DE19512864C1 - Autoglasscheibe für einen Regensensor - Google Patents
Autoglasscheibe für einen RegensensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Autoglasscheibe für eine einen
Strahlensender und einen Strahlenempfänger umfassende
lichtelektrische Sensoreinrichtung zur Erfassung des
Benetzungsgrades ihrer Außenseite mit Niederschlag, mit
einem mit der Autoglasscheibe optisch gekoppelten
Strahlenleitkörper, durch den die von dem Strahlensender
ausgehenden Strahlen unter einem flachen Winkel
eingekoppelt und die an der Außenseite der Autoglasscheibe
reflektierten Strahlen ausgekoppelt und zu dem
Strahlenempfänger geleitet werden.
Bei Regensensoren dieser Art werden die Lichtstrahlen unter
einem Winkel, der mindestens dem Winkel der Totalreflexion
entspricht, in die Autoglasscheibe eingekoppelt, und der an
ihrer Außenseite reflektierte Anteil wird vom
Strahlenempfänger ausgewertet. Bei Vorhandensein von
tropfenförmigem Niederschlag auf der Außenseite wird
nämlich hierdurch ein Teil der Lichtstrahlen auf der
Außenseite ausgekoppelt, und dieser Anteil der auf der
Außenseite ausgekoppelten Lichtstrahlen nimmt mit
zunehmender Anzahl der Niederschlagstropfen zu. Die vom
Strahlenempfänger aufgenommene Strahlenintensität ist
infolgedessen ein Maß für den Niederschlag.
Sensoreinrichtungen dieser Art sind beispielsweise in den
Druckschriften DE 41 42 146 A1, DE 43 00 741 A1, DE 43 07 479 C1,
DE 43 18 114 A1 und DE 43 30 710 C1 beschrieben. In allen diesen
Fällen besteht der Strahlenleitkörper, der zum Einkoppeln
und zum Auskoppeln der Lichtstrahlen notwendig ist, aus
einem prismenartigen Glaskörper mit dem Querschnitt eines
gleichschenkeligen Trapezes. Die Basisfläche des
Glaskörpers ist mit der Oberfläche der Autoglasscheibe über
einen die optische Ankoppelung sicherstellenden Kleber
verbunden. Die den Schenkeln des Trapezes entsprechenden
Flächen des Glaskörpers sind zur Bündelung bzw. zur
Fokussierung der Lichtstrahlen jeweils mit einer
Sammellinse versehen.
Strahlenleitkörper dieser Art aus Glas haben
Dickenabmessungen in der Größenordnung von einem
Zentimeter. Die Verklebung dieser Strahlenleitkörper mit
der Autoglasscheibe erfolgt im Herstellwerk des Autos. Eine
voraufgehende Montage des Strahlenleitkörpers,
beispielsweise im Herstellwerk der Autoglasscheiben,
scheidet unter den gegebenen Bedingungen aus, da derartige
voluminöse Glaskörper auf den Autoglasscheiben deren
Manipulation und Transport erschweren würden. Die üblichen
Transportgestelle beispielsweise wären nämlich für den
Transport derartig komplettierter Autoglasscheiben nicht
mehr ohne weiteres verwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die
spätere Anordnung eines Regensensors der genannten Art
bestimmte Autoglasscheibe so auszugestalten, daß sie auch
mit bereits vormontiertem Strahlenleitkörper gut
manipulierbar ist und mit den üblichen Transportgestellen
transportiert werden kann. Die Vormontage des
Strahlenleitkörpers soll auf diese Weise bereits im
Herstellwerk der Autoglasscheiben erfolgen können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Strahlenleitkörper ein in eine transparente
Polymerfolie eingearbeitetes Volumenhologramm ist.
Hologramme können bekanntlich so ausgebildet werden, daß
sie eine gewünschte optische Funktion erfüllen,
beispielsweise auch die Funktion eines lichtlenkenden
Prismas. Für den erfindungsgemäßen Zweck muß das Hologramm
so ausgebildet sein, daß es die vom Lichtsender ausgehenden
Lichtstrahlen durch Brechung und/oder Beugung derart von
ihrer Einfallsrichtung ablenkt, daß sie unter einem Winkel,
der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion an
der Grenzfläche Luft-Glas, in das Glas eindringen und aus
dem Glas austreten. Selbstverständlich muß das Hologramm
bzw. die Trägerfolie des Hologramms durch einen
transparenten Kleber mit einem geeigneten Brechungsindex an
die Glasoberfläche optisch angekoppelt werden.
