objeto de
conseguir un dispositivo sensor optoelectrónico para un vehículo
automóvil, en el que la influencia de la luz externa que incide a
través del vidrio del vehículo sobre el receptor, esté fuertemente
reducida.
Según la invención este objeto se consigue en
primer lugar, de manera que por lo menos en la zona de desacople de
las otras superficies prismáticas que no están dispuestas
perpendiculares a la dirección de la radiación, al menos algunas de
éstas se han hecho rugosas u opacas a la radiación.
En segundo lugar, el objeto de la invención se
consigue de manera que por lo menos en la zona de desacople de las
otras superficies prismáticas que no están dispuestas
perpendiculares a la dirección de radiación, al menos algunas de
éstas están dispuestas no paralelas a la dirección de incidencia de
la radiación óptica.
En tercer lugar, el objeto de la invención se
consigue de manera que por lo menos en la zona de desacople de las
otras superficies prismáticas que no están dispuestas
perpendiculares a la dirección de radiación, al menos algunas están
superpuestas con prismas adicionales.
Así la invención propone soluciones para reducir
la componente de la luz externa que incide rasante a los cantos de
los prismas. Esto se consigue haciendo rugosa o cubriendo los
flancos del cuerpo de acople paralelos a la luz útil, inclinando
los flancos del cuerpo de acople paralelos a la luz útil, o bien
mediante una desviación adicional de la luz externa que incide
rasante superponiendo una estructura de prismas en el elemento de
acople.
Otras configuraciones y variantes ventajosas de
la invención están descritas en las subreivindicaciones.
A continuación se presentan y explican
detalladamente tres posibles variantes de la invención con la ayuda
de las figuras.
Fig. 1 muestra una primera y una segunda
configuración de un sensor de humedad,
Fig. 2 muestra una tercera configuración del
sensor de humedad,
Fig. 3 muestra el principio de funcionamiento de
un dispositivo sensor optoelectrónico.
La Fig. 3 muestra esquemáticamente el recorrido
de los rayos en un dispositivo sensor optoelectrónico,
correspondiendo la disposición mostrada al estado de la técnica
conocido. Con el fin de detectar lluvia o suciedad sobre el vidrio
(4) de un vehículo automóvil, un diodo emisor que actúa como emisor
de luz proyecta con un ángulo de 45º sobre el vidrio (4) de un
vehículo automóvil, una radiación óptica, preferentemente en el
infrarrojo próximo con una longitud de onda de aproximadamente 880
nm, a través de una primera estructura de lente (2) que tiene el
efecto de que el haz de rayos sea paralelo, y de un elemento de
acople (1). En la superficie exterior del vidrio (4) del vehículo
automóvil, la luz incidente se refleja totalmente con un ángulo de
45º e incide a través del elemento de acople (1) y a través de una
segunda estructura de lente (3) que tiene el efecto de enfocar la
luz, sobre un fotodiodo que actúa como receptor de luz (6).
Cuando sobre la superficie exterior del vidrio
(4) se encuentran gotas de lluvia o partículas de suciedad,
entonces en estas posiciones una parte de la radiación incidente se
absorbe o se desacopla del vidrio (4), lo cual tiene el efecto de
que se reduce la intensidad de la radiación recibida. Esta variación
de intensidad se puede registrar fácilmente con la ayuda de una
electrónica, no representada en la figura, asociada al
fotodiodo.
El estado de la técnica representado resuelve
principalmente el problema de acoplamiento de luz sin refracción en
el vidrio (4). El elemento de acople (1) utilizado para este fin
puede estar configurado ventajosamente por un lámina o por un
cuerpo de plástico o de vidrio que tenga una estructura de prismas,
estando dispuestas las superficies de los prismas precisamente
perpendiculares al haz de luz acoplado o desacoplado, gracias a lo
cual se consigue una transición sin refracción de la luz hacia el
elemento de acople (1) y desde el elemento de acople (1). En las
Figs. 1 y 2 se muestran en representaciones esquemáticas tres
posibilidades según la invención para reducir la sensibilidad a la
luz externa de un sensor de humedad. Se representan respectivamente
la estructura de primas del elemento de acople, la superficie
exterior del vidrio así como el recorrido del haz de luz en el lado
del receptor.
