DE3922153A1 - Optical sensor with electro=optical converter and lens - uses low-dispersion property of aspherical lens whose two ellipsoidal faces have major semi-axes orthogonal - Google Patents
Optical sensor with electro=optical converter and lens - uses low-dispersion property of aspherical lens whose two ellipsoidal faces have major semi-axes orthogonalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor, mit einem elektro-optischen Wandler und mit einem Linsenkörper.The invention relates to an optical sensor, with a electro-optical converter and with a lens body.
Aus der deutschen Patentschrift DE-PS 37 36 616 ist ein optischer Weitwinkel-Sensorkopf bekannt, der zur Erfassung von optischen Strahlungen aus einer Vielzahl von Einzeloptiken mit sich teilweise überlappenden Gesichtsfeldern besteht. Jede dieser Einzeloptiken ist dabei über einen Lichtleiter mit einem elektro-optischen Wandler verbunden. Die Einzeloptiken sind derart in einer Halterung ausgerichtet, daß die optischen Achsen einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel des Sensorkopfes ist den Einzeloptiken ein gemeinsamer Linsenkörper als Voroptik zugeordnet, der als eine Sammellinse ausgebildet ist.From the German patent DE-PS 37 36 616 is a Optical wide-angle sensor head known for detection of optical radiation from a variety of Individual optics with partially overlapping Visual fields. Each of these individual optics is included via a light guide with an electro-optical converter connected. The individual optics are in such a holder aligned that the optical axes have a common Have intersection. With a special one The embodiment of the sensor head is the individual optics a common lens body assigned as a pre-optic, the is designed as a converging lens.
Als nachteilig erweist sich hierbei, daß durch die Verwendung einer Vielzahl von Einzeloptiken eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit und Ausführung eines optischen Sensors nicht möglich ist, da jede Einzeloptik in einer definierten Lage angeordnet werden muß und jede Einzeloptik über einen Lichtleiter mit dem elektro-optischen Wandler verbunden werden muß. In diesem Zusammenhang erweist sich als besonders nachteilig, daß jede Einzeloptik zur Weiterleitung der einfallenden Lichtstrahlen aufwendig ausgestaltet sein muß, d. h. zum Beispiel eine Kugellinse enthalten muß oder aber als ein kegelförmiger Trichter-Wellenleiter ausgebildet sein muß, wodurch sich bei der Herstellung des Sensorkopfes erhebliche Kosten ergeben. Zudem erweist sich bei der hier vorbekannten Ausbildung eines optischen Sensors als nachteilig, daß aufgrund der tief in dem Inneren des Sensorkopfes angeordneten Einzeloptiken, wodurch vermieden wird, daß das einfallende Streulicht die detektierte Strahlung beeinflußt, nur ein begrenzter Winkelbereich zur Erfassung von Lichtstrahlen zur Verfügung steht.It proves to be disadvantageous here that the Using a variety of single optics a simple and inexpensive manufacturability and execution of a optical sensor is not possible because each individual optic in a defined location must be arranged and each Individual optics via a light guide with the electro-optical Converter must be connected. In this context it turns out to be particularly disadvantageous in that each individual optic for Forwarding the incident light rays is expensive must be designed, d. H. for example a spherical lens must contain or as a conical Funnel waveguide must be formed, which results in the manufacture of the sensor head result in considerable costs. In addition, the training known here proves itself an optical sensor as a disadvantage that due to the arranged deep inside the sensor head Individual optics, thereby avoiding that the incident Scattered light affects the detected radiation, only a limited angular range for the detection of Beams of light is available.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor zu schaffen, der einfach und kostengünstig ist und der über einen möglichst großen Winkelbereich einfallende Lichtstrahlen unter einem jeweils möglichst großen Winkel auf die lichtempfindliche Fläche eines elektro-optischen Wandlers des Sensor lenkt und daß über den gesamten detektierbaren Winkelbereich der einfallenden Strahlen die Winkelunterschiede der auf die lichtempfindliche Fläche auftreffenden Strahlen möglichst gering sind.The invention has for its object an optical To create a sensor that is simple and inexpensive the one falling over the largest possible angular range Rays of light at the largest possible angle on the light-sensitive surface of an electro-optical Converter of the sensor steers and that over the entire detectable angular range of the incident rays Angular differences on the photosensitive surface incident rays are as low as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Linsenkörper auf seiner der lichtempfindlichen Fläche des elektro-optischen Wandlers abgewandten Außenseite ellipsoidförmig ausgebildet ist und daß der Linsenkörper auf seiner der lichtempfindlichen Fläche des elektro-optischen Wandlers zugewandten Seite einen ellipsoidförmigen Hohlraum aufweist.This object is achieved in that the Lens body on its the photosensitive surface of the electro-optical transducer facing away from the outside is ellipsoidal and that the lens body on its the photosensitive surface of the electro-optical Transducer side facing an ellipsoidal cavity having.