Folien mit einem eingearbeiteten Hologramm können mit sehr
geringen Dickenabmessungen hergestellt werden. Wenn sie auf
die Glasoberfläche aufgeklebt werden, kann die dadurch
hervorgerufene Dickenänderung der Autoglasscheibe
vernachlässigt werden. Da derartige Folien verhältnismäßig
dünn sind, können sie bei Verbundglasscheiben auch ohne
besondere Schwierigkeiten zwischen den beiden
Einzelglasscheiben, das heißt in der die beiden
Einzelglasscheiben miteinander verbindenden
thermoplastischen Zwischenschicht, angeordnet werden. Eine
derartige Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß das
Hologramm in idealer Weise durch die beiden
Einzelglasscheiben gegen äußere Einflüsse geschützt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen. Nachfolgend eine
Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine monolithische Autoglasscheibe mit einem auf
einer Oberfläche angeordneten holographischen
Strahlenleitkörper, und
Fig. 2 eine Autoglasscheibe aus Verbundglas mit einem in
der thermoplastischen Zwischenschicht angeordneten
holographischen Strahlenleitkörper.
Die Anordnung eines Regensensors auf einer Autoglasscheibe
ist grundsätzlich an der Stelle sinnvoll, wo die
Glasoberfläche von einem Scheibenwischer überstrichen wird,
so daß der Scheibenwischermotor von dem Regensensor
angesteuert werden kann, sobald sich eine bestimmte Menge
von Niederschlagstropfen auf der Glasoberfläche befindet.
Da in der Regel die Windschutzscheibe und in vielen Fällen
auch die Heckscheibe mit einem Scheibenwischer versehen
ist, kommt die erfindungsgemäße Anordnung in erster Linie
für Windschutzscheiben und Heckscheiben von Kraftfahrzeugen
zur Anwendung.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung handelt es sich
um eine monolithische Autoglasscheibe 1, insbesondere aus
vorgespanntem Einscheibensicherheitsglas, auf der die das
Hologramm enthaltende Polymerfolie 2 angeordnet ist.
Monolithische Autoglasscheiben finden zwar als
Windschutzscheiben nur in Ausnahmefällen Anwendung, doch
bestehen die Heckscheiben von Kraftfahrzeugen üblicherweise
aus solchen Einscheibensicherheitsglasscheiben.
Die das Hologramm enthaltende Polymerfolie 2 ist über einen
geeigneten transparenten Kleber 3 mit der Innenseite der
Autoglasscheibe 1 verklebt und optisch derart gekoppelt,
daß an den Grenzflächen Polymerfolie-Kleber und Kleber-
Glasoberfläche die Lichtstrahlen keine Ablenkung erfahren.
Der Aufbau des Hologramms in der Polymerfolie 2 ist so
getroffen, daß es zwei voneinander getrennte aktive
Bereiche 2′ und 2′′ aufweist, in denen die gewünschte
Brechung oder Beugung der Lichtstrahlen erfolgt. Der
mittlere Bereich 2′′′ zwischen den beiden aktiven Bereichen
2′ und 2′′ hat zweckmäßigerweise einen reflektierenden
Charakter, so daß die zwischen den aktiven Bereichen 2′ und
2′′ reflektierten Lichtstrahlen im Bereich 2′′′ nicht aus
der Glasoberfläche austreten.
Die schematische Darstellung läßt erkennen, wie die von der
Lichtquelle 5 ausgehenden und auf geeignete Weise
gebündelten Lichtstrahlen im Bereich 2′ des Hologramms
derart abgelenkt oder gebeugt werden, daß sie unter einem
Winkel, der größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion
an der Grenzfläche Luft-Glas ist, in die Autoglasscheibe 1
eindringen. An ihrer Außenseite 6 werden die Lichtstrahlen
bei Abwesenheit von Wassertropfen totalreflektiert. Der
nach der Totalreflexion auf den Hologramm-Bereich 2′′
auftreffende Anteil der Lichtstrahlen wird durch das
Hologramm auf den lichtelektrischen Wandler 7 gelenkt. Das
Signal des lichtelektrischen Wandlers 7 dient in der
bekannten Weise zur Ansteuerung des Scheibenwischermotors.