La Fig. 1 muestra una representación de dos
realizaciones de la invención que tienen respectivamente una óptica
receptora para enfoque. La óptica receptora tiene la propiedad como
cualquier lente, de transformar el ángulo de la luz incidente en
una posición sobre el plano focal. La radiación que procede del
emisor de luz que es reflejada con un ángulo de incidencia de 45º
por el vidrio del automóvil, es decir la luz útil, se proyecta
sobre una posición predeterminada del receptor, mientras que la luz
externa con otros ángulos se proyecta sobre otras posiciones.
Por supuesto, luz externa que incide con ciertos
ángulos próximos a la normal puede incidir sobre el flanco paralelo
a la luz útil y salir rasante a este flanco. Puesto que la lente en
el lado del receptor, que recoge la luz útil reflejada por el
vidrio y la enfoca sobre le receptor, tiene una aceptación no
despreciable para ángulos, y el receptor tiene una superficie
extensa, esta luz externa puede alcanzar el receptor.
La sensibilidad del sistema sensor a la luz
externa que sale rasante a la estructura de prismas puede reducirse,
haciendo rugosos o cubriendo los flancos de la estructura de
prismas paralelos a la luz útil. En el caso del cubrimiento, por
ejemplo mediante pintura o por recubrimiento, la luz que incide
rasante es absorbida. En el caso de la rugosidad bien por
estructuras de erosión o de ataque químico que pueden ser aplicadas
sobre el molde de inyección, la radiación que emerge del flanco es
dispersada en todas las direcciones del espacio, de modo que se
reduce la parte que queda en la aceptación angular de la lente y que
llega al receptor. Esta modificación de la superficie solamente es
necesaria en el lado del receptor.
La sensibilidad a la luz externa puede reducirse
también inclinando los flancos de la estructura de prismas de los
que sale la luz externa, unos pocos grados (máximo unos 5º) respecto
al ángulo nominal de 45º. De este modo la luz que sale rasante de
esta superficie toma exactamente este ángulo respecto a la dirección
de aceptación de la óptica del receptor. La característica de
recepción de la óptica del receptor privilegia la dirección
principal de 45º y amortigua la radiación que incide con otros
ángulos. De este modo se obtiene también una amortiguación de la luz
externa.
Naturalmente puede preverse también una
combinación de las dos posibilidades.
Otra posibilidad para reducir la luz externa que
es refractada por los prismas del elemento de acople en la
dirección hacia el receptor consiste en insertar cantos de prisma
adicionales en la estructura de prismas del elemento de acople, los
cuales desvían la luz externa que incide rasante, respecto a la
dirección de recepción del receptor de radiación. Se pueden
superponer en el elemento de acople cantos de prisma que pueden ser
grandes y aislados o pequeños y numerosos. Los prismas adicionales
pueden tener formas cualesquiera y en particular no deben ser de
cantos agudos. Ventajosamente los prismas adicionales pueden estar
configurados por ejemplo como semicilindros.
Claims (12)
1. Dispositivo sensor optoelectrónico para un
vehículo automóvil, para la detección de humedad en un vidrio del
vehículo automóvil, con un emisor y un receptor de radiación óptica,
la cual es reflejada por el vidrio del vehículo automóvil en la
dirección hacia el reflector, y con un elemento acoplador para el
acople y el desacople de la radiación óptica en el vidrio del
vehículo automóvil, estando configurado el elemento acoplador como
una estructura de prismas que consiste en un gran número de prismas
individuales, teniendo los prismas individuales en una zona de
acople superficies de prisma que están dispuestas perpendiculares a
la dirección de incidencia, y teniendo en una zona de desacople
superficies de prisma que son perpendiculares a la dirección de
salida de la radiación óptica,
caracterizado porque
por lo menos en la zona de desacople de las
otras superficies prismáticas que no están dispuestas
perpendiculares a la dirección de la radiación, al menos algunas de
éstas se han hecho rugosas u opacas a la radiación.