Es ist von Vorteil, daß der Linsenkörper auf seiner der lichtempfindlichen Fläche des elektro-optischen Wandlers abgewandten Außenseite ellipsoidförmig ausgebildet ist, weil somit erreicht wird, daß Lichtstrahlen, die mit unterschiedlichen Einfallwinkeln, in Bezug auf die lichtempfindliche Fläche, auf die Außenseite des Linsenkörpers auftreffen, jeweils zu der lichtempfindlichen Fläche des elektro-optischen Wandlers hin gebrochen werden, wodurch diese einfallenden Lichtstrahlen unter einem möglichst großen Winkel auf die lichtempfindliche Fläche des elektro-optischen Wandlers auftreffen. Hierdurch wird erreicht, daß auch Lichtstrahlen, die unter einem kleinen Einfallwinkel, in Bezug auf die lichtempfindliche Fläche, auf die Außenseite des optischen Sensors auftreffen durch den elektro-optischen Wandler in einen verwertbaren Strom wandelbar sind, da der an dem elektro-optischen Wandler abgreifbare Strom stark von dem Auftreffwinkel der einfallenden Lichtstrahlen abhängig ist und insbesondere zu kleiner werdenden Winkeln abnimmt.It is advantageous that the lens body on its the photosensitive surface of the electro-optical converter facing outside is ellipsoidal because it is thus achieved that light rays with different angles of incidence, in relation to the photosensitive surface, on the outside of the The lens body, in each case to the photosensitive Surface of the electro-optical converter are broken, whereby these incident light rays under one as large an angle as possible on the photosensitive surface of the electro-optical converter. This will achieved that even light rays that are under a small Angle of incidence, in relation to the photosensitive surface, impinge on the outside of the optical sensor through the electro-optical converter into a usable current are convertible because of the electro-optical converter tapped current greatly depends on the angle of incidence incident light rays is dependent and in particular decreasing angles.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, daß der Linsenkörper auf seiner der lichtempfindlichen Fläche des elektro-optischen Wandlers zugewandten Seite einen ellipsoidförmigen Hohlraum aufweist, weil somit erreicht wird, daß bei dem Austritt der Lichtstrahlen aus dem Linsenkörper in den ellipsoidförmigen Hohlraum die Lichtstrahlen bei kleinen Einfallwinkeln auf die Außenseite, ein zweites Mal auf die lichtempfindliche Fläche des elektro-optischen Wandlers hin gebrochen werden, wodurch erreicht wird, daß der Auftreffwinkel auf die lichtempfindliche Fläche weiter vergrößert wird und insgesamt erreicht wird, daß über den gesamten detektierbaren Winkelbereich der einfallenden Strahlen die Winkelunterschiede der auf die lichtempfindliche Fläche auftreffenden Strahlen möglichst gering werden, so daß die an dem elektro-optischen Wandler abgeifbaren Ströme für die mit einem minimalen Einfallswinkel auf die Außenseite des optischen Sensors auftreffenden Lichtstrahlen und Lichtstrahlen, die unter einem großen Einfallswinkel auf die Außenseite des optischen Sensors einfallen, eine möglichst geringe Differenz aufweisen, wodurch, bei einer Auswertung der an dem elektro-optischen Wandler abgreifbaren Ströme für alle Winkelbereiche der einfallenden Lichtstrahlen auf die Außenseite des optischen Sensors, die unter unterschiedlichen Einfallwinkeln einfallenden Strahlen gleichstark bewertet werden können.In this context, it is particularly advantageous that the Lens body on its the photosensitive surface of the electro-optical converter facing side one has ellipsoidal cavity because thus achieved will that when the light rays emerge from the Lens body in the ellipsoidal cavity the Light rays at small angles of incidence on the outside, a second time on the photosensitive surface of the electro-optical converter are broken down, whereby is achieved that the angle of incidence on the photosensitive surface is further enlarged and overall that is achieved over the entire detectable angular range of the incident rays Angular differences on the photosensitive surface incident rays are as low as possible, so that the currents that can be tapped off at the electro-optical converter with a minimal angle of incidence on the outside of the optical sensor incident light rays and Beams of light shining on the at a large angle of incidence Outside of the optical sensor, if possible have little difference, which means, when evaluating of the currents that can be tapped at the electro-optical converter for all angular ranges of the incident light rays on the Outside of the optical sensor, the under rays incident at different angles of incidence can be rated equally strong.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements and developments of Subject of the invention emerge from the subclaims.
Dadurch, daß die kürzeste Halbachse des Ellipsoids, das die Außenseite bildet, senkrecht auf der lichtempfindlichen Fläche aufsteht und daß die längste Halbachse des Ellipsoids, das den Hohlraum bildet, senkrecht auf der lichtempfindlichen Fläche aufsteht, ergibt sich der Vorteil, daß bei einem kleiner werdenden Einfallwinkel der Lichtstrahlen in Bezug auf die lichtempfindliche Fläche des elektro-optischen Wandlers und zudem bei einem Auftreffen der Lichstrahlen weiter zu dem Rand der Außenseite des Linsenkörpers eine stärkere Brechung der Lichstrahlen zu der lichtempfindlichen Fläche hin erfolgt, wodurch zum einen alle Lichstrahlen mit einem möglichst großen Winkel auf die lichtempfindliche Fläche des elektro-optischen Wandlers auftreffen und zum anderen für den gesamten detektierbaren Winkelbereich der einfallenden Lichtstrahlen die Differenz der Auftreffwinkel auf die lichtempfindliche Fläche möglichst klein gehalten wird.Because the shortest semiaxis of the ellipsoid, the Outside forms, perpendicular to the photosensitive Surface stands up and that the longest semiaxis of the Ellipsoids that form the cavity, perpendicular to the stands up, there is the advantage that with a smaller angle of incidence the Light rays in relation to the photosensitive surface of the electro-optical converter and also when it strikes the light rays continue to the edge of the outside of the Lens body a stronger refraction of the light rays to the photosensitive surface takes place, which on the one hand all light rays with the largest possible angle on the photosensitive surface of the electro-optical converter hit and secondly for the entire detectable Angular range of the incident light rays the difference the angle of incidence on the light-sensitive surface is kept as small as possible.
Es ist von Vorteil, daß die Halbachsen mit der Symmetrieachse des Linsenkörpers zusammenfallen, weil sich somit zum einen eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des optischen Sensors ergibt und zum anderen erreicht wird, daß der Linsenkörper für unterschiedliche Einbaulagen gleiche Ablenkeigenschaften aufweist.It is advantageous that the semiaxes with the Axis of symmetry of the lens body coincide because of on the one hand a simple and inexpensive Manufacturability of the optical sensor results and on the other is achieved that the lens body for different Installation positions have the same deflection properties.
Dieser Vorteil ergibt sich insbesondere dann, wenn das Ellipsoid, das die Außenseite bildet und/oder das Ellipsoid, das den Hohlraum bildet, als Rotationsellipsoide ausgebildet sind, wodurch zusätzlich erreicht wird, daß bei einem Einbau des optischen Sensors in eine bewegliche Einrichtung, insbesondere ein Kraftfahrzeug, bei einer Rotation um die Symmetrieachse jeweils gleiche Ablenkeigenschaften des Linsenkörpers gegeben sind.This advantage arises in particular if that Ellipsoid that forms the outside and / or the ellipsoid, that forms the cavity, designed as an ellipsoid of revolution are, whereby it is additionally achieved that during installation the optical sensor into a movable device, especially a motor vehicle, with a rotation around the Axis of symmetry each have the same deflection properties Lens body are given.
Dadurch, daß die Größe der Grundfläche des Hohlraums der Größe der lichtempfindlichen Fläche angepaßt ist, ergibt sich der Vorteil, einer bestmöglichen Ausnutzung der lichtempfindlichen Fläche des elektro-optischen Wandlers, wobei zusätzlich erreicht wird, daß nur die Strahlenanteile die lichtempfindliche Fläche erreichen, die durch den Linsenkörper möglichst stark auf die lichtempfindliche Fläche des elektro-optischen Wandlers hin gebrochen worden sind. Because the size of the base of the cavity Size of the photosensitive surface is adjusted, results the advantage of making the best possible use of the photosensitive surface of the electro-optical converter, it is additionally achieved that only the radiation components reach the photosensitive surface caused by the Lens body as strongly as possible on the photosensitive Surface of the electro-optical converter has been broken are.
Es ist von Vorteil, daß der elektro-optische Wandler eine Fotodiode ist, wodurch ein möglichst kostengünstiger und einfacher Aufbau des optischen Sensors erreicht wird.It is advantageous that the electro-optical converter is a It is a photodiode, which is as cost-effective as possible simple construction of the optical sensor is achieved.
