JP2010025924A - 光センサ - Google Patents

Abstract

【課題】特定の用途向けの最適光指向特性がごくわずかの必要経費で、追加の空間を必要とせずに得られる光センサを提供すること。
【解決手段】光センサは、窓ガラス、特に自動車の風防ガラスに面接触するように適合された光プレートを有する。これはさらに、窓ガラスから見て外側に向く光プレートの側面に配置された１つまたは好ましくは複数の受光器を有する。光阻止面領域および光透過面領域を有する光マスクが、各受光器の上流の光路に配置される。光透過面領域はそれぞれ、光プレートを横切って受光器に当たり光阻止面領域によって区切られる光路を露出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、窓ガラス、特に自動車の風防ガラスに面接触するように適合された光プレートと、窓ガラスから見て外側に向く光プレートの側面に配置された少なくとも１つの受光器とを含む光センサに関する。このようなセンサの典型的な例は、自動車の照明システムを制御するための光センサ、あるいは温度調節器に入力パラメータを供給する太陽センサであり、風防ガラスワイパの自動制御用の雨センサと組み合わされることが多い。

このタイプの従来のセンサは、凸レンズ構造と光導波路の両方が中に形成された光プレートを有する。そのレンズは、窓ガラスに入射する光を集束し、この光は次に、光導波路を経由して受光器上に導かれる。光ビームの多偏向をもたらすそのレンズおよび光導波路の構造を備えて、光プレートは、プリント回路基板上に通常では実装される受光器の空間配置に適合することで、かなり複雑な３次元形状を有する。センサが複数のセンサユニット、例えば雨センサおよび光センサを含む場合、その複雑さは特に著しく、また特に大きな空間が必要になる。

レンズ構造がフレネルレンズである光プレートが使用される場合には、複雑さおよび空間要件がずっと少なくなる。このタイプのセンサは、未公開ドイツ特許出願第１０ ２００７ ０３６ ４９２．１号の主題になっている。

光センサは一般に、所望の機能によって決まる光指向特性を有する。可能な範囲内で、雨センサは、変化する光源から生じて風防ガラス上に完全に反射される光だけを受光すべきである。周辺光は、雨に関連する事象の測定に影響を及ぼすことがあるだけなので、可能な範囲で抑制されるべきである。一方、光センサは、例えば狭い立体角により正面に、あるいは無指向性になど、特定の方向から入射して風防ガラスを横切る光を選択的に受光するように設計される。所望の指向特性は、様々な方策をとることによって得ることができるが、方策のすべてが関連するとともに追加の空間を必要とする。

ドイツ特許出願第１０ ２００７ ０３６ ４９２．１号

本発明は、添付の特許請求の範囲でより詳細に定義されているが、特定の用途向けの最適光指向特性がごくわずかの必要経費で、追加の空間を必要とせずに得られる光センサを提供する。

そのために、光阻止面領域および光透過面領域を有する光マスクが、受光器の上流の光路に配置され、光透過面領域は、光プレートを横切って受光器に当たり光阻止面領域によって区切られる光路を露出する。光マスクは何らの空間も必要とせず、１つまたは複数の受光器に面する光プレートの表面に直接付けることができ、より具体的には印刷することができる。光マスクは、受光器の上流の光路内に直接配置できるので、受光器への望ましくないどんな光成分のアクセスも、特に光プレートの指向性機能または集束機能と協働して事実上除外される。

さらなる詳細は、添付の図面に関する本発明の例示的な実施形態についての以下の説明により明らかになるであろう。

２つのセンサユニットを有する光センサの概略断面図である。 図１の光センサの一方のセンサユニットの指向特性を示す図である。 図１の光センサの他方のセンサユニットの指向特性を示す図である。 センサユニットの概略斜視図である。

図１に概略的に示された光センサは、風防ガラス１の内側に取り付けるものであり、２つのセンサユニットを含む。このセンサは、例えば透明なゴムまたはゲルである透明結合層２を用いて風防ガラス１の表面に結合される。センサの重要な構成要素は、透明なプラスチック材料製の光プレート３である。光プレート３は、風防ガラス１から見て外側に向くその表面に、光阻止面領域および光透過面領域の格子からなる光マスク４を積載する。一対の受光器６ａ、６ｂが、透明結合層５を用いて光プレート３および光マスク４に結合される。

