KR20090111770A - 광 센서 장치 - Google Patents

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KR20090111770A
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울리히 박케스
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테에르베 오토모티브 일렉트로닉스 운트 콤포넌츠 게엠베하
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Abstract

광 센서 장치(optical sensor device)는 발광기(24), 수광기(26), 및 발광기(24)에 의해 방출된 광선속(光線束)을 창유리 내외로 커플링하고 수광기(26)로 안내하는 데 사용되는 렌즈 플레이트(12)를 구비하는 센서 유닛을 포함한다. 렌즈 플레이트(12)는 발광기(24)와 수광기(26)를 향하는 제1 면(12a) 상에 프레넬 렌즈 구조체(fresnel lens structure)(18a, 18b)와 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b)를 갖는 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b)와, 창유리를 향하는 반대측의 제2 면(12b) 상에 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)를 포함한다. 이러한 구성은 특히 빗물 감지 센서(rain sensor)로서 사용하기에 적합하다. 발광기가 없는 센서 장치는 라이트 센서(light sensor)로서 사용하기에 적합하다.

Description

광 센서 장치{OPTICAL SENSOR DEVICE}
본 발명은 창유리, 구체적으로는 자동차의 윈드실드(wildshield)에 커플링되도록 되어 있는 광 센서 장치(optical sensor device)에 관한 것이다.
이러한 타입의 센서 장치는 윈드실드 와이퍼의 자동 작동을 위해 자동차에 있는 빗물 감지 센서(rain sensor)로서, 그리고 차량의 등을 제어하기 위한 라이트 센서(light sensor)로서 주로 사용된다. 예컨대, 윈드실드를 향해 경사진 EP 1 068 112 B1에 제시되어 있는 빗물 감지 센서의 렌즈와 같은, 빔 경로에 영향을 끼치는 종래의 렌즈의 사용은 비교적 많은 양의 공간을 필요로 한다.
홀로그래피 구조의 사용은, 예컨대 WO 03/026937 A1으로부터 공지되어 있는 바와 같이 보다 작은 구성을 실현하는 것을 허용한다. 이들 센서는 회절 소자를 이용한 광회절 원리를 기초로 하고, 이에 따라 이러한 원리에 의해 야기되는, 실질적으로 보다 낮은 유효 발광 효율과 미광(微光)에 대한 보다 높은 감도라는 결점을 갖는다.
DE 196 08 648 C1은 광도파로 유닛의 광 출입면이 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 구성되는 광 센서 장치를 제안한다. 그러나, 렌즈가 구성되어 있는 광도파로의 표면은 창유리 표면에 대해 수직이기 때문에, 이 광 센서 장치는 매우 많은 양의 공간을 필요로 한다.
종래 기술의 빗물 감지 광 센서 장치 또는 주광 센서 장치(daylight sensor device)의 기본적인 단점은 높은 생산비와 사용에 의해 감지되는 표면적의 크기에 대한 센서 치수의 불리한 비율에서 확인된다.
본 발명은 최적의 광 조건의 경우에 매우 작은 구조적 공간만을 필요로 하며 전방 영역에 있는 물체와 외부광에 대해 가능한 한 낮은 감도를 갖는 광 센서 장치를 제공한다.
이러한 목적으로, 광 센서 장치의 제1 실시예에서는 발광기, 수광기, 및 발광기에 의해 방출되는 광선속(光線束)을 창유리 내외로 커플링하고 이 광선속을 수광기로 안내되는 위해 사용되는 렌즈 플레이트를 포함하는 센서 유닛이 제공된다. 렌즈 플레이트는 발광기와 수광기를 향하는 제1 면 상에 프레넬 렌즈 구조체와 프레넬 반사기 구조체를 갖는 조합형 프레넬 구조체와, 창유리를 향하는 반대측의 제2 면 상에 프레넬 반사기 구조체를 포함한다. 이러한 구성은 특히 빗물 감지 센서로서 사용하기에 적합하다.
