(57)【要約】放射線を送出する送光器（１６）と、受光器（１８）と、線形格子状の構造を有する、ホログラフィ技術によって構成された回折素子（２２ａ、２２ｂ）とを備えた、自動車に用いられるレインセンサを提案する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車に用いられるレインセンサであって、
放射線を送出する少なくとも１つの送光器（１６）と、
当該送光器（１６）の放射線を受光する少なくとも１つの受光器（１８）と、
ホログラフィ技術によって構成された少なくとも１つの回折素子（２２ａ、２２ｂ）とを有する形式のものにおいて、
前記素子（２２ａ、２２ｂ）は線形格子状の構造を有している、
ことを特徴とするレインセンサ。
【請求項２】
前記素子（２２ａ、２２ｂ）は放射線を１次および−１次に回折する、請求項１記載のレインセンサ。
【請求項３】
前記素子（２２ａ、２２ｂ）は焦束特性を有している、請求項１または２記載のレインセンサ。
【請求項４】
少なくとも部分的にリトロレフレクタとして構成されている少なくとも１つのさらなる素子（２２ａ、２２ｂ）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のレインセンサ。
【請求項５】
少なくとも１つの素子（２２ａ、２２ｂ）および／またはさらなる素子（２２ａ、２２ｂ）は多層構造を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のレインセンサ。
【請求項６】
少なくとも１つの素子（２２ａ、２２ｂ）および／またはさらなる素子（２２ａ、２２ｂ）は、１つの層内に重畳された複数の構造を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のレインセンサ。
【請求項７】
少なくとも１つの素子（２２ａ、２２ｂ）および／または少なくとも１つのさらなる素子（２２ａ、２２ｂ）は、自動車のウィンドガラス内および／または自動車のウィンドガラス上に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のレインセンサ。
【請求項８】
素子（２２ａ、２２ｂ）および／またはさらなる素子（２２ａ、２２ｂ）は２０〜８０％、殊に４０〜８０％、有利には６０〜８０％の回折係数を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のレインセンサ。
【請求項９】
前記素子（２２ａ、２２ｂ）および／または前記さらなる素子の回折係数は１００％より低い、殊に９０％より低い、有利には８５％より低い、請求項８記載のレインセンサ。
【請求項１０】
送光器（１６）より多くの受光器（１８）が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載のレインセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の雨滴センサもしくはレインセンサに関する。
【０００２】
既に多数のレインセンサが例えばＤＥ１９７０１２５８から公知である。ここでは送光器の放射線は、ホログラフィ技術によって構成された回折素子によって自動車のウィンドガラスに入射結合され、ウィンドガラス外面で全反射され、別の回折素子によって受光器に配向または焦束される。このようなセンサでは回折素子は、フォトポリマーから成るフィルムの形で実現される体積位相ホログラムとして構成される。
【０００３】
このようなフィルムは加工するのにコストがかかり、製造コストが高く、その環境特性に問題がある。
【０００４】
発明の利点
独立請求項の特徴部分の構成を有する本発明によるレインセンサは次の利点を有する。すなわち回折素子の線状構造によってこれを廉価に製造し、より幅の広い材料スペクトルとして用いることができるという利点である。さらにこれによって例えば環境特性が改善される。さらにより大きな感応面を設けることができ、これによってセンサユニットの反応特性が改善される。
【０００５】
従属請求項に記載された構成によって、独立請求項に記載された特徴部分の構成の有利な発展形態および改善が行われる。
【０００６】
この素子が放射線を１次および−１次で回折するのは特に有利である。なぜならこのようにして２つの感応面が唯一の送光器ないしは受光器によって得られるからである。しかも放射線の強度を高める必要はない。これによってさらなるコストを省き、妨害されやすさをさらに低減させることができる。
