CN212569180U - 一种雨量传感器的光路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种雨量传感器的光路结构，玻璃的外表面设为玻璃全反射面，光路结构包括有发射源、发射端透镜、若干个双全反射面透镜、接收端透镜、接收元件，双全反射面透镜依次设置，发射源发射红外信号光并射向发射端透镜，红外信号光在发射端透镜中形成射向玻璃全反射面的平行光，平行光依次通过若干个光路单元后再经过玻璃全反射面的全反射最后进入接收端透镜，并在接收端透镜中聚集形成接收信号，接收元件接收接收信号。本实用新型的雨量传感器的光路结构，利用双全反射面透镜增加玻璃内部全反射区域数量，从而增加感应区域的数量和总面积。在同等感应参数条件下，能够节约元件成本。

Description

一种雨量传感器的光路结构

技术领域

本实用新型属于雨量传感器技术领域，具体涉及一种雨量传感器的光路结构。

背景技术

截止2019年年底，全国汽车保有量达2.6亿辆，与2018年年底相比增加2122万量，增长8.8％。随着人民生活质量的提高，对汽车的需求量将持续增加，同时在汽车功能上也有更高的要求，尤其是更加智能化。

目前，只有少部分中高档车型配有自动雨刮器，其主要原因在于此传感器有一定的技术壁垒，被国外部分大型汽车配件企业掌握，售价偏高。

雨量传感器，采用红外LED作为信号光源，利用发射端透镜将LED发出红外信号光准直倾斜入射到汽车前挡玻璃中。当斜入射的信号光满足玻璃全反射的角度要求时，信号光线会反射至接收端透镜，经过接收端透镜的聚焦会聚到接收元件上。当挡风玻璃上表面有雨滴时，全反射条件被破坏，红外信号光从玻璃上端直接出射，不再返回至接收元件上，接收到的信号降低，从而判断挡风玻璃上有雨滴，启动雨刮器，以此实现自动雨刮的功能。

如图1所示，一组元件(发射源1和接收元件2)、一对透镜(透镜21和透镜22)、硅胶粘合层31以及玻璃41，组成一个光路整体，在挡风玻璃上表面形成一个感应区域5(如图2所示)，此感应区域域直接决定传感器的灵敏度，是传感器最重要的参数之一。因此，为了提高灵敏度，通常设置两发两收(如图1所示，包括另一组元件：发射源3和接收元件4，透镜23和透镜24)，或者两发三收，甚至一发六收来增加感应区域域的数量，同时增加感应区域域的面积。但这样需要设置较多的元器件，增加传感器的成本。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种雨量传感器的光路结构，安装在玻璃的内侧，玻璃的外表面设为玻璃全反射面，所述光路结构包括有发射源、发射端透镜、若干个双全反射面透镜、接收端透镜、接收元件，所述双全反射面透镜分别包括有第一全反射面和第二全反射面，双全反射面透镜依次设置，所述发射源发射红外信号光并射向发射端透镜，红外信号光在发射端透镜中形成射向玻璃全反射面的平行光，平行光依次通过若干个光路单元后再经过玻璃全反射面的全反射最后进入接收端透镜，并在接收端透镜中聚集形成接收信号，接收元件接收接收信号，每个光路单元依次包括有玻璃全发射面的全反射、第一全反射面的全反射、第二全反射面的全反射。

作为上述技术方案的优选，所述发射端透镜、双全反射面透镜和接收端透镜均分别通过硅胶粘合在玻璃的内表面。

作为上述技术方案的优选，所述玻璃为平面玻璃或者曲面玻璃。

作为上述技术方案的优选，所述发射端透镜、双全反射面透镜和接收端透镜均由PC材料制成。

作为上述技术方案的优选，所述平行光进入第一全反射面的入射角和进入第二全反射面时的入射角分别大于双全反射面透镜的全反射临界角。

作为上述技术方案的优选，所述第一全反射面和第二全反射面为镜面。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的雨量传感器的光路结构，利用双全反射面透镜增加玻璃内部全反射区域数量，从而增加感应区域的数量和总面积。在同等感应参数条件下，能够节约元件成本。