이 경우, 렌즈 플레이트에 있는 센서 유닛은 대향 배치된 프레넬 반사기 구조체를 갖는, 서로 인접한 2개의 별도의 조합형 프레넬 구조체를 갖는다. 발광기는 하나의 프레넬 렌즈 구조체의 초점에 배치되고, 수광기는 다른 하나의 프레넬 렌즈 구조체의 초점에 배치된다. 발광기에 의해 방출되는 광선속은 하나의 조합형 프레넬 구조체에 의해 평행하게 되고, 렌즈 플레이트를 수직으로 통과하며, 적절한 프레넬 반사기 구조체의 의해 창유리에 대해 소정 각도로 안내되고, 창유리에 의해 전반사된 후, 다른 조합형 구조체와 관련된 프레넬 반사기 구조체의 의해 렌즈 플 레이트에 커플링되며, 렌즈 플레이트를 수직으로 통과하여 다른 조합형 프레넬 구조체로 안내되고, 다른 조합형 프레넬 구조체에 의해 수광부에 포커싱된다. 광학 활성 요소 모두가 렌즈 플레이트에 집중된다는 사실로 인해 최소 공간을 필요로 하게 된다. 동시에, 창유리 상의 유용한 큰 센서면이 얻어진다.
광 센서 장치의 제2 실시예에서는, 수광기와, 창유리에 입사되는 광선속을 창유리 외측으로 커플링하고 이 광선속을 수광기로 안내하는 데 사용되는 렌즈 플레이트를 포함하는 센서 유닛이 제공된다. 렌즈 플레이트는 수광기를 향하는 제1 면 상에 프레넬 렌즈 구조체와 프레넬 반사기 구조체를 갖는 조합형 프레넬 구조체와, 창유리를 향하는 반대측의 제2 면 상에 프레넬 반사기 구조체를 포함한다. 이러한 구성은 특히 라이트 센서로서 사용하기에 적합하다.
이 경우, 창유리에 평행하게 충돌하는 광선속은 창유리를 소정 각도로 통과한 후, 프레넬 반사기 구조체에 의해 렌즈 플레이트에 커플링되고, 렌즈 플레이트를 수직으로 통과하여 조합형 프레넬 구조체로 안내되며, 다른 조합형 프레넬 구조체에 의해 수광기 상에 포커싱된다. 여기서도, 광학 활성 요소 모두가 렌즈 플레이트에 집중되기 때문에, 최소 공간 요건이 얻어진다. 동시에, 검출할 광에 대한 우수한 방향 탐지 효과가 얻어진다.
빗물 감지/라이트 센서의 유리한 실시예에서, 광 센서 디바이스의 구성 양자가 조합되고, 조합형 프레넬 구조체와 프레넬 반사기 구조체가 형성된 공통 렌즈 플레이트를 공유한다.
본 발명에 따른 광 센서 디바이스의 유리하고 적절한 양태는 종속항으로부터 명백할 것이다. 이하에서, 첨부 도면을 참고하여 바람직한 실시예의 원리에 대해 더욱 상세히 설명하겠다.
본 발명에 따르면, 최적의 광학 조건의 경우에 매우 작은 구조적 공간만을 필요로 하며 전방 영역에 있는 물체와 외부광에 대해 가능한 한 낮은 감도를 갖는 광 센서 장치가 제공된다.
빗물 감지 센서는 통상적으로 2개의 동일한 광 센서 유닛으로 구성된다. 이러한 타입의 센서 유닛이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 센서 유닛은 자동차의 윈드실드(10)에 부착된다. 센서 유닛의 광학 활성 요소는 렌즈 플레이트(12)이다. 렌즈 플레이트(12)는 커플러층(14)에 의해 윈드실드(10)에 광학적으로 커플링된다.
