DE19839273A1 - Optischer Sensor - Google Patents
Optischer SensorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor für Kraftfahrzeuge, zur Erfassung von sichtbeeinflussenden Umgebungsparametern, mit wenigstens einem Sender und wenigstens einem Empfänger für elektromagnetische Wellen (Lichtwellen), wobei eine Windschutzscheibe in einer Meßstrecke zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenigstens einem Empfänger angeordnet ist und eine Wellenausbreitung zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenigstens einen Empfänger derart beeinflußt, daß sich bei Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe, insbesondere bei einer Benetzung durch Niederschlag, ein vom Empfänger generiertes Ausgangssignal ändert, das der Ansteuerung einer Scheibenwischvorrichtung dient. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß wenigstens einer der Empfänger (16, 20, 22) des optischen Sensors (4) elektromagnetische Wellen (Lichtwellen) einer Umgebungshelligkeit des Kraftfahrzeuges empfängt und der Ansteuerung einer Beleuchtungsanlage des Kraftfahrzeuges dient.
Description
Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor mit den
im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Es sind Scheibenwischvorrichtungen für Windschutz
scheiben von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen eine
Steuerung der Scheibenwischer nicht nur über einen
manuell betätigbaren Lenkstockhebel, sondern zusätz
lich über einen optischen Regensensor erfolgt. Der
optische Regensensor umfaßt eine Lichtquelle, deren
elektromagnetische Strahlung von der Windschutz
scheibe, je nach Feuchtigkeitsbelag auf der Wind
schutzscheibe, unterschiedlich reflektiert wird. Der
reflektierte Anteil wird mittels eines Photoelementes
erfaßt, so daß ein dem Feuchtigkeitsbelag entspre
chendes Ausgangssignal des Regensensors bereitge
stellt werden kann. Diese Ausgangssignale können der
art ausgewertet und zur Steuerung der Scheibenwischer
verwendet werden, daß sowohl die Einschaltung der
Scheibenwischvorrichtung als auch eine Wischerge
schwindigkeit in Abhängigkeit von einer erfaßten Be
netzung der Windschutzscheibe variiert werden kann.
Weiterhin sind Vorrichtungen zur automatischen Ein
schaltung einer Beleuchtungsanlage im Kraftfahrzeug
bekannt. Durch Messung eines Ausgangssignals eines
Photoelementes wird auf eine Umgebungshelligkeit des
Kraftfahrzeuges geschlossen und in Abhängigkeit davon
eine Fahrzeugbeleuchtung ohne Zutun eines Fahrers
eingeschaltet.
Der erfindungsgemäße optische Sensor mit den im An
spruch 1 genannten Merkmalen weist insbesondere den
Vorteil auf, einen kombinierten Sensor zur Steuerung
der für einen Fahrer wichtigen sichtverbessernden
Fahrzeugausrüstung bereitzustellen. Neben einem Re
gensensor zur Steuerung einer Scheibenwischanlage ist
ein Sensor zur Erfassung einer Außenhelligkeit in dem
optischen Sensor integriert, so daß in Abhängigkeit
von der gemessenen Umgebungshelligkeit eine Beleuch
tungsanlage ein- und ausgeschaltet werden kann und in
Abhängigkeit einer Benetzung der Windschutzscheibe
mit Niederschlag die Scheibenwischanlage automatisch
ansteuerbar ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann an
hand der erfaßten sichtbeeinflussenden Parameter,
nämlich im wesentlichen Niederschläge in Form von Re
gen, Nebel oder Schneefall sowie die Umgebungshellig
keit, eine kombinierte Steuerung der Scheibenwischan
lage und der Beleuchtungsanlage realisiert werden. So
kann es einerseits bei starkem Regen sinnvoll sein,
neben den Scheibenwischern zusätzlich die Fahrzeug
scheinwerfer einzuschalten. Andererseits ist es bei
Dunkelheit aufgrund der wesentlich erhöhten Blendge
fahr durch Scheinwerferlicht entgegenkommender Fahr
zeuge noch wichtiger als tagsüber, die Windschutz
scheibe jederzeit von Nässe freizuhalten. Daher ist
es sinnvoll, bei Dunkelheit eine erhöhte Empfindlich
keit der Scheibenwischersteuerung bereits auf geringe
Benetzungsgrade der Windschutzscheibe vorzusehen.