附图说明

图1是现有雨量传感器的光路结构示意图；

图2是现有雨量传感器的光路示意图；

图3是本实用新型的雨量传感器的光路结构示意图；

图4是本实用新型的雨量传感器另一角度的光路结构示意图；

图5是本实用新型雨量传感器的光路示意图；

图6是本实用新型雨量传感器的另一种光路示意图；

图7是本实用新型雨量传感器的另一种光路示意图；

图8是本实用新型雨量传感器的另一种光路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图3-4所示，一种雨量传感器的光路结构，安装在玻璃41的内侧，玻璃41的外表面设为玻璃全反射面42，所述玻璃41为平面玻璃，所述光路结构包括有一个发射源1、一个发射端透镜25、一个双全反射面透镜27、一个接收端透镜26、一个接收元件2。发射端透镜25、双全反射面透镜27和接收端透镜26均由PC材料制成。发射端透镜25、双全反射面透镜27和接收端透镜26均分别通过硅胶粘合在玻璃41的内表面，硅胶在玻璃41内表面形成硅胶粘合层31。所述双全反射面透镜27分别包括有第一全反射面28和第二全反射面29，发射源1发射红外信号光并射向发射端透镜25，红外信号光在发射端透镜25中形成射向玻璃41全反射面的平行光6，平行光6的入射角度大于玻璃41的全反射临界角在全反射面42反生全反射，然后进入到双全反射面透镜27中，先后在第一全反射面28位置和第二全反射面29位置发生全反射，然后再次进入到玻璃41中，在玻璃41全反射面42发生全反射，最后进入到接收端透镜26中，在接收端透镜26中聚集形成接收信号7，接收元件2接收接收信号7。这样平行光6在玻璃全反射面42上形成了两处全反射区域，分别设为感应区域5。当感应区域5内的玻璃41外表面有雨滴时，玻璃全反射面42的全反射条件被破坏，平行光5的光路被破坏，接收元件2接收的接收信号7被改变，进而判断有雨和雨量大小。只要满足相应的全反射条件，平行光6两次入射在玻璃全反射面42上时的光线方向可以平行，如图5所示，也可以岔开一定角度，如图6所示。但是应该尽量避免两处感应区域重叠，如图7所示，这样会减少感应区域的总面积。

实施例二

如图8所示，一种雨量传感器的光路结构，安装在玻璃41的内侧，玻璃41的外表面设为玻璃全反射面，所述光路结构包括有一个发射源1、一个发射端透镜25、两个双全反射面透镜27、一个接收端透镜26、一个接收元件2。所述双全反射面透镜27分别包括有第一全反射面28和第二全反射面29。发射源1发射红外信号光并射向发射端透镜25，红外信号光在发射端透镜25中形成射向玻璃全反射面的平行光6，平行光6的入射角度大于玻璃41的全反射临界角在全反射面反生全反射，然后进入到第一个双全反射面透镜27中，在第一个双全反射面透镜27的第一全反射面28位置和第二全反射面29位置先后发生全反射，然后再次进入到玻璃41中，在玻璃全反射面发生全反射，进入到第二个双全反射面透镜27中，在第二个双全反射面透镜27的第一全反射面28位置和第二全反射面29位置先后发生全反射，然后再次进入到玻璃41中，在玻璃41全反射面发生全反射。最后进入到接收端透镜26中，在接收端透镜26中聚集形成接收信号7，接收元件2接收接收信号7。这样平行光6在玻璃全反射面上形成了3个感应区域5。平行光6在第一全反射面28和第二全反射面29时入射角都必须满足全反射条件。因此发射源1、发射端透镜25、双全反射面透镜27、接收端透镜26和接收元件2在玻璃41内侧上需按设计角度范围内进行安装。同时还要考虑到硅胶粘合层31的折射率。如果受制于安装角度，双全反射面透镜27的第一全反射面28和第二全反射面29无法形成全反射条件时，也可以在第一全反射面28和第二全反射面29的外侧电镀镜面处理，使得第一全反射面28和第二全反射面29形成镜面反射，同样实现上述光路结构要求。但是相比于完全依靠双全反射面透镜27结构及材料形成的全反射效果，利用镜面反射会增加器件加工成本。

值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的发射源、接收元件等技术特征应被视为现有技术，以及雨量传感器其他部件，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种雨量传感器的光路结构，安装在玻璃的内侧，玻璃的外表面设为玻璃全反射面，其特征在于，所述光路结构包括有发射源、发射端透镜、若干个双全反射面透镜、接收端透镜、接收元件，所述双全反射面透镜分别包括有第一全反射面和第二全反射面，双全反射面透镜依次设置，所述发射源发射红外信号光并射向发射端透镜，红外信号光在发射端透镜中形成射向玻璃全反射面的平行光，平行光依次通过若干个光路单元后再经过玻璃全反射面的全反射最后进入接收端透镜，并在接收端透镜中聚集形成接收信号，接收元件接收接收信号，每个光路单元依次包括有玻璃全发射面的全反射、第一全反射面的全反射、第二全反射面的全反射。

2.如权利要求1所述的雨量传感器的光路结构，其特征在于，所述发射端透镜、双全反射面透镜和接收端透镜均分别通过硅胶粘合在玻璃的内表面。

3.如权利要求1所述的雨量传感器的光路结构，其特征在于，所述玻璃为平面玻璃或者曲面玻璃。

4.如权利要求1所述的雨量传感器的光路结构，其特征在于，所述发射端透镜、双全反射面透镜和接收端透镜均由PC材料制成。

5.如权利要求4所述的雨量传感器的光路结构，其特征在于，所述平行光进入第一全反射面的入射角和进入第二全反射面时的入射角分别大于双全反射面透镜的全反射临界角。

6.如权利要求4所述的雨量传感器的光路结构，其特征在于，所述第一全反射面和第二全反射面为镜面。

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