윈드쉴드(10) 반대측을 향하는 제1 면(12a) 상에서, 렌즈 플레이트(12)에는 서로 짧은 거리를 두고 배치되어 있는 2개의 동일한 프레넬 구조체(16a, 16b)가 마련된다. 프레넬 구조체(16a, 16b) 양자는 각각 축(A, B)에 관하여 회전 대칭으로 구성된다. 프레넬 구조체(16a, 16b)는 내측부와 외측부로 분할되는데, 외측부는 내측부보다 축(A 또는 B)으로부터의 반경 반향 거리가 더 크다. 내측부는 프레넬 렌즈 구조체(18a, 18b)로 구성되고, 외측부는 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b)로 구성된다. 아래에서, 이에 따라 윈드실드(10) 반대측을 향하는 렌즈 플레이트(12)의 제1 면(12a) 상의 프레넬 구조체는 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b)라고 칭한다.
특히 도 1a의 세부 사항 확대도에서 볼 수 있는 바와 같이, 프레넬 렌즈 구조체(18a, 18b)와 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b) 양자는 톱니형 프로파일을 갖고, 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b)의 플랭크(flank)는 각각 축(A, B)을 향하며, 프레넬 렌즈 구조체(18a, 18b)의 대응하는 플랭크보다 가파르고 길다.
조합형 프레넬 구조체(16a, 16b)의 반대측의, 윈드실드(10)를 향하는 제2 면(12b) 상에서, 렌즈 플레이트(12)에는 렌즈 플레이트의 중심면(M)에 대해 거울상 대칭인 2개의 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)가 마련된다. 제1 면(12a)의 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b)와 마찬가지로, 제2 면(12b)의 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b) 역시 번갈아 융기하고 오목하게 된 정밀한 표면 성형부로 이루어진다.
발광기(24)는 관련 회전 대칭축(A) 상에 놓여 있는 프레넬 렌즈 구조체(18a)의 초점에 배치된다. 수광기(26)는 관련 회전 대칭축(B) 상에 놓여 있는 프레넬 렌즈 구조체(18b)의 초점에 배치된다.
발광기(24)는 특정 주파수 범위의 광을 방출하며, 이러한 점에 있어서, "광"이라는 용어는 가시광으로 제한되는 것이 아니라, 보다 구체적으로 말하자면 적외선 범위의 방사선일 수 있다. 발광기(24)에 의해 방출되는 발산 광선속은 조합형 프레넬 구조체(16a)에 의해 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하는 평행광으로 재형상화된다. 여기에서 조합형 프레넬 구조체(16a)는 프레넬 렌즈 구조체(18a)에 입사되는 광선은 굴절만 되는 반면, 프레넬 구조체(20a) 상에 입사되는 광선은 굴절 및 반사되도록 구성된다(도 1 및 도 1a 참고). 최종 분석에 있어서, 모든 광선은 동일한 방향으로 주어지기 때문에, 전체가 평행한 광선속이 생성된다.
도 1a를 참고하면 이해되겠지만, 프레넬 렌즈 구조체(18a, 18b)와 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b) 사이의 경계의 (반경 방향) 위치는 발광기(24)로부터의 광선이 굴절되는 프레넬 렌즈 구조체(18a)의 (도 1a의 도면에 따른) 우측 플랭크로 입사되는 광선속의 광선의 입사각에 좌우된다. 이들 플랭크의 경사각은 굴절 광선이 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하도록 미리 규정된다. 축(A)으로부터의 반경 방향 거리가 증가하는 경우, 이것은 입사각이 점점 더 작아지게 한다. 입사각이 예정값 미만으로 떨어진(즉, 광선이 너무 작은 각도로 플랭크에 입사하는) 지점에는 프레넬 반사기 구조체(20a)에 대한 현저한 천이부가 마련된다.
렌즈 플레이트(12)를 통과한 평행 광선속은 프레넬 반사기 구조체(22a)에 의해 렌즈 플레이트(12)의 평면에 대해 소정 각도로 반사되고, 커플러층(14)에 진입한다. 커플러층(14)을 통과할 시, 광선속은 윈드실드(10)에 진입하고 윈드실드의 반대측 내면(10a)에서 전반사된다. 그 후, 광선속은 윈드실드(10)를 다시 통과하여 커플러층(14)에 진입하고, 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하도록 프레넬 반사기 구조체(22b)에 의해 편향된다. 조합형 프레넬 구조체(16b)는 궁극적으로 평행 광선속을 수광기(26)에 충돌하는 수렴 광선속으로 변형한다.
