DE10326854A1

DE10326854A1 - Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe

Info

Publication number: DE10326854A1
Application number: DE2003126854
Authority: DE
Inventors: Michael Schulte; Christian Boehlau
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2003-06-14
Filing date: 2003-06-14
Publication date: 2004-12-30

Abstract

Sensoreinrichtung (1) zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe (8), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (2), in dem mindestens eine erste Messstrecke (17), umfassend einen ersten Sender (9) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, eine erste Einkopplungsoptik (10), eine erste Auskopplungsoptik (11) und einen ersten Empfänger (12) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, sowie eine zweite Messstrecke, umfassend einen zweiten Sender (15) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, eine zweite Einkopplungsoptik (13), eine zweite Auskopplungsoptik (14) und einen zweiten Empfänger (16) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, untergebracht sind, wobei die zweite Einkopplungsoptik (13) zwischen der ersten Einkopplungsoptik (10) und der ersten Auskopplungsoptik (11) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 198 15 746 C1 bekannt. Die hier vorgeschlagene Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung mit zwei Sende- und Empfangseinheiten bzw. zugeordneten Ein- und Auskopplungsoptiken, die vorzugsweise in den Eckpunkten eines Dreiecks oder Parallelogramms angeordnet sind. Grundsätzlich wird damit das Ziel verfolgt, die sensitive Fläche pro Grundfläche der Sensoreinrichtung zu vergrößern um eine bessere Auflösung zu erhalten.

Diese Anordnung ist jedoch mit Nachteilen behaftet. Zumeist verfügen derartige Sensoreinrichtungen über ein quaderförmiges Gehäuse mit einer rechteckförmigen Grundfläche. Insbesondere durch die dreieckförmige Anordnung der Sende- und Empfangseinheiten bleibt, bereits geometrisch bedingt, ein großer Bereich der Grundfläche ungenutzt. Diese Feststellung trifft auch für die Anordnung in den Eckpunkten eines Parallelogramms zu. Insgesamt scheint auch die hier vorgeschlagene Anordnung nicht zu einer optimalen Ausnutzung der Grundfläche der Sensoreinrichtung zu führen.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe eine Sensoreinrichtung bereitzustellen, welche die zur Verfügung stehende Grundfläche besser ausnutzt und somit eine geringere Abmessung bei gleichbleibender Sensorqualität aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Sensoreinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die zweite Einkopplungsoptik zwischen der ersten Einkopplungsoptik und der ersten Auskopplungsoptik angeordnet ist, wird eine Sensoreinrichtung bereitgestellt, welche die zur Verfügung stehende Grundfläche des Gehäuses wesentlich besser ausnutzt, da die einzelnen Messstrecken ineinander verschachtelt sind. Dementsprechend kann bei gleicher Sensorqualität ein kleineres Gehäuse gewählt werden, oder aber die Sensorqualität bei gleichbleibendem Gehäuse gesteigert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Auskopplungsoptik zwischen der zweiten Einkopplungsoptik und der zweiten Auskopplungsoptik angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann ebenfalls eine weitere Leistungssteigerung der Sensoreinrichtung durch Verschachtelung der Messstrecken erreicht werden.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Einkopplungsoptiken und die Auskopplungsoptiken in einer Reihe entlang einer Längsachse des Gehäuses angeordnet sind. Diese Bauform bietet sich für die Anordnung der Einkopplungs- bzw. Auskopplungsoptiken an, da hierdurch der Bauraum vorteilhafterweise ausgenutzt wird.

Auch kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die erste Einkopplungsoptik und die erste Auskopplungsoptik mit einem seitlichen Versatz zu der zweiten Einkopplungsoptik und der zweiten Auskopplungsoptik entlang einer Längsachse des Gehäuses angeordnet sind. Hierdurch werden die Messstrecken voneinander getrennt, so dass beispielsweise keine Interferenzmuster entstehen können.

Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass mindestens zwei weitere Messstrecken neben den Messstrecken angeordnet sind. Die ineinandergeschachtelten Messstrecken lassen sich nahezu beliebig nebeneinander oder hintereinander aufbauen, je nachdem wie viele Messstrecken für die Sensoreinrichtung benötigt werden. Hierdurch wird die Gesamtauflösung der Sensoreinrichtung bei kleinem Bauraum des Gehäuses erhöht.

