專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)動(dòng)車(chē)上的傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車(chē)上的傳感器裝置。
背景技術(shù)：
為了保持機(jī)動(dòng)車(chē)的觀(guān)察窗沒(méi)有觀(guān)察障礙物，已經(jīng)公知不同的裝置，每當(dāng)存在可清除的觀(guān)察障礙物時(shí)，這些裝置引導(dǎo)雨刷器在車(chē)窗上劃擦。這樣的自動(dòng)操縱的雨刷器系統(tǒng)尤其具有以下優(yōu)點(diǎn)例如通過(guò)可變的降水量在強(qiáng)度方面改變觀(guān)察窗由于水滴的潤(rùn)濕。在用于確定潤(rùn)濕的系統(tǒng)的一種變型方案中，使光源的光如此耦合到觀(guān)察窗中，使得光在觀(guān)察窗的內(nèi)表面與外表面之間以全反射的方式來(lái)回投射。如果例如水滴形式的潤(rùn)濕位于所述全反射的區(qū)域內(nèi)，則反射會(huì)受到干擾并且光的一部分會(huì)從車(chē)窗射出。在觀(guān)察窗的另一位置上記錄來(lái)自光源的、經(jīng)全反射的光的光傳感器可以記錄這樣的光損失并且因此提供與觀(guān)察窗的潤(rùn)濕有關(guān)的信號(hào)。US 7，259，367B2示出一種傳感器裝置，其中，基于觀(guān)察窗在具有和不具有通過(guò)受控光源的照明的情況下的攝像機(jī)數(shù)據(jù)的比較來(lái)確定觀(guān)察窗上的水滴。DE 10 2004 015 040A1示出一種基于全反射原理的傳感器裝置，所述傳感器裝置具有攝像機(jī)，其中，所述攝像機(jī)提供用于駕駛員輔助系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)并且攝像機(jī)的圖像傳感器表面的一部分保留用于確定觀(guān)察窗上的雨滴。基于以下方式的傳感器裝置對(duì)所使用的光源提出了高要求如此照射觀(guān)察窗的內(nèi)側(cè)，使得光的盡可能小的一部分在觀(guān)察窗的表面上被反射，而光的盡可能大的一部分透過(guò)觀(guān)察窗、在水滴處被反射并且被投射到光電探測(cè)器中。為了照明觀(guān)察窗而發(fā)出的光應(yīng)當(dāng)盡可能均勻，以便使檢測(cè)質(zhì)量與水滴的位置無(wú)關(guān)。最后，整個(gè)傳感器裝置應(yīng)當(dāng)盡可能成本有利地制造并且易于安裝。為此，光源應(yīng)當(dāng)具有盡可能高的效率，使得提供給光源的能量的大部分被轉(zhuǎn)換成光并且所產(chǎn)生的光應(yīng)當(dāng)射到觀(guān)察窗的預(yù)先確定的敏感表面上。射到觀(guān)察窗上的光的高強(qiáng)度是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種根據(jù)這些規(guī)定進(jìn)行改進(jìn)的傳感器裝置。所述任務(wù)通過(guò)具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的傳感器裝置解決。從屬權(quán)利要求給出優(yōu)選的實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明，用于檢測(cè)觀(guān)察窗的潤(rùn)濕的傳感器裝置包括光電探測(cè)器和光源，所述光電探測(cè)器具有大量光敏元件，所述光源用于將光照射到觀(guān)察窗的探測(cè)區(qū)域上，使得光的一部分在觀(guān)察窗上被反射而光的另一部分穿過(guò)觀(guān)察窗。在此，光的由觀(guān)察窗反射的部分應(yīng)當(dāng)盡可能小，而穿過(guò)觀(guān)察窗的部分應(yīng)當(dāng)盡可能大。如此設(shè)置光源和光敏元件，使得從光源透過(guò)觀(guān)察窗的光的一部分通過(guò)潤(rùn)濕反射并且射到光敏元件的一部分上。光源包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光體，所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光體設(shè)置用于照射到透明體中，其中，所述透明體具有一表面，所述表面具有用于散射入射光的、確定的微凸凹(Unebenheit)。在光電探測(cè)器中，借助于由大量光敏元件記錄的信息來(lái)攝取和處理潤(rùn)濕的圖形成像。以此方式可以簡(jiǎn)單地并且成本有利地制造用于散射光的光源，借助于所述散射光可以實(shí)施對(duì)觀(guān)察窗的探測(cè)區(qū)域的合適照明。