프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)는 몇몇 특별한 특징을 나타내며, 이제 도 2를 참고하여, 이들 특징을 설명하겠다. 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)의 표면 성형부는 일반적으로 단면이 톱니 형상이며, 복수 개의 프리즘형 섹션으로 구성된다. 제1 플랭크(221)는 베이스에서 정점까지 연속적으로 직선으로 연장되고, 제2 플랭크는 2개의 섹션(222, 223)으로 구성된다. (도 2의 우측 상의) 제2 플랭크의 섹션(222)은 제2 섹션(223)보다 덜 가파르며, 섹션(222)은 또한 제1 플랭크(221)보다 가파르다.
렌즈 플레이트(12)와 커플러층(14)을 형성하는 각각의 재료의 굴절율(n1, n2)은 톱니 형상의 반사기 구조체(22a, 22b)에 있는 플랭크의 각도와 같이 신중하게 매칭된다. 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하는 광선(L)은 예각(α)으로 플랭크(221)에 입사되고, 전반사되며, 소정 각도(β)로 플랭크(222)에 입사된다. 도 2에 도시한 구성에서, 각도(β)는 90°이기 때문에, 방출각(γ) 역시 90°에 이른다. 그 결과, 플랭크(222)에서는 어떠한 광의 굴절도 발생하지 않는다.
굴절율(n1, n2)은 서로 약간만 상이하다. 플랭크(221) 상에서의 광선의 전반사를 위한 조건은 입사각이 굴절율의 비의 아크사인(arc sine)값보다 커야 한다는 것이다. 굴절율의 비는 1과 약간만 다르기 때문에, 입사각(α)은 비교적 작아야 한다. 예컨대, 대략 26°의 최대 입사각은 렌즈 플레이트(12)를 위한 폴리카보네이트와 커플러층(14)을 위한 실리콘 고무의 재료의 편성을 초래한다. 이러한 각도는 반사기 구조체의 최소 기울기를 결정한다. 실제 기울기는 윈드실드(10)를 향해 빠져나가는 광선이 창유리 상에서의 전반사를 위해 필요한 각도를 갖도록 결정된다. 윈드실드(10) 상에서의 전반사를 위해 바람직한 진입각은 통상적으로 대략 45°에 이른다. 이러한 각도는 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)의 기하학적 형상 에 대해 형성된 요구 사항에 대해 적절하다.
도 3a 역시 도 2에 도시한 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)의 기하학적 형상을 이용하여 얻을 수 있는 광 전달을 개략적으로 보여준다. 렌즈 플레이트(12)와 커플러층(14) 사이의 경계층에서는 어떠한 광 굴절도 일어나지 않는다. 그 결과는 윈드실드(10)의 전반사면에 의해 형성된 센서면의 비최적 조명이다.
조건은 톱니 구조의 우측 플랭크에 있는 섹션(222)이 훨씬 더 평탄한 도 3b에서 훨씬 더 불리할 수 있다. 광선은 90°이외의 각도로 플랭크(222)에 입사되기 때문에 수학적으로 음의 방향(도 3b에서 우측)으로의 광 굴절이 일어난다. 빠져나가는 광선속은 도 3a에서보다 훨씬 좁다.
도 3c에는 기하학적 형상에 대한 최적 조명 조건이 도시되어 있다. 여기에서, 본 도면에서의 톱니 구조의 우측 플랭크는 분할되지 않고 연속적이며, 좌측 플랭크보다 가파르게 형성되어 있다. 우측 플랭크에서 광굴절은 수학적으로 양의 방향(도 3c에서 좌측)으로 일어난다. 좌측 플랭크 상에 광선이 충돌하는 충돌각 역시 전반사를 위한 조건에 대해 적절하다. 우측 플랭크에서 굴절된 광선속은 이웃한 톱니 구조의 정점을 건드릴 뿐이다. 이것은 윈드실드(10) 상의 센서면의 완벽한 조명을 생성한다.
