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Die
Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung mit einer Optikeinheit
für ein Fahrzeug, z. B. ein Kraftfahrzeug, wobei die Sensoreinrichtung
mit Optikeinheit an einer Scheibe im Fahrzeuginnenraum befestigbar
ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Sensoreinrichtung
mit einer Optikeinheit mit wenigstens einem Regensensor zum Erfassen
von Regen bzw. Regentropfen auf der Scheibe des Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs.
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Aus
der
DE 198 392 73
A1 ist ein optischer Sensor für Kraftfahrzeuge
bekannt. Der optische Sensor weist dabei ein Gehäuse auf,
in welchem eine Platine angeordent ist, auf welcher u. a. Sensoren positioniert
sind. Des Weiteren weist der optische Sensor einen Lichtleiter auf.
Der Lichtleiter ist dabei so ausgeführt, dass alle optischen
Strukturen, sowohl für den Regensensor als auch für
die Helligkeitssensoren darin enthalten sind. Wird z. B. für
den Regensensor Infrarotlicht verwendet, so können die Bereiche
für die Regensensorfunktion aus schwarzem Kunststoff bestehen.
Die für die Helligkeitssensoren notwendigen Bereiche des
Lichtleiters sind dagegen aus transparentem Kunststoff ausgeführt.
Der Lichtleiter kann hierzu im Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt
sein oder aus mehreren jeweils einfarbigen Kunststoffsegmenten zusammengefügt sein.
Des Weiteren bildet der Lichtleiter gleichzeitig die Grundseite
des Gehäuses. Zur Befestigung des Gehäuses an
einer Fahrzeugscheibe wird das Gehäuse über seinen
Lichtleiter mittels einer transparenten Klebefolie flächig
auf die Scheibe aufgeklebt.
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Weiter
ist aus der
DE 100
345 55 A1 eine Sensoreinheit bekannt, welche auf einer
Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs angebracht wird. Die Sensoreinheit
weist dabei ein Sensorgehäuse mit mehreren Sensoren auf,
wobei jeder Sensor ein Sensorelement und ein Lichtleitelement aufweist.
Sämtliche Lichtleitelemente sind zu einem Lichtleitkörper einstückig
verbunden, wobei der Lichtleitkörper bei spielsweise in
einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist, jedoch
ist auch eine Ausbildung von mehreren Einzelteilen möglich,
wobei in diesem Fall der eine Lichtleitkörper in eine entsprechende
Aussparung des anderen Lichtleitkörpers eingesetzt ist.
Des Weiteren wird der Lichtleitkörper über ein
Silikonkissen, auf die Fahrzeugscheibe gedrückt. In dem
Sensorgehäuse sind weiter außerdem oberhalb des
Lichtleitkörpers auf einer Platine die Sensoren angeordnet.
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Aus
der
WO 01/05636 A1 ist
ein Regensensor mit einer derartigen Optikeinheit ebefalls bekannt,
wobei der Regensensor aber über eine Federmechanik in eine
Halteplatte eingeclipst wird. Die Halteplatte hat dabei nur eine
mechanische und keine optische Funktion und kann somit mit einem nicht-transparenten
Kleber an die Scheibe geklebt werden. Durch die Wirkung der Federmechanik
wird ein Silikonkoppelkissen der Optikeinheit des Regensensors luftblasenfrei
an die Windschutzscheibe angepresst und damit optisch an diese angekoppelt.
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In
der
DE 10 2005
018 379 A1 und der korrspondierenden
US 7 297 932 B2 ist eine
optoelektronische Sensoreinrichtung offenbart. Die Sensoreinrichtung
weist dabei einen ersten Schaltungsträger auf, mit einem
Strahlensender und einem Strahlenempfänger und des Weiteren
einen zweiten Schaltungsträger mit Heizelementen und Strahlenempfängern.
Dem ersten Schaltungsträger unmittelbar zugeordnet ist
ein Linsenträger, in welchem linsenförmig ausgebildete
Strahlformungsmittel aufgenommen sind. Der zweite Schaltungsträger
ist zwischen dem Linsenträger und einem Konstruktionselement
angeordnet und über eine Steckverbindung elektrisch mit dem
ersten Schaltungsträger verbunden. Das Konstruktionselement
weist dabei Auflage- bzw. Abstützelemente auf und stellt
die Position des Linsenträgers ein. Das Konstruktionselement
stützt sich dabei mit diesen Auflage- bzw. Abstützelementen
einerseits an einem Koppelmittel und andererseits an dem Lisenträger
ab. Das Koppelmittel befestigt dabei die Sensoreinrichtung mit einem
transparenten Kleber an einer Fahrzeugscheibe.
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Die
Sensoreinrichtung in der
DE 10 2005 018 379 A1 und der korrspondierenden
US 7 297 932 B2 hat
jedoch den Nachteil, dass ein Teil der Optik mittels optisch transparentem
Kleber an die Scheibe geklebt wird. Somit kann nicht das Gesamtsystem
aus Elektronik und Optik gemeinsam vor der Applikation getestet
werden, weil der an die Scheibe zu klebende Optikteil oftmals beim
Scheiben hersteller geklebt wird und es auch keine 1:1 Zuordnung
zwischen diesem Teil der Optik und der Restoptik mit Elektronik
im Regensensor-Steuergerät gibt. Ferner hat die in der
DE 10 2005 018 379
A1 und der
US
7 297 932 B2 dargestellte Lösung den Nachteil,
dass die Linsen entweder in die sie tragenden Trägerteile
eingesetzt bzw. eingeklebt werden müssen oder in diese
eingespritzt werden müssen. Ersteres hat den Nachteil, dass
sehr viele Einzelteile gehandhabt werden müssen. Letzeres
hat den Nachteil, dass ein aufwändiger Mehrkomponenten
Spritzguss zur Herstellung der Linsen inklusive des Trägerteils
genutzt werden muss. Ein weiterer Nachteil der Lösung in
der
DE 10 2005
018 379 A1 und der
US
7 297 932 B2 ist, dass zwei Schaltungsträger nötig
sind, die über eine Steckverbindung miteinander kontaktiert
werden müssen. Dies ist aufwändig und kann zu
Nachteilen hinsichtlich der Zuverlässigkeit führen.
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Gemäß der
Erfindung wird eine Sensoreinrichtung mit einer Optikeinheit für
ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, welche aus wenigen mit einfachen Herstellungsschritten
herstellbaren Einzelteilen besteht, die einfach zusammensetzbar
und applizierbar sind und eine Optikeinheit hat, die leicht auf
unterschiedliche Applikationsbedingungen adaptiert werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Sensoreinrichtung weist dabei
eine Optikeinheit auf, die wenigstens ein Linsensystem aufweist,
wobei das Linsensystem einen Linsenträger mit wenigstens
einer Linse aufweist und wobei der Linsenträger und die
Linse als ein Teil aus dem selben Material bzw. einem gemeinsamen Material
ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass auf ein aufwendiges
Mehrkomponentenspritzgussverfahren verzichtet werden kann, bei welchem
der Linsenträger aus einem anderen Material gefertigt wird
als das Linsensystem. Des Weiteren muss die Linse nicht durch Einkleben
oder Einspritzen in dem Linsenträger befestigt werden,
sondern wird als ein Teil mit dem Linsenträger, beispielsweise
in einem 1K-Moldprozeß, hergestellt.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung weist die Optikeinheit
einen Linsenhalter mit einem Koppelkissen auf, wobei das Koppelkissen
an dem Linsenhalter bei spielsweise befestigbar ausgebildet ist.