2. Dispositivo sensor optoelectrónico según al
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de acople
es de plástico y al menos algunas superficies de prisma se han hecho
rugosas mediante mateado por chorro de arena.
3. Dispositivo sensor optoelectrónico según al
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de acople
es de plástico inyectado y al menos algunas superficies de prismas
se han hecho rugosas mediante la estructuración del molde de
inyección.
4. Dispositivo sensor optoelectrónico según la
reivindicación 1, caracterizado porque al menos algunas
superficies de prisma son opacas a la luz mediante una pintura.
5. Dispositivo sensor optoelectrónico según al
reivindicación 1, caracterizado porque al menos algunas
superficies de prisma tienen adherido un material opaco.
6. Dispositivo sensor optoelectrónico según al
reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos algunas
superficies de prisma están metalizadas.
7. Dispositivo sensor optoelectrónico para un
vehículo automóvil, para la detección de humedad en un vidrio del
vehículo automóvil, con un emisor y un receptor de radiación óptica,
la cual es reflejada por el vidrio del vehículo automóvil en la
dirección hacia el reflector, y con un elemento acoplador para el
acople y el desacople de la radiación óptica en el vidrio del
vehículo automóvil, estando configurado el elemento acoplador como
una estructura de prismas que consiste en un gran número de prismas
individuales, teniendo los prismas individuales en una zona de
desacople superficies de prisma que están dispuestas perpendiculares
a la dirección de incidencia, y teniendo en una zona de desacople
superficies de prisma que son perpendiculares a la dirección de
salida de la radiación
óptica,
óptica,
caracterizado porque
por lo menos en la zona de desacople de las
otras superficies prismáticas que no están dispuestas
perpendiculares a la dirección de radiación, al menos algunas de
éstas están dispuestas no paralelas a la dirección de incidencia de
la radiación óptica.
8. Dispositivo sensor optoelectrónico según al
reivindicación 7, caracterizado porque la desviación de la
dirección de las superficies de prisma dispuestas no paralelas a la
dirección de incidencia de la radiación óptica tiene un valor de
cómo máximo 5º respecto a la dirección de salida de la radiación
óptica.
9. Dispositivo sensor optoelectrónico para un
vehículo automóvil, para la detección de humedad en un vidrio del
vehículo automóvil, con un emisor y un receptor de radiación óptica,
la cual es reflejada por el vidrio del vehículo automóvil en la
dirección hacia el receptor, y con un elemento acoplador para el
acople y el desacople de la radiación óptica en el vidrio del
vehículo automóvil, estando configurado el elemento acoplador como
una estructura de prismas que consiste en un gran número de prismas
individuales, teniendo los prismas individuales en una zona de
acople superficies de prisma que están dispuestas perpendiculares a
la dirección de incidencia, y teniendo en una zona de desacople
superficies de prisma que son perpendiculares a la dirección de
salida de la radiación
óptica,
óptica,
caracterizado porque
por lo menos en la zona de desacople de las
otras superficies prismáticas que no están dispuestas
perpendiculares a la dirección de radiación, al menos algunas están
superpuestas con prismas adicionales.
10. Dispositivo sensor optoelectrónico según al
reivindicación 9, caracterizado porque por lo menos algunas
superficies de prisma están superpuestas con un prisma
adicional.
\newpage
11. Dispositivo sensor optoelectrónico según al
reivindicación 9, caracterizado porque por lo menos algunas
superficies de prisma están superpuestas con varios prismas
adicionales.
12. Dispositivo sensor optoelectrónico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
dispositivo sensor forma un sensor de lluvia o de empañamiento que
está unido al vidrio del vehículo automóvil.
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