다른 접근법에 따르면, 가능한 한 센서면을 포함하는 전술한 조명의 원리는 개선된 외부광 억제를 위해 부분적으로 포기된다. 사실상, 윈드실드(10) 외측으로부터 작용하는 외부광(예컨대, 태양광)이 마찬가지로 수광기(26)에 입사될 수 있다 는 것을 고려해야 한다. 테스트와 시뮬레이션은 앞서 논의한 개략적인 조건 내에서, 실질적으로 대칭인 톱니 구조의 구성이 외부광에 대한 가능한 최상의 둔감성을 형성한다는 것을 보여준다. 이 접근법에 따라 구성된 실시예가 도 4에 도시되어 있다.
이러한 맥락에서 대칭 구성은 좌측 플랭크와 우측 플랭크가 (세분화 없이) 직선형이고 윈드실드(10) 평면이나 렌즈 플레이트(12)에 대해 동일한 경사각을 갖는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 추가적으로, "실질적으로" 대칭인 톱니 구조의 구성은 명확히 통상의 공차 범위 내의 편차를 포함하고, 렌즈 플레이트(12)와 커플러층(14)의 굴절율의 차이를 고려하는 것으로 의도된다.
전술한 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)의 구성의 완벽한 기능을 위해서는, 커플러층(14)의 재료가 기포 등을 포함하는 일 없이 폼피팅(form-fitting) 방식으로 반사기 구조체(22a, 22b)의 표면과 접촉하는 것이 필수적이다.
도 5에 도시한 광 센서 장치의 실시예는 방향 감지 주광 센서이다. 본 도면에 도시한 센서 유닛 역시 광학 요소로서의 역할을 하는 렌즈 플레이트(12)를 구비하며, 이 경우에 렌즈 플레이트는 단지 조합형 프레넬 구조체(16)와 이 구조체의 반대측에 배치된 대응하는 프레넬 반사기 구조체(22)만을 구비한다. 조합형 프레넬 구조체(16)는 도 1 및 도 4에 도시한 빗물 감지 센서 장치와 동일한 구성의 것이며, 이에 따라 (내측) 프레넬 렌즈 구조체와 (외측) 프레넬 반사기 구조체를 포함하지만, 도 5에는 간략화를 위해 프레넬 렌즈 구조체만이 도시되어 있다.
수광부(26)는 프레넬 렌즈 구조체의 초점에 배치된다. 렌즈 플레이트(12)는 커플러층(14)에 의해 윈드실드(10)에 커플링되고, 도시한 실시예에서 윈드실드(10)의 경사각은 대략 27°에 이른다. 프레넬 반사기 구조체(22)의 기하학적 형상에 대해서, 빗물 감지 센서에 관한 전술한 실시예의 경우와 동일한 기준을 적용할 수 있다.
주광 센서는, 윈드실드(10)에 수평으로 입사되고, 창유리에 입사할 시에 하향 경사져 굴절되며, 커플러층(14)을 통과하여 프레넬 반사기 구조체(22)와 충돌하는 광에 반응하며, 상기 프레넬 반사기 구조체는 광선을 편향시키고 이러한 광선을 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과시켜, 수광기(26)에 포커싱하는 조합형 프레널 구조체(16) 상으로 안내한다.
실제로, 조합형 빗물 감지/라이트 센서가 필요하다. 빗물 감지 센서는 도 1 또는 도 4에 도시한 바와 같은 타입의 많은 센서 유닛을 포함한다.
센서 유닛은 서로 인접 배치되고 공통 렌즈 플레이트(12)를 공유한다. 도 5에 도시한 주광 센서의 광학 활성 구조체도 동일한 렌즈 플레이트(12)에 배치된다. 필요에 따라, 상이한 방향으로부터의 광을 수용할 수 있는 다른 센서가 마련된다. 비광학 활성이거나 약간만 광학 활성인 렌즈 플레이트(12)의 일부분을 통해 비방향성 주위 광이 추가적으로 검출될 수 있다.