Dies hat den Vorteil, dass das Koppelkissen besser gehandhabt werden
kann.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist der Linsenhalter mit dem Koppelkissen an dem Optikträger
befestigbar ausgebildet ist, wobei der Linsenhalter zur Befestigung
an dem Optikträger mit diesem beispielsweise verrastbar
oder verclipsbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das jeweilige
Linsensystem über den Linsenhalter an dem Optikträger
zuverlässig gehalten werden.
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Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist die Sensoreinrichtung wenigstens eine Leiterplatte auf, wobei
auf der Leiterplatte beispielsweise wenigstens ein oder mehrere optische
und/oder elektrische Bauelemente vorgesehen sind, zu diesen Bauelementen
gehören Sensoren, Dioden, Detektoren, Auswerteeinrichtungen, Steuerungseinrichtungen
und andere Halbleiterbauteile usw., um nur einige Beispiele zu nennen.
Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Dabei sind beispielsweise alle optischen Bauelemente auf der Leiterplatte
angeordnet, so dass auf einen zusätzlichen Schaltungsträger
verzichtet werden kann.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
bildet die Sensoreineinrichtung mit der Optikeinheit und deren Linsensystem
bzw. Linsensystemen, deren Linsenhalter und dem Koppelkissen, der
Leiterplatte, dem Deckel und der Steckereinrichtung ein elektrisches
und optisches Gesamtsystem. Ein solches Gesamtsystem hat den Vorteil,
dass es vor der Befestigung an dem Basisteil bzw. der Fahrzeugscheibe
getestet werden kann.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachstehend anhand der schematischen Figuren
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht durch eine Regensensoreinrichtung mit
einer Optikeinheit;
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2a,
b, c einen Optikträger und zwei Linsensystemen einer Optikeinheit
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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3 einen
Linsenhalter mit einem Koppelkissen einer Optikeinheit gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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4 einen
Linsenhalter mit einem Koppelkissen gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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5 einen
Optikträger, zwei Linsensysteme und den Linsenhalter gegemäß 3 in
einer Zusammenbauposition;
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6 einen
Optikträger, zwei Linsensysteme und den Linsenhalter gegemäß 4 in
einer Zusammenbauposition;
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7a,
b einen Deckel und ein Leiterplattenelement mit einer Steckereinrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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8a,
b einen Deckel und ein Leiterplattenelement mit einer Steckereinrichtung
gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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9a,
b ein Aufnahmeelement und ein Federelement zum Zusammenbau mit einer
fertig montierten Optikeinheit mit Linsensystemen gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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10a, b eine Sensoreinrichtung mit Optikeinheit
gemäß der Erfindung in einer Zusammenbaustellung
und fertig montiert;
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11a, b die Sensoreinrichtung mit Optikeinheit
gemäß 10 in einer
Draufsicht, sowie das entsprechende Basisteil;
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11c, d die Sensoreinrichtung mit Optikeinheit
gemäß 10 in einer
Seitenasicht, sowie das entsprechende Basisteil; und
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11e die Sensoreinrichtung mit Optikeinheit gemäß 10 fertig montiert an dem entsprechenden
Basisteil, das an einer Fahrzeugscheibe befestigbar ist.
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In
allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern
nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen
versehen worden.
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In 1 ist
zunächst eine schematische Schnittansicht durch eine Regensensoreinrichtung mit
einer Optikeinheit gezeigt. Der Regensensoreinrichtung mit der Optikeinheit
ist dabei auf der Innenseite einer Fahrzeugscheibe eines Fahrzeugs
angebracht.
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Solche
Regensensoreinrichtungen, wie die in 1 dargestellte
Regensensoreinrichtung 10, arbeiten im Allgemeinen nach
folgendem Grundprinzip. Ein Lichtsender 12, beispielsweise
eine Infrarotsender-Leuchtdiode (LED), sendet Licht 14 unter
einem bestimmten Winkel von der inneren Seite der Scheibe, i. a.
vom Fahrgastraum aus, gegen eine von der Scheibe 16 und
dem Fahrzeugäußeren gebildete Grenzfläche 18,
die in diesem Bereich als sensitive Fläche bezeichnet wird.
Der Winkel ist dabei so gewählt, dass das Licht bei nicht
benetzter Scheibe an der Grenzfläche nach den Gesetzen
der Optik in Richtung der Innenseite der Scheibe total reflektiert wird,
wie der eingezeichnete Lichtstrahlverlauf 20 zeigt. Das
Licht wird anschließend von einem in der Nähe
der Scheibeninnenseite angeordneten Lichtempfänger 22,
vorzugsweise einer Infrarotlicht-detektierende Diode bzw. einer
Infrarot-LRD, aufgefangen. Bei der Benetzung der Scheibe 16 durch
Regentropfen wird die Totalreflexion gestört bzw. aufgehoben,
so dass ein Teil des Lichts nach außen ausgekoppelt wird
und an der Infrarot-LRD 22 weniger Licht als im Falle einer
Totalreflexion ankommt. Aus dem Einbruch des Lichteinfalls schließt
nun eine dem Lichtsender 12, hier Infrarotsender-LED 12,
und dem Lichtempfänger 22, hier Infrarot-LRD 22,
zugeordnete Auswerteelektronik 24 auf den vorliegenden
Benetzungsgrad und steuert entsprechend Wischvorgänge eines
zugeordenten Scheibenwischersystems an. Die Auswerteelektronik 24 kann,
wie in 1 gezeigt ist, beispielsweise auf einer Leiterplatte 64 in
einem Gehäuse 27 angeordnet sein.
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Um
dieses Grundprinzip zu realisieren sind der Lichtsender 12 bzw.
die Infrarotsender-LED und der Lichtempfänger 22 bzw.
die Infrarot-LRD und die Auswerteelektronik 24 im allgemeinen
in einem Steuergerät untergebracht. Das Steuergerät
ist zum Zwecke der effektiven Lichtstrahlführung mit einer
dem Lichtsender 12 bzw. der Leuchtdiode (LED) zugeordneten
Sendeoptik 28 und einer dem Licht empfänger 22 bzw.
der Licht-detektierende Diode (LRD) zugeordneten Empfangsoptik 30 ausgerüstet.
Des Weiteren ist das Steuergerät zum Zwecke der ungestörten Lichtleitung
und Einkopplung des Lichts in die Scheibe 16 mit einem
optischen Koppelmedium 26 luftblasenfrei an die Scheibe 16 angekoppelt.
Als Koppelmedium wird dabei beispielsweise Silikon verwendet.
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In
derartigen Regensensor-Steuergeräten 10 können
des Weiteren Linsen und Detektoren zur Erfassung der Umgebungshelligkeit
und zur Erfassung der Wärmestrahlung integriert werden.