Vorteilhaft ist es, daß die lichtempfindliche Fläche plan ausgebildet ist, weil sich somit ein möglichst einfacher und kostengünstiger Aufbau des optischen Sensors ergibt.It is advantageous that the photosensitive surface is flat is formed because it is as simple and easy as possible inexpensive construction of the optical sensor results.
Dadurch, daß die lichtempfindliche Fläche gewölbt ausgebildet ist, ergibt sich der Vorteil, daß der Auftreffwinkel der einfallenden Lichtstrahlen auf die lichtempfindliche Fläche noch weiter vergrößert werden kann.Because the photosensitive surface is curved is formed, there is the advantage that the Angle of incidence of the incident light rays on the photosensitive surface can be enlarged even further.
Es ist von Vorteil, daß der Linsenkörper einen hohlzylinderförmigen Fortsatz aufweist, und daß der Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Fortsatzes der Größe des elektro-optischen Wandlers angepaßt ist, weil somit eine einfache und kostengünstige Montierbarkeit des elektro-optischen Wandlers in dem Linsenkörper ermöglicht wird und zudem sichergestellt wird, daß der elektro-optische Wandler und dessen lichtempfindliche Fläche eine feste unverrückbare Lage zu dem Linsenkörper einnimmt und in diesem einfach und kostengünstig fest fixierbar ist.It is advantageous that the lens body one has hollow cylindrical extension, and that the Inner diameter of the hollow cylindrical extension of the Size of the electro-optical converter is adjusted because thus a simple and inexpensive mountability of the enables electro-optical converter in the lens body is and also ensures that the electro-optical Converter and its light-sensitive surface a solid occupies an immovable position to the lens body and in this can be fixed easily and inexpensively.
Es ist von Vorteil, daß der Linsenkörper an seiner Außenseite eine sich konisch zum Rand hin verbreiternde Abschrägung aufweist, weil somit eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des optischen Sensors erreicht wird.It is advantageous that the lens body on its The outside is a conically widening towards the edge Bevel because it is simple and inexpensive manufacturability of the optical sensor is achieved.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, daß die Abschrägung einen vorgegebenen Winkel aufweist, weil somit ein minimaler Grenzwinkel für die einfallenden Lichtstrahlen festgelegt wird, wodurch Lichtstrahlen, die unter einem kleineren Winkel einfallen, die z. B. lediglich aus Streulicht bestehen und unerwünscht sind, nicht bei einer Auswertung berücksichtigt werden. In this context, it is particularly advantageous that the Bevel has a predetermined angle because thus a minimum critical angle for the incident light rays is fixed, which means that light rays that pass under a occur smaller angles that z. B. only from Scattered light exist and are undesirable, not in one Evaluation are taken into account.
Dadurch, daß der optische Sensor als ein Sonnensensor für Innenraumtemperaturregeleinrichtungen in Kraftfahrzeugen oder Häusern verwendet wird, ergibt sich der Vorteil, daß neben gemessenen Innen- und Außentemperaturen auch die Sonneneinstrahlung als Faktor für die Regelung der Innenraumtemperatur genutzt werden kann, wobei auch unter einem kleinen Winkel einfallende Lichtstrahlen, insbesondere Sonnenstrahlen, die für eine Aufheizung von Kraftfahrzeugen und Häusern, die große Fensterflächen aufweisen, verursachend sind, bei der Regelung der Temperatur berücksichtigt werden können.The fact that the optical sensor as a sun sensor for Interior temperature control devices in motor vehicles or houses is used, there is the advantage that in addition to measured indoor and outdoor temperatures also the Sun exposure as a factor in the regulation of Indoor temperature can be used, even under light rays incident at a small angle, in particular Sun rays that are used for heating motor vehicles and houses that have large windows, are causing when regulating the temperature can be taken into account.
Es ist vorteilhaft, den optischen Sensor als Sensor für Nachführeinrichtungen von Solarsystemen zu verwenden, weil der an dem elektro-optischen Wandler abgreifbare Strom in Abhängigkeit zu der Richtung des einfallenden Lichts steht.It is advantageous to use the optical sensor as a sensor for Use tracking devices of solar systems because the current that can be tapped at the electro-optical converter Depends on the direction of the incident light.
Dadurch, daß sich an den Hohlraum übergangslos ein zweiter Hohlraum anschließt, der sich zu dem elektro-optischen Wandler hin vergrößert, ergibt sich der Vorteil, daß auch Strahlen, die an dem Rand der Außenseite des Linsenkörpers auftreffen, noch auf die lichtempfindliche Fläche des elektro-optischen Wandlers gelenkt werden können, wodurch sich ein höherer Ausnutzungsgrad der einfallenden Lichtstrahlen ergibt und der abgreifbare Strom an dem elektro-optischen Wandler stärker ist und somit zu einer höheren Sicherheit bei der Auswertung führt.The fact that a second seamlessly to the cavity Connects cavity that joins the electro-optical Increased converter, there is the advantage that also Rays that radiate to the edge of the outside of the lens body hit, still on the photosensitive surface of the electro-optical converter can be steered, whereby a higher degree of exploitation of the incident Rays of light and the tapped current on the electro-optical converter is stronger and thus becomes one leads to higher security in the evaluation.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Sensors ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.An embodiment of the optical according to the invention Sensor is shown in the drawings and is shown in following described with reference to the drawings.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen optischen Sensor, Fig. 1 shows a section through an inventive optical sensor,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors, Fig. 2 shows a section through a further embodiment of the optical sensor according to the invention,
Fig. 3a den Strahlengang des Linsenkörpers bei einem Einfallwinkel (β) von 30°, Fig. 3a shows the beam path of the lens body at an angle of incidence (β) of 30 °,
Fig. 3b den Strahlengang des Linsenkörpers bei einem Einfallwinkel (β) von 45°, FIG. 3b shows the beam path of the lens body at an angle of incidence (β) of 45 °,
Fig. 3c den Strahlengang des Linsenkörpers bei einem Einfallwinkel (β) von 60°, Fig. 3c shows the beam path of the lens body at an angle of incidence (β) of 60 °,
Fig. 3d den Strahlengang des Linsenkörpers bei einem Einfallwinkel (β) von 90°. Fig. 3d the beam path of the lens body at an angle of incidence (β) of 90 °.
Fig. 4a ein erweitertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Sensors, FIG. 4a an expanded embodiment of the optical sensor according to the invention,
Fig. 4b den Strahlengang des Linsenkörpers bei einem Einfallwinkel (β) von 45° entsprechend Fig. 4a. Fig. 4b the beam path of the lens body at an angle of incidence (β) of 45 ° corresponding to Fig. 4a.