【０００７】
受信信号のとりわけ良好な信号雑音比は、この素子が焦束特性を有することによって得られる。
【０００８】
特に小型なセンサは有利には、部分的にリトロレフレクタとして構成されている別の素子が設けられる場合に実現される。このようにして受光器を送光器の近傍に配置することができる、または送光器を同時に受光器として使用することができる。
【０００９】
少なくとも１つの素子および／またはさらなる素子が多層構造体として構成される場合、比較的複雑な放射経路も容易にあらわすことができる。
【００１０】
素子が、１つの層内に重畳されている複数の構造を有しているのは特に有利である。
【００１１】
有利には前述の素子ないしは別の素子は自動車のウィンドウガラス上に配置される。この場合、素子の回折係数が２０〜８０％、殊に４０〜８０％、有利には６０〜８０％であるのは有利である。
【００１２】
とりわけ良好な信号は、素子の回折係数が１００％より低い、殊に９０％より低い、有利には８５％より低いことによって得られる。
【００１３】
レインセンサの特に廉価な構成では、レインセンサは受光器を送光器より多く有している。なぜなら送光器は受光器よりコストがかかるからである。
【００１４】
さらに複数の受光器によってインテリジェントな信号評価を行うことができ、これによってワイパー速度を雨の強度により良好に整合させることができる。
【００１５】
図面
本発明の種々異なる実施例を図示し、以下の明細書でより詳細に説明する。
【００１６】
図１には本発明によるレインセンサの概略横断面図が示されており、
図２には図１に示された本発明によるセンサの別の形態が示されており、
図３には回折素子による放射線特性の概略横断面図が示されており、
図４には図３の放射線特性の別の形態が示されており、
図５には図４と類似する放射線特性であるが、多層状回折素子による放射線特性が示されている。
【００１７】
図６には図２に示されたセンサの回折素子の可能な配置構成が示されており、
図７には図６の別の形態として、回折素子の別の配置構成が示されている。
【００１８】
実施例の説明
図１には、本発明によるレインセンサ（雨滴センサ）１０の概略横断面図が示されている。このレインセンサは主に、導体プレート１４が配置されているハウジング１２から成る。導体プレート１４は、半導体構成素子としてＳＭＤ技術で構成されている送光器１６および受光器１８を支持している。ハウジング１２はウィンドガラス２０、例えば自動車のフロントガラス上に載置、固定されている。これは例えば接着によって行われるが、ウィンドガラス２０上またはウィンドガラス２０内に配置されてハウジング１２の固定エレメントと協働する、みぞまたは突起のような保持エレメントも可能である。
【００１９】
ウィンドガラス２０上には回折素子２２ａおよび２２ｂが接着されている。これらの素子はホログラフイックな線形格子（Liniengitter）を有するフィルムから成る。回折素子２２ａの１つは、送光器１６の放射線が直接的にウィンドガラス２０上に入射する、ウィンドガラス２０上の領域内に配置されている。ここでフィルム２２ａは次のように構成されている。すなわちこのフィルムが送光器１６の放射線をウィンドガラス２０内に入射結合させ、しかもこの放射線が、レインセンサ１０の反対側の清潔で乾燥したガラス・空気境界面で全反射されるように構成されている。
【００２０】
第２の回折素子２２ｂはウィンドガラス２０の次のような位置に配置されている。すなわち送光器１６の放射線が全反射後にウィンドガラス２０から出射する位置である。ここで線形格子は次のように選択される。すなわち全反射された放射線が受光器１８に偏向、特に焦束されるように選択される。
【００２１】
図２には、図１に示されたレインセンサ１０の別の実施例が示されている。ここではハウジング１２内には１つの送光器１６と２つの受光器１８が導体プレート１４上に配置されている。送光器１６の領域内には、ウィンドガラス２０上に線形格子を有する回折素子２２ａが配置されている。この線形格子は同じように次のように構成されている。すなわち送光器１６の放射線が１および−１の回折次数で偏向されるように構成されている。これと相応にさらなる回折素子２２ｂが受光器１８の領域内に次のように配置されている。すなわち１および−１の回折次数の光が受光器１８上に偏向されるように配置されている。素子２２ａを適切に選択することによって十字形の測定距離を実現することもできる（図７）。