發(fā)光體可以朝著任意方向、優(yōu)選基本上朝著與射出方向垂直的方向照射到透明體中。由此，可以產(chǎn)生入射光的良好散射并且同時(shí)簡(jiǎn)化發(fā)光體在透明體上的可安裝性。光源可以包括另一個(gè)發(fā)光體，其中，所述發(fā)光體朝著不同的方向照射到透明體中。 這樣可以在保持所射出的散射光的良好均勻性的情況下提高發(fā)光體的光密度。在此，可以獲得發(fā)光體在透明體上容易的可安裝性。透明體可以具有用于朝著與射出方向垂直的方向全反射入射光的外表面。由此傳感器裝置的透明體同時(shí)可以有利地承擔(dān)光導(dǎo)體的任務(wù)，從而可以靈活地設(shè)計(jì)發(fā)光表面相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)發(fā)光體的位置。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，微凸凹是微透鏡。由此可以有針對(duì)性地影響光的射出方向；附加地還可以提高光效率。在一個(gè)替換實(shí)施方式中，通過(guò)粗糙度來(lái)定義微凸凹。粗糙度可以例如借助于磨具作為平行的溝槽或者沒(méi)有方向性的溝槽引入到表面中。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過(guò)光導(dǎo)體的成形過(guò)程、例如通過(guò)相應(yīng)構(gòu)造壓鑄模具來(lái)產(chǎn)生粗糙度。粗糙度允許在制造成本較低的情況下實(shí)現(xiàn)良好的散射效果。透明體的外表面可以是鏡化的(verspiegelt)。由發(fā)光體照射到透明體中的、不直接射到具有經(jīng)定義的微凸凹的表面上的光可以在鏡化的外表面上被反射，直到其通過(guò)不平坦的表面射出。通過(guò)所述成本有利的措施可以進(jìn)一步提高發(fā)光體的效率。替換地，可以通過(guò)全反射實(shí)現(xiàn)非鏡化的表面上的反射。透明體可以具有用于容納發(fā)光體的空隙，使得發(fā)光體由透明體包裹。因此，提高了由發(fā)光體射出的光的用于光源的部分。在光導(dǎo)體中可以設(shè)有散射顆粒，以便使入射光擴(kuò)散地分布。由此可以消除或者減小入射光的定向性，并且所射出的光可以具有更均勻的分布。在必要時(shí)，散射體可以引起光由入射方向到射出方向的偏轉(zhuǎn)。發(fā)光體可以包括發(fā)光二極管。有利地，可以容易地使光源與預(yù)給定的光波長(zhǎng)相匹配并且可成本有利地制造所述光源。在多個(gè)發(fā)光二極管的情形中，可通過(guò)具有經(jīng)定義不平坦的表面的透明體的良好散射效果來(lái)補(bǔ)償多個(gè)發(fā)光二極管的不均勻的光輸出。由發(fā)光體射出的光可以具有對(duì)于人眼而言不可見(jiàn)的波長(zhǎng)，例如780nm以上的、尤其在780nm與1400nm 之間的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅外光。以此方式可以避免傳感器裝置的區(qū)域中的人可能感覺(jué)到的光學(xué)干擾。這尤其適于安裝了所述傳感器裝置的機(jī)動(dòng)車(chē)的駕駛員?？梢栽O(shè)置反射鏡(Spiegel)，散射光射到所述反射鏡上，其中，所述反射鏡連同透明體集成地構(gòu)造。由此可以在關(guān)于光源定位反射鏡時(shí)減少制造公差。


現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1 機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)載傳感器裝置；和圖2-5 用于圖1中的傳感器裝置的光源的不同實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖1示出機(jī)動(dòng)車(chē)105車(chē)載的傳感器裝置100。傳感器裝置100包括攝像機(jī)110，所述攝像機(jī)110具有用于對(duì)圖像進(jìn)行采樣的二維數(shù)字圖像傳感器115和透鏡120。在透鏡120 的位置上還可以使用一組光學(xué)元件，以便改善成像特性。此外，傳感器裝置100包括第一反射鏡125和在三個(gè)不同的示例性位置A、B和C中示出的光源135。傳感器裝置100設(shè)置在機(jī)動(dòng)車(chē)105的車(chē)窗140的區(qū)域中，以便檢測(cè)潤(rùn)濕車(chē)窗140的水滴145的存在。