렌즈 플레이트(12)는 종래의 사출 성형 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 대안으로서, 스탬핑 기술을 채용할 수 있다.
바람직하지 않은 방식으로 내부 및/또는 외부에 커플링되는 광에 의해 야기되는 오작동- 가능한 원인은 이하에서 보다 상세히 논의할 것임 -을 회피하기 위해 서, 적어도 렌즈 플레이트(12)의 비광학 활성면 부분에, 예컨대 재귀 반사 요소(소위 리플렉스 반사기)와 같은 굴절 구조체 또는 반사 구조체가 마련된다. 이것은 광학 활성면에 입사되지 않는 광이 "무해한" 방향으로 편향되게 한다. 대안으로서, 광에 대해 불투과성인 프린팅을 사용하여 일면 또는 양면에 비광학 활성부를 마련할 수 있다. 사실상, 기본적으로 45°각도의 윈드실드(10)의 조명을 위해 사용되는 바람직한 평행 광선속뿐만 아니라, 또한 바람직하지 않은 광선은 윈드실드(10)의 전면 앞에 배치된 모래 입자와 같은 대상을 조명하고, 이에 따라 임의의 습윤을 이루지 않는다. 광선 부분은 이들 대상 상에서 다시 반사될 수 있고, 가능하다면 이러한 방식으로 수광기(26)에 도달할 수 있다. 더욱이, 앞서 이미 언급한 바와 같이 외측으로부터 작용하는 외부광(예컨대, 태양광)이 수광부(26)에 도달할 수 있다. 또한, 발광기(24)에서 나온 광이 가능하다면 복수 회의 반사에 의해 직접[즉, 윈드실드(10)를 통한 우회 없이] 수광기(26)에 도달할 수 있다. 이들 효과 모두는 잘못된 습윤 인지를 초래할 수 있다.
도 1은 빗물 감지 센서의 센서 유닛의 개략적인 단면도.
도 1a는 도 1의 저부 프레넬 구조체의 세부 사항을 개략적으로 확대 도시한 도면.
도 2는 프레넬 반사기 구조체의 개략적인 확대 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 다른 실시예의 대응하는 개략적인 단면도.
도 4는 빗물 감지 센서에 있는 센서 유닛에 관한 특정 실시예의 발광기측의 개략적인 단면도.
도 5는 주광 센서의 개략적인 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 윈드실드
12 : 렌즈 플레이트
14 : 커플러층
16, 16a, 16b : 조합형 프레넬 구조체
18a, 18b : 프레넬 렌즈 구조체
22, 20a, 20b, 22a, 22b : 프레넬 반사기 구조체
221 : 제1 플랭크
222, 223 : 제2 플랭크
24 : 발광기
26 : 수광기

Claims (20)

  1. 발광기(24), 수광기(26), 및 발광기(24)에 의해 방출되는 광선속(光線束)을 창유리 내외로 커플링하고 이 광선속을 수광기(26)로 안내하는 데 사용되는 렌즈 플레이트(12)를 구비하는 센서 유닛을 포함하는, 창유리, 특히 자동차의 윈드실드(10)에 커플링되도록 되어 있는 광 센서 장치(optical sensor device)에 있어서,
    상기 렌즈 플레이트(12)는 발광기(24)와 수광기(26)를 향하는 제1 면(12a) 상에 프레넬 렌즈 구조체(fresnel lens structure)(18a, 18b)와 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b)를 갖는 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b)와, 창유리를 향하는 반대측의 제2 면(12b) 상에 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  2. 수광기(26)와, 창유리에 입사된 광선속을 창유리 외측으로 커플링하고 이 광선속을 수광기(26)로 안내하는 데 사용되는 렌즈 플레이트(12)를 구비하는 센서 유닛을 포함하는, 창유리, 특히 자동차의 윈드실드(10)에 커플링되도록 되어 있는 광 센서 장치에 있어서,
    상기 렌즈 플레이트(12)는 수광기(26)를 향하는 제1 면(12a) 상에 프레넬 렌즈 구조체와 프레넬 반사기 구조체를 갖는 조합형 프레넬 구조체(16)와, 창유리를 향하는 반대측의 제2 면(12b) 상에 프레넬 반사기 구조체(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 면(12a)의 조합형 프레넬 구조체(16a)는 발산 광선속을 평행 광선속으로 재형상화하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 면(12a)의 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b; 16)는 창유리 외측으로 커플링되고 렌즈 플레이트(12)를 횡단하는 평행 광선속을 수렴 광선속으로 재형상화하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평행 광선속은 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 면의 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b; 16)는 발산 광선속 또는 평행 광선속을 포커싱하기 위한 회전 대칭 구조체인 