【００２２】
図３には、図２の送光器１６および回折素子２２ａが詳細に示されている。回折素子２２ａは、線形格子を有するホログラムフィルムとして次のように構成されている。すなわち送光器１６からホログラムフィルム上に垂直に放射される放射線が、１次２４および−１次２６で回折されるように構成されている。格子での回折に対するこのような効果は一般的に知られており、多くの教書に記載されている。ここで１および−１の回折次数は同じ強度を有する。通過方向、すなわち送光器１６から見て直線方向には、場合によっては強度がなくなることもある０次が位置する。
【００２３】
受光側には回折素子２２ｂが次のように設計されている。すなわち１次の光だけが受光器１８に導かれ、他の次数、すなわち−１次、またはより高次は次第に弱まるように設計されている。これは例えばブレーズ格子または所謂ホログラフィックレンズによって可能である。
【００２４】
回折素子２２ａ、２２ｂは、さらに特別な焦束特性を有している。例えば送光器１６のひろがる球状ビーム束を円柱状の断面（zylindrischem Querschnitt）を有するビーム束に変化させる。この種の回折素子２２ａでは、−１次２６は場合によってはひろがっており、適切な措置によって同じように使用放射線として用いられる。
【００２５】
図４および図５には、図３の別の形態が示されている。回折素子２２ａはここでは、それぞれ１８０度相互に回転して回折される２つの構造の重畳から成っている。この構造のうちそれぞれが主に１次で回折する。図４では２つの構造が１つの層内に重畳されている。これは例えばホログラムの二重露光によって実現される。しかし図５に示されているように、このような２つの構造を別個の層内に設け、引き続きこれらを例えば相互に積層させることが可能である。このようにして２つの対向方向で回折された、所望のように焦束させる１次の部分放射線が生じる。同じように存在する−１次の放射はここでは使用されない。図６には回折素子２２ａ、２２ｂの配置構成が示されている。送光器１６の放射線の経路は矢印によって示されている。中央の回折素子２２ａはここには示されていない送光器１６の領域内に配置されており、全反射する図示されていないガラス・空気境界面を介して外側の受光器１８に１次の放射線を回折させる。
【００２６】
図７には、図６に示された配置構成の別の形態が示されている。ここには５つの回折素子２２が示されている。これらの５つの回折素子２２ａ、２２ｂのうちの４つの回折素子は方形に配置されている。この方形内の中心は第５の回折素子２２ａである。第５の回折素子２２ａの領域内には送光器（図示されていない）が配置されており、この送光器は放射線を４つの外側の回折素子２２ｂに導く。受光器１８の領域内に配置されている外側の回折素子２２ｂを当然ながら長方形、菱形で配置することもできるが、三角形または他の幾何学形状で配置することもできる。しかし送光器１６の中央の回折素子２２ａ内には、受光器１８が設けられているのと同じほど多くの線形構造が重畳されている。基本的にここで素子２２ｂをリトロレフレクタとして構成して、放射線を送光器の領域内に反射して戻すことができる。この場合そこには受光器１８が配置されている。さらに素子２２ｂは、放射線を共通の受光器１８の方向に導くこともできる。これによって例えば相互に隣接して配置された２つの素子２２ｂは、放射線を共通の受光器１８へ向ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるレインセンサの概略横断面図である。
【図２】
図１に示された本発明によるセンサの別の形態をあらわす図である。
【図３】
回折素子による放射線特性の概略横断面図である。
【図４】
図３の放射線特性の別の形態をあらわす図である。
【図５】
図４と類似する放射線特性であるが、多層状回折素子による放射線特性をあらわす図である。
【図６】
図２に示されたセンサの回折素子の可能な配置構成である。
【図７】
図６の別の形態としての、回折素子の別の配置構成である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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