(57)【要約】電磁波のための送信器（１３）、受信器（１４）及びリトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）を用いて基体（２１）、例えば自動車ガラスの表面（２０）の湿潤を検出する光学センサ（５）が提案される。このために基体（２１）の表面波は、少なくとも２つのセンシング領域（１２、１２′）を有する。これらのセンシング領域（１２、１２′）は中央領域（１０）において送信器（１３）から放射され、基体（２１）に入力結合された電磁波に晒されている。センシング領域（１２、１２′）における湿潤の形成は、中央領域（１０）において受信器（１４）に出力結合された電磁波の信号の変化を惹起する。このためにリトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）は、このリトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）が基体（２１）の表面（２０）から反射された電磁波を基体（２１）の表面（２０）にフィードバックし、この表面（２０）から中央領域（１０）にフィードバックするように形成及び配置されている。
2004521358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（２１）、例えば自動車のガラスの表面（２０）における湿潤を検出する光学センサであって、
該光学センサは電磁波のための、少なくとも１つの送信器（１３）と、少なくとも１つの受信器（１４）と、少なくとも１つのリトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）とを備え、
前記基体（２１）の表面（２０）はセンシング領域（１２、１２′）を有し、該センシング領域（１２、１２′）は、中央領域（１０）において、少なくとも１つの受信器（１３）から放射され、前記基体（２１）に入力結合される電磁波に晒されており、
前記センシング領域（１２、１２′）における湿潤の形成は、前記中央領域（１０）において少なくとも１つの受信器（１４）に出力結合される電磁波の信号を変化させ、
前記リトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）は、該リトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）が前記基体（２１）の表面から反射された電磁波を、該基体（２１）の表面に向かってフィードバックし、該表面（２１）から前記中央領域（１０）へとフィードバックするように形成及び配置されている、光学センサにおいて、
前記中央領域（１０）を介して電磁波が当射される少なくとも２つのセンシング領域（１２、１２′）が設けられていることを特徴とする、光学センサ。
【請求項２】
前記中央領域（１０）は少なくとも１つの入力結合素子を有し、該入力結合素子を介して前記センシング領域（１２、１２′）には、少なくとも１つの前記送信器（１３）から放射された電磁波が当射される、請求項１記載の光学センサ。
【請求項３】
前記中央領域（１０）は少なくとも１つの出力結合素子を有し、該出力結合素子を介して、前記センシング領域（１２、１２′）に生じる前記信号の変化が、少なくとも１つの前記受信器（１４）に出力結合される、請求項１または２記載の光学センサ。
【請求項４】
少なくとも１つの前記送信器（１３）及び／又は少なくとも１つの前記受信器（１４）は前記中央領域（１０）に配置されている、請求項１から３のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項５】
前記送信器（１３）は前記入力結合素子と接続されており、前記受信器（１４）は前記出力結合素子と接続されている、請求項１から４のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項６】
前記送信器（１３）は光ガイド素子を介して前記入力結合素子と接続されており、及び／又は、前記受信器（１４）は光ガイド素子を介して前記出力結合素子と接続されている、請求項１から５のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項７】
前記センシング領域（１２、１２′）は半円状の扇形、劣弧をとる扇形、優弧をとる扇形または環状に構成されているか、楕円を基礎とする相応の扇形である、請求項１から６のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項８】
前記中央領域（１０）に関して対になって対向している、偶数、例えば２、４または６個のセンシング領域（１２、１２′）が設けられている、請求項１から７のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項９】
