(57)【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（１０）であって、作動状態で放射線を送出する少なくとも１つの送光器（２０）と、該送光器（２０）の放射線に対して少なくとも部分的にセンシティブな少なくとも１つの受光器（２２）と、ほぼ扁平な導光体（１４）とが設けられており、該導光体（１４）が、自動車の濡れ性のウィンドガラス（１２）の表面に対してほぼ平行に結合可能であって、送光器（２０）の放射線を入射させかつ出射させるための構造体（１８ａ，１８ｂ）を有している形式のものにおいて、放射線を入射させるための構造体（１８ａ）と、放射線を出射させるための構造体（１８ｂ）は共に放射線を集束させる特性を有しており、放射線を入射させるための構造体（１８ａ）が球面特性を有しており、放射線を出射させるための構造体（１８ｂ）が非球面特性を有しており、放射線を入射させるための構造体（１８ａ）が球欠として形成されており、放射線を出射させるための構造体（１８ｂ）が円筒状の区分を有しており、該円筒状の区分の上面が非球面レンズとして形成されていることを特徴とする、特に自動車に用いられるレインセンサ。
【請求項２】
放射線を出射させるための構造体（１８ｂ）が、円筒状の区分、特に斜柱体のような斜めの円筒状区分を有しており、該円筒状の区分を通って、ジオメトリ的な中心軸線が、特に該円筒状の区分の外周面に対して平行に構成可能であり、ただし、出射された放射線が集束される範囲が、前記ジオメトリ的な中心軸線の外に位置している、請求項１記載のレインセンサ。
【請求項３】
導光体（１４）の、ウィンドガラス（１２）に結合可能な表面が、凸面状の湾曲を有している、請求項１または２記載のレインセンサ。
【請求項４】
放射線を入射させるための構造体（１８ａ）と、放射線を出射させるための構造体（１８ｂ）とがそれぞれ複数個設けられており、該構造体（１８ａ，１８ｂ）がそれぞれ対になって配置されている、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】
放射線を入射させかつ出射させるためのそれぞれ４つの構造体（１８ａ，１８ｂ）が設けられており、これらの構造体（１８ａ，１８ｂ）の配置により規定された放射線路がウィンドガラス（１２）に対する投影図で見て平行四辺形を形成するように前記構造体（１８ａ，１８ｂ）が配置されている、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】
導光体（１４）の、ウィンド（１２）に結合可能である表面が、少なくとも部分的に多成分接着剤の成分を備えている、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】
それぞれ１つの送光器（２０）および／またはそれぞれ１つの受光器（２２）に、複数の構造体（１８ａ，１８ｂ）が対応している、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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の雨滴センサもしくはレインセンサに関する。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８１５７４８号明細書に基づき、既に多数のレインセンサが公知である。このようなレインセンサは送光器と受光器とを用いて、全反射の原理により自動車のウインドシールドガラスもしくはフロントウィンドガラスの濡れを測定する。このようなレインセンサはライトガイドボディもしくは導光体を有しており、この導光体はほぼ扁平な形状を有していて、フロントウィンドガラスの表面に対してほぼ平行に自動車の内側に配置されている。
【０００２】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明によるレインセンサには、次のような利点がある。すなわち、ビームを入射させる（Ｅｉｎｋｏｐｐｌｕｎｇ）ための構造体と、ビームを出射させる（Ａｕｓｋｏｐｐｌｕｎｇ）ための構造体とを異ならせることにより、それぞれの集束要件を考慮することができ、これによりレインセンサの感度が改善される。
【０００３】
請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の特徴の有利な改良が得られる。
【０００４】