Auch bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform kommt
eine mit einem eingearbeiteten Hologramm versehene
transparente Folie 10 zum Einsatz, die wiederum zwei aktive
Bereiche 10′ und 10′′ mit lichtlenkenden bzw.
lichtbeugenden Eigenschaften und einen mittleren Bereich
10′′′ mit reflektierenden Eigenschaften aufweist. In diesem
Fall handelt es sich bei der Autoglasscheibe 11 jedoch um
eine Verbundglasscheibe aus der äußeren Einzelglasscheibe
12, der thermoplastischen Zwischenschicht 13 und der
inneren Einzelglasscheibe 14. Die Hologrammfolie 10 ist in
diesem Fall zwischen den beiden Einzelglasscheiben 12 und
14 im Bereich der Zwischenschicht 13 angeordnet und durch
Zwischenschaltung einer geeigneten dünnen Kleberschicht 15
optisch an die Einzelglasscheibe 12 angekoppelt. Die
Wirkungsweise dieser Anordnung besteht darin, daß die von
der Lichtquelle 18 kommenden gebündelten Lichtstrahlen
unter einem geeigneten Einstrahlungswinkel in die innere
Einzelglasscheibe 14 eingestrahlt werden. Sie treffen auf
den Hologrammbereich 10′ auf und werden von diesem derart
abgelenkt bzw. gebeugt, daß sie unter einem Winkel, der
größer als der Totalreflexionswinkel ist, in die äußere
Einzelglasscheibe 12 eindringen. Damit die Lichtstrahlen im
Bereich 10′′′ der Hologrammfolie nicht aus der äußeren
Einzelglasscheibe 12 austreten, hat dieser Bereich 10′′′
des Hologramms wieder reflektierende Eigenschaften. Die
äußere Einzelglasscheibe 12 wirkt infolgedessen im Bereich
zwischen den Hologrammbereichen 10′ und 10′′ infolge
Totalreflexion an ihren beiden Oberflächen bei Abwesenheit
von Wassertropfen wie ein Lichtleiter. Die durch das
Hologramm 10′′ aus der äußeren Einzelglasscheibe 12
ausgekoppelten Lichtstrahlen fallen auf den
lichtelektrischen Wandler 19, der seinerseits den
Scheibenwischermotor ansteuert.
Häufig sind Verbundglasscheiben als Wärmeschutzscheiben
ausgebildet, indem eine der beiden Einzelglasscheiben 12
oder 14 aus einer wärmestrahlenabsorbierenden
Glaszusammensetzung besteht. In wärmestrahlenabsorbierenden
Gläsern werden die Lichtstrahlen stärker gedämpft als in
farblosen Gläsern. Wenn, wie es üblicherweise der Fall ist,
die äußere Einzelglasscheibe 12 die Lichtstrahlen stark
dämpft, kann die Funktionsfähigkeit des Sensors dadurch
beeinträchtigt werden. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung
hat den besonderen Vorteil, daß eine unerwünschte Dämpfung
der totalreflektierten Lichtstrahlen vermieden werden kann,
wenn die wärmeabsorbierende Einzelglasscheibe auf der
Innenseite der Verbundglasscheibe angeordnet wird und die
äußere Einzelglasscheibe 12 aus nichtabsorbierendem, das
heißt normalem farblosen Glas besteht, das eine wesentlich
geringere Dämpfung für Lichtstrahlen aufweist.
Claims (5)
1. Autoglasscheibe für eine einen Strahlensender und
einen Strahlenempfänger umfassende lichtelektrische
Sensoreinrichtung zur Erfassung des Benetzungsgrades
ihrer Außenseite mit Niederschlag, mit einem mit der
Autoglasscheibe optisch gekoppelten
Strahlenleitkörper, durch den die von dem
Strahlensender ausgehenden Strahlen unter einem
flachen Winkel eingekoppelt und die an der Außenseite
der Autoglasscheibe reflektierten Strahlen
ausgekoppelt und zu dem Strahlenempfänger geleitet
werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Strahlenleitkörper ein in eine transparente
Polymerfolie (2; 10) eingearbeitetes Volumenhologramm
ist.
2. Autoglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Volumenhologramm einen zum
Einkoppeln der Lichtstrahlen ausgebildeten Abschnitt
(2′; 10′) und einen zum Auskoppeln der Lichtstrahlen
ausgebildeten Abschnitt (2′′; 10′′) aufweist, die durch
einen Abschnitt (2′′′; 10′′′) mit reflektierenden
Eigenschaften voneinander getrennt sind.
3. Autoglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die das Hologramm aufweisende
Polymerfolie (2) mit der dem Fahrgastraum zugewandten
Oberfläche der Autoglasscheibe (1) über einen
transparenten Kleber (3) verklebt ist.
4. Autoglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Autoglasscheibe (11) aus
Verbundglas besteht, und daß die das Hologramm
aufweisende Polymerfolie (10) in der
thermoplastischen, die beiden Einzelglasscheiben
(12, 14) miteinander verbindenden Zwischenschicht (13)
angeordnet ist.
5. Autoglasscheibe nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die dem Fahrgastraum zugewandte
Einzelglasscheibe (14) aus einem gefärbten
wärmeabsorbierenden Glas, und die der Außenseite
zugewandte Einzelglasscheibe (12) aus einem farblosen
Glas besteht.
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