前記センシング領域（１２、１２′）はそれぞれ３０°から１８０°、例えば６０°から１２０°の角度領域を検出する、請求項１から８のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項１０】
前記リトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）の形状は前記センシング領域（１２、１２′）の形状に適合されている、または前記リトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）の形状及び個数は前記センシング領域（１２、１２′）の形状及び個数に適合されている、請求項１から９のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項１１】
前記センシング領域（１２、１２′）にはそれぞれ別個の送信器（１３）が配属されている、または複数のセンシング領域（１２、１２′）には、例えば入力結合素子に組み込まれ、該センシング領域（１２、１２′）の数に対応して構成されたビームスプリッタが後置されている共通の送信器（１３）が配属されている、請求項１から１０のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項１２】
前記センシング領域（１２、１２′）にはそれぞれ別個に受信器（１４）が配属されている、請求項１から１１のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項１３】
複数のセンシング領域（１２、１２′）には共通の受信器（１４）が配属されている、請求項１から１２のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項１４】
前記リトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）のうちの少なくとも１つは、ホログラフィ・リトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）である、請求項１から１３のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項１５】
前記リトロレフレクタ（１１、１１′、１１′′）は２つの焦点（２２、２３）を有し、該焦点の一方は電磁波を前記入力結合素子に結像し、該焦点の他方は電磁波を前記出力結合素子に結像する、請求項１から１４のいずれか１項記載の光学センサ。
【請求項１６】
前記光ガイド素子は、シングルモードまたはマルチモードの光導体、該光導体の束またはプレートである、請求項１から１５のいずれか１項記載の光学センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
ＤＥ１９９  ４３  ８８７  Ａ１から、電磁波のための送信器及び受信器を備えた、例えば自動車ガラスの表面の湿潤を検出する光学センサが公知である。ここで表面は、送信器と受信器との間のセンシング領域にあるので、表面に湿潤が生じると、受信器によって検出される信号に変化が惹起される。さらにこの刊行物においては、光学センサは光ガイド素子を有しており、この素子によって電磁波が双方向で、センシング領域に案内される、ないしセンシング領域から導き出される。最後にＤＥ１９９  ４３  ８８７  Ａ１から、リトロレフレクタ例えばホログラフィ・リトロレフレクタを、表面から反射された電磁波を表面に、その表面から光ガイド素子にフィードバックするように配置することが公知である。このような特徴を持つ光学センサは、例えば雨センサとして使用することができ、ガラスが乾いている場合には入力結合された光がガラスの外面において全反射され、一方ガラスが濡れている場合には全反射されない。このことが検出される信号に変化をもたらす。
【０００２】
ホログラフィフィルムが送信器と受信器との間に配置されている別の雨センサはＥＰ０  ９９９  １０４  Ａ２から公知である。
【０００３】
発明の利点
本発明による光学センサは従来技術に比べ、より大きな感知面積を有するという利点を有する。これによって、評価電子機構とその他の電子部品、例えば送信器及び受信器を同時に小型化する場合でもセンサの感度を上昇させ、また応答閾値を低減することができる。
【０００４】
それに加え、本発明による光学センサは雨の強度を分類することもでき、その結果センサ信号は自動車のワイパーのオン・オフのためにのみ使用できるのではなく、例えば払拭頻度ないし個々の払拭過程間の間隔長を制御するためにも使用できる。
【０００５】
本発明による光学センサの別の利点は以下のことである。すなわち、複数のセンシング領域が設けられることによって、これらのセンシング領域のうちの１つが故障した場合でもさらに光学センサは機能する。全体として光学センサは、より信頼性のあるものであり、機能停止はより少なくなり、もしくはこの点に関して冗長的な機能を有する。
【０００６】