Eine Umschaltung der Regensensor-Empfindlichkeit zur
Ansteuerung der Scheibenwischanlage kann vorzugsweise
durch ein von einem Umgebungslichtsensor gebildetes
Signal beeinflußt werden.
Eine Kombination von Regen- und Außenlichtsensor in
einem gemeinsamen optischen Sensor weist zudem den
Vorteil einer erheblichen Installations- und Montage
vereinfachung auf, woraus zudem eine Kostenreduzie
rung resultiert. Durch eine Montage aller erforderli
chen elektronischen und optoelektronischen Bauteile
auf einer gemeinsamen Platine, vorzugsweise in
SMD(surface mounted device)-Technik bestückt, lassen
sich sehr kompakte Sensoren realisieren, die sich zu
dem im Fahrzeug problemlos montieren lassen. So kann
ein derartiger optischer Sensor ebenso kompakt ausge
führt sein wie bekannte Regensensoren und wie diese
beispielsweise hinter einem Innenrückspiegel an der
Innenseite der Windschutzscheibe montiert sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann
neben einem Helligkeitssensor für Umgebungslicht, der
ein weitgehend vom Tageslicht beeinflußtes Signal
liefert und dementsprechend einen relativ weiten und
vorzugsweise nach oben gerichteten Öffnungskegel für
einfallendes Licht aufweist, wenigstens ein zusätzli
cher Fernsensor vorgesehen sein, der einen schmalen
und vorzugsweise in Fahrtrichtung nach vorne gerich
teten Öffnungskegel aufweist. Dadurch ist dieser
Fernsensor in der Lage, mit relativ hoher Zuverläs
sigkeit Tunneleinfahrten oder Unterführungen zu er
kennen und somit bereits frühzeitig ein Signal zur
Einschaltung der Fahrzeugbeleuchtung zu liefern.
Die Fokussierung des einfallenden Lichts kann in vor
teilhafter Weise durch einen Lichtleiter erfolgen,
der gleichzeitig als Grundplatte für das Sensorge
häuse fungiert. Ein solcher Lichtleiter kann bei
spielsweise aus einem Kunststoff wie PMMA (Polyme
thylmetachrylat) im Spritzgußverfahren hergestellt
sein, wobei sich in einfacher Weise optische Struktu
ren wie Sammellinsen im Formprozeß einbringen lassen.
Die Verbindung zur Windschutzscheibe kann entweder
durch einen Rahmen auf der Scheibe und darin einge
klipstem Sensorgehäuse oder auch in sehr einfacher
Weise mittels einer doppelseitig selbstklebenden
transparenten Folie realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung lassen
sich zusätzliche Steuerungsfunktionen implementieren,
beispielsweise eine Zuschaltung von Nebelscheinwer
fern. Durch einen entsprechend empfindlichen Regen
sensor kann dieser die Tropfengröße erkennen und da
mit unterscheiden, ob die Benetzung der Scheibe auf
Regen, Nebel oder Schneefall beruht. Bei starkem Ne
bel oder Schneefall können so neben den Scheibenwi
schern die Nebelscheinwerfer und/oder die Nebel
schlußleuchten zugeschaltet werden und damit eine
weitere Erhöhung der Fahrsicherheit erreicht werden.