Zur Erfassung der Umgebungshelligkeit werden dabei beispielsweise
Assistenzlichtschaltungs-Linsen (ALS-Linsen) verwendet und zur Erfassung
der Wärmestrahlung beispielsweise Solarload-Linsen (SL-Linsen),
welche z. B. aus einem im Infrarotbereich optisch transparenten
Material bestehen, um die Wärmestrahlung zu erfassen. Mit
der Information der Umgebungshelligkeit kann hierbei die Empfindlichkeit
der Regensensor-Auswerteschaltung und/oder die Helligkeit eines
Head-up Displays gesteuert und das Abblendlicht des Fahrzeugs an
und abgeschaltet werden usw.. Mit den Informationen über
die Wärmestrahlung kann des Weiteren eine Klimaanlage des
Fahrzeugs gesteuert werden. Die Linsensysteme sind dabei üblicherweise
in einer Optikeinheit zusammengefasst.
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Bisher
werden solche Linsensysteme mit der Optikeinheit zusammen ausgebildet.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass hierzu ein sehr aufwendiges und komplexes
Herstellungsverfahren notwendig ist. Dies hängt damit zusammen,
dass für die verschiedenen Teile der Optikeinheit und die
Linsen der Linsensysteme verschiedene Materialien eingesetzt werden.
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In
den 2a, 2b und 2c sind
Teile einer Optikeinheit 32 einer Sensoreinrichtung 10 gemäß der
Erfindung gezeigt. Genauer gesagt ist in 2a ein
Optikträger 34, in 2b ein
erstes Linsensystem 36 und in 2c ein
zweites Linsensystem 38 gezeigt. Das erste und zweite Linsensystem 36 bzw. 38,
wie sie in den 2b und 2c gezeigt sind,
sind Beispiele für Linsensysteme wie sie bei einer Sensoreinrichtung 10 mit
einer Optikeinheit 32, beispielsweise einer Regensensoreinrichtung
mit Optikeinheit, gemäß der Erfindung eingesetzt
werden. Der Optikträger 34, wie er in 2a gezeigt
ist, bzw. der sog. Carrier der Optikeinheit 32 dient zur Aufnahme
beispielsweise einer oder mehrerer Linsensysteme 36, 38 und
besteht beispielsweise aus einem optisch nicht-transparentem Material.
Im Folgenden ist in 2b ein sog. Regensensor-Linsensystem
(RSM-Linsensystem) als ein Beispiel für das erste Linsensystem 36 gezeigt,
welches in eine zugeordente Aufnahme 33 in dem Optikträger 34 aufnehmbar
ist. Das Regensensor-Linsensystem 36 besteht dabei z. B.
aus optisch transparentem Material, wobei das Material z. B. im
infraroten Spektrum optisch transparent ist. Weiter weist dieses
erste Linsensystem 36 beispielsweise einen Linsenträger 40 mit
zwei Lichtsende-Linsen 42 und zwei Lichtempfangs-Linsen 44 auf,
sowie wahlweise einer zusätzlichen Lichtempfangs-Linse 45 bzw.
Solarload-Linse zum Erfassen der Wärmestrahlung, um beispielsweise
eine Klimaanlage anzusteuern, wobei die Linsen 42, 44, 45 und
der Linsenträger 40 einstückig aus einem
gemeinsamen bzw. demselben Material (z. B. einem im Infrarotbereich
optisch transparenten Kunststoff) ausgebildet sind, beispielsweise
mittels einem 1K-Spritzgussverfahren. Das Linsensystem kann dabei
in die Aufnahme 33 des Optikträgers 34 beispielsweise
lediglich eingelegt werden oder zusätzlich in diesem befestigt
werden, beispielsweise mit diesem verrastet bzw. verclipst werden
usw. (nicht dargestellt). Hierzu weist der Optikträger 34 z. B.
ein oder mehrere Befestigungselemente auf, beispielweise Einrasthaken
(nicht dargestellt), die z. B. in entsprechende Öffnungen
oder Aussparungen des Linsensystems 36, 38 einrasten
bzw. mit diesen verclipsen (nicht dargestellt). Umgekehrt kann auch
das Linsensystem 36, 38 ein oder mehrere Befestigungselemente,
beispielsweise in Form von Einrasthaken aufweisen, die in entsprechende Öffnungen
oder Aussparung des Optikträgers 34 einrasten.
Die Linsen 40, 42 des Linsensystems 36, 38 werden
in entsprechend geformte Fensteröffnungen 46 in
der Aufnahme 33 des Optikträgers 34 eingesetzt.
Neben dem Regensensor-Linsensystem 36 kann wahlweise zusätzlich
mindestens ein weiteres, hier das zweite Linsensystem 38 in
dem Optikträger 34 im vorliegenden Beispiel aufgenommen
werden. Bei diesem zweiten Linsensystem 38, wie es in 2c gezeigt ist,
handelt es sich beispielsweise um ein Linsensystem zur Erfassung
der Umgebungshelligkeit bzw. um ein sog. Assistenzlichtschaltungs(ALS)-Linsensystem.
Das ALS-Linsensystem 38 besteht hierbei z. B. aus einem
optisch transparenten Material, das beispielsweise optisch tranpsarent
für sichtbares Licht bzw. Tageslicht ist, und weist in
dem vorliegenden Fall einen Linsenträger 40 mit
beispielsweise drei Linsen auf, z. B. drei Lichtempfangs-Linsen 44,
wobei der Linsenträger 40 und die Linsen 44 als
ein Teil aus demselben hier z. B. im Bereich des sichtbaren Lichts optisch
transparenten Material ausgebildet sind. Ebenso wie das erste Linsensystem 36 kann
das zweite Linsensystem 38 in die Aufnahme 33 des
Optikträ gers lediglich eingelegt oder zusätzlich
in diesem befestigt werden, beispielsweise verrastet bzw. verclipst
werden (nicht dargestellt). Hierzu weist der Optikträger 34 und/oder
das Linsensystem 36, 38, wie zuvor beschrieben,
ein oder mehrere Befestigungselemente auf, beispielweise Einrasthaken (nicht
dargestellt), die z. B. in entsprechende Öffnungen oder
Aussparungen des Linsensystems 36, 38 bzw. des
Optikträgers 34 einhaken bzw. einrasten (nicht
dargestellt). Eine weitere, hier nicht dargestellte Befestigungsmethode
der Linsensysteme ist, dass mindestens ein Linsensystem in dem Optikträger
verrastet bzw. an diesem befestigbar ausgebildet ist und z. B. einen Überhang
bzw. wenigstens einen Überhangabschnitt aufweist. Mittels
des Überhangs oder Überhangabschnitts kann wiederum
mindestens ein weiteres Linsensystem gegen Herausfallen aus dem Optikträger
gesichert werden. Durch den Überhangabschnitt der z. B.
einen Abschnitt des Linsensystems zumindest teilweise überdeckt,
kann das Linsensystem darunter in dem Optikträger gehalten
werden, auch wenn es in diesen nur eingelegt ist. Das weitere Linsensystem
muss dabei nicht verrastbar bzw. befestigbar an dem Optikträger
ausgebildet sein. Grundsätzlich kann auch das weitere Linsensystem
aber ebenfalls verrastbar bzw. befestigbar an dem Optikträger
ausgebildet werden.