Um einer möglichen gegenseitigen Beeinflussung der Messstrecken entgegenzuwirken kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die weiteren Messstrecken einen Versatz in Richtung der Längsachse durch die Messstrecken aufweisen.

Zur Vereinfachung der Montage und zur Rationalisierung des Herstellungsprozesses kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Einkopplungsoptiken und Auskopplungsoptiken einstückig ausgeführt sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Einkopplungsoptiken und die Auskopplungsoptiken und das Gehäuse einstückig durch ein Mehrkomponentenspritzgießverfahren hergestellt worden sind. Auch durch diese Maßnahme wird eine rationelle Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ermöglicht.

Zur blasenfreien Verbindung zwischen den Kopplungsoptiken und der Scheibe kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Gehäuse an der Scheibe befestigt ist, wobei zwischen der Scheibe und den Einkopplungsoptiken bzw. den Auskopplungsoptiken ein Kopplungspad vorgesehen ist.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung weiterhin über einen Lichtsensor und/oder einen Sonnensensor und/oder eine Kamera verfügt. Durch diese Ausgestaltung kann der Funktionsbereich der Sensoreinrichtung wesentlich erweitert werden. Beispielsweise ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung klein genug, um in den Spiegelfuß eines Innenspiegels des Fahrzeugs integriert zu werden.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung;
2 eine perspektivische Ansicht in ein Gehäuse auf die Optiken einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung;
3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ohne Kopplungspad.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.
Eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe 8, beispielsweise mit Regenwasser, umfasst im wesentlichen ein Gehäuse 2, in dem Optiken 4, Sender 9, 15 sowie Empfänger 12, 16 untergebracht sind.
Das Gehäuse 2 weist eine im wesentlichen quaderförmige Gestalt auf, wobei kopfseitig in dem der Scheibe 8 zugewandten Grundfläche die Optiken 4 vorgesehen sind. Bodenseitig ist das Gehäuse 2 durch eine abnehmbare Abdeckung 5 verschlossen. Des weiteren ist vorgesehen, dass zwischen den Optiken 4 und der Scheibe 8 ein Kopplungspad 7 vorgesehen ist, so dass eine blasenfreie optische Verbindung zwischen den Optiken 4 und der Scheibe 8 hergestellt werden kann.
Bei den Optiken 4 handelt es sich im wesentlichen um Einkopplungsoptiken 10, 13, sowie Auskopplungsoptiken 11, 14, die dazu dienen, den/die Lichtstrahl(en) der Sender 9, 15 anforderungsgemäß in die Scheibe 8 einzuleiten, bzw. den/die aus der Scheibe 8 austretenden Lichtstrahlen den Empfängern 12, 16 in geeigneter Weise zuzuführen.
Bei den Sendern 9, 15 handelt es sich im wesentlichen um Leuchtdioden, welche Licht auf einer vorbestimmbaren Wellenlänge aussenden können, wohingegen es sich bei den Empfängern 12, 16 vorzugsweise um Photodioden handelt, die zur Detektion der Lichtstärke des von den Sendern 9, 15 ausgesandten Lichts geeignet sind. Entsprechend der oben beschriebenen Anordnung arbeitet die Sensoreinrichtung grundsätzlich nach dem Prinzip der Totalreflexion, die von dem Grad der Benetzung der Scheibenoberfläche abhängig ist. Der Anteil des reflektierten Lichts wird durch die Empfänger 12, 16 gemessen und von einer (hier nicht dargestellten) Auswerteeinheit erfasst, welche aus den gewonnenen Informationen geeignete Schritte einleiten kann (beispielsweise eine Ansteuerung der Scheibenwischer etc.).
In der hier vorliegenden bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1 wird vorgeschlagen, dass es sich bei den Sendern um mindestens einen ersten Sender 9, sowie um einen zweiten Sender 15 handelt. Dementsprechend ist auch eine zugeordnete erste Einkopplungsoptik 10 und eine zweite Einkopplungsoptik 13 vorgesehen. Zur Bestimmung des reflektierten Anteils des Lichtes ist ein erster Empfänger 12, sowie ein zweiter Empfänger 16 mit einer jeweils zugeordneten ersten Auskopplungsoptik 11 und einer zweiten Auskopplungsoptik 14 vorgesehen. Gemäß der zuvor beschriebenen Anordnung ergibt sich eine erste Messstrecke 17 zwischen dem ersten Sender 9, der Einkopplungsoptik 10, der Scheibe 8, der ersten Auskopplungsoptik 11 und dem ersten Empfänger 12, sowie eine zweite Messstrecke 18 zwischen dem zweiten Sender 15, der zweiten Einkopplungsoptik 13, der Scheibe 8, der zweiten Auskopplungsoptik 14 und dem zweiten Empfänger 16. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die zuvor genannten Bauteile derart ineinander zu verschachteln, dass sich eine Abfolge eines ersten Senders 9, einer ersten Einkopplungsoptik 10, eines zweiten Senders 15, einer zweiten Einkopplungsoptik 13, einer ersten Auskopplungsoptik 11, einem ersten Empfänger 12, einer zweiten Auskopplungsoptik 14 sowie einem zweiten Empfänger 16 auf einer Längsachse durch die zuvor genannten Bauteile ergibt. Als Ergebnis einer derartigen erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich zwei ineinandergeschachtelte Messstrecken 17, 18 auf einem Bauraum, der nur unwesentlich größer ist, als der Bauraum der zur Erzeugung einer einzelnen Messstrecke notwenig wäre. Dementsprechend kann der zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt werden bzw. es können mehr Messstrecken auf dem gleichen Bauraum eingerichtet werden, wodurch sich die Messgenauigkeit pro vorhandenem Bauraum erhöhen lässt.
Wie in 2 bzw. 3 dargestellt, können auch zwei der oben dargestellten zwei verschachtelten Messstrecken nebeneinander, auch mit einem gewissen Versatz, in einem Gehäuse angeordnet werden. Hierdurch wird die Messgenauigkeit der Sensoreinrichtung weiterhin gesteigert.
Auch ist anzumerken, dass hier lediglich die Verschachtelung von zwei Messstrecken mit den dazugehörigen Bauteilen dargestellt worden ist. Es ist selbstverständlich, dass sich die Verschachtelung auch auf beliebig viele Messstrecken übertragen lässt.