Gleiche oder gleichwirkende Teile des Erfindungsgegenstands sind in allen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or equivalent parts of the subject matter of the invention are given the same reference symbols in all drawings Mistake.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Sensors als Schnittdarstellung. Der optische Sensor besteht hier aus einem Linsenkörper (L) und einem elektro-optischen Wandler (W). Der elektro-optische Wandler (W) weist eine lichtempfindliche Fläche (I) auf und Anschlußelektroden, die in dieser Darstellung nicht gezeigt sind. Der Linsenkörper (L) ist auf seiner der lichtempfindlichen Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) abgewandten Außenseite (A) ellipsoidförmig ausgebildet. Bei dem hier beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiel steht die kürzeste Halbachse (C1) des Ellipsoids, das die Außenseite (A) bildet, senkrecht auf der lichtempfindlichen Fläche (I) auf, und fällt mit der Symmetrieachse (S) des Linsenkörpers (L) zusammen. Zudem weist der Linsenkörper (L) auf seiner der lichtempfindlichen Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) zugewandten Seite einen ellipsoidförmigen Hohlraum (H) auf, wobei die längste Halbachse (C2) des Ellipsoids, das den Hohlraum (H) bildet, hier beispielhaft senkrecht auf der lichtempfindlichen Fläche (I) aufsteht und beispielhaft mit der Symmetrieachse (S) des Linsenkörpers (L) zusammenfällt. Bei dem hier beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ellipsoid, das die Außenseite (A) bildet und das Ellipsoid, das den Hohlraum (H) bildet, jeweils als ein Rotationsellipsoid ausgebildet. Fig. 1 shows an embodiment of the optical sensor according to the invention as a sectional view. The optical sensor consists of a lens body (L) and an electro-optical converter (W). The electro-optical converter (W) has a light-sensitive surface (I) and connection electrodes, which are not shown in this illustration. The lens body (L) is ellipsoidal on its outside (A) facing away from the light-sensitive surface (I) of the electro-optical converter (W). In the exemplary embodiment shown here as an example, the shortest semiaxis (C 1 ) of the ellipsoid, which forms the outside (A), stands perpendicularly on the light-sensitive surface (I) and coincides with the axis of symmetry (S) of the lens body (L). In addition, the lens body (L) has an ellipsoidal cavity (H) on its side facing the photosensitive surface (I) of the electro-optical converter (W), the longest semiaxis (C 2 ) of the ellipsoid that defines the cavity (H) forms, here, for example, stands vertically on the light-sensitive surface (I) and, for example, coincides with the axis of symmetry (S) of the lens body (L). In the exemplary embodiment shown here by way of example, the ellipsoid which forms the outside (A) and the ellipsoid which forms the cavity (H) are each designed as an ellipsoid of revolution.
Der Linsenkörper (L) weist hier einen hohlzylinderförmigen Fortsatz (F) auf, der für eine kostengünstige und einfache Herstellbarkeit einstückig mit dem Linsenkörper (L) ausgeführt ist. Der Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Fortsatzes (F) ist dabei derart ausgebildet, daß er zur Aufnahme des elektro-optischen Wandlers (W) geeignet ist. Dadurch wird neben einer sicheren lagefesten Montierbarkeit des elektro-optischen Wandlers (W) erreicht, daß die lichtempfindliche Fläche (I) in unmittelbarer Nähe des Hohlraums (H) angeordnet ist.The lens body (L) here has a hollow cylindrical shape Extension (F) on that for an inexpensive and easy Manufacture in one piece with the lens body (L) is executed. The inside diameter of the hollow cylindrical extension (F) is such trained that he to record the electro-optical Converter (W) is suitable. This will ensure a safe positionally mountable of the electro-optical converter (W) achieved that the photosensitive surface (I) in the immediate vicinity of the cavity (H) is arranged.
Der Linsenkörper (L) kann, um eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit zu gewährleisten aus Kunststoff gefertigt sein. Es kann aber auch aus Glas gefertigt sein.The lens body (L) can be simple and to ensure inexpensive manufacturability Be made of plastic. But it can also be made of glass be made.
Die hier gezeigte Ausgestaltung des elektro-optischen Wandlers (W) ist nur beispielhaft gewählt, wobei sowohl die äußeren Abmessungen des elektro-optischen Wandlers (W) sich von den hier gezeigten Abmessungen unterscheiden können, als auch die Abmessungen und die Lage, insbesondere der Abstand der lichtempfindlichen Fläche (I) zu dem Hohlraum (H) je nach dem verwendeten elektro-optischen Wandler (W) sich von dem gezeigten Beispiel unterscheiden kann. The design of the electro-optical shown here Converter (W) is chosen only as an example, both the outer dimensions of the electro-optical converter (W) itself can differ from the dimensions shown here, as also the dimensions and location, especially the distance the photosensitive surface (I) to the cavity (H) each according to the electro-optical converter (W) used can distinguish the example shown.
In jedem Fall ist es vorteilhaft, daß die Grundfläche des Hohlraums (H) an die Größe der lichtempfindlichen Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) angepaßt ist.In any case, it is advantageous that the base of the Cavity (H) to the size of the photosensitive surface (I) of the electro-optical converter (W) is adapted.
Für eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands kann der elektro-optische Wandler z. B. als eine Fotodiode ausgebildet sein. Dabei kann z. B. eine Silizium-Fotodiode in PIN-Planartechnik vom Typ BPW 34 der Fa. Valvo oder Siemens verwendet werden. Eine geringfügige Fehlanpassung zwischen der Größe der Grundfläche des Hohlraums (H) und der bei der Verwendung dieser Fotodiode vorliegenden quadratischen Größe der Grundfläche der lichtempfindlichen Fläche (I) erweist sich nicht als nachteilig.For a simple and inexpensive embodiment of the subject matter of the invention, the electro-optical converter z. B. be designed as a photodiode. Here, for. B. a silicon photodiode in PIN planar technology of the type BPW 34 from Valvo or Siemens can be used. A slight mismatch between the size of the base of the cavity (H) and the square size of the base of the photosensitive surface (I) when using this photodiode does not prove to be disadvantageous.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands in Schnittdarstellung. Gezeigt wird hier gegenüber Fig. 1 in verändertem Maßstab lediglich der Linsenkörper (L). Die Anordnung und die Ausführung des elektro-optischen Wandlers (W) entspricht der unter Fig. 1 beschriebenen Ausgestaltung und Anordnung. Fig. 2 shows a further embodiment of the subject of the invention in a sectional view. Only the lens body (L) is shown here in a changed scale compared to FIG. 1. The arrangement and design of the electro-optical converter (W) corresponds to the design and arrangement described in FIG. 1.