攝像機(jī)110被如此施加在機(jī)動(dòng)車(chē)105中，使得攝像機(jī)110的視野穿過(guò)車(chē)窗140位于機(jī)動(dòng)車(chē)105之外，其中，車(chē)窗140優(yōu)選是擋風(fēng)玻璃并且攝像機(jī)110攝取來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)105的周?chē)h(huán)境的圖像。由攝像機(jī)110提供的圖像可以輸送給諸如車(chē)道輔助或泊車(chē)輔助的駕駛員輔助系統(tǒng)或者由機(jī)動(dòng)車(chē)105的另一系統(tǒng)分析處理——例如倒車(chē)攝像機(jī)。攝像機(jī)110的景深借助于透鏡120調(diào)節(jié)到機(jī)動(dòng)車(chē)105之外的區(qū)域上，優(yōu)選調(diào)節(jié)到幾乎無(wú)窮。為了可以附加地在由攝像機(jī)110提供的圖像中足夠清晰地成像雨滴145，借助于反射鏡125和130延長(zhǎng)水滴145與攝像機(jī)110之間的光路。水滴在攝像機(jī)110上的傳感器115上的成像可以通過(guò)傳感器裝置100的幾何布置與從機(jī)動(dòng)車(chē)105的周?chē)h(huán)境中攝取的圖像完全重疊或者局限在攝像機(jī)110的圖像的一部分上。為了也可以檢測(cè)小的水滴145并且為了可以檢測(cè)水滴145在車(chē)窗140上的位置分布和 /或時(shí)間分布，優(yōu)選使用攝像機(jī)110的圖像的盡可能大的區(qū)域來(lái)檢測(cè)雨滴145。雨滴145在攝像機(jī)110的傳感器115的區(qū)域中的光學(xué)成像可以按照兩種不同的方式進(jìn)行。一方面，來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)105的周?chē)h(huán)境的光可以入射到水滴145中并且通過(guò)反射鏡 125和130偏轉(zhuǎn)到攝像機(jī)110中和圖像傳感器115上。另一方面，為了在困難的光環(huán)境中(例如，大范圍的黑暗)、在平地入射的強(qiáng)烈日光輻射下或者在快速變化的光環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)水滴145的可靠識(shí)別，可以借助于光源135 從車(chē)窗140的內(nèi)側(cè)對(duì)水滴145進(jìn)行照明。如此入射到水滴145中的光可以在限定水滴145的邊界的臨界面上被反射并且與以上所述類(lèi)似地通過(guò)反射鏡125和130射到攝像機(jī)110中。 進(jìn)行反射的臨界面可以位于水滴145與車(chē)窗140之間或者位于水滴145與包圍水滴145的空氣之間。有利地如此設(shè)置光源135，使得由光源135射出的光不直接射到攝像機(jī)110中。在必要時(shí)，可以使用光闌、遮光板或者鏡化件(Verspiegelimg)(未示出)以禁止從光源135 到攝像機(jī)110中的直接光路。一般而言，光源135的光束以銳角射到車(chē)窗140的內(nèi)側(cè)上并且在此部分反射(菲涅耳反射)。在此，光束的一部分在玻璃140的表面上被反射，而光束的另一部分入射到車(chē)窗140中。光束的反射部分與透過(guò)(透射)部分之間的比例取決于入射角的大小以及空氣和車(chē)窗140的光密度。為了使光束的入射到車(chē)窗140中的部分最大化，通常由光源135發(fā)出的光束在車(chē)窗140上的入射角α的最小化是有利的。在此，以關(guān)于臨界面上的垂直線(xiàn)的常用標(biāo)記法測(cè)量入射角。光源135的位置C滿(mǎn)足這個(gè)要求。另一方面，大的入射角α導(dǎo)致從光源135入射到水滴145中的光的較大部分在其臨界面上被反射，從而最終更多的光從雨滴145入射到攝像機(jī)110中，從而可以實(shí)現(xiàn)更可靠的檢測(cè)。這可以通過(guò)位置B中的光源135實(shí)現(xiàn)。
另一方面，定位在位置B處的光源135可以導(dǎo)致攝像機(jī)110中機(jī)動(dòng)車(chē)105的周?chē)h(huán)境的圖像區(qū)域的陰影。位置A中的光源135是良好的折中。圖2示出圖1中的傳感器裝置100的光源135。圖加示出俯視圖，圖2b示出側(cè)視圖。在電路板210上串行地設(shè)置多個(gè)發(fā)光二極管220。發(fā)光二極管220可以是常規(guī)部件或表面貼裝部件(surface mounted devices,SMD)并且優(yōu)選在例如紅外線(xiàn)的不可見(jiàn)光譜中工作，以避免對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)105內(nèi)的人或機(jī)動(dòng)車(chē)105外的人的光刺激。