放射線を入射させるための構造体が球面特性を有しており、放射線を出射させるための構造体が非球面特性を有していると特に有利である。こうして、最大光量がフロントウィンドガラスへ入射されると同時に、降雨測定（Ｎｉｅｄｅｒｓｃｈｌａｇｍｅｓｓｕｎｇｅｎ）のために重要となる放射線だけがフロントガラスウィンドから出射されるようになる。すなわち、フロントウィンドガラスにおける測定範囲が増大され、ひいてはレインセンサ信号のＳＮ比が高められる。
【０００５】
放射線を入射させるための構造体が球欠もしくは球区分（Ｋｕｇｅｌａｂｓｃｈｎｉｔｔ）として形成されていると、特に導光体が射出成形部品である場合には、この構造体を球面構造体として極めて容易に製作することができる。
【０００６】
さらに、放射線を出射させるための構造体が円筒状の区分を有しており、該円筒状の区分の上面が非球面レンズとして形成されていると有利である。円筒状の区分は絞りのような効果を生ぜしめるので、所望の放射線だけが導光体を通じて受光器にまで案内され得る。非球面レンズの使用により、球面レンズを用いた場合よりも受光器を導光体のより近くにまで近付けることができる。
【０００７】
この場合、集束されたビームが円筒状の区分のジオメトリ的な、つまり幾何学的な中心軸線の外で焦点を結ぶと特に有利である。このような斜視のレンズにより、送光器および受光器のような光学的な構成素子を導光体の一層近くにまで近付けることができる。これにより、散乱光成分が一層減じられる。
【０００８】
導光体の、ウィンドガラスに結合可能な表面が、軽度の凸面状の湾曲を有していると、ウィンドガラスへの導光体の結合時にカップリング範囲に形成され得る空気泡が回避されるので有利である。さらに、組付け時に導光体全体にわたってプレロードが形成され、このことは、たとえば熱または老化による形状変化が補償されるという効果を有している。
【０００９】
放射線を入射させるための構造体および放射線を出射させるための構造体がそれぞれ複数個設けられていて、これらの構造体がそれぞれ対（ペア）になって配置されていると、極めて狭いスペースに複数の測定区間を配置することができ、レインセンサの寸法を最小限にまで制限することができる。このことは特に、レインセンサがフロントウィンドガラスに、視界を妨げることなしに配置され得るようになるという理由で有利である。
【００１０】
放射線を入射させかつ出射させるためのそれぞれ４つの構造体が設けられており、測定区間がウィンドガラスに対する投影図で見て平行四辺形を形成するようにこれらの構造体が配置されていると特に有利である。このような配置により、２つの送光器と２つの受光器とを用いて４つの測定区間を実現することができる。この場合、前記平行四辺形の中央には、たとえば別のセンサまたは加熱装置を配置するために十分なスペースが存在している。さらに、各送光器が複数の測定ラインで送光し、かつ各受光器が複数の方向から受光することにより、コストのかかる光学的な半導体構成素子が節約される。
【００１１】
導光体の、ウィンドに結合可能である表面が、少なくとも部分的に多成分接着剤の１つの成分を備えていると、導光体を迅速にかつ確実にウィンドガラスに組み付けることができる。
【００１２】
実施例の説明
図１には、ウィンドガラス１２に取り付けられた本発明によるレインセンサ（雨滴センサ）１０の断面図が示されている。このレインセンサ１０はライトガイドボディもしくは導光体１４を有しており、この導光体１４はレインセンサ１０のカバーを形成している。この導光体１４を用いて、レインセンサ１０はカップリング媒体１６を介してウィンドガラス１２に接着されている。もちろん、たとえば別個の固定装置を介して固定が行われる場合には、非接着性のカップリング媒体を使用することもできる。
【００１３】
導光体１４は構造体１８ａ，１８ｂを有している。これらの構造体１８ａ，１８ｂは送光器２０の光線をカップリング媒体１６を介してウィンドガラス１２に入射させ、全反射された光線を再びカップリング媒体１６を介してウィンドガラス１２から出射させて、受光器２２にまで案内する。送光器２０と受光器２２とはこの場合、プリント配線板として形成された１つの共通のボード２４に配置されている。このボード２４はレインセンサ１０においてハウジング２５内にウィンドガラス１２に対してほぼ平行に配置されており、しかもこの場合、ボード２４は、送光器２０と受光器２２とが構造体１８ａ，１８ｂのほぼ真上に位置調整されるように配置されている。このためには、導光体１４が複数のドーム（図示しない）を有していて、これらのドームが、ボード２４に設けられた対応する孔内に係合し、こうして送光器２０および受光器２２の、構造体１８ａ，１８ｂに合わせた位置調整を容易にする。この場合、受光器２２および／または送光器２０の位置調整はもちろん、最大感度を得るために受光器２２および／または送光器２０のセンシティブな範囲、つまり敏感な範囲が、放射線を集束させる構造体１８ａ，１８ｂの焦点範囲に配置されるように行われる。
