DE10104653B4

DE10104653B4 - Optoelektronische Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE10104653B4
Application number: DE2001104653
Authority: DE
Inventors: Thomas Weber; Arno Laubrock
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2021-02-03
Also published as: DE10104653A1

Abstract

Optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer transparenten Kraftfahrzeug-Scheibe (1) mit Niederschlag, mit einem Strahlensender (2), einem Strahlenempfänger (3), sowie einem der Innenfläche (1') der Scheibe (1) zugeordneten, einerseits eine dem vom Strahlensender (2) ausgehenden Senderstrahlenbündel zugeordnete Strahlenaustrittsfläche (4) und andererseits eine dem nach zumindest einer an der Außenfläche (1'') der Scheibe (1) stattfindenden Reflexion dem Strahlenempfänger (3) zustrebenden Empfangsstrahlenbündel zugeordnete Strahleneintrittsfläche (5) aufweisenden Strahlenleitkörper (6), wobei an der Innenfläche (1') der Scheibe (1) Profilierungen (7') vorhanden sind, die jeweils senkrecht zur Strahlenaus- bzw. -eintrittsrichtung der Sender- bzw. Empfangsstrahlenbündel ausgerichtete Strahlenein- bzw. -auskoppelbereiche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Strahlenleitkörper (6) selbst und/oder an einem zu seiner Halterung an der Scheibe (1) vorgesehenen Sockel (8) Mittel vorhanden sind, die eine aus zumindest zwei, jeweils einer unterschiedlichen Scheibendicke (d, d') zugeordneten Alternativen auswählbare Einstellung des Abstandes der Strahlenein- und -austrittsflächen (5, 4) von der Innenfläche (1') der Scheibe ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer transparenten Kraftfahrzeug-Scheibe mit Niederschlag, mit einem Strahlensender, einem Strahlenempfänger, sowie einem der Innenfläche der Scheibe zugeordneten, einerseits eine dem vom Strahlensender ausgehenden Senderstrahlenbündel zugeordnete Strahlenaustrittsfläche und andererseits eine dem nach zumindest einer an der Außenfläche der Scheibe stattfindenden Reflexion dem Strahlenempfänger zustrebenden Empfangsstrahlenbündel zugeordnete Strahleneintrittsfläche aufweisenden Strahlenleitkörper, wobei an der Innenfläche der Scheibe Profilierungen vorhanden sind, die jeweils senkrecht zur Strahlenaus- bzw. -eintrittsrichtung der Sender- bzw. Empfangsstrahlenbündel ausgerichtete Strahlenein- bzw. -auskoppelbereiche aufweisen.

Eine optoelektronische Sensoreinrichtung der betreffenden Art ist durch die DE 197 20 874 A1 bekannt. Bei dieser Sensoreinrichtung sind an der Innenfläche der Scheibe Profilierungen vorhanden, die einerseits parallel zur Strahlenaustrittsfläche des Strahlenleitkörpers ausgerichtete Strahleneinkoppelbereiche und andererseits parallel zur Strahleneintrittsfläche des Strahlenleitkörpers ausgerichtete Strahlenauskoppelbereiche aufweisen, und somit eine direkte optische Ankopplung des Strahlenleitkörpers an die Scheibeninnenseite verzichtbar machen.

Durch die DE 40 17 063 C2 ist eine optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer transparenten Kraftfahrzeug-Scheibe mit Niederschlag bekannt, die ebenfalls einen Strahlensender, einen Strahlenempfänger sowie einen Strahlenleitkörper umfasst. Der Strahlenleitkörper ist hierbei mittels Folienstücken an die Scheibe optisch angekoppelt. Diese Ankopplung erfolgt im Zuge eines Evakuierungsvorgangs des Raumes zwischen der Scheibe und dem Strahlenleitkörper, bei dem ein umlaufender Folienstreifen aus elastischem Material in einem mehr oder weniger unbestimmten Maße komprimiert wird.

Eine weitere optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer transparenten Kraftfahrzeug-Scheibe mit Niederschlag ist aus der US 5,898,183 bekannt. Auch diese umfasst einen Strahlensender, einen Strahlenempfänger sowie einen Strahlenleitkörper, wobei letzterer mittels einer Klebeschicht direkt an die Scheibe angekoppelt ist. An dem Strahlenleitkörper ist ein Gehäuse festgelegt, welches auch eine Leiterplatte enthält, auf der der Strahlensender und der Strahlenempfänger sowie weitere elektronische Bauteile der Sensoreinrichtung positioniert sind.