發(fā)光二極管220彼此連接并且可以借助于連接端子230進(jìn)行控制。由于制造公差，發(fā)光二極管220的發(fā)光功率和 /或輻射角(Abstrahlwinkel)可以變化，使得在沒(méi)有其他措施的情況下不能確保圖1中的傳感器裝置100中的均勻照明。因此，車(chē)窗140上的雨滴145的檢測(cè)質(zhì)量可取決于雨滴145 在車(chē)窗140上的位置。發(fā)光二極管220的單獨(dú)控制或者發(fā)光二極管220的校準(zhǔn)是復(fù)雜且昂貴的。為了確保均勻的光流，透明體210因此在其射出光的區(qū)域中的表面中具有凹槽 2400這些凹槽可以如所示那樣構(gòu)造為圓錐形并且設(shè)置在發(fā)光二極管220上方。在凹槽MO 的臨界面處，由發(fā)光二極管220射出的光朝側(cè)向反射。附加地或替換地，透明體210的表面可以是粗糙的，以便引起光的散射。凹槽MO的表面同樣可以是粗糙的。在另一個(gè)實(shí)施方式中，這些表面也可以是鏡化的。此外，在透明體210中可以設(shè)有散射顆粒360，以下參照?qǐng)D 3詳細(xì)地說(shuō)明這些散射顆粒360。圖3以側(cè)視圖示出圖1中的傳感器裝置100的改進(jìn)的光源135。在透明體310中， 發(fā)光二極管220在右邊和左邊發(fā)光。發(fā)光二極管220的連接端子230向右和向左引出，然而這些端子也可以彼此連接，使得發(fā)光二極管220彼此連接。透明體310可以例如由熱塑性材料制成，如有機(jī)玻璃或者例如聚碳酸樹(shù)脂的聚碳酸酯。透明體310具有粗糙表面320，所述粗糙表面具有微凸凹350。在圖3的示圖中， 光源135向上照射。表面320與光源135的照射方向垂直地在水平方向上延伸。發(fā)光二極管220容納在透明體310的與發(fā)光二極管220相對(duì)應(yīng)的空隙340中。只要入射角足夠大，由發(fā)光二極管220照射到透明體310中的光就在透明體310的表面上被完全反射或被部分反射。由于表面320的粗糙度，所述區(qū)域內(nèi)的入射角對(duì)于光的射出而言足夠小的概率相對(duì)較大，從而散射光從表面320向上射出。表面320的粗糙度負(fù)責(zé)所射出的光的良好分布，從而產(chǎn)生足夠均勻的光流。表面 320上的微凸凹350可以例如是微透鏡、微棱鏡或者其他常規(guī)的表面元件。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過(guò)平行的溝槽或者沒(méi)有方向性的溝槽成本有利地制造所期望的粗糙度，所述平行的溝槽或者所述沒(méi)有方向性的溝槽例如借助于劃刻器具或磨具引入到透明體310中。 所述粗糙度還可以通過(guò)制造透明體310的壓鑄磨具的相應(yīng)粗糙度來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了使透明體310的其他表面上的反射的損失盡可能少，其他表面可以是鏡化的，例如鏡化的表面330，從而由發(fā)光二極管220照射到透明體310中的光不通過(guò)除粗糙的表面320外的其他表面射出。通過(guò)鏡化的表面330避免了光射出到圖3的觀(guān)察者上。此外，設(shè)有可選擇的散射體360，所述散射體360使由發(fā)光二極管220照射的光擴(kuò)散地分布。散射顆粒360具有反射表面或者具有不同于透明體310的折射指數(shù)，由此散射顆粒360可以形成所謂的體全息圖。圖4以側(cè)視圖示出圖1的傳感器裝置100的光源135的另一個(gè)實(shí)施方式。透明體
6310橋形地或者U形地橫跨在設(shè)置在電路板210上的兩個(gè)發(fā)光二極管220之間。發(fā)光二極管220基本上向上照射到透明體210中，其中，所發(fā)出的光在較高的程度上在傾斜表面410 上被反射到水平方向上。所示出的光源135的上部區(qū)域?qū)?yīng)于圖3的示圖，其方式是，由傾斜表面410偏轉(zhuǎn)的光水平地在透明體310中傳播并且通過(guò)粗糙表面320擴(kuò)散地向上射出。傾斜表面410可以如圖3中的表面330那樣是鏡化的。通過(guò)透明體310的橋式構(gòu)型，可以在透明體310下方的電路板210上為其他元件(例如用于控制發(fā)光二極管220的元件)提供空間。附加地，通過(guò)將透明體310放置到已配備有發(fā)光二極管220的電路板210 上使透明體310的安裝變得容易。圖5以側(cè)視圖在一個(gè)替換實(shí)施方式中示出圖4的光源135的細(xì)節(jié)。不同于圖4中所示的實(shí)施方式，發(fā)光二極管220在水平方向上入射到透明體310中，其中，光的絕大部分在另一傾斜表面510上向上朝著傾斜表面410偏轉(zhuǎn)。