図１に示されたセンサの構成では、風防ガラス１、結合層２および５、ならびに光プレート３はすべて、同じ屈折率を有する。その結果、風防ガラスに入射するどんな光ビームも、受光器６ａ、６ｂの感光面上まで一直線に通り抜けて導かれる。しかし、光の通路は、図２に示されるように光マスク４によって制限される。マスク４の光透過面領域は、光阻止面領域によって限定された通路窓を形成する。図２に示された実施形態では、パターン化された要素は小さな正方形である。図２の概略図に反して、正方形の辺の長さは、受光器の感光面の広さよりもずっと小さい。このようにして、受光器６ａおよび６ｂそれぞれに入射する光線の２つのビーム２０ａおよび２０ｂについて図１ａおよび図１ｂに示したような、滑らかな指向特性の曲線が得られる。

図２は、光マスクの機能を分かりやすく示す。点線で示した光ビーム１０ａは、マスクの光阻止面領域に当たって吸収される。実線で示された光ビーム１０ｂは、マスク４の光透過面領域に当たり、受光部６まで進むことができる。

図１の第１および第２のセンサユニットはそれぞれ、受光器６ａおよび６ｂを含む。両方のセンサユニットが、風防ガラスに入射する周辺光を検出する。しかし、第１のセンサユニットは図１ａの指向特性２０ａを有し、第２のセンサユニットは図１ｂの指向特性２０ｂを有する。

実際的な実施形態では、このセンサはさらに、ここで示されていないセンサユニット、特に雨センサを含む。雨センサは、風防ガラス上に完全に反射される、変化する光源からの光ビームを集束するためのレンズ構造を必要とする。必要なレンズ構造は、光プレート４を刻印または浮き彫りすることによってフレネルレンズとして構成される。このフレネルレンズは光マスクと協働し、こうして有用な光線だけを通過させ、こうすることで外光が入らないように受光部を遮蔽する。

複数のセンサユニットを有するこのセンサは、極めてコンパクトな構造である。このセンサは、その複雑な機能にもかかわらず、製造するのに非常に費用効率が高く、さらに、光阻止面領域および光透過面領域を有する光マスクを適切に付けることによって、例えば光プレートの表面に印刷することによって、あるいはフィルム上に接着剤で貼り付けることによって、特定の用途のそれぞれの要件に適合させるのが容易である。

１ 風防ガラス
２ 透明結合層
３ 光プレート
４ 光マスク
５ 透明結合層
６ａ 受光器
６ｂ 受光器
１０ａ 光ビーム
１０ｂ 光ビーム
２０ａ 指向特性
２０ｂ 指向特性

Claims (12)

1. 窓ガラス、特に自動車の風防ガラスに面接触するように適合された光プレートと、前記窓ガラスから見て外側に向く前記光プレートの側面に配置された少なくとも１つの受光器とを含む光センサであって、
   光阻止面領域および光透過面領域を有する光マスクが前記受光器の上流の光路に配置され、前記光透過面領域が、前記光プレートを横切って前記受光器に突き当たり且つ前記光阻止面領域によって区切られる光路を露出することを特徴とする光センサ。
2. 請求項１に記載の光センサにおいて、前記光プレートがフレネルレンズ構造を含むことを特徴とする光センサ。
3. 請求項１または２に記載の光センサにおいて、前記光マスクが前記光プレートと前記受光器の間に配置されることを特徴とする光センサ。
4. 請求項３に記載の光センサにおいて、前記光マスクが、前記受光器に面する前記光プレートの側面の領域の上に付けられることを特徴とする光センサ。
5. 請求項４に記載の光センサにおいて、前記光マスクが、前記受光器に面する前記光プレートの表面に印刷されることを特徴とする光センサ。
6. 請求項４または５に記載の光センサにおいて、前記受光器が、光結合層を介して前記光プレートと結合されることを特徴とする光センサ。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の光センサにおいて、
   異なる光指向特性を有する複数のセンサユニットが、前記光プレートの同じ側面に配置された複数の受光器と、前記光マスクの付随する光透過面領域とによって形成されることを特徴とする光センサ。
8. 請求項７に記載の光センサにおいて、前記複数のセンサが、雨センサと、異なる光指向特性を有する２つの光センサとを構成することを特徴とする光センサ。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の光センサにおいて、前記光阻止面領域が不透明層によって形成され、この不透明層から前記光透過面領域がくぼんでいることを特徴とする光センサ。
10. 請求項９に記載の光センサにおいて、前記光阻止面領域および前記光透過面領域それぞれがパターン化構造を有することを特徴とする光センサ。
11. 請求項１０に記載の光センサにおいて、前記パターン化構造が、前記受光器の感光面の表面積と比べて小さな表面積を有するパターン化要素からなることを特徴とする光センサ。
12. 請求項１１に記載の光センサにおいて、前記パターン化要素が正方形であることを特徴とする光センサ。

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