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b; 16)의 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b)는 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b; 16)의 프레넬 렌즈 구조체(18a, 18b)보다 큰 회전 대칭축(A, B)으로부터의 반경 방향 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 면(12b)의 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b; 22)는 평행 광선속을 특정 방향으로 편향시키는 선형 구조체인 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈 플레이트(12)는 제2 면(12b)의 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b; 22)와 폼피팅(form-fitting) 접촉하는 커플러층(14)에 의해 창유리에 커플링되는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 면(12b)의 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b; 22)는 내면에서 반사하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 면(12b)의 프레넬 반사기 구조체(22a, 2b; 22)는 반사가 일어나는 제1 플랭크(flank)(221)와 평행 광선속이 출입하는 제2 플랭크(222, 223)를 갖고, 단면이 거의 톱니 형상인 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 플랭크(222, 223)는 수직으로 횡단되는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 플랭크(222, 223)에서 광의 굴절이 일어나는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제2 플랭크는 기울기가 상이한 2개의 섹션(222, 223)을 갖고, 덜 가파른 섹션(222)은 출입면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제2 플랭크(222, 223)는 각각 제1 플랭크보다 가파른 출입면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 플랭크 및 제2 플랭크(221와, 222 및 223 각각)는 서로에 대해 거의 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 플레이트(12)에, 반대측에 프레넬 반사기 구조체(22a, 22b)가 배치되는, 프레넬 렌즈 구조체(18a, 18b)와, 프레넬 반사기 구조체(20a, 20b)를 포함하는 서로 인접한 2개의 별도의 조합형 프레넬 구조체(16a, 16b)가 형성되고, 발광기(24)는 하나의 프레넬 렌즈 구조체(18a)의 초점에 배치되며, 수광기(26)는 다른 프레넬 렌즈 구조체(18b)의 초점에 배치되고, 발광기(24)에 의해 방출된 광선속은 하나의 조합형 프레넬 구조체(18a)에 의해 평행하게 되고, 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하며, 반대측의 프레넬 반사기 구조체(22a)에 의해 창유리에 대해 소정 각도로 안내되며, 창유리에 의해 전반사된 후, 다른 조합형 프레넬 구조체(16b)의 반대측에 있는 프레넬 반사기 구조체(22b)에 의해 렌즈 플레이트(12)에 커플링되고, 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하여 다른 조합형 프레넬 구조체(16b)로 안내되며, 이 다른 조합형 프레넬 구조체에 의해 수광기(26)로 포커싱되는 것인 적어도 하나의 센서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 광 센서 장치는 공유형 렌즈 플레이트(12)를 구비하는 복수 개의 센서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  19. 제2항에 있어서, 협소한 검출 각도로 창유리에 입사되는 광선속은 소정 각도로 창유리를 통과한 후, 창유리에 대향하는 프레넬 반사기 구조체(22)에 의해 렌즈 플레이트(12)에 커플링되고, 렌즈 플레이트(12)를 수직으로 통과하여 조합형 프레넬 구조체(16)로 안내되며, 이 조합형 프레넬 구조체에 의해 수광기(26)로 포커싱되는 것을 특징으로 하는 광 센서 장치.
  20. 제17항에 따른 광 센서 장치가 제19항에 따른 광 센서 장치와 조합되며, 이들 광 센서 장치는 공유형 렌즈 플레이트(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 빗물 감지/라이트 센서.
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