其他光路如以上參照?qǐng)D4所描述的那樣實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)觀(guān)察窗(144)的潤(rùn)濕(145)的傳感器裝置(100)，其中，所述傳感器裝置包括光電探測(cè)器(115)，其具有大量光敏元件；光源(135)，其用于將光發(fā)射到所述觀(guān)察窗(140)上，使得所述光的一部分在所述觀(guān)察窗(140)上被反射并且所述光的另一部分穿過(guò)所述觀(guān)察窗(140)；其中，所述光源(13 和所述光電探測(cè)器(11 元件被如此設(shè)置，使得來(lái)自所述光源 (135)并穿過(guò)所述觀(guān)察窗(140)的光的一部分在所述潤(rùn)濕(145)處被反射并且射到所述光敏元件的一部分上；其特征在于，所述光源(13 包括發(fā)光體020)，所述發(fā)光體(220)被設(shè)置用于照射到一透明體 (310)中，其中，所述透明體(310)具有一表面(320)，所述表面具有用于散射入射光的、確定的微凸凹(350)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述發(fā)光體(220)朝著基本上與所述光源(135)的射出方向垂直的方向照射到所述透明體(310)中。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述光源(135) 包括另一個(gè)發(fā)光體020)，其中，所述另一個(gè)發(fā)光體(220)朝著多個(gè)不同的方向照射到所述透明體(310)中。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述透明體 (310)具有一外表面G10)，所述外表面用于朝著與所述射出方向垂直的方向全反射所述入射光。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述微凸凹 (350)是微透鏡。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述微凸凹 (350)是通過(guò)粗糙度定義的。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述透明體的一外表面(330)是鏡化的。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，在所述光導(dǎo)體 (310)中設(shè)有散射顆粒(360)，以便使所述入射光擴(kuò)射地分布。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述透明體 (310)具有用于容納所述發(fā)光體(220)的空隙(340)，使得所述發(fā)光體Q20)由所述透明體 (310)包圍。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，所述發(fā)光體 (220)是發(fā)光二極管。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，由所述發(fā)光體 (220)發(fā)出的光具有對(duì)于人眼而言不可見(jiàn)的波長(zhǎng)。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(100)，其特征在于，設(shè)有反射鏡 (125)，被散射地射出的光射到所述反射鏡(10 上，其中，所述反射鏡(12 與所述透明體 (310)集成地構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)觀(guān)察窗的潤(rùn)濕的傳感器裝置，包括光電探測(cè)器，其具有大量光敏元件；光源，其用于將光發(fā)射到所述觀(guān)察窗的探測(cè)區(qū)域上，使得所述光的一部分在所述觀(guān)察窗上被反射并且所述光的另一部分穿過(guò)所述觀(guān)察窗。所述光源和所述光電探測(cè)器元件被如此設(shè)置，使得來(lái)自所述光源并穿過(guò)所述觀(guān)察窗的光的一部分在所述潤(rùn)濕處被反射并且射到所述光敏元件的一部分上。所述光源包括發(fā)光體，所述發(fā)光體被設(shè)置用于照射到一透明體中，其中，所述透明體具有一表面，所述表面具有用于散射入射光的、確定的微凸凹。
文檔編號(hào)G01N21/94GK102279194SQ20111011419
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者A·帕克, A·施瓦茨, B·霍達(dá)普, H·布利茨克, N·赫格 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司