Claims

Sensoreinrichtung (1) zur Erfassung der Benetzung einer Scheibe (8), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (2) in dem mindestens – eine erste Messstrecke (17), umfassend einen ersten Sender (9) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, eine erste Einkopplungsoptik (10), eine erste Auskopplungsoptik (11) und einen ersten Empfänger (12) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, sowie – eine zweite Messstrecke, umfassend einen zweiten Sender (15) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich, eine zweite Einkopplungsoptik (13), eine zweite Auskopplungsoptik (14) und einen zweiten Empfänger (16) für elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einkopplungsoptik (13) zwischen der ersten Einkopplungsoptik (10) und der ersten Auskopplungsoptik (11) angeordnet ist.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auskopplungsoptik (11) zwischen der zweiten Einkopplungsoptik (13) und der zweiten Auskopplungsoptik (14) angeordnet ist.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsoptiken (10, 13) und die Auskopplungsoptiken (11, 14) in einer Reihe entlang einer Längsachse des Gehäuses (2) angeordnet sind.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einkopplungsoptik (10) und die erste Auskopplungsoptik (11) mit einem seitlichen Versatz zu der zweiten Einkopplungsoptik (13) und der zweiten Auskopplungsoptik (14) entlang einer Längsachse des Gehäuses (2) angeordnet sind.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei weitere Messstrecken neben den Messstrecken (17, 18) angeordnet sind.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Messstrecken einen Versatz in Richtung der Längsachse durch die Messstrecken (17, 18) aufweisen.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsoptiken (10, 13) und Auskopplungsoptiken (11, 14) einstückig ausgeführt sind.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplungsoptiken (10, 13) und die Auskopplungsoptiken (11, 14) und das Gehäuse (2) einstückig durch ein Mehrkomponentenspritzgießverfahren hergestellt worden sind.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) an der Scheibe (8) befestigt ist, wobei zwischen der Scheibe (8) und den Einkopplungsoptiken (10, 13) bzw. den Auskopplungsoptiken (11, 14) ein Kopplungspad (7) vorgesehen ist.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1) weiterhin über einen Lichtsensor und/oder einen Sonnensensor und/oder eine Kamera verfügt.