So kann vorzugsweise bei Nebel ein aus feinsten
Tröpfchen bestehender Niederschlag auf der Wind
schutzscheibe durch den Regensensor detektiert wer
den. Über eine entsprechende Auslegung einer Software
zur Auswertung der Regensensorsignale kann dann eine
Zuschaltung einzelner Bestandteile der Lichtanlage
(Nebelleuchte, Nebelschlußleuchte) ausgelöst werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge
sehen, daß sowohl der Empfänger des Regensensors als
auch wenigstens einer der Empfänger des Umgebungshel
ligkeitssensors und/oder des Fernsensors von einem
gemeinsamen Photoelement gebildet sind. Hierdurch
läßt sich der Aufwand an einzusetzenden optoelektro
nischen Bauelementen für den kombinierten Regensensor
und Außenlichtsensor des Kraftfahrzeuges reduzieren.
Der Empfänger kann somit eine Doppelfunktion zur Be
reitstellung von Ansteuersignalen sowohl für die
Scheibenwischanlage als auch für die Beleuchtungsan
lage des Kraftfahrzeuges übernehmen. Insbesondere ist
bevorzugt, wenn ein Lichtleiter des optischen Sensors
Strukturen aufweist, die eine entsprechende Fokussie
rung der zu sensierenden elektromagnetischen Wellen
auf das gemeinsame Photoelement übernimmt. Somit kann
mit einfachen Mitteln sowohl die Umgebungshelligkeit
als auch die Benetzung der Windschutzscheibe sensiert
werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Sendediode des Regensensors
getaktet ansteuerbar ist. Hierdurch kann der gemein
same Empfänger entsprechend eines Tastverhältnisses
der getakteten Ansteuerung die empfangenen Signale
der Regensensorfunktion beziehungsweise der automati
schen Lichtsteuerungsfunktion des optischen Sensors
zuordnen.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er
geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie
len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu
tert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines
erfindungsgemäßen optischen Sensors;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den op
tischen Sensor;
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform des er
findungsgemäßen optischen Sensors;
Fig. 4 den optischen Sensor gemäß Fig. 3 in ei
ner Seitenansicht;
Fig. 5 den optischen Sensor gemäß Fig. 3 in ei
ner Draufsicht;
Fig. 6a bis 6d unterschiedliche Öffnungswinkel des
Fernsensors und Umgebungslichtsensors in
schematischen Prinzipdarstellungen;
Fig. 7 und 8 mögliche Ausstattungsvarianten des
optischen Sensors und
Fig. 9 und 10 schematische Ausführungsvarianten
einzelner Bauelemente des Sensors.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht
einen erfindungsgemäßen optischen Sensor 4, der innen
an einer Windschutzscheibe 2 eines Kraftfahrzeuges
befestigt ist. Die Montage des optischen Sensors 4
hinter der Windschutzscheibe 2 kann beispielsweise
durch Klebung in Höhe eines hier nicht dargestellten
Innenrückspiegels erfolgen. Bei einer solchen Posi
tionierung entsteht keine zusätzliche Sichtbehinde
rung für einen Fahrer. Optische und elektronische
Bauteile des optischen Sensors 4 sind umschlossen von
einem Gehäuse 6, das nach innen hin, das heißt zum
Fahrgastraum, lichtundurchlässig ist.
Im Gehäuse 6 ist eine Platine 8 angeordnet, auf der
die optischen und elektronischen Bauelemente, bei
spielsweise in SMD(surface mounted device)-Technik,
montiert sind. Erkennbar ist eine auf der Oberseite
der Platine 8 montierte LED (Leuchtdiode) 14, die
sichtbares oder infrarotes Licht in Form eines ge
richteten Lichtstrahles 30 emittiert, der in einem
spitzen Winkel auf die Windschutzscheibe 2 auftrifft
und aufgrund deren Brechungsindex an ihrer äußeren
Grenzfläche 3 zur Luft normalerweise vollständig re
flektiert wird und nahezu vollständig als reflektier
ter Anteil 32 auf eine Photodiode 16 trifft, die
ebenfalls auf der Oberseite der Platine 8 montiert
ist. Die LED 14 und die Photodiode 16 sind so auf der
Platine 8 positioniert, daß entsprechend der Licht
brechung nach den Gesetzen der Optik der reflektierte
Anteil 32 auf die Photodiode 16 trifft.