Der Linsenkörper (L) ist auch hier auf seiner der lichtempfindlichen Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) abgewandten Außenseite (A) ellipsoidförmig ausgebildet. Zudem weist der Linsenkörper (L) auf seiner der lichtempfindlichen Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) zugewandten Seite einen ellipsoidförmigen Hohlraum (H) auf. Auch ein hohlzylinderförmiger Fortsatz (F) ist hier einstückig mit dem Linsenkörper (L) verbunden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ellipsoid, das die Außenseite (A) bildet und das Ellipsoid, das den Hohlraum (H) bildet, jeweils als ein Rotationsellipsoid ausgebildet.The lens body (L) is also on his photosensitive surface (I) of the electro-optical converter (W) facing away from the outside (A) ellipsoidal. In addition, the lens body (L) has on it the photosensitive surface (I) of the electro-optical converter (W) side facing an ellipsoidal cavity (H) on. There is also a hollow cylindrical extension (F) integrally connected to the lens body (L). Also at this embodiment is the ellipsoid that the Outside (A) and the ellipsoid that forms the cavity (H) forms, each formed as an ellipsoid of revolution.
Um eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des Linsenkörpers (L) zu gewährleisten, weist der Linsenkörper (L) im Gegensatz zu dem unter Fig. 1 beschriebenen Linsenkörper (L) an seiner Außenseite (A) eine sich konisch zum Rand hin verbreiternde Abschrägung (K) auf. Diese Abschrägung (K) hat zudem den Vorteil, daß Lichtstrahlen nur bis zu einem vorgegebenen Grenzwinkel definiert der lichtempfindlichen Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) zugeführt werden, wodurch vermieden wird, daß z. B. Streustrahlungen, die unter einem kleinen Einfallwinkel (β) in Bezug auf die lichtempfindliche Fläche (I) einfallen, diese lichtempfindliche Fläche (I) nicht erreichen und somit die gemessenen Werte nicht verfälschen können. Es hat sich hier als günstig erwiesen, daß der vorgegebene Winkel (α) beispielhaft etwa 45° beträgt.In order to ensure simple and inexpensive manufacture of the lens body (L), in contrast to the lens body (L) described in FIG. 1, the lens body (L) has on its outside (A) a bevel (K) that widens conically towards the edge. on. This bevel (K) also has the advantage that light rays are only defined up to a predetermined critical angle of the photosensitive surface (I) of the electro-optical converter (W), which prevents z. B. scattered radiation that falls at a small angle of incidence (β) with respect to the photosensitive surface (I), does not reach this photosensitive surface (I) and thus cannot falsify the measured values. It has proven to be advantageous here that the predetermined angle (α) is approximately 45 °, for example.
Um bei diesem Ausführungsbeispiel die lichtempfindliche Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) möglichst nah an der Grundfläche des Hohlraums (H) befestigen zu können, ohne daß die Wandung des Linsenkörpers (L) eine zu geringe Dicke und damit eine zu geringe Haltbarkeit und Belastbarkeit aufweist, weist der hohlzylinderförmige Fortsatz (F) hier beilspielhaft an seiner dem Hohlraum (H) zugewandten Innenseite konisch sich zu dem Hohlraum (H) hin verengende Abschnitte (V) auf.To the photosensitive in this embodiment Area (I) of the electro-optical converter (W) as close as possible to be able to attach to the base of the cavity (H) without the wall of the lens body (L) being too small Thickness and therefore an insufficient durability and Has resilience, the hollow cylindrical Extension (F) here casually on its cavity (H) facing inside conically towards the cavity (H) narrowing sections (V).
Anhand der Fig. 3a bis 3d, die Strahlengänge für unterschiedliche Einfallwinkel (β) zeigen, wird im folgenden die Wirkungsweise des optischen Sensors beschrieben.The operation of the optical sensor is described below with reference to FIGS . 3a to 3d, which show beam paths for different angles of incidence (β).
In den gezeigten Fig. 3a bis 3d sind jeweils der Linsenkörper (L) mit seiner ellipsoidförmigen Außenseite (A) und mit seinem ellipsoidförmigen Hohlraum (H) als Hüllkurven dargestellt. Beispielhaft ist in jeder der Fig. 3a bis 3d auch die Lage der lichtempfindlichen Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) dargestellt. Zudem sind in diesen Figuren die Strahlengänge für je einen Einfallwinkel (β) gezeigt. Die in einer auswertbaren Form auf die lichtempfindliche Fläche (I) auftreffenden Lichtstrahlen sind dabei in allen Figuren mit einem X gekennzeichnet. In the examples shown Fig. 3a to 3d of the lens bodies (L) are shown with its ellipsoidal outer side (A) and with its ellipsoidal cavity (H) as the envelopes respectively. The position of the light-sensitive surface (I) of the electro-optical converter (W) is also shown as an example in each of FIGS . 3a to 3d. In addition, the beam paths for each angle of incidence (β) are shown in these figures. The light rays hitting the photosensitive surface (I) in an evaluable form are marked with an X in all the figures.
Durch den äquidistanten, in allen Figuren gleich gewählten Abstand der gezeigten ausgewählten Strahlen ist erkennbar, daß bei allen gezeigten Einfallwinkeln (β) eine etwa gleiche Strahlenmenge auf die lichtempfindliche Fläche (I) gelenkt wird.Due to the equidistant, chosen in all figures the same The distance between the selected beams shown can be seen, that at all angles of incidence (β) shown an approximately same amount of radiation on the photosensitive surface (I) is directed.
Wie in Fig. 3a gezeigt ist, werden dabei die mit einem X gekennzeichneten Strahlen, bei einem Einfallwinkel (β) von 30° mit dem kleinsten Auftreffwinkel auf die lichtempfindliche Fläche (I) geleitet. Dabei ist erkennbar, daß entsprechend der ellipsoidförmigen Form der Außenseite (A) des Linsenkörpers (L) die näher zu dem Zentrum des Linsenkörpers (L) eintretenden Strahlen stärker als die weiter zum Rand hin eintretenden Strahlen zu der lichtempfindlichen Fläche hin abgelenkt werden. Bei dem Austritt aus dem Linsenkörper (L) werden dabei die zuvor stärker abgelenkten Strahlen weniger stark und die zuvor weniger stark abgelenkten Strahlen stärker abgelenkt, so daß die auf die lichtempfindliche Fläche (I) auftreffenden Strahlen nur mit einer geringen Winkeldifferenz auftreffen, wobei der Auftreffwinkel erheblich größer ist, als der Einfallwinkel (β).As shown in Fig. 3a, the rays marked with an X are directed at an angle of incidence (β) of 30 ° with the smallest angle of incidence onto the photosensitive surface (I). It can be seen that, in accordance with the ellipsoidal shape of the outside (A) of the lens body (L), the rays entering closer to the center of the lens body (L) are deflected more strongly than the rays entering further towards the edge toward the photosensitive surface. When emerging from the lens body (L), the previously more strongly deflected rays are deflected less strongly and the previously less strongly deflected rays so that the rays incident on the photosensitive surface (I) only strike with a small angle difference, the angle of incidence is considerably larger than the angle of incidence (β).
