JP2003504631A - ガラスの湿り具合検出のためのセンサ装置 - Google Patents

ガラスの湿り具合検出のためのセンサ装置

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Abstract

(57)【要約】 ガラス（１３）上の、特に降雨および／または汚れなどによる湿り具合を検出するためのセンサ装置が提案されており、該センサ装置が、少なくとも１つの送信器（１４）と、送信器から放射された送信器光（１７）のための少なくとも１つの受信器（１５）とを備えており、送信器（１４）と受信器（１５）とが仮想台形の角隅点に配置されている。これによってセンサの外寸が低減され、受光面（１９）とセンサの基準面（１８）との割合が改善され、連続する受光面が得られ、この場合自動光制御装置の受信素子のためのスペースも設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載のガラスの湿り具合を検出するためのセ
ンサ装置から出発する。
【０００２】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０１２５８号明細書によって、オプト
エレクトロニクス方式で機能する車両ガラス用のワイパ装置を制御するためのセ
ンサ装置が公知である。センサ装置は複数の送信器と少なくとも１つの受信器と
を備えており、これらは結合手段を介して所定のビームをガラスに入力結合しか
つガラスから出力結合しており、これによって湿気または汚れによるガラスの湿
り具合が測定される。送信器は受信器の周りを同心的に結合手段に配置されてい
るか、または部分的に同心的に配置されており、結合手段は円形またはリング状
に形成されている。送信器と受信器と結合手段とによって円形の基準面が形成さ
れる。基準面に基づいてセンサもしくはセンサケーシングは円筒状に形成されて
いる。
【０００３】 発明の利点 有利には、請求項１の特徴部の構成を有する本発明のセンサ装置では、センサ
装置の反応状態の著しい改善が得られ、この改善は載置面に対する感光面の割合
を高めることによって生じる。このことは送信器と受信器との台形の配置構成に
よって得られる。なぜならば縦長の連続する受光面が生じるからであり、これに
よってガラス上に位置する雨滴が走行風によって感光面に流れる確率が高められ
る。その結果反応状態の著しい改善が得られる。
【０００４】 本発明の別の利点は従属請求項に記載の特徴から明らかである。
【０００５】 送信器ごとに複数の受信器を使用することによって、測定線分の数ひいては感
光面の数が増加され、これによってコスト的な利点が生じる。複数の送信器と唯
一の受信器とが使用される場合にも同様の効果が生じる。２つの送信器と２つの
受信器とが使用される場合、４つの測定線分が得られ、ひいては４つの感光面が
得られる。２つの送信器の間の間隔と２つの受信器の間の間隔とがほぼ２：１の
大きさを有していると、感光面の特に均等な配置構成が得られる。
【０００６】 さらに送信器が組込状態で台形の下位の平行線上に配置されており、受信器が
上位の平行線上に配置されいてるように、センサ装置をガラスに取り付けると有
利である。そのようにすると、有利には上方から得られ不都合な外部光を成す太
陽放射を受信器において最小化することができる。
【０００７】 特性を改良すること、特に受光面と載置面との間の割合を改良することによっ
て、センサの載置面を減少することができ、これによってガラスに対するセンサ
の外寸が減少される。特に有利には、送信器と受信器との台形の配置構成にもか
かわらず、センサケーシングの外寸を矩形に選択することができるので、光導波
体の載置面を最適な形式で使用するとともに基準面を載置面に配置することがで
きる。さらに矩形の載置面もしくはケーシングは、製作時のコスト低減をたらす
。しかも光導波体の小さな載置面によって著しい取り付け上の利点が得られる。
というのはつまり、押圧力が一定の場合に押圧力が高められ、これによって結合
媒体とガラスとの間の不都合な気泡形成を回避することができるからである。
【０００８】 さらに有利には、それぞれ２つの送信器もしくは受信器が相対する側で互いに
平行に位置している。センサの４つの測定線分つまり４つの受光面が、単にそれ
ぞれ２つの送信器と受信器とから実現されていると、著しいコスト的な利点が得
られる。
【０００９】 センサ装置の有利な実施形態によれば、たとえばドイツ連邦共和国特許第１９
６３０２１６号明細書に記載されているような自動光制御装置（ＡＬＳ）が雨滴
センサモジュールに統合されている。自動光制御装置（ＡＬＳ）の受信光学系は
、方向センサ技術とグローバルセンサ技術とによって、車両の広域周辺地域を検
出することができる。たとえばトンネル進入は、方向センサ技術の、前方に向け
られた検出円錐（Erfassungskegel）によって進入前に適時に認識することがで
きる。送信器と受信器との台形の配置構成によって、コンパクトな構造形式にも