最後に複数のセンシング領域が設けられることによって、中央領域ないしこの中央領域と接続されている電子的なコンポーネントに相対的な、リトロレフレクタの全体的により好適な配置が達成される。このことにより、自動車ガラスの場合ドライバの視界が不所望に妨げられるという理由から極僅かにしか使用できない基体の表面は全体的により良く利用されることになる。
【０００７】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載された措置によって生じる。
【０００８】
少なくとも１つの送信器と少なくとも１つの受信器が中央領域に存在する場合には、考えられ得る十分な最小化に関して有利である。
【０００９】
さらには中央領域を、必要とされる面積に関して、送信器及び／又は受信器が中央領域外で別個の構成部品に取り付けられていることによって、有利にはさらに縮小できる。この場合この構成部品から中央領域には、ＤＥ１９９  ４３  ８８７  Ａ１ににおいて既に示されているように、送信器と接続されている第１の光ガイド素子と、受信器と接続されている第２の光ガイド素子とが案内されており、これらの素子はこの他に、中央領域に配置されていて、該当する光ガイド素子にそれぞれ配属された入力結合素子ないし出力結合素子と接続されている。
【００１０】
可能な限り最適に面積を有効に使用するため、またコンパクトな形状を達成するために、中央領域に関して対になって対向している偶数のセンシング領域、例えば２、４または６のセンシング領域が設けられている場合にはさらに有利である。
【００１１】
入力結合される電磁波を可能な限り簡単、均等且つ完全にセンシング領域に当射するという観点並びに可能な限り良好に面積を有効に使用する観点においては、センシング領域が半円状の扇形、劣弧をとる扇形、優弧をとる扇形または環状に構成されている場合にはさらに有利である。しかしながら通常の場合、前述した円形を基礎とする扇形の代わりに、楕円を基礎とする相応の扇形も考えられる。
【００１２】
リトロレフレクタは有利には、２つの焦点を有するホログラフィ・リトロレフレクタであり、焦点のうちの一方には送信器が配置されており、他方には受信器が配置されており、ないしは焦点のうちの一方には送信器のための入力結合素子が配置されており、他方には受信器のための出力結合素子が配置されている。
【００１３】
図面
本発明を図面及び以下の記述に基づき詳細に説明する。ここで図１は、雨センサである光学センサが設けられている自動車のガラスの断面図を示す。図２は、図１の断面線に沿った図１のガラスの右側半分または左側半分の俯瞰図である。図３は、雨センサである光学センサの、図１に類似した別の実施例の俯瞰図である。図４は、２つの焦点を有するホログラフィ・リトロレフレクタにおけるビーム路である。
【００１４】
実施例
図１は自動車のガラス２１の断面図を示し、このガラス２１の一方の側には中央領域１０がある。この中央領域１０からは、俯瞰的に見ると半円状である２つの電磁波が放射される。これらの電磁波は、中央領域１０に配属された半環状に構成された２つのセンシング領域１２に入射し、ガラス２１のセンシング領域１２におけるその表面が乾いている限り、センシング領域１２から反射ないし全反射される。センシング領域１２から反射された電磁波は、２つの焦点２２、２３を備えたホログラフィ・リトロレフレクタ１１として構成されている、センシング領域１２に配属された半環状のリトロレフレクタ１１に入射し、このリトロレフレクタ１１から再びセンシング領域１２を介して中央領域１０へとフィードバックされる。
【００１５】
図２は図１を俯瞰図で表したものであり、ここでは半分の中央領域１０ないし半環状のセンシング領域１２のうちの１つ及び配属された半環状のリトロレフレクタ１１のうちの１つのみが示されている。
【００１６】
したがって全体として、中央領域１０はセンシング領域１２と、リトロレフレクタ１１と、電磁波が当射されるガラス２１と共に光学センサ５を構成しており、この光学センサ５はセンシング領域１２したがってガラス２１の湿潤に敏感である。
【００１７】
例えば中央領域１０においては、２つのセンシング領域１２から反射されこの中央領域１０にフィードバックされた電磁波の強度の変化が、以下の状態になると即座に別個に相互に検出される。すなわち、センシング領域１２のうちの少なくとも１つにおいて、例えば雨または霧によって湿潤が生じ、センシング領域１２に入射する電磁波の全反射の発生条件が変化する、すなわちガラス２１が乾いている場合に生じる全反射がガラス２１が濡れた場合に中断されると即座に検出される。
【００１８】
さらに中央領域１０は、図１に従い説明する実施例においては、センシング領域１２の個数に対応する２つの入力結合素子を有し、この入力結合素子を介してセンシング領域１２には、それぞれ送信器１３として設けられており中央領域１０に統合されている光ダイオードを用いて電磁波を当射することができる。
【００１９】