Auch aus Fig. 3b, die einen Strahlengang für einen Einfallwinkel (β) von 45° zeigt, ist erkennbar, daß die mit einem X gekennzeichneten Strahlen einmal bei dem Eintritt in den Linsenkörper (L) und ein zweites Mal bei dem Austritt aus dem Linsenkörper (L) zu der lichtempfindlichen Fläche (I) hin gebrochen werden, wodurch diese Strahlen mit einem größeren Winkel auf die lichtempfindliche Fläche auftreffen, als durch den Einfallwinkel (β) vorgegeben ist.From Fig. 3b, which shows a beam path for an angle of incidence (β) of 45 °, it can be seen that the rays marked with an X once when entering the lens body (L) and a second time when exiting from the lens body (L) can be refracted towards the photosensitive surface (I), as a result of which these rays strike the photosensitive surface at a greater angle than is predetermined by the angle of incidence (β).
Fig. 3c zeigt einen Strahlengang für einen Einfallswinkel (β) von 60°. Hierbei ergibt sich als Besonderheit, daß bei den Strahlen, die nahe der auf der lichtempfindlichen Fläche (I) aufstehenden Halbachsen (C1, C2) in den Linsenkörper (L) eintreten, diese zu der lichtempfindlichen Fläche (I) abgelenkt werden, jedoch bei dem Austritt aus dem Linsenkörper (L) leicht von der lichtempfindlichen Fläche weggebrochen werden, so daß diese unter einem geringeren Auftreffwinkel auf die lichtempfindliche Fläche (I) auftreffen, als die Strahlen, die weiter zu dem Rand der Außenseite (A) auftreffen. Fig. 3c shows a beam path for an angle of incidence (β) of 60 °. A special feature of this is that the rays that enter the lens body (L) near the semiaxes (C 1 , C 2 ) standing on the photosensitive surface (I) are deflected towards the photosensitive surface (I), however upon exit from the lens body (L) are easily broken away from the photosensitive surface, so that they hit the photosensitive surface (I) at a smaller angle of incidence than the rays that strike further to the edge of the outside (A).
Dieser Effekt wird insbesondere aus den in Fig. 3d gezeigten Strahlengang für einen Einfallwinkel (β) von 90° deutlich.This effect is particularly evident from the beam path shown in FIG. 3d for an angle of incidence (β) of 90 °.
Bei den mit einem X gekennzeichneten Strahlen, ist hierbei erkennbar, daß bei dem Austritt aus dem Linsenkörper (L) in den ellipsoidförmigen Hohlraum (H) die Strahlen von der Senkrechten weggebrochen werden, so daß diese unter einem kleineren Winkel als 90°, gesehen von der Symmetrieachse aus, auf die lichtempfindliche Fläche (I) auftreffen. Für alle hier gezeigten Ausführungsformen gilt dabei, daß falls der Linsenkörper (L) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, unabhängig von der Rotation des Linsenkörpers (L) für die hier gezeigten Bereiche des Einfallwinkels (β), die hier beispielhaft von 30° bis 90° laufen, immer ein etwa gleich großer Lichtanteil auf die lichtempfindliche Fläche (I) gelangt. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft für bewegliche Objekte, wie z. B. Kraftfahrzeuge, aber auch für eine feste Montage an einem unbeweglichen Gegenstand, wenn der optische Sensor als ein Sonnensensor oder als ein Sensor für Nachführeinrichtungen von Solarsystemen verwendet wird.For the rays marked with an X, here is recognizable that when leaving the lens body (L) in the ellipsoidal cavity (H) the rays from the Perpendicular to be broken away so that this under one smaller angle than 90 °, seen from the axis of symmetry hit the light-sensitive surface (I). For all embodiments shown here apply that if the lens body (L) is rotationally symmetrical, regardless of the rotation of the lens body (L) for the Ranges of the angle of incidence (β) shown here, which here run for example from 30 ° to 90 °, always about the same large proportion of light on the photosensitive surface (I) reached. This proves to be particularly advantageous for moving objects, such as B. motor vehicles, but also for a fixed mounting on an immovable object, if the optical sensor as a sun sensor or as a sensor is used for tracking devices of solar systems.
Weiterhin ist aus den gezeigten Strahlengängen in den Fig. 3a bis 3d erkennbar, daß der Auftreffwinkel der Strahlen auf die lichtempfindliche Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) über den gesamten Bereich der hier gezeigten Einfallwinkel (β) in einem Bereich liegt, der es ermöglicht, daß an dem elektro-optischen Wandler (W) ein Strom abgegriffen werden kann, der einer weiteren Auswertung zugeführt werden kann. Über den gesamten Bereich der Einfallwinkel (β) wird durch die hier gezeigte Ausführungsform des Erfindungsgegenstands erreicht, daß die Differenz der Auftreffwinkel auf die lichtempfindliche Fläche (I) möglichst gering ist, wodurch auch der abgreifbare Strom an dem elektro-optischen Wandler (W) je nach dem vorliegenden Einfallwinkel (β) nur geringe Differenzen aufweist. Dadurch wird es z. B. ermöglicht, bei der Verwendung des optischen Sensors als einen Sonnensensor für Innenraumtemperaturregeleinrichtungen in Kraftfahrzeugen, auch den Einfluß einer tiefstehenden Sonne auf die Innenraumtemperatur zu berücksichtigen und bei der Regelung der Innenraumtemperatur zu kompensieren. Bei der Verwendung des optischen Sensors als einen Sensor für Nachführeinrichtungen von Solarsystemen kann der sich mit dem Einfallwinkel (β) an dem elektro-optischen Wandler (W) ändernde, abgreifbare Strom dazu verwendet werden, ein Solarsystem derart auszurichten, daß es jeweils optimal zu der Richtung der Sonneneinstrahlung eingestellt wird, indem der Sonnensensor mit dem Solarsystem jeweils auf den maximalen Stromwert eingerichtet wird.Furthermore, it can be seen from the beam paths shown in FIGS . 3a to 3d that the angle of incidence of the beams on the light-sensitive surface (I) of the electro-optical converter (W) is in a range over the entire range of the angles of incidence (β) shown here , which enables a current to be tapped at the electro-optical converter (W) which can be fed to a further evaluation. Over the entire range of the angle of incidence (β) is achieved by the embodiment of the subject matter shown here that the difference in the angles of incidence on the photosensitive surface (I) is as small as possible, which means that the current that can be tapped at the electro-optical converter (W) each shows only slight differences after the present angle of incidence (β). This makes it z. B. allows, when using the optical sensor as a sun sensor for interior temperature control devices in motor vehicles, to take into account the influence of a low sun on the interior temperature and to compensate for the control of the interior temperature. When using the optical sensor as a sensor for tracking devices of solar systems, the current that changes with the angle of incidence (β) on the electro-optical converter (W) can be used to align a solar system in such a way that it optimally corresponds to that Direction of solar radiation is set by setting the sun sensor with the solar system to the maximum current value.