Befindet sich nun am Ort der Reflexion des Licht
strahls 30 ein Wassertropfen 28 außen auf der Wind
schutzscheibe 2, resultiert an der äußeren Grenzflä
che 3 der Scheibe zur Luft ein verändertes Brechungs
verhalten, wodurch der Lichtstrahl 30 an der Grenz
fläche 3 nicht vollständig reflektiert wird, sondern
ein nach außen austretender gestreuter Anteil 34 ent
steht. Das dadurch abgeschwächte Signal des reflek
tierten Anteiles 32 kann von der Photodiode 16 detek
tiert und durch eine Auswerteelektronik quantitativ
ausgewertet werden und somit als Feuchtigkeitsschlei
er beziehungsweise Regen außen auf der Windschutz
scheibe 2 des Kraftfahrzeuges 1 erfaßt werden.
Die gewünschte Fokussierung des Lichtstrahles 30 be
ziehungsweise des reflektierten Anteiles 32 kann
zweckmäßigerweise durch einen geeignet geformten
Lichtleiter 10, bestehend aus einem hochtransparenten
und gut spritzgießfähigen Kunststoff wie beispiels
weise PMMA, erreicht werden, der gleichzeitig die
Grundseite des Gehäuses 6 bildet und flächig über ei
ne transparente Klebefolie 36 mit der Windschutz
scheibe 2 verbunden ist. Durch geeignete Formung,
vorzugsweise im Spritzgußverfahren, kann der Licht
leiter 10 eingeformte linsenförmige Strukturen 31 er
halten, die für die gewünschte Fokussierung bezie
hungsweise Parallelisierung des von der LED 14
emittierten divergierenden Lichtes sowie der von der
Photodiode 16 detektierten Lichtanteile sorgen.
Auf der Platine 8 ist weiterhin ein Umgebungslicht
sensor 22 angeordnet, der von außen durch die Wind
schutzscheibe 2 des Kraftfahrzeuges 1 fallendes Umge
bungslicht in seiner Helligkeit erfassen und ein da
von abhängiges Steuersignal für eine automatische
Lichtsteuerung im Kraftfahrzeug generieren kann.
Zweckmäßigerweise reagiert der Umgebungslichtsensor
22 auf Sonnenlicht, um auf diese Weise ein unbeab
sichtigtes Abschalten der Fahrzeugscheinwerfer in
hell beleuchteten Tunnel oder Unterführungen mit
starken künstlichen Lichtquellen auszuschließen.
Erkennbar ist zudem ein Fernsensor 20, der einen re
lativ schmalen Öffnungskegel 40 für einfallendes
Licht aufweist und vorzugsweise zur frühzeitigen Er
kennung von Tunneleinfahrten oder dergleichen zu er
wartenden dunklen Durchfahrten geeignet ist. Zur Bün
delung des auf den Fernsensor 20 gelangenden Lichtan
teils ist ebenfalls eine eingeformte Linsenstruktur
33 im Lichtleiter 10 vorzusehen.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf
den erfindungsgemäßen optischen Sensor 4, der in die
sem Ausführungsbeispiel in einem rechteckförmigen Ge
häuse 6 untergebracht ist. Von dem optischen Sensor 4
ist in dieser Ansicht, senkrecht von außen durch die
Windschutzscheibe 2 des Kraftfahrzeuges 1, der Licht
leiter 10 mit der umhüllenden Gehäusekante erkennbar.