かかわらず、センサの中央において受信光学系のための十分なスペースが維持さ
れる。この場合有利には、台形が長短の平行線を有している。というのはつまり
、受信光学系がセンサの全体の寸法を拡大することなく大きい方の平行線に向か
って付加的に延在できるからである。
【００１０】 実施例の説明 次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１１】 図１には、センサケーシング１１を備えたセンサ装置の光導波体１０が断面図
で示されている。光導波体１０の載置面は、たとえば結合媒体１２（たとえばシ
リコーンクッション）を介して光導波体１０とガラス１３とが接触することによ
って与えられる。一般的に光導波体１０の外寸はセンサ装置の長さおよび幅の寸
法にほぼ相応しており、この場合センサケーシング１１は膨らんでいて、かつガ
ラス１３の上方の光導波体１０の接触載置面を越えて突出していてよく、ケーシ
ング内側にセンサ装置の種々異なる素子（特に送信器１４、受信器１５ならびに
スイッチ基板２４）が受容されている。
【００１２】 たとえばセンサ装置はガラス１３（たとえば車両のフロントガラス）の内側に
取り付けられている。ガラス１３とセンサケーシング１１との取り付けは図示さ
れていない。有利には、光導波体１０またはセンサケーシング１１はプレス嵌め
によってガラス１３に取り付けられている。光導波体１０は、送信器１４から放
射された送信器光１７をガラス１３に入力結合し、ガラス１３において全反射ま
たは反射によって変向された送信器光２０を設定された別の位置で受信器１５に
出力結合するような機能を有している。この機能は、レンズとして光導波体に取
り付けられていて（有利には一体成形されていて）、かつ送信器光１７，２０の
ビームを所望の方向に集束、偏向または変向する光学素子１６で得られる。
【００１３】 図示された切断面では、センサケーシング１１の内側で、光導波体１０の上方
に、少なくとも１つの光照射形送信器１４と、光検出形受信器１５とが取り付け
られている。送信器として有利には発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用され、受信
器として有利には光検出ダイオード（ＬＲＤ）が使用されており、この場合光の
送信器ビームが赤外線領域（ＩＲ）かまたは可視領域（ＶＩＳ）に存在しており
、しかも別の任意の周波数領域も実現可能である。受信器として、構造的に発光
ダイオードに相応する受信素子を使用することもでき、これによって送信器１４
と受信器１５との間の最適の周波数適合が達成される。光導波体１０の材料とし
て、発光ダイオード（ＬＥＤ）の送信周波数にとっては透過性であるが、不都合
な外部光にとっては非透過性であるプラスチック材料が選択される。
【００１４】 図２には、送信器１４と受信器１５との実現可能な配置構成が示されている。
センサ装置の送信器１４および受信器１５は、図１に示された光学素子１６の近
くに配置されている。送信器１４、受信器１５およびそれぞれ所属の光学素子１
６は、鎖線で示された基準面１８を形成しており、本発明によればこの基準面１
８は台形である。
【００１５】 台形の第１の平行線上で、２つの光学素子１６がそれぞれ送信器１４の近くに
配置されている。光学素子１６がそれぞれ互いに隣接する２つのレンズとして形
成されていることによって、各送信器１４のために２つの方向の２つの測定線分
が生じる。これと同様に受信器１５が配置されている。光学素子１６は、互いに
移行していてもよいたとえばレンズまたはミラーから形成されている。それぞれ
１つのレンズしか備えていな構成手段も実現可能である。なぜならば台形の基準
面１８の間隔１８ａと間隔ｂとの適当な選択によって、生じる損失角度を僅かに
維持できるからである。
【００１６】 送信器１４と受信器１５との間の間隔ａもしくは間隔ｂは、送信器１４の照射
ビームの波長と、ガラス１３の厚さと、光導波体１０の厚さとによって、ガラス
１３の屈折率、ガラス１３への送信器光１７の進入角度および進入位置に定めら
れる。すなわち前記間隔は、ガラス１３に入力結合される送信器光１７のビーム
が測定線分ごとに一度だけガラス１３の外側に位置する表面で全反射され、次い
でガラス１３から出力結合され受信器１５に案内されるように選択されている。
【００１７】 概略的に示された感光面１９は、ガラス１３の湿る可能性のある面の領域に相
応し、この感光面１９では、ガラス１３が乾いている状態で、送信器光１７のビ
ームの全反射が行われる。ガラス１３に対する送信器１４および受信器１５の配
置構成と、ガラス１３の厚さと、光学素子１６の形状とに応じて、送信器光１７
の反射面が所定の直径を有する。本発明によれば、これら記載のパラメータは、
個々の反射面からほぼ連続する感光面１９が生じるような大きさが望ましい。こ
のことは本発明に基づいて、送信器１４の円錐ビーム２０の中央軸線と、ガラス
１３の湿る可能性のある面との交点が直線状に位置し、かつほぼ等間隔を有して
いることによって達成される。