Um bei einem Strahlenleitkörper der eingangs beschriebenen Art eine optimale Ausnutzung des gesamten Querschnitts des parallelen Strahlenbündels zu erreichen, ist stets eine Anpassung desselben an die jeweilige Scheibendicke erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Weiterbildung einer gattungsgemäßen optoelektronischen Sensoreinrichtung zur Verfügung zu stellen, die ohne konstruktive Änderung des Strahlenleitkörpers bei mehreren verschiedenen Scheibendicken eine optimale Ausnutzung des Strahlenbündelquerschnitts ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an dem Strahlenleitkörper selbst und/oder an einem zu seiner Halterung an der Scheibe vorgesehenen Sockel Mittel vorhanden sind, die eine aus zumindest zwei, jeweils einer unterschiedlichen Scheibendicke zugeordneten Alternativen auswählbare Einstellung des Abstandes der Strahlenein- und -austrittsflächen von der Innenfläche der Scheibe ermöglichen.

Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des zugehörigen Verfahrens sind in den zusätzlichen Unteransprüchen angegeben und gehen auch aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hervor.
Dabei zeigen:
1: eine schematische Schnittdarstellung einer optoelektronischen Sensoreinrichtung zur Verdeutlichung der geometrischen Verhältnisse
2: einen Teilbereich der Darstellung aus 1, wobei ein Haltesockel zur Einstellung des Abstandes des Strahlenleitkörpers von der Scheibeninnenfläche vorhanden ist
3: wie 2 mit einer alternativen Ausführungsform des Haltesockels mit unterschiedlichen Einschubhöhen
4: eine schematische Schnittdarstellung einer optoelektronischen Sensoreinrichtung mit einem einstückig mit einer Rillenplatte ausgeführten Haltesockel
5: eine schematische Schnittdarstellung einer optoelektronischen Sensoreinrichtung mit einer alternativen Ausführungsform des Strahlenleitkörpers
Wie aus 1 zu sehen ist, umfaßt die optoelektronische Sensoreinrichtung einen Strahlenleitkörper 6, der der Innenseite 1' einer Kraftfahrzeug-Scheibe 1 in einem Abstand a zugeordnet ist. Mit dem Strahlenleitkörper 6 an seiner von der Scheibe 1 abgewandten Seite verbunden ist eine elektrische Leiterplatte 9, auf der ein Strahlensender 2 sowie ein Strahlenempfänger 3 angeordnet sind, die als SMD-Bauteile ausgeführt sind. Ein von dem Strahlensender 2 ausgehendes divergierendes Bündel elektromagnetischer Strahlung wird beim Eintritt in den Strahlenleitkörper 6 durch eine linsenförmige Kontur parallelisiert und verläßt dann den Strahlenleitkörper 6 wieder durch die Strahlenaustrittsfläche 4. An der Innenfläche 1' der Scheibe 1 ist mittels einer optisch transparenten Klebeschicht 10 eine senkrecht zur Darstellungsebene verlaufende Profilierung 7' aufweisende transparente Platte 7 optisch leitend angekoppelt. Durch parallel zu der Strahlenaustrittsfläche 4 verlaufende Strahleneinkoppelbereiche dieser Profilierung 7' tritt das Strahlenbündel in die Scheibe 1 ein und gelangt zur Außenfläche 1'' derselben, wo es totalreflektiert wird. Das Strahlenbündel tritt dann durch Strahlenauskoppelbereiche der Profilierung 7' wieder aus der Scheibe 1 aus und durch die parallel zu diesen verlaufende Strahleneintrittsfläche 5 wieder in den Strahlenleitkörper 6 ein, wo es durch eine linsenförmige Kontur auf den Strahlenempfänger 3 fokussiert wird. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, ist eine optimale Ausnutzung des Querschnitts des Strahlenbündels nur dann gegeben, wenn die Mittelsenkrechten der Strahleneintritts- und -austrittsflächen 5 und 4 sich genau an der Außenseite 1'' der Scheibe 1 schneiden. Dies ist genau dann der Fall, wenn der Abstand der Mittelpunkte der Strahleneintritts- und -austrittsflächen 5 und 4 von der Scheibenaußenseite 1'' der Hälfte ihres gegenseitigen Abstandes entspricht. Da der gegenseitige Abstand der Strahleneintritts- und -austrittsflächen 5 und 4 des Strahlenleitkörpers 6 jedoch festliegt, ist diese Bedingung bei unterschiedlichen Scheibendicken nur durch eine angepaßte Einstellung des Abstandes des Strahlenleitkörpers 6 zur Innenfläche 1' der Scheibe 1 zu realisieren. Zu diesem Zweck wird der Strahlenleitkörper 6 an der Scheibe 1 durch einen – in 1 nicht dargestellten – Sockel 8 gehalten.
In 2 und 3 sind verschiedene Ausführungsformen für einen solchen Sockel 8 dargestellt, wobei in beiden Fällen ein in einer Richtung senkrecht zur Darstellungsebene erfolgendes seitliches Einschieben des Strahlenleitkörpers 6 vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform nach 2 sind für unterschiedliche Scheibendicken d bzw. d' spezielle Sockel mit jeweils angepasster Einschubhöhe a bzw. a' für den Strahlenleitkörper 6 vorgesehen, während in 3 ein Sockel 8 mit zwei unterschiedlichen Einschubhöhen a bzw. a' zur Verwendung bei zwei verschiedenen Scheibendicken d bzw. d' dargestellt ist.
4 zeigt eine Alternative für den Haltesockel 8, wobei dieser einstückig mit der die Profilierung 7' aufweisenden transparenten Platte 7 ausgeführt ist. Durch diese Maßnahme ist eine zwangsweise Parallelausrichtung der Strahleneintritts- und -austrittsflächen 5 und 4 des Strahlenleitkörpers 6 zu den Strahlenein- und -auskoppelbereichen der Profilierung 7' bewirkt, so daß eine fehlerhafte Ausrichtung dieser Flächen zueinander vermieden ist.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer anderen Ausrichtung der einerseits parallelisierenden und andererseits fokussierenden linsenförmigen Konturen des Strahlenleitkörpers 6 sowie der diesen jeweils zugeordneten Strahleneintritts- und -austrittsflächen 5 und 4 dargestellt. Die Strahlenbündel treten hierbei nicht wie bei den bisher dargestellten Ausführungen senkrecht durch die Strahleneintritts- und -austrittsflächen 5 und 4 hindurch sondern werden beim Durchtritt durch diese Grenzflächen gebrochen. Dies bewirkt zwar einen geringfügig höheren Verlust an Intensität durch eine Verringerung des transmittierten Anteils der Strahlung, was jedoch durch die Möglichkeit, einen Anteil der Abstrahlkeule des Strahlensenders 2 mit höherer Intensität zu nutzen, mehr als ausgeglichen wird. Zusätzlich bietet diese Konfiguration durch den geringeren notwendigen Abstand zwischen Strahlensender 2 und Strahlenempfänger 3 die Möglichkeit, kleiner zu bauen.