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Des
Weiteren werden die Linsen 44 des zweiten Linsensystems 38 in
entsprechend geformte Fensteröffnungen 46 in der
Aufnahme 33 des Optikträgers 34 eingesetzt
bzw. aufgenommen. Die beiden Linsensysteme 36, 38 können
des Weiteren zusätzlich mit wenigstens einem oder mehreren
Justierungselementen 48 ausgebildet werden, die beispielsweise
später in korrespondierenden Aufnahmen einer zugeordneten
Leiterplatte aufnehmbar sind, um die Leiterplatte und das jeweilige
Linsensystem 36, 38 zueinander zu positionieren.
Die Justierelemente 48 können beispielsweise als
Stiftelemente ausgebildet sein, wie in 2 gezeigt
ist, die in entsprechende Öffnungen der Leiterplatte eingeführt werden,
wie im Nachfolgenden anhand der 7a, 7b und 8a, 8b gezeigt
ist. Die Justierelemente 48 sind dabei an dem Linsensystem 36, 38 ausgeformt
bzw. einstückig und aus demselben Material wie dieses ausgebildet.
Der Linsenträger 40 mit den Linsen 42, 44 bzw. 44 und
den Justierelementen 48 kann beispielsweise in einem 1K-Spritzgussverfahren
hergestellt werden. Dadurch, dass das Linsensystem und seine Elemente
aus demselben Material bestehen, ist kein mehrstufiger Herstellungsprozeß notwendig,
da nicht wie bisher verschiedene Materialien für den Linsenträger
und die Linsen des Linsensystems verwendet werden. Zudem hat die getrennte
Herstellung des jeweiligen Linsensystems 36, 38 und
des Optikträgers 34 den Vorteil, dass ebenfalls
auf einen komplizierten mehrstufigen Herstellungsprozeß verzichtet
werden kann, bei dem unterschiedliche Materialien eingesetzt und
miteinander verbunden werden müssen, einmal für
die Linsensysteme und einmal für den Optikträger.
Stattdessen können die Linsensysteme 36, 38 sehr
einfach aus dem jeweiligen vorgesehenen optisch transparenten Material
hergestellt werden, während getrennt davon die Optikeinheit 34 aus
einem z. B. optisch nicht transparent Material hergestellt wird,
um die Linsensysteme 36, 38 später geeigent
abzuschirmen. Durch getrennte, einfache Herstellungsprozesse können
die Herstellungskosten für eine Optikeinheit 32 reduziert
werden. Des Weiteren können beispielsweise fehlerhafte
Linsensysteme 36, 38 oder Optikträger 34 frühzeitg
aussortiert werden, ohne dass später eine komplett montierte
Optikeinheit 32 entsorgt werden muss. Dadurch können
die Herstellungskosten weiter reduziert werden. Des Weiteren kann
durch das Ausbilden bzw. Ausformen der Linsen 42, 44 in
dem Linsenträger 40 des jeweiligen Linsensystems 36, 38 auf
ein zusätzliches Befestigen der Linsen, beispielsweise
durch Einkleben der Linsen in einen Linsenträger, verzichtet
werden.
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In
den 3 und 4 sind weiter zwei Ausführungsformen
von Linsenhaltern 50 mit jeweils einem zugeordneten Koppelmedium
in Form eines Koppelkissens 52 gezeigt. Diese Linsenhalter 50 sind
dabei beispielsweise aus einem optisch nicht-transparenten Material
hergestellt. Die Linsenhalter 50 können hierbei
derart ausgebildet sein, wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, dass sie das jeweilige Linsensystem 36, 38 in
dem Optikträger 34 halten bzw. fixieren. Wird
das jeweilige Linsensystem 36, 38 an dem Optikträger 34 dagegen
selbst befestigt z. B. mittels einem oder mehreren Befestigungselementen,
so kann auf eine zusätzliche Befestigung mittels des Linsenhalters 50 verzichtet
werden, es muss aber nicht.
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In
der ersten Ausführungsform des Linsenhalters 50,
wie er in 3 gezeigt ist, weist der Linsenhalter 50 entsprechend
geformte Fensteröffnungen 54 für die
Linsen der beiden Linsensysteme auf. Des Weiteren weist der Linsenhalter 50 wenigstens ein
oder mehrere Befestigungselemente auf, beispielsweise in Form von
Einrasthaken 56 zum Einrasten bzw. Einhaken in den Optikträger,
so dass die Linsensysteme dazwischen zuverlässig gehalten
und fixiert werden können. Der Optikträger weist
dabei zum Befestigen des Linsenhalters jeweils eine entsprechende Öffnung
oder eine Aussparung auf, in welche der jeweilige Einrast haken 56 des
Linsenhalters 50 einhaken bzw. einrasten kann. In dem Fall, dass
das jeweilige Linsensystem selbst an dem Optikträger befestigt
wird z. B. mittels Einrasten oder Verclipsen, kann auf die Befestigungselemente 52 des
Linsenhalters 50 auch wahlweise verzichtet werden. Der
Linsenhalter 50 kann beispielsweise aus Kunststoff, z.
B. einem thermoplastischen Material, hergestellt sein, wobei das
Material des Linsenhalters 50, wie zuvor beschrieben, dabei
z. B. optisch nicht-transparent ist. Prinzipiell kann der Linsenhalter 50 aber
auch optisch transparent oder teilweise optisch transparent ausgebildet
sein, je nach Funktion und Einsatzweck. Ein Linsenhalter 50 der
aus einem optisch nicht transparentem Material besteht, hat den Vorteil,
dass er einerseits als Blende zur Begrenzung des Nutzlichtes aber
auch als Schutz der Detektoren gegenüber von außen
herrührendem externem Fremdlicht dienen kann.
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An
dem Linsenhalter 50 ist des Weiteren ein Koppelmedium in
Form eines Koppelkissens 52 befestigt. Das Koppelkissen 52 ist
dabei in der Ausführungsform in 3 z. B.
aus einem selbsthaftenden, optisch transparenten Material, beispielsweise
aus einem selbsthaftenden optisch transparenten Silikon hergestellt.
Das Koppelkissen 52 haftet dadurch von selbst an dem Linsenhalter 50.
Grundsätzlich kann das Koppelkissen 52 aber auch
aus wenigstens zwei Schichten aufgebaut sein (nicht dargestellt),
wobei die erste Schicht, welche mit dem Linsenhalter 50 verbunden
wird, aus einem selbsthaftenden, optisch transparenten Material
besteht und die zweite Schicht, mit der der Linsenhalter 50 und
das Koppelkissen 52 an einer Fahrzeugscheibe befestigt
werden, aus einem nicht-selbsthaftenden, optisch transparenten Material
besteht. Dadurch, dass die zweite Schicht mit welchem das Koppelkissen 52 mit
einer Scheibe verbunden wird aus einem nicht selbsthaftenden Material
ist, kann das Koppelkissen 52 leichter von der Scheibe
bei Bedarf wieder abgelöst werden. Des Weiteren kann das
Koppelkissen 52 auch vollständig aus einem nicht
selbsthaftenden, optisch transparenten Material, beispielsweise
einem nicht selbsthaftenden Silikon, bestehen und beispielsweise
mittels einem Klebstoff oder einer Klebefolie an dem Linsenhalter 50 befestigt
werden, wobei diese Klebemittel vorzugsweise ebenfalls optisch transparent
sind wie das Koppelkissen 52. Dadurch, dass das Koppelkissen 52 an
dem Linsenhalter 50 in der Ausführungsform in 3 angeklebt
wird oder selbständig an diesem anhaftet, kann der Linsenhalter 50 z.