【００１８】 ガラス１３の湿る可能性のある外面の全反射が１回よりも多く所望される場合
には、送信器１４と受信器１５との間もしくはそれぞれ所望の光学素子１６の間
の間隔ａもしくは間隔ｂは適当に大きく選択し、結合媒体１２は光の進入結合領
域および進出結合領域においてのみガラス１３に取り付ける必要がある。
【００１９】 図３には、図１に示された本発明に基づくセンサ装置の光導波体１０が示され
ている。送信器１４と受信器１５とから成るの台形が大小平行線を有しているの
で、車両の自動光制御のための受信光学系２１が、大きい方の平行線に向かって
中央から僅かにずらして配置されている。この受信光学系２１は光透過性の材料
から製作されていて、その透過領域は可視領域に存在する。
【００２０】 光導波体１０と受信光学系２１とは一体的であり、たとえば多成分−射出成形
法で製作されており、さらに複数の独立部分から成る構成も実現可能であり、こ
の場合受信光学系２１は光導波体１０の適当な切欠に射出成形されている。
【００２１】 ここでは受信光学系２１自体は、ほぼレンズ状に形成された４つの素子２２，
２３を備えている。センサケーシングには、レンズ状素子２２，２３の近くに、
ここでは図示されていない単数または複数の昼光センサが取り付けられており、
これらのセンサによって車両の周囲環境の明るさ状態が指向性を有して検出する
ことができる。レンズ状素子２２，２３の第１の素子２３は、車両周囲環境の明
るさ全体を方向に関係なく検出するように形成されている。残りの３つのレンズ
状の第２の素子２２は、狭幅の検出光円錐（Lichterfassungskegel）で、車両前
方のそれぞれ異なる３つの方向性を有しており、これによってたとえばトンネル
進入を早期に認識することができ、特にこれらのレンズ状素子がまだはっきりと
走行方向に位置していない時点において認識することができる。
【００２２】 光導波体１０の材料として多くの場合プレキシガラス（ＰＭＭＡ）が使用され
る。なぜならばプレキシガラスは廉価で良好に加工することができるからである
。しかしながら透過性が送信器光の領域にしか必要でないので、別のプラスチッ
クも考えられる。たとえば化学的または物理的な方法によってガラス１３に向い
た面で、ガラス１３とは反対側の面よりもよりソフトでより弾性的な特性を有し
ている光導波体材料も特に適している。なぜならば結合媒体１２を省略すること
ができるからである。
【００２３】 光導波体１０のフィルタ特性を得るために、光導波体１０の製作プロセスの間
、光導波体材料に特定の材料（特にカーボンブラック粉末）をスペース的に選択
して加えることができる。そのようにしてたとえば送信器光１７にとって機能的
に必要とする領域しか透過性でないようにしてもよい。同様の操作形式は結合媒
体１２にとっても実現可能である。
【００２４】 別の実施例では、台形の各角隅点に送信器１４と受信器１５とを配置するか、
または台形全体にとって唯一の送信器１４を使用することができる。この場合光
学素子１６は反射特性を有しており、これによって台形の複数の角隅点において
ガラス１３に入力結合を行うことができる。
【００２５】 受信光学系２１は多数の素子２２，２３を備えていてよく、特にファセット−
構成が実現可能であり、このような構成はスペース的な構成を考慮するとともに
明るさ分配を正確に評価することができる。これによってたとえば対向車両を認
識することができる。もちろん光周波数をフィルタにかけることもできる。この
ような情報を満たすことに基づいて、たとえばハイビームとロービームとを自動
的または半自動的に切り換えるえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のセンサ装置の光学系部分の実施例を概略的に示す断面図である。
【図２】 本発明のセンサ装置の実施例の輪郭を示す概略図である。
【図３】 自動光制御装置のための受信光学系を備えた、図１に基づく本発明のセンサ装
置の光導波体を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 光導波体、 １１ センサケーシング、 １２ 結合媒体、 １３ ガ
ラス、 １４ 送信器、 １５ 受信器、 １６ 光学素子、 １７ 送信器光
、 １８ 基準面、 １９ 感光面、 ２０ 送信器光、 ２１ 受信光学系、
２２，２３ レンズ状素子、 ２４ スイッチ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス ジレ ドイツ連邦共和国 ビュール ベートーヴ ェンシュトラーセ 11 (72)発明者 ブルーノ ホダップ ドイツ連邦共和国 アーヘルン−エンスバ ッハ カッツェンフェルト ７ (72)発明者 ゲプハルト ミヒェンフェルダー ドイツ連邦共和国 リヒテナウ アム ヴ ァルトハーク 21 (72)発明者 ライナー ピエントカ ドイツ連邦共和国 レンヒェン クローク スヴェーク 12 (72)発明者 ハンス マイアー ドイツ連邦共和国 オッタースヴァイアー モースラントシュトラーセ 49 (72)発明者 ヘンリー ブリッツケ ドイツ連邦共和国 ビュール フォルレン シュトラーセ ３ (72)発明者 マンフレート ブルカルト ドイツ連邦共和国 イフェツハイム ベナ ツェットシュトラーセ ６ Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB02 CC11 EE02 GG02 GG03 HH01 HH02 JJ11 KK01 KK03 3D025 AG39 AG42