Claims

Optoelektronische Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer transparenten Kraftfahrzeug-Scheibe (1) mit Niederschlag, mit einem Strahlensender (2), einem Strahlenempfänger (3), sowie einem der Innenfläche (1') der Scheibe (1) zugeordneten, einerseits eine dem vom Strahlensender (2) ausgehenden Senderstrahlenbündel zugeordnete Strahlenaustrittsfläche (4) und andererseits eine dem nach zumindest einer an der Außenfläche (1'') der Scheibe (1) stattfindenden Reflexion dem Strahlenempfänger (3) zustrebenden Empfangsstrahlenbündel zugeordnete Strahleneintrittsfläche (5) aufweisenden Strahlenleitkörper (6), wobei an der Innenfläche (1') der Scheibe (1) Profilierungen (7') vorhanden sind, die jeweils senkrecht zur Strahlenaus- bzw. -eintrittsrichtung der Sender- bzw. Empfangsstrahlenbündel ausgerichtete Strahlenein- bzw. -auskoppelbereiche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Strahlenleitkörper (6) selbst und/oder an einem zu seiner Halterung an der Scheibe (1) vorgesehenen Sockel (8) Mittel vorhanden sind, die eine aus zumindest zwei, jeweils einer unterschiedlichen Scheibendicke (d, d') zugeordneten Alternativen auswählbare Einstellung des Abstandes der Strahlenein- und -austrittsflächen (5, 4) von der Innenfläche (1') der Scheibe ermöglichen.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenaustrittsfläche (4) parallel zu den Strahleneinkoppelbereichen der Profilierungen (7') und die Strahleneintrittsfläche (5) parallel zu den Strahlenauskoppelbereichen der Profilierungen (7') ausgerichtet ist.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenleitkörper (6) dem Strahlensender (2) und dem Strahlenempfänger (3) zugewandte Linsen (4', 5') aufweist, die einerseits das vom Strahlensender (2) ausgehende, divergierende Senderstrahlenbündel parallelisieren und andererseits das dem Strahlenempfänger (3) zustrebende parallele Empfangsstrahlenbündel auf den Strahlenempfänger (3) fokussieren.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlensender (2) und der Strahlenempfänger (3) als SMD-Bauteile ausgeführt und auf einer mit dem Strahenleitkörper (6) verbundenen Leiterplatte (11) angeordnet sind.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenleitkörper (6) in dem zu seiner Halterung an der Scheibe (1) vorgesehenen Sockel (8) in einem an die Dicke der Scheibe (1) angepaßten Abstand einschiebbar ist.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenfläche (1') der Scheibe (1) vorhandenen Profilierungen (7') auf einer optisch leitend an der Scheibe angekoppelten transparenten Platte (7) ausgebildet sind.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Platte (7) an der Scheibe mittels einer optisch transparenten Klebeschicht befestigt ist.
Optoelektronische Sensoreinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Platte (7) senkrecht zur Richtung der Profilierung (7') verlaufende Einschnitte (7'') aufweist.