B. in Form einer im Wesentlichen flachen Scheibe ausgebildet werden,
die eben oder auch gewölbt ausgebildet sein kann, und die
nur z. B. wenigstens ein oder mehrere Be festigungselemente z. B.
in Form von Einrasthaken 52, zum Befestigen an dem Optikträger
aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass kein biegeschlaffes separates
Koppelkissen 52 gehandthabt werden muss, sondern dieses
stattdessen an dem Linsenhalter 50 bereits befestigt ist.
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In 4 ist
eine weitere Ausführungsform eines Linsenhalters 50 und
eines damit verbundenen Koppelkissens 52 gezeigt. Der Linsenhalter 50 ist
dabei in einer Schnittansicht dargestellt. In der Ausführungsform
in 4 weist der Linsenhalter 50 z. B. ebenfalls
wenigstens ein oder mehrere Befestigungselemente in Form von Einrastelementen
auf, zum Einrasten in den Optikträger und damit zum Befestigen
des Linsenhalters 50 und eines damit verbundenen Koppelkissens 52 an
dem Optikträger. Das jeweilige Einrastelement ist dabei
beispielsweise in Form einer Öse 58 ausgebildet,
in welche z. B. ein entsprechender Einrasthaken oder ein Vorsprung (nicht
dargestellt) des Optikträgers einrastet. Die Öse 58 kann
dabei mit einer Aussparung bzw. einer Öffnung ausgebildet
sein, in die ein entsprechender Einrasthaken oder ein Vorsprung,
der an dem Optikträger ausgebildet ist, einrastet. Die Öse
hat dabei den Vorteil, dass sie eine besonders stabile Befestigung an
dem Optikträger erlaubt. Das Einrastelement in Form einer Öse 58 ist
dabei beispielsweise am Umfang des Linsenhalters 50 ausgebildet
und wird in den Optikträger eingeschoben, beispielsweise
in eine entsprechende Vertiefung an dem Optikträger, oder
auf den Optikträger außen aufgeschoben, wie in nachfolgender 6 angedeutet
ist.
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Das
Koppelmedium bzw. hier das Koppelkissen 52 ist bei der
Ausführungsform, wie sie in 4 gezeigt
ist, an dem Linsenhalter 50 angespritzt bzw. der Linsenhalter 50 ist
zumindest teilweise oder im Wesentlichen vollständig mit
dem Koppelkissen 52 umspritzt. Auf diese Weise kann das
Koppelkissen 52 sehr einfach an dem Linsenhalter 50 befestigt werden.
Durch das zumindest teilweise oder vollständige Umspritzen
des Linsenhalters 50 kann sich das Koppelkissen 52 mit
diesem sozusagen mechanisch verkrallen. Dazu weist der Linsenhalter 50 beispielsweise
wenigstens eine oder mehrere Öffnungen 60 auf,
in welche Material des Koppelkissens 52 eingespritzt wird,
um das Koppelkissen 52 an dem Linsenhalter 50 zu
befestigen. Im vorliegenden Beispiel in 4 sind mehrere Öffnungen 60 am
Umfang des Linsehalters 50 angeordnet, in welche Material
des Koppelkissens 52 eingespritzt wird, wobei z. B. die Stege 62 zwischen
den Öffnungen 60 teilweise oder vollständig
hierbei umspritzt werden. Die Öffnungen 60 und
die Stege dazwischen sind auch bei dem Linsenhalter 50 in
nachfolgender 6 gezeigt. Das Material des
Koppelkissens 52 kann, wie zuvor beschrieben, ein optisch
transparentes, selbsthaftendes oder ein optisch transparentes, nicht-selbsthaftendes
Material sein, beispielsweise ein selbsthaftendes bzw. nicht-selbsthaftendes
Silikon. Das Koppelkissen 52 kann aber auch, wie zuvor
anhand von 3 beschrieben wurde, aus wenigstens
zwei Schichten bestehen. Neben Silikon kann auch jedes andere für
ein Koppelkissen 52 geeignete Material verwendet werden,
dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
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Der
Linsenhalter 50 in 4 kann wiederum wie
der Linsenhalter 50 in 3 aus einem
thermoplastischen Material hergestellt werden oder einem anderen
für einen Linsenhalter geeigneten Material. Dies gilt ebenfalls
für alle Ausführungsformen der Erfindung. Das
Material für den Linsenhalter 50 kann dabei beispielsweise
optisch nicht-transparent oder optisch teilweise oder vollständig
optisch transparent sein, je nach Funktion und Einsatzzweck. Der
Linsenhalter 50 in 4 weist
des Weiteren ebenfalls jeweils eine oder mehrere Fensteröffnungen 54 auf, zur
Aufnahme des zugeordneten Linsensystems. Da der Linsenhalter 50,
wie zuvor beschrieben, z. B. mit einem Silikon-Koppelkissenmaterial
teilweise oder vollständig umspritzt ist, wird eine einfache
Montage des Koppelkissens 52 ermöglicht. Dies
liegt daran, dass ein einfacher Verklipsvorgang mittels der Befestigungselemente 56, 58 des
Linsenhalters 50 für eine Befestigung an dem Optikträger
nutzbar ist. Außerdem muss, wie zuvor beschrieben, bei
der Montage kein biegeschlaffes alleiniges Koppelkissen 52 verarbeitet
werden, weil dieses durch die Verspritzung mit dem Linsenhalterkunststoff
mechanisch stabilisiert wird. Durch eine Änderung bzw.
Anpassung der Silikondicke kann die Sensoreinrichtung, welche beispielsweise
einen Regensensor aufweist, außerdem auf verschiedene Scheibendickenbereiche
abgestimmt werden. Dies gilt für alle Ausführungsformen der
Erfindung. Das kann so geschehen, indem die Dicke des Silikons zwischen
Scheibe und Linsenhalter 50 adaptiert bzw. angepasst wird
und/oder die Dicke des Linsenhalters 50 bzw. Linsenhalter-Kunststoffs, so
dass die Silikondicke z. B. im Wesentlichen nur im Nutzlichtpfad
adaptiert bzw. angepaßt wird, also in den „fensterförmigen” Ausschnitten 54 im
Linsenhalter 50. Insofern besteht die erfindungsgemäße
Sensoreinrichtung mit Optikeinheit, die beispielsweise ein Regensensor-Steuergerät
bildet, aus wenigen, einfach herzustellenden Teilen, die sehr leicht
miteinander zu verbinden sind. Außerdem ermög licht
die erdingunsgemäße Sensoreinrichtung, dass sie
einfach an verschiedene Applikationsrandbedingungen angepasst werden
kann.
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In 5 ist
nun eine Optikeinheit 32 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung in einer Zusammenbaustellung
gezeigt. Dabei werden in die entsprechend Aufnahme 33 des
Optikträgers 34 aus 2 die
beiden Linsensysteme 36, 38 aus 2 eingesetzt.
Die Linsen 42, 44, 45 der Linsensysteme 36, 38 werden
dabei in die Fensteröffnungen 46, 60 des
Optikträgers 34 und des Linsenhalters mit Koppelkissen 52 eingesetzt.