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に車両のフロントガラスであるガラス（１３）の、特に降
    雨および／または汚れなどによる湿り具合を検出するためのセンサ装置であって
    、該センサ装置が、少なくとも１つの送信器（１４）と、少なくとも１つの受信
    器（１５）と、ガラス（１３）と送信器（１４）との間もしくはガラス（１３）
    と少なくとも１つの送信器（１４）から放射されたビームのための受信器（１５
    ）との間に設けられた光導波体（１０）とを備えている形式のものにおいて、 ガラス（１３）に投影された送信器（１４）と受信器（１５）との像が、台形
    の角隅点を形成していることを特徴とする、ガラスの湿り具合検出のためのセン
    サ装置。
  2. 【請求項２】 送信器（１４）と受信器（１５）との間でビームがガラス（
    １３）の面で少なくとも１回反射され、少なくとも１つの前記送信器（１４）が
    ビームを種々異なる方向で送出し、これによって生じる反射面が少なくともほぼ
    連続する感光面（１９）を形成するようになっている、請求項１記載のセンサ装
    置。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの送信器（１４）がビームを２つの方向で２
    つの受信器（１５）に放射するようになっている、請求項１記載のセンサ装置。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つの受信器（１５）が２つの送信器（１４）か
    らの２つの方向のビームを受信するようになっている、請求項１または３記載の
    センサ装置。
  5. 【請求項５】 送信器（１４）と受信器（１５）がそれぞれ２つ設けられて
    いる、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ装置。
  6. 【請求項６】 前記台形が対称的な台形であり、２つの送信器（１４）の間
    の間隔が２つの受信器（１５）の間の間隔と異なっていて、一方の間隔が他方の
    間隔の２倍であるようになっている、請求項５記載のセンサ装置。
  7. 【請求項７】 センサ装置が４つの測定線分を有している、請求項１から６
    までのいずれか１項記載のセンサ装置。
  8. 【請求項８】 送信器（１４）が組込状態で下位の第１の平行線上に配置さ
    れており、受信器（１５）が組込状態で上位の第２の平行線上に配置されている
    、請求項５記載のセンサ装置。
  9. 【請求項９】 ガラス（１３）における、少なくとも１つの送信器（１４）
    の円錐ビーム（２０）の複数の反射面の中央が、互いに少なくともほぼ等間隔に
    配置されていて、有利には台形の両方の平行線の間に存在する直線上に配置され
    ている、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサ装置。
  10. 【請求項１０】 光導波体（１０）、送信器（１４）および受信器（１５）
    が、送信器光（１７）の全反射が１回しかガラス（１３）に行われないように、
    形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のセンサ装置。
  11. 【請求項１１】 光導波体（１０）においてそれぞれ１つの送信器（１４）
    もしくは受信器（１５）に光学素子（１６）が対応配置されており、該光学素子
    （１６）が特に２つの複数の別個のレンズを備えている、請求項１から１０まで
    のいずれか１項記載のセンサ装置。
  12. 【請求項１２】 前記レンズが互いに移行している、請求項１１記載のセン
    サ装置。
  13. 【請求項１３】 光導波体（１０）においてそれぞれ１つの受信器（１４）
    もしくは送信器（１５）に光学素子（１６）が対応配置されており、該光学素子
    （１６）が唯一のレンズを備えている、請求項１から１０までのいずれか１項記
    載のセンサ装置。
  14. 【請求項１４】 光導波体（１０）に、中央でまたは大きい方の平行線に向
    かってずらして、自動光制御装置のための受信光学系（２１）が配置されている
    、請求項６から１３までのいずれか１項記載のセンサ装置。
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