Fig. 4a zeigt in Schnittdarstellung ein erweitertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Sensors. Im Vergleich zu dem unter Fig. 1 beschriebenen optischen Sensor, schließt sich bei diesem Ausführungsbeispiel an den ellipsoidförmigen Hohlraum (H) des Linsenkörpers (L) ein zweiter Hohlraum (O) übergangslos an, der sich zu dem elektro-optischen Wandler (W) hin vergrößert. Die lichtempfindliche Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) rückt dabei um die Tiefe des zweiten Hohlraums (O) von dem ellipsoidförmigen Hohlraum (H) weg. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der elektro-optische Wandler (W) in dem einstückig mit dem Linsenkörper (L) ausgebildeten Fortsatz (F) derart angeordnet, daß die lichtempfindliche Fläche (I) möglichst nah an dem zweiten Hohlraum (O) angeordnet ist. FIG. 4a shows in sectional view an expanded embodiment of the optical sensor of the invention. In comparison to the optical sensor described in FIG. 1, in this embodiment the ellipsoidal cavity (H) of the lens body (L) is seamlessly followed by a second cavity (O), which extends towards the electro-optical converter (W) enlarged. The photosensitive surface (I) of the electro-optical converter (W) moves away from the ellipsoidal cavity (H) by the depth of the second cavity (O). In this exemplary embodiment too, the electro-optical converter (W) is arranged in the extension (F) formed in one piece with the lens body (L) in such a way that the photosensitive surface (I) is arranged as close as possible to the second cavity (O).
Fig. 4b zeigt den Strahlengang für den in Fig. 4a dargestellten Linsenkörper mit einem Einfallwinkel (β) von 45°. Wie auch schon in den Fig. 3a bis 3d sind auch hier die auf die lichtempfindliche Fläche (I) auftreffenden Strahlen mit einem X gekennzeichnet. Im Vergleich zu dem in Fig. 3b beschriebenen Strahlengang, für einen Einfallwinkel (β) von 45°, ist aus Fig. 4b erkennbar, daß insbesondere Strahlen, die an dem Rand der Außenseite (A) des Linsenkörpers (L) auf diesen auftreffen, im Gegensatz zu der unter Fig. 3b gezeigten Ausführungsform, noch auf die lichtempfindliche Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) gelenkt werden, wodurch der Ausnutzungsgrad der einfallenden Lichtstrahlen weiter erhöht wird und die Sicherheit bei der Auswertung der abgreifbaren Ströme an dem elektro-optischen Wandler (W) und somit die Sicherheit der Auswertung erhöht wird. FIG. 4b shows the beam path for the lens body shown in FIG. 4a with an angle of incidence (β) of 45 °. As in FIGS . 3a to 3d, the rays incident on the photosensitive surface (I) are also marked with an X. In comparison to the beam path described in FIG. 3b, for an angle of incidence (β) of 45 °, it can be seen from FIG. 4b that, in particular, rays that strike the edge of the outside (A) of the lens body (L), In contrast to the embodiment shown in Fig. 3b, still be directed onto the light-sensitive surface (I) of the electro-optical converter (W), whereby the degree of utilization of the incident light rays is further increased and the safety in the evaluation of the currents on the electro-optical converter (W) and thus the security of the evaluation is increased.
Wie in Fig. 4a und Fig. 4b gezeigt, vergrößert sich der zweite Hohlraum (O) hier beispielhaft mit einer geschwungenen Linie, die es für unterschiedliche Einfallwinkel (β) ermöglicht, daß jeweils die an dem Rand der Außenseite (A) des Linsenkörpers (L) auftreffenden Lichtstrahlen auf die lichtempfindliche Fläche (I) des elektro-optischen Wandlers (W) gelenkt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Vergrößerung des zweiten Hohlraums (O) zu dem elektro-optischen Wandler hin auch in Anpassung an die jeweils vorliegenden Bedingungen durch schwächer oder stärker geschwungene Schnittlinien oder auch durch gerade Schnittlinien erfolgen.As shown in Fig. 4a and Fig. 4b, the second cavity (O) enlarges here by way of example with a curved line which, for different angles of incidence (β), makes it possible that the respective on the edge of the outside (A) of the lens body ( L) incident light rays are directed onto the light-sensitive surface (I) of the electro-optical converter (W). In other exemplary embodiments, the enlargement of the second cavity (O) towards the electro-optical converter can also take place in adaptation to the prevailing conditions by means of weaker or more curved cutting lines or also by straight cutting lines.