Da die Linsensysteme 36, 38 in dem Beispiel in 5 nicht
selbst in dem Optikträger 34 befestigt werden,
sondern nur eingesetzt werden, wird der Linsenhalter 50 und
sein Koppelkissen 52 gemäß 5 von
unten auf die beiden Linsensysteme 36, 38 aufgesetzt
und mittels seiner Befestigungselemente, hier Einrasthaken 56,
in den Optikträger 34 eingerastet bzw. mit diesem
verclipst, so dass die Linsensysteme 36, 38 sicher
in der Optikeinheit 32 befestigt sind.
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In 6 ist
eine Optikeinheit 32 gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung in einer Zusammenbaustellung
gezeigt. Die beiden Linsensysteme 36, 38 aus 2 werden dabei in einer entsprechenden
Aufnahme 33 des Optikträgers 34 aufgenommen
und die Linsen 42, 44, 45 der Linsensysteme 36, 38 in
entsprechende Fensteröffnungen 46, 54 des
Optikträgers 34 und des Linsenhalters 50 mit Koppelkissen 52 eingesetzt.
Das Koppelkissen 52 ist dabei durch teilweises oder vollständiges
Umspritzen an dem Linsenhalter 50 befestigt. Hierzu wird
Material des Koppelkissens 52, beispielsweise Silikon,
in die Öffnungen 60 z. B. am Umfang des Linsenhalters 50 eingespritzt,
wobei das Material zumindest die Stege 62 zwischen den Öffnungen 60 teilweise
oder vollständig umgibt, um so das Koppelkissen 52 mit dem
Linsenhalter 50 mechanisch zu verkrallen. Der Linsenhalter 50 mit
dem Koppelkissen 52 entspricht im Wesentlichen dem Beispiel,
wie es in 4 gezeigt ist, und unterscheidet
sich von diesem nur dadurch, dass das jeweilige Befestigungselement
in Form einer Öse 58, beispielsweise zwei statt
einer Öffnung aufweist, wobei in eine oder beide Öffnungen
ein entsprechender Vorsprung 59 oder Einrasthaken des Optikträgers 34 eingerastet
werden kann. Der Optikträger 34 weist in dem Beispiel
wie es in 6 gezeigt ist, an seiner Außenseite
z. B. zwei Vorsprünge 59 auf, die in die entsprechenden Öffnungen
der Öse 58 einrasten bzw. eingreifen. Des Weiteren
weist der Optikträger 34 wahlweise wenigstens
einen zusätzlichen Vorsprung 59 auf, der die Öse 58 in
Längsrichtung fixiert bzw. begrenzt, so dass der Linsenhalter 50 nicht
zu weit auf den Optikträger 34 aufgeschoben werden
kann. Die Linsensysteme 36, 38 werden in dem Beispiel,
wie es in 6 gezeigt ist, nicht selbst
in dem Optikträger 34 befestigt bzw. verrastet,
sondern stattdessen der Linsenhalter 50 mit dem Koppelkissen 52 an
dem Optikträger 34 befestigt, um auf diese Weise
dazwischen die Linsensysteme 36, 38 an dem Optikträger 34 zu sichern.
Alternativ oder zusätzlich kann aber auch das jeweilige
Linsensystem derart ausgebildet sein, dass es an dem Optikträger
und/oder dem Linsenhalter befestigbar ist z. B. mittels Verrasten
bzw. Verclipsen. Dies gilt für alle Ausführungsformen
der Erfindung.
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In
den 7a und 7b sind
weitere Bauteile der Sensoreinrichtung mit Optikeinheit dargestellt.
In 7a ist dabei ein Beispiel eines Deckels 72 der
Sensoreinrichtung gezeigt und in 7b ein Beispiel
einer Leiterplatte 64 der Sensoreinrichtung.
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Die
Sensoreinrichtung weist dabei, wie in 7b gezeigt
ist, in einer Ausführungsform der Erfindung eine Leiterplatte 64 mit
wenigstens einem oder mehreren Steckereinrichtungen 66 auf,
deren Steckerpins 68 mit der Leiterplatte 64 leitend
verbunden sind. Auf der Leiterplatte 64 sind dabei die
Elektronik oder Teile der Elektronik angeordnet, wie z. B. entsprechende
Sensoren, Detektoren, Dioden, wie z. B. Licht-emittierende Dioden
(LED), Licht-detektierende Dioden (LRD), eine elektronische Steuerungseinrichtung
(ECU) und/oder eine Auswerteeinrichtung usw., sowie andere optische
und elektronische Bauelemente und Halbleiterbauelemente. Des Weiteren
weist die Leiterplatte 64 wahlweise zusätzliche Aufnahmen
auf, beispielsweise in Form von Öffnungen 70,
in welchen die jeweiligen Justierelemente des zugeordneten Linsensystems
aufgenommen werden, um das Linsensystem zu der Leiterplatte 64 und
den dort angeordneten Elementen auszurichten bzw. zu positionieren.
Die an der Leiterplatte 64 befestigte Steckereinrichtung 66 dient
zur Verbindung mit einer externen elektronischen Einrichtung, beispielsweise
der Motorsteuerung oder einer anderen Steuerungseinrichtung zum
Ansteuern von Fahrzeugeinrichtungen, wie beispielsweise den Scheibenwischern,
dem Fahrzeuglicht oder der Klimaanlage, um nur einige Beispiele
zu nennen. Die Leiterplatte 64 mit der zugehörigen
Steckereinrichtung 66 wird an der Optikeinheit befestigt
und über einen Deckel 72, wie er in 7a ge zeigt
ist, verschlossen. Der Deckel 72 in 7a weist
dabei zusätzlich eine Aufnahme bzw. Ausnehmung 74 für
die zugeordnete Steckereinrichtung 66 auf.
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In
den 8a und 8b sind
ebenfalls weitere Bauteile der Sensoreinrichtung mit Optikeinheit
dargestellt. In 8a ist dabei ein weiteres Beispiel
eines Deckels 72 der Sensoreinrichtung gezeigt und in 8b ein
weiteres Beispiel einer Leiterplatte 64 der Sensoreinrichtung.
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Die
Sensoreinrichtung weist in dieser Ausführungsform der Erfindung,
wie in 8b gezeigt ist, eine Leiterplatte 64 ohne
eine Steckereinrichtung auf. Stattdessen weist der Deckel 72,
wie er in 8a gezeigt ist, wenigsten ein
oder mehrere Steckereinrichtungen 66 auf bzw. ist einstückig
oder mehrteilig mit der jeweiligen Steckereinrichtung 66 ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, dass die Zahl der Einzelteile weiter reduziert
werden kann. Wie zuvor mit Bezug auf 7a und 7b beschrieben
wurde, sind auf der Leiterplatte 64 beispielsweise ein oder
mehrere Bautelemente 76 bzw. elektronische und/oder optische
Bauelemente angeordnet. Die Steckereinrichtung 66 dient
dabei, wie zuvor beschrieben, zur Verbindung mit einer externen
elektronischen Einrichtung, beispielsweise der Motorsteuerung oder
einer anderen Steuerungseinrichtung. Die Leiterplatte 64 wird
in zusammengebautem Zustand dabei leitend über die Steckerpins 68 der
Steckereinrichtung 66 des Deckels 72 in 8a verbunden.
Zur späteren Befestigung an dem Optikträger weist
der Deckel 72 in dem in 8a gezeigten
Beispiel wahlweise zusätzlich wenigstens ein oder mehrere
entsprechende Befestigungselemente auf, z. B. entprechende Ösen 78,
die in entsprechende Aufnahmen des Optikträgers einrasten.
Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel von vielen, wie die Leiterplatte 64 gemäß 7b und 8b an
dem Optikträger zusätzlich befestigt bzw. fixiert
werden kann. Die Erfindung ist nicht auf dieses spezielle Beispiel
beschränkt. Des Weiteren weist die Leiterplatte 64 mehrere
Aufnahmen auf, z. B. in Form von Öffnungen 76,
in welche die entsprechenden Justierelemente des jeweiligen Linsensystems
aufnehmbar sind. Die Linsensysteme könne auch ohne zusätzliche
Justierelemente ausgebildet werden. Dies gilt für alle
Ausführungsformen der Erfindung.
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Weiter
ist in den 9a, 9b und 9c ein
Aufnahmeelement 80 mit einem Federelement 82 zur
Aufnahme der Optikeinheit 32 gezeigt. Genauer gesagt ist
in 9a das Aufnahmeelement 80 gezeigt, in 9b die
Optikeinheit 32 bzw. der Op tikträger 34 mit
den Linsensystemen und in 9c ein Beispiel
des Federelements 82.
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Die
Optikeinheit 32 in 9b weist
dabei den Optikträger 34 auf, in welchem die Linsensysteme 36, 38 angeordnet
sind, wobei der Linsenhalter 50 mit dem Koppelkissen 52 an
dem Optikträger 34 befestigt ist. Das Aufnahmeelement 80 in 9a ist dabei
beispielsweise in Form eines Bajonettrings ausgebildet. Das Aufnahmeelement 80 bzw.
der Bajonettring weist hierbei Clips 84 auf, die beim Aufschieben
auf den Optikträger 34 bzw. die Optikeinheit 32 in
dieser entsprechend einrasten, so dass sie einerseits in der senkrecht
zur Fahrzeugscheibe liegenden Richtung einen Maximalabstand zu der
Ebene, in der die Ankoppelfläche des Koppelkissens 52 liegt,
nicht überschreiten kann, aber andererseits ein Unterschreiten
dieses Maximalabstandes sowie ein Verdrehen des Aufnahmeelements 80 entlang
seines Umfangs möglich ist. Des Weiteren weist das Aufnahmeelement 80 an
seiner einem Basisteil (nicht dargestellt) zugewandten Seite einen
oder mehrere Klemmkeile 86 auf. Das Basisteil ist im Folgenden
in 11b und 11d gezeigt.
Die Klemmkeile 86 haben jeweils entlang des Umfangs des
Aufnahmeelements 80 eine ausgerichtete Schräge 88,
die von dem Basisteil weg weist. Die Klemmkeile 86 in dem Aufnahmeelement 80 sind
so ausgeführt, dass sie beim Positionieren der Sensoreinrichtung
mit der Optikeinheit 32 im Basisteil dergestalt, dass das
Koppelkissen 52 in Kontakt mit der Fahrzeugscheibe kommt,
zwischen die entsprechenden Klemmkeile des Basisteils zu liegen
kommen. Zum Schließen des Bajonettverschlusses wird das
Aufnahmeelement 80 entlang der Umfangsrichtung verdreht,
so dass die Schrägen 88 der Klemmkeile 86 des
Aufnahmeelements 80 und die Schrägen der Klemmkeile
des Basisteils so ineinander greifen, dass das Aufnahmeelement 80 in
Richtung des Basisteils gezogen wird. Das Aufnahmeelement 80 weist
dabei Federdruckflächen 90 auf, in der gleichen
Anzahl wie Federelemente 82 vorhanden sind. Ein Beispiel
für ein Federelement 82 ist in 9c gezeigt.
Beim Verdrehen des Aufnahmeelements 80 gleitet das jeweilige,
in einer zugeordneten Halterung 92 des Optikträgers 34, zumindest
gegen dieses Verdrehen fixierte Federelement 82 entlang
der zugeordneten Federdruckfläche 90 im Aufnahmeelement 80.
Als Federelement 82 kann z. B. eine Metallfeder in Form
eines Bügels mit zwei zickzackförmigen Schenkeln
verwendet werden, wie in 9c gezeigt
ist, oder auch beispielsweise eine Schraubenfeder oder eine Wellenringfeder
(nicht dargestellt).
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In 10a ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sensoreinrichtung 10 mit Optikeinheit 32 in einer
Zusammenbaustellung gezeigt und in 10b von
oben in fertig zusammengebautem Zustand.
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Die
Steckereinrichtung 66 in 10a und 10b wird hierbei beispielsweise mittels der Steckerpins 68 in
die Leiterplatte 64 eingesetzt bzw. eingepresst. Eine Kollision
mit dem Aufnahmeelement 80 wird z. B. mittels einer Nut 94 vermieden.
Anschließend wird der Deckel 72 aufgesteckt. Die
Sensoreinheit 10 wie die Optikeinheit 32, wie
sie z. B. in 10b des Weiteren in fertig montiertem
Zustand gezeigt ist, besteht aus dem Optikträger 34 mit
dem Linsenhalter 50 und einem, zwei, drei oder mehreren Linsensystemen 36, 38,
dem aus einem optisch transparenten Silikon bestehenden Koppelkissen 52, einer
Befestigungsmechanik, z. B. einem Aufnahmeelement 80 mit
wahlweise einem oder mehreren Federelementen 82, dem Deckel 72 und
wenigstens einer Steckereinrichtung 66, sowie einem mit
den Steckerpins 68 der Steckereinrichtung 66 leitend
verbundenen Leiterplatte 64, die z. B. zumindest ein oder
mehrere elektrische und/oder optische Bauelemente 76 aufweist.
Infolge dieses Aufbaus bietet die erfindungsgemäße
Sensoreinrichtung 10 mit Optikeinheit 32 den Vorteil,
dass sie elektrisch und optisch als Gesamtsystem vor der Applikation
testbar ist. Dabei kann die Steckereinrichtung 66, wie
zuvor in 8a gezeigt ist, auch in den
Deckel 72 integriert werden. Mittels der Befestigungsmechanik
wird die Sensoreinrichtung 10 mit der Optikeinheit 32 an
dem Basisteil montiert, wie es in nachfolgenden 11a, 11c und 11e gezeigt ist.
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In
den 11a, 11c und 11e ist die Sensoreinrichtung 10 mit
der Optikeinheit 32 in zusammengebautem Zustand einmal
in einer Draufsicht (11a, 11e)
und einmal in einer Seitenansicht (11c)
dargestellt. Des Weiteren ist in 11b und 11d das jeweilige Basisteil 96 gezeigt
zur Befestigung der Sensoreinrichtung 10, beispielsweise
an der Innenseite einer Fahrzeugscheibe, beispielweise einer Windschutzscheibe
eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren zeigen 11a, 11c und 11e die
Sensoreinrichtung 10 mit der Optikeinheit 32 an
dem Basisteil 96 fertig montiert, wobei die Sensoreinrichtung
nach außen mit dem Deckel 72 verschlossen ist
und eine Steckereinrichtung 66 aufweist. Die Fahrzeugscheibe
ist dabei in den 11a–e nicht dargestellt.