Weiterhin ist ein Ausschnitt erkennbar, der einen
Lichtdurchtritt zu dem Umgebungslichtsensor 22 ermög
licht.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des
optischen Sensors 4 mit einem ovalen Gehäuse 7 und
einer darin untergebrachten passenden rautenförmigen
Platine 8 sowie einem ebenso rauten- oder trapezför
migen Lichtdurchtritt mit darin eingeformten fokus
sierenden Strukturen. Auch hier ist ein Lichtleiter
10 für den Umgebungslichtsensor 22 und/oder für den
wenigstens einen Fernsensor 20 erkennbar, die jedoch
von außen in dieser Darstellung nicht sichtbar sind.
Fig. 4 zeigt den optischen Sensor 4 entsprechend Fig.
3 in einer schematischen Seitenansicht, wobei
gleiche Teile wie in den vorangegangenen Figuren mit
gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals
erläutert sind. Erkennbar ist das Gehäuse 7 mit
leicht nach oben gewölbtem Deckel und seitlich her
ausgeführtem Stecker 38 zur elektrischen Verbindung
mit einer hier nicht dargestellten Auswerteelektro
nik. Anstatt einer elektrischen Verbindung zu einer
zentralen Auswerte- und/oder Steuereinheit über den
Stecker 38 kann auch eine optische Signalübertragung
mittels Lichtwellenleiter realisiert werden.
Der Lichtleiter 10 mit den darauf aufgebrachten fo
kussierenden Strukturen stellt gleichzeitig die
Grundplatte für das Gehäuse 7 dar, die über die
transparente Klebefolie 36 flächig mit der Innenseite
der Windschutzscheibe 2 des Kraftfahrzeuges 1 ver
klebt ist. Der Lichtleiter 10 ist dabei so ausge
führt, daß alle optischen Strukturen sowohl für den
Regensensor 14, 16 als auch für die Helligkeitssenso
ren 20, 22 darin enthalten sind. Wird beispielsweise
für den Regensensor Infrarotlicht verwendet, so kön
nen die Bereiche für die Regensensorfunktion aus
schwarzem Kunststoff bestehen. Die für die Hellig
keitssensoren 20, 22 notwendigen Bereiche des Licht
leiters 10 sind dann zweckmäßigerweise in transparen
tem Kunststoff ausgeführt. Der Lichtleiter 10 kann
hierzu entweder im sogenannten Zweifarben-Spritzver
fahren hergestellt sein oder beispielsweise aus meh
reren jeweils einfarbigen Kunststoffsegmenten zusam
mengefügt sein.
Fig. 5 zeigt nochmals zur Verdeutlichung eine Drauf
sicht oben auf den gewölbten Gehäusedeckel 7 des op
tischen Sensors 4 mit seitlich herausgeführtem Stec
ker 38.
In den Fig. 6a bis 6d sind in schematischen Dar
stellungen unterschiedliche Öffnungskegel für den
Fernsensor 20 und für den Umgebungslichtsensor 22 des
optischen Sensors 4 dargestellt.
Fig. 6a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein
Kraftfahrzeug 1 mit einer Windschutzscheibe 2. Er
kennbar ist hier ein relativ spitzwinkeliger Öff
nungskegel 40 in Fahrtrichtung für den Fernsensor 20,
der gewährleisten kann, daß nur direkt in Fahrtrich
tung liegende dunkle Abschnitte erfaßt werden.
Fig. 6b zeigt in einer Seitenansicht auf das Kraft
fahrzeug 1 entsprechend Fig. 6a den Öffnungskegel
40, der in vertikaler Richtung einen noch kleineren
Öffnungswinkel aufweist als in horizontaler Richtung.
Fig. 6c zeigt dagegen in einer Draufsicht einen re
lativ weiten Öffnungskegel 42 für den Umgebungslicht
sensor 22, der es ermöglicht, die in erster Linie von
oben einfallenden Lichtanteile zuverlässig zu detek
tieren und als Umgebungshelligkeit auszuwerten.
Fig. 6d zeigt in einer Seitenansicht den im wesent
lichen nach oben gerichteten Öffnungskegel 42.