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| DE3922153A DE3922153A1 (en) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | Optical sensor with electro=optical converter and lens - uses low-dispersion property of aspherical lens whose two ellipsoidal faces have major semi-axes orthogonal |
| DE19904041769 DE4041769A1 (en) | 1989-07-06 | 1990-12-24 | Optical sensor for evaluating incident light - has lens body with mutually relatively adjustable concave and convex ellipsoidal surfaces |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3922153A1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4041769A1 (en) * | 1989-07-06 | 1992-07-02 | Hella Kg Hueck & Co | Optical sensor for evaluating incident light - has lens body with mutually relatively adjustable concave and convex ellipsoidal surfaces |
| DE4225512C1 (en) * | 1992-08-01 | 1994-02-17 | Bosch Gmbh Robert | Opto-electronic radiation detector, e.g. for IR communications system - uses semi-ellipsoidal lens coupled to optical sensor via intermediate cylindrical disc |
| DE4329665C1 (en) * | 1993-09-02 | 1994-05-11 | Se Scient Electronics Muenchen | EM radiation sensor for monitoring UV radiation dosage - has lens system focussing received radiation onto detector providing electrical signal |
| DE4317405A1 (en) * | 1993-05-26 | 1994-12-01 | Rft Rundfunk Fernseh Telekommu | Personal UV dosimeter |
| DE4329666C1 (en) * | 1993-09-02 | 1995-01-05 | Se Scient Electronics Muenchen | Radiation meter for protection from high UV radiation loading |
| EP1314849A3 (en) * | 2001-11-27 | 2004-01-02 | elero GmbH | Solar generator |
| US7115850B2 (en) | 2003-08-29 | 2006-10-03 | Hella Kgaa Hueck & Co. | Sensor device with three-dimensional switch carrier having differently oriented infrared photodetectors |
| EP2055512A1 (en) * | 2007-10-10 | 2009-05-06 | Robert Bosch GmbH | Optical sensor for a motor vehicle |
| EP3144648A3 (en) * | 2015-08-24 | 2017-07-19 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Optical sensor device for a motor vehicle, driver assistance system and motor vehicle |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10062932C2 (en) * | 2000-12-16 | 2003-08-21 | Siemens Ag | Sun sensor for automotive air conditioners |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1903223A1 (en) * | 1969-01-23 | 1970-07-30 | Eltro Gmbh | Aspheric lens for the IR range |
| DE6607344U (en) * | 1964-07-07 | 1971-02-25 | Siemens Ag | DIELECTRIC BODY FOR INCREASING OR REDUCING THE DIAMETER OF A PARALLEL TUBE OF ELECTROMAGNETIC WAVES, IN PARTICULAR LIGHT WAVES |
| DE1965069A1 (en) * | 1969-12-27 | 1971-07-15 | Eltro Gmbh | Cooled detector for infrared radiation equipped with an aspheric lens |
| US4199686A (en) * | 1978-07-31 | 1980-04-22 | Coulter Electronics, Inc. | Dark field illuminator and collector apparatus and method |
| US4314546A (en) * | 1980-01-21 | 1982-02-09 | Rca Corporation | Array positioning system |
| DE3047724A1 (en) * | 1980-12-18 | 1982-07-15 | Fa. Paul Weiß, 8500 Nürnberg | Sun tracking system for solar cell collectors - has sensor unit with coupled servo to monitor location of sun and position collectors |
| US4362931A (en) * | 1979-12-07 | 1982-12-07 | Saburo Maruko | Sun following-up device for solar heat utilization apparatus |
| US4367403A (en) * | 1980-01-21 | 1983-01-04 | Rca Corporation | Array positioning system with out-of-focus solar cells |
| US4742813A (en) * | 1985-04-30 | 1988-05-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Sunshield device |
| DE3642275A1 (en) * | 1986-12-11 | 1988-06-23 | Kernforschungsanlage Juelich | INLET SYSTEM FOR PHOTODETECTORS WITH 180 (DEGREES) IMAGE ANGLE AND DETECTORS THEREFORE |
| DE3639323C2 (en) * | 1986-02-25 | 1989-05-24 | Matsushita Electric Works, Ltd., Kadoma, Osaka, Jp | |
| DE3741485A1 (en) * | 1987-12-08 | 1989-06-22 | Fraunhofer Ges Forschung | SOLAR MODULE |
-
1989
- 1989-07-06 DE DE3922153A patent/DE3922153A1/en active Granted
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE6607344U (en) * | 1964-07-07 | 1971-02-25 | Siemens Ag | DIELECTRIC BODY FOR INCREASING OR REDUCING THE DIAMETER OF A PARALLEL TUBE OF ELECTROMAGNETIC WAVES, IN PARTICULAR LIGHT WAVES |
| DE1903223A1 (en) * | 1969-01-23 | 1970-07-30 | Eltro Gmbh | Aspheric lens for the IR range |
| DE1965069A1 (en) * | 1969-12-27 | 1971-07-15 | Eltro Gmbh | Cooled detector for infrared radiation equipped with an aspheric lens |
| US4199686A (en) * | 1978-07-31 | 1980-04-22 | Coulter Electronics, Inc. | Dark field illuminator and collector apparatus and method |
| US4362931A (en) * | 1979-12-07 | 1982-12-07 | Saburo Maruko | Sun following-up device for solar heat utilization apparatus |
| US4314546A (en) * | 1980-01-21 | 1982-02-09 | Rca Corporation | Array positioning system |
| US4367403A (en) * | 1980-01-21 | 1983-01-04 | Rca Corporation | Array positioning system with out-of-focus solar cells |
| DE3047724A1 (en) * | 1980-12-18 | 1982-07-15 | Fa. Paul Weiß, 8500 Nürnberg | Sun tracking system for solar cell collectors - has sensor unit with coupled servo to monitor location of sun and position collectors |
| US4742813A (en) * | 1985-04-30 | 1988-05-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Sunshield device |
| DE3639323C2 (en) * | 1986-02-25 | 1989-05-24 | Matsushita Electric Works, Ltd., Kadoma, Osaka, Jp | |
| DE3642275A1 (en) * | 1986-12-11 | 1988-06-23 | Kernforschungsanlage Juelich | INLET SYSTEM FOR PHOTODETECTORS WITH 180 (DEGREES) IMAGE ANGLE AND DETECTORS THEREFORE |
| DE3741485A1 (en) * | 1987-12-08 | 1989-06-22 | Fraunhofer Ges Forschung | SOLAR MODULE |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Rechn. n. @ 43, Bl. 28-30 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4041769A1 (en) * | 1989-07-06 | 1992-07-02 | Hella Kg Hueck & Co | Optical sensor for evaluating incident light - has lens body with mutually relatively adjustable concave and convex ellipsoidal surfaces |
| DE4225512C1 (en) * | 1992-08-01 | 1994-02-17 | Bosch Gmbh Robert | Opto-electronic radiation detector, e.g. for IR communications system - uses semi-ellipsoidal lens coupled to optical sensor via intermediate cylindrical disc |
| DE4317405A1 (en) * | 1993-05-26 | 1994-12-01 | Rft Rundfunk Fernseh Telekommu | Personal UV dosimeter |
| DE4329665C1 (en) * | 1993-09-02 | 1994-05-11 | Se Scient Electronics Muenchen | EM radiation sensor for monitoring UV radiation dosage - has lens system focussing received radiation onto detector providing electrical signal |
| DE4329666C1 (en) * | 1993-09-02 | 1995-01-05 | Se Scient Electronics Muenchen | Radiation meter for protection from high UV radiation loading |
| WO1995006860A1 (en) * | 1993-09-02 | 1995-03-09 | Se Scientific Electronics München Gmbh | Radiation measuring device for protection from high u/v radiation |
| WO1995006861A1 (en) * | 1993-09-02 | 1995-03-09 | Se Scientific Electronics München Gmbh | Sensor for detecting electromagnetic radiation |
| EP1314849A3 (en) * | 2001-11-27 | 2004-01-02 | elero GmbH | Solar generator |
| US7115850B2 (en) | 2003-08-29 | 2006-10-03 | Hella Kgaa Hueck & Co. | Sensor device with three-dimensional switch carrier having differently oriented infrared photodetectors |
| EP2055512A1 (en) * | 2007-10-10 | 2009-05-06 | Robert Bosch GmbH | Optical sensor for a motor vehicle |
| EP3144648A3 (en) * | 2015-08-24 | 2017-07-19 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Optical sensor device for a motor vehicle, driver assistance system and motor vehicle |
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