しかしながら２つの光ダイオードの代わりに中央領域１０において、全てのセンシング領域１２に対して共通の送信器１３としての光ダイオードを１つだけ設けることもでき、この送信器に１３はセンシング領域１２の個数に適合された通常のビームスプリッタが後置接続されている、。通常の場合ビームスプリッタを入力結合素子に組み込むこともできる。
【００２０】
さらには、図１ないし図２による中央領域１０は、センシング領域１２の数に対応する２つの出力結合素子を有し、この出力結合素子を介してセンシング領域１２に生じる測定信号の変化を、出力結合素子にそれぞれ配属されていて中央領域に組み込まれた２つの別個の受信器１４、例えばフォトダイオードによって検出することができる。
【００２１】
有利には、中央領域１０において各センシング領域１２に対して別個の受信器１４が設けられており、その結果信号の局所的に分解された変化を得ることができ、すなわち信号変化を１つのセンシング領域１２に対応付けることが可能である。
【００２２】
しかしながら中央領域１０における送信器１３ないし受信器１４の配置に択一的に、ＤＥ１９９  ４３  ８８７  Ａ１から公知のように、送信器１３及び／又を受信器１４を中央領域１０の外部に配置することもできる。この場合、送信器１３及び／又は受信器１４は光ガイド素子を介して、例えばシングルモードまたはマルチモードの光導体またはこのような光導体の束を介して、中央領域１０にある、それぞれ配属された入力結合素子ないし出力結合素子と接続されている。
【００２３】
図３には、それぞれ約９０°の角度領域を検出する３つのセンシング領域１２′を備えた光学センサ５の別の実施例を示し、３つのセンシング領域１２′に配属された３つのリトロレフレクタ１１′も相応に環状に構成されている。センシング領域１２′ないしリトロレフレクタ１１′の個数及び形状並びに相応に適合された中央領域１０の構成を除き、図３の実施例と図１及び図２の実施例とは広範囲で類似するものである。
【００２４】
図３による別の実施例では、センシング領域１２′はそれぞれ３０°から１２０°、例えば６０°から１２０°の角度領域を検出するように構成されている。環状の扇形部ないしセンシング領域１２′の個数を図３とは異なり３つではない個数にすることもできる。有利には、環状の扇形部ないしセンシング領域１２′の個数は２から６の間であり、さらには環状の扇形部ないしセンシング領域１２′は可能な限り大きな角度領域、理想的には３６０°を検出できるよう形成される。
【００２５】
最後に有利には前述の実施例では、それぞれの場合リトロレフレクタ１１、１１′の形状はセンシング領域１２、１２′に適合されている。殊に有利にはリトロレフレクタ１１、１１′の形状も個数も、センシング領域１２、１２′の形状及び個数に対応している。
【００２６】
図１から図３によるリトロレフレクタ１１、１１′は通常の場合、ＤＥ１９９  ４３  ８８７  Ａ１から公知のように、フィルム、プレートまたは扁平なガラス板としてガラス２１に被着されているホログラフィ・リトロレフレクタ１１、１１′である。しかしながら択一的に、このようなホログラフィ・リトロレフレクタ１１、１１′を、ガラス２１の内部または表面に、例えば製造段階において既に組み込ませることもできる。
【００２７】
中央領域１０にある出力結合素子ないし入力結合素子は公知のように、例えば曲り管（Ｋｒｕｅｍｍｅｒ）、プリズムまたは格子によって形成される。
【００２８】
続いて図４は、中央領域１０における送信器１３及び受信器１４の配置を俯瞰図で概略的に示しており、楕円環における１つの扇形部として構成されているリトロレフレクタ１１′′が使用されている。このリトロレフレクタ１１′′は２つの焦点２２、２３を有し、第１の焦点２２における送信器１３から放射される電磁波は、図示していないセンシング領域１２、１２′と配属されたリトロレフレクタ１１′′とを介して第２の焦点２３、したがって受信器１４の場所に向かって反射される。
【００２９】
光学センサ５の公知となっている実施のさらなる詳細に関しては、その他の点ではＤＥ１９９  ４３  ８８７  Ａ１に示唆されている。例えばリトロレフレクタ１１、１１′、１１′′を、この刊行物に記載されているように、電磁波を出力結合素子ないし受信器１４に収束する、鏡面セグメントまたは凹面鏡セグメントとして構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
雨センサである光学センサが設けられている自動車のガラスの断面図を示す。
【図２】
図１の断面線に沿った図１のガラスの右側半分または左側半分の俯瞰図である。
【図３】
雨センサである光学センサの、図１に類似した別の実施例の俯瞰図である。
【図４】
２つの焦点を有するホログラフィ・リトロレフレクタにおけるビーム路である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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