Die Erfindung ist auf die Befestigung der Sensoreinrichtung 10 im Fahrzeuginnenraum
bzw. auf der Innenseite der Fahrzeugscheibe nicht beschränkt,
sondern kann an jeder anderen Position im und am Fahrzeug befestigt werden,
je nach Funktion und Einsatzzweck. Das Basisteil 96, wie
zuvor mit Bezug auf 9a–c beschrieben wurde,
weist einen im Wesentlichen ringförmigen Kragen auf, der
in dem in 11b und 11d gezeigten
Beispiel, segmentiert ausgebildet ist und auf seiner der Optikeinheit 32 zugewandten Seite
einen oder mehrere als Klemmkeil 98 ausgebildete Klemmelemente
aufweist, deren entlang des Umfangs des Basisteils 96 ausgerichtete
Schräge von der Optikeinheit 32 weg weist. Zur
Definition der Position der Optikeinheit 32 relativ zu
dem Basisteil 96 und zur Verhinderung der Fehlpositionierung
in Umfangsrichtung besitzt das Basisteil 96 und die Optikeinheit 32 eine
Positionskennung 100. Diese besteht z. B. aus mindestens
einem Vorsprung in einem und einer entsprechend passenden zugeordneten mindestens
einen Aussparung im anderen der beiden genannten Teile. Das Basisteil 96 kann
aus einem Kunststoff oder einem anderen Material oder Materialkombination
hergestellt werden, wobei das Basisteil 96 beispielsweise
aus einem optisch nicht-transparenten Material ist. Des Weiteren
wird das Basisteil 96 z. B. mit einem optisch nicht-transparenten
Kleber oder Klebestreifen bzw. Klebefolie an die Fahrzeugscheibe,
z. B. die Windschutzscheibe, geklebt. Prinzipiell kann aber auch
ein transparenter Kleber verwendet werden, je nach Funktion und
Einsatzzweck. Durch die Wirkung der Befestigungsmechanik und der
Federmechanik der Federelemente 82 des Aufnahmeelements 80 wird
die Sensoreinrichtung 10 mit der Optikeinheit 32 gegen
die Scheibe gedrückt und optisch angekoppelt. Dies hat
den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 10 mit
der Optikeinheit 32 sich sehr einfach und zuverlässig
an einer Scheibe befestigen lässt. Die Erfindung ist aber
nicht auf eine Befestigungsmechanik mit einem Aufnahmeelement 80 in
Form eines Bajonettrings und wahlweise einem oder mehrere zusätzlichen
Federelementen 82 beschränkt. Stattdessen kann
auch jeder andere Art der Befestigung der Sensoreinrichtung mit
der Optikeinheit vorgesehen werden, die geeignet ist, um die Sensoreinrichtung
an einer Scheibe zu befestigen bzw. optisch anzukoppeln. Dies gilt
für alle Ausführungsformen der Erfindung.
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Der
erfindungsgemäße Aufbau der Sensoreinrichtung 10 mit
der Optikeinheit 32 aus Einzelteilen, wie er zuvor anhand
von verschiedenen Ausführungsformen anhand der Figuren
beschrieben wurde, hat die folgenden Vorteile. Die Einzelteile,
wie die Linsensysteme mit ihren Linsen und dem Linsenträger,
der Optikträger und der Linsenhalter lassen sich sehr einfach
und ohne großen Herstellungsaufwand herstellen, da ein
einfacher Moldprozess und kein mehrstufiger Moldpro zess für
die Herstellung der Einzelteile notwendig ist (z. B. 2k-Molden statt
2 × 2k Moldprozessen), da die Einzelteile jeweils aus einem Material
und nicht aus verschiedenen Materialien gefertigt werden. So werden
die Linsen der Linsensystem so zusammengefasst, dass sie aus einem
Material herstellbar sind und nicht eine Linse des Linsensystems
aus einem im Infrarotbereich optisch transparenten Kunststoff und
eine weitere Linse des gleichen Linsensystems aus einem für
den visuellen Bereich bzw. Tageslicht transparenten Kunststoff.
In diesem Fall werden zwei getrennte Linsensysteme mit jeweils einem
Linsenträger mit wenigstens einer Linse und wahlweise zusätzlich
wenigstens einem Justierelemente einmal aus einem im Infrarotbereich
optisch transparenten Kunststoff und einmal aus einem im visuellen
Bereich optisch transparenten Kunststoff hergestellt. Die Montage
der zuvor beschriebenen Einzelteile ist ebenfalls sehr einfach,
da die Einzelteile zusammengesetzt und gegebenenfalls miteinander
verrastetet oder verclipst werden. Ein Weitere Vorteil der erfindungsgemäßen
Sensoreinrichtung und ihrer Optikeinheit ist, dass die jeweiligen
Linsensysteme z. B. das ALS-Linsensystem und das RSM-Linsensystem,
ein Teil bilden, d. h. die Linsen sind mit ihrem Linsenträger
(Trägerteil) einstückig aus einem Material ausgebildet
und können als komplettes Linsensystem in den Optikträger
eingesetzt werden. Dadurch kann die Teilezahl ebenfalls klein gehalten
werden und es ist nur ein einfacher Moldprozess für die
Herstellung des jeweiligen Linsensystems erforderlich, beispielsweise
ein 1K-Spritzguss. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Sensoreinrichtung mit
der Optikeinheit an unterschiedliche Applikationsbedingungen leicht
angepasst werden kann. So können entsprechend angepasste
Linsensysteme für unterschiedliche Scheibenneigungen und/oder
-dicken in den Optikträger eingesetzt werden. Des Weiteren kann
der Funktionsumfang der Sensoreinrichtung mit Optikeinheit vergrößert
werden. So werden unterschiedliche Scheibenneigungen und/oder -dicken durch
entsprechend angepasste Linsen bzw. Linsensysteme abgedeckt, während
unterschiedliche Funktionsumfänge durch eine unterschiedliche
Zahl von Linsen in dem jeweiligen Linsensystem abgedeckt werden.
So können bei dem Regensensor-Linsensystem (RSM-Linsensystem)
und/oder dem Umgebungshelligkeitserfassungs-Linsensystem (ALS-Linsensystem),
beispielsweise zusätzlich wenigstens eine oder mehrere
Linsen zur Lichtführung z. B. auf einen Detektor zur Steuerung
der Helligkeit eines Headup-Displays integriert werden, um nur ein
Beispiel zu nennen. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass
entsprechend angepasste Linsenhalter mit Koppelkissenen an dem Optikträger
befestigt werden können, wobei der Linsenhalter mit dem
Kop pelkissen beispielsweise passend zu dem Lichtweg und/oder der Linsengeometrie
ausgewählt ist. Durch eine geeignete Ausformung der Linsen
des jeweiligen Linsensystems ist es außerdem möglich,
dass alle optischen Bauelemente auf einer Leiterplatte, z. B. einer
ebenen Leiterplatte, angeordnet werden können. Dadurch
entfällt die Notwendigkeit eines weiteren, zweiten Schaltungsträgers.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können
auch miteinander kombiniert werden, insbesondere einzelne Merkmale
davon.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19839273
A1 [0002]
- - DE 10034555 A1 [0003]
- - WO 01/05636 A1 [0004]
- - DE 102005018379 A1 [0005, 0006, 0006, 0006]
- - US 7297932 B2 [0005, 0006, 0006, 0006]