In den Fig. 7 und 8 sind jeweils rein schematisch
mögliche Ausstattungsvarianten des optischen Sensors
4 gezeigt. Gemäß der in Fig. 7 gezeigten Variante
kann der optische Sensor 4 den Fernsensor 20, den Um
gebungslichtsensor 22 sowie zwei Sendedioden 14 auf
weisen. Hinsichtlich der Funktion der einzelnen Bau
elemente wird auf die Beschreibung zu den vorherge
henden Figuren verwiesen. Durch die Anordnung von
zwei Sendedioden 14 wird es möglich, die Genauigkeit
der Auswertung des Regensensorsignals zu erhöhen. Die
Sendedioden 14 können hierbei jeweils einen zueinan
der beabstandeten Bereich der Windschutzscheibe 2 mit
einer Lichtstrahlung beaufschlagen, so daß eine Be
netzung der Windschutzscheibe verifizierbar ist. Wäre
nur eine Sendediode 14 vorgesehen, könnte schon ein
einzelner Tropfen zur Auslösung der Regensensorfunk
tion führen. Durch das Vorsehen von zwei Sendedioden
14 kann überprüft werden, ob lediglich ein einzelner
Tropfen zufällig genau auf den Detektionsbereich der
einen Sendediode 14 gelangt ist, oder ob durch die
Überwachung zueinander beabstandeter Bereiche auch
der zweite Bereich mit einem Feuchtigkeitstropfen be
netzt ist. Hierdurch kann die Aussagewahrscheinlich
keit erhöht werden, daß tatsächlich eine derartige
Benetzung der Windschutzscheibe erfolgte, die eine
Aktivierung der Scheibenwischvorrichtung erfordert.
Gemäß der in Fig. 8 gezeigten Ausstattungsvariante
ist neben einer Sendediode 14 und einem Umgebungs
lichtsensor 22 vorgesehen, daß der optische Sensor 4
insgesamt drei Fernsensoren 20', 20'' und 20''' auf
weist. Jeder der Fernsensoren 20', 20'' und 20''' kann
hier mit einem entsprechend schmalen Öffnungskegel 40
(Fig. 6a, 6b) in eine andere Richtung weisen.
Hierdurch wird es beispielsweise möglich, bei Kurven
fahrten relativ plötzlich auftretende Tunneleinfahr
ten oder dergleichen rechtzeitig zu erkennen. Die
Funktionalität und der Komfort des optischen Sensors
4 wird hierdurch verbessert.
Es ist klar, daß entsprechend der in den Fig. 7
und 8 gezeigten Ausstattungsvarianten die Platine 8
sowie der Lichtleiter 10 eine entsprechend angepaßte
Aufbau und Strukturierung aufweisen.
In den Fig. 9 und 10 sind schematisch Ausführungs
variante dargestellt, bei denen einzelne Bauelemente
des Sensors 4 gemeinsam sowohl für die Regensensor
funktion als auch für die automatische Lichtsteue
rungsfunktion eingesetzt werden. Die in den Fig. 9
und 10 verwendeten Bezugszeichen beziehen sich auf
die Erläuterungen zu den vorhergehenden Fig. 1 bis
8.
Gemäß Fig. 9 ist vorgesehen, daß der Empfänger 16
des Regensensors gleichzeitig den Fernsensor 20 bil
det. Hierdurch wird ein optisches Bauelement, nämlich
eine Photodiode, gegenüber der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsvariante eingespart. Um dies zu erreichen,
sind die optischen Strukturen, mittels denen die Fo
kussierung beziehungsweise Umlenkung der elektroma
gnetischen Wellen erfolgt, so ausgerichtet, daß so
wohl die von der Windschutzscheibe 2 reflektierten
Strahlen 32 auf den Empfänger 16, 20 fallen als auch
die über die Struktur 33 des Lichtleiters 10 in dem
Öffnungskegel 40 sensierten elektromagnetischen Wel
len für den Fernsensor. Der Empfänger übernimmt somit
quasi eine Doppelfunktion. Um dies zu ermöglichen ist
vorgesehen, daß die Sendediode 14 - wie mit einem Si
gnalverlauf 15 angedeutet - getaktet angesteuert
wird. Entsprechend eines Tastverhältnisses des Signa
les 15 wird die Sendediode 14 dazu angeregt, puls
weise die elektromagnetischen Wellen 30 abzustrahlen.