【００１４】
送光器２０の放射線は約４５゜の角度でウィンドガラス１２に入射され、ウィンドガラス１２の濡れ性の表面で濡れに関連して少なくとも部分的に反射され、そして約４５゜の角度でウィンドガラス１２から出射されて、受光器２２に供給される。
【００１５】
ハウジング２５の外面は突起２６を有していてもよい。これらの突起２６は、ハウジングに対して特別な要求が課されている場合に、レインセンサ１０全体に第２のハウジングを被せるために働く。このことは当然ながら、導光体１４の特別な構成とは無関係に云えることである。
【００１６】
図２には、導光体１４が斜視図で詳細に示されている。導光体１４はほぼ方形の形状を有していて、全周にわたって延びる溝２８を備えている。この溝２８の範囲には、導光体１４をハウジングに固定する別の固定エレメント３０も配置されている。図１に示したボード２４を位置調整するためには、導光体１４がドーム３２を有している。これらのドーム３２はウィンドガラス１２に対して直角に導光体１４から円筒状に隆起している。導光体１４により形成された方形体のほぼ中心で、構造体１８ａ，１８ｂはそれぞれ対（ペア）になって配置されている。構造体１８ａは送光器２０の放射線をウィンドガラス１２へ入射させるために働き、構造体１８ｂは全反射された放射線をウィンドガラス１２から出射させ、そしてこの放射線を受光器２２へ集束させるために働く。
【００１７】
放射線を入射させるために働く構造体１８ａは、球区分もしくは球欠として形成されており、この球欠は直接に、導光体１４の扁平な基面３４に位置している。送光器２０は構造体１８ａの上に配置されているので、遠ざけられたビームもなおウィンドガラス１２の方向へ屈折され、このことは、ウィンドガラス１２に入射された全放射線量を、公知先行技術によるレンズ構造体に比べて向上させる。
【００１８】
放射線をウィンドガラス１２から出射させかつ受光器２２へ集束させるために働く構造体１８ｂは、主として円筒状の区分３６から成っている。この円筒状の区分３６の上面には、非球面レンズ３８が一体成形されている。測定信号を成す全反射された放射線は焦点をできるだけ正確に受光器２２に合わせて集束されることが望ましいので、放射線の出射のためにはこのような非球面状の構造体１８ｂが特に適している。非球面レンズ３８はこの場合、その焦点範囲が受光器２２のセンシティブな面を正確に満たすように成形されかつ配置されている。
【００１９】
構造体１８ａ，１８ｂがそれぞれ対になって配置されていることに基づき、それぞれ１つの構造体対１８ａのほぼ真上に配置されている２つの送光器２０と、それぞれ１つの構造体対１８ｂのほぼ真上に配置されている２つの受光器２２とを用いて、４つの測定区間が形成される。これら４つの測定区間は、ウィンドガラス１２に対する測定区間の投影図で見て１つの平行四辺形を形成している。こうして、この平行四辺形の中央には、さらに構成スペースが存在しており、この構成スペースには、別のセンサ、たとえば明るさセンサまたは温度センサを配置することができる。しかし、センサ装置もしくは測定範囲におけるウィンドガラス１２を加熱するための加熱エレメントを配置することも考えられる。この中央範囲に光学センサが配置される場合には、この光学センサをたとえば、壁状に隆起されたウェブによって測定区間から光学的に分離し、これにより太陽光の入射により降雨測定が場合によっては妨げられてしまうことを回避することができる。しかし、このことは構造体１８ａ，１８ｂの特別な構成とは無関係である。もちろん、構造体１８ａ，１８ｂを図面に示したようにレンズ状に形成するのではなく、ミラー状に形成することも可能である。また、放射線を入射させるための構造体１８ａの一部がレンズ状に、その他の部分がミラー状に形成されているような、混合された構成も考えられる。同じことは、もちろん放射線を出射させるための構造体１８ｂについても云える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるレインセンサの断面図である。
【図２】  本発明によるレインセンサの導光体を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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