Wird dieses Tastverhältnis der Auswerteschaltung mit
geteilt, kann diese die vom Empfänger 16, 20 empfan
genen Signale eindeutig dem Sender 14 oder eventuell
im Öffnungskegel 40 einfallender elektromagnetischer
Wellen der Umgebungshelligkeit zuordnen. Somit wird
es möglich, mit der Auswerteschaltung sowohl die Re
gensensorfunktion als auch die Fernsensorfunktion
entweder gemeinsam oder getrennt auszuwerten und die
Entscheidung bereitzustellen, ob die Scheibenwischan
lage und/oder die Beleuchtungsanlage des Kraftfahr
zeuges in Betrieb zu setzen ist.
In der in Fig. 10 gezeigten schematischen Ansicht
wird angedeutet, daß die gemäß Fig. 9 vorgesehene
Kopplung der Funktion des Empfängers 16, 20 für den
Regensensor und den Fernsensor selbstverständlich
auch für eine Kopplung des Regensensors und des Umge
bungslichtsensors nutzbar ist. Hierzu ist der Licht
leiter 10, der den Öffnungskegel 42 erfaßt, so struk
turiert, daß die fokussierten elektromagnetischen
Wellen ebenfalls auf den Empfänger 16, 22 gelenkt
werden. Somit wird ebenfalls die Einsparung eines
Photoelementes möglich, da nur noch ein gemeinsames
Photoelement 16, 22 für die Regensensorfunktion und
die Umgebungshelligkeitssensorfunktion notwendig ist.
Claims (30)
1. Optischer Sensor für Kraftfahrzeuge, zur Erfassung
von sichtbeeinflussenden Umgebungsparametern, mit we
nigstens einem Sender und wenigstens einem Empfänger
für elektromagnetische Wellen (Lichtwellen), wobei
eine Windschutzscheibe in einer Meßstrecke zwischen
dem wenigstens einen Sender und dem wenigstens einem
Empfänger angeordnet ist und eine Wellenausbreitung
zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenig
stens einen Empfänger derart beeinflußt, daß sich bei
Ausbildung eines Belages auf der Windschutzscheibe,
insbesondere bei einer Benetzung durch Niederschlag,
ein vom Empfänger generiertes Ausgangssignal ändert,
das der Ansteuerung einer Scheibenwischvorrichtung
dient, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer
der Empfänger (16, 20, 22) des optischen Sensors (4)
elektromagnetische Wellen (Lichtwellen) einer Umge
bungshelligkeit des Kraftfahrzeuges empfängt und der
Ansteuerung einer Beleuchtungsanlage des Kraftfahr
zeuges dient.
2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der optische Sensor (4) ein gemeinsames
von der Benetzung der Windschutzscheibe und der Umge
bungshelligkeit abhängiges Ausgangssignal an eine
nachgeordnete Auswerteschaltung liefert, die einer
Ansteuerung der Scheibenwischanlage und der Beleuch
tungsanlage dient.
3. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens
eine Sender eine LED (14) ist.
4. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Empfänger, der das von der
wenigstens einen LED (14) emittierte optische Signal
detektiert, eine Photodiode (16) ist.
5. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Emp
fänger wenigstens ein Umgebungslichtsensor (22) vor
gesehen ist.
6. Optischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der optische Sensor (4) mit einem
Lichtleiter (10) mit darin eingebrachten Linsenstruk
turen (31, 33) zur Lichtbündelung versehen ist.
7. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Umgebungslichtsensor (22) einen
Öffnungswinkel von circa 40° mit einer Öffnungsrich
tung in Fahrtrichtung nach schräg oben sensiert.
8. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer
Empfänger wenigstens ein Fernsensor (20) vorgesehen
ist.
9. Optischer Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der wenigstens eine Fernsensor (20) ei
nen Öffnungswinkel von circa 7° mit einer Öffnungs
richtung horizontal und in Fahrtrichtung sensiert.
10. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens
eine Fernsensor (20) und der wenigstens eine Umge
bungslichtsensor (22) auf ultraviolettes Licht, ins
besondere auf Sonnenlicht, empfindlich sind.
11. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine automati
sche Tag/Nacht-Umschaltung der Regensensor-Empfind
lichkeit mittels des Umgebungslichtsensors erfolgt.
12. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger
(16) und der wenigstens eine Fernsensor (20) und/oder
der Umgebungslichtsensor (22) von einem Photoelement
gebildet werden.
13. Optischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Lichtleiter (10) Strukturen
(31, 33) aufweist, die eine Fokussierung der elektro
magnetischen Wellen (30, 32) der LED (14) und der in
dem Öffnungswinkel (42 und/oder 40) einfallenden
elektromagnetischen Wellen auf das gemeinsame Photo
element (16, 20, 22) realisieren.
14. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 12 und
13, dadurch gekennzeichnet, daß die LED (14) mit ei
nem getakteten Signal (15) ansteuerbar ist.
15. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro
nikkomponenten des optischen Sensors (4) in SMD-Tech
nik auf einer gemeinsamen Platine montiert sind.
16. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische
Sensor (4) in einem ovalen Steckergehäuse (7) mon
tiert ist.
17. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtlei
ter (10) die mit der Windschutzscheibe (2) flächig
verbundene Grundplatte des Steckergehäuses (6, 7)
bildet.
18. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine
(8) eine trapezförmige oder rautenförmige Kontur auf
weist.
19. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtlei
ter (10) eine trapezförmige oder rautenförmige Kontur
aufweist.
20. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übertra
gung der Sensordaten mittels einer Datenleitung an
eine zentrale Auswerte- und/oder Steuereinheit er
folgt, wobei die Datenleitung mit elektrischer oder
optischer Signalübertragung erfolgt.
21. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Licht
leiter (10) mit ausreichender Transparenz für beide
optische Funktionen vorgesehen ist.
22. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz
von IR(Infrarot)-Licht der Lichtleiter (10) für die
Regensensorfunktion aus schwarzem Kunststoff besteht.
23. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Emp
fänger (20, 22) optische Bereiche im Lichtleiter (10)
aus transparentem (klarem) Kunststoff vorgesehen
sind, die sichtbares Licht durchlassen.
24. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtlei
ter (10) aus einem Kunststoffteil im Zweifarb-Spritz
verfahren besteht.
25. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtlei
ter (10) durch Kombination zweier einfarbiger Kunst
stoffe herstellbar ist.
26. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische
Sensor (4) von innen mit der Windschutzscheibe (2)
verklebt ist.
27. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische
Sensor (4) über einen Befestigungsrahmen mit der
Windschutzscheibe (2) verbunden, insbesondere ge
klipst oder geklemmt, ist.
28. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine transpa
rente beidseitig selbstklebende Folie (36) als Ver
bindung zwischen Windschutzscheibe (2) und Lichtlei
ter (10) des optischen Sensors (4) vorgesehen ist.
29. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nebel so
wohl die Scheibenwischer wie auch die Nebelscheinwer
fer eingeschaltet werden.
30. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei starkem
Nebel sowohl die Scheibenwischer wie auch die Nebel
scheinwerfer und/oder die Nebelschlußleuchten einge
schaltet werden.
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