光学组件与制造光学组件的方法技术

本发明专利技术涉及光学组件与制造光学组件的方法。提出了一种用于光学传感器装置(10)特别是用于机动车辆的光学传感器装置(10)的光学组件(12)。光学组件(12)具有透镜板(22)、光源(18)和光接收单元(20)，其中，透镜板(22)包括在与光源(18)相关联的侧的透镜结构(24)以及在背离光源(18)的侧的光提取结构(26)。透镜结构(24)具有不同的局部曲率半径。另外，提出了一种制造光学组件(12)的方法。

Optical components and methods of manufacturing optical components

【技术实现步骤摘要】
光学组件与制造光学组件的方法
本专利技术涉及用于光学传感器装置特别是用于机动车辆的光学传感器装置的光学组件以及制造光学组件的方法。
技术介绍
光学传感器装置被用于机动车辆中，例如作为检测风挡的润湿的雨水传感器。这样的雨水传感器通常包括光源、固定至风挡的透镜板和光接收器。透镜板通常在与光源相关联的侧具有透镜结构并且在背离(faceawayfrom)光源的侧具有光提取结构。由光源发射的光通过透镜结构进入或耦入透镜板，其中光线在透镜板内基本平行地传播。光提取结构随后使光线朝风挡上的测量区域偏转约45度。当窗板(pane)干燥时，光线在窗板处被完全反射，然而当窗板潮湿时，光线中的一些射出窗板。因此，反射光的光强度的变化使得能够检测风挡的润湿。然而，在现有技术已知的透镜板中，对于光提取的灵敏度在测量区域中不均匀，但通常具有高斯分布的形状(即，在中心有明显的最大值并且朝向边缘急剧减小)。因此，与测量区域的中心部分的润湿相比，测量区域的边缘处的润湿会导致反射光的光强度的明显更低的下降，并且因此更难检测。所以，无法在整个测量区域内可靠地检测风挡的润湿。因此，本专利技术的目的是提供可以减少现有技术的缺点的光学组件和制造方法。
技术实现思路
根据本专利技术，通过一种用于光学传感器装置特别是用于机动车辆的光学传感器装置的光学组件来实现上述目的，光学组件包括透镜板、光源和光接收单元，其中，透镜板包括在与光源相关联的侧的透镜结构以及在背离光源的侧的光提取结构，该透镜结构具有不同的局部曲率半径。在这个背景下并且在下文中，“局部”应理解为意指“在点的预定义环境中”。因此，“不同的局部曲率半径”因此意指透镜结构的曲率很可能是分段恒定的，但是在整个透镜结构上变化。根据本专利技术，局部曲率半径被选择成使得：实现通过光提取结构射出的光的预定义分布，特别是在与光学组件相关联的测量区域中实现光的预定义分布。此处，光的分布使得在光接收单元处接收的强度变化仅取决于在测量区域中提取由光源所产生并通过光提取结构射出的光线的总面积。因此，在光接收单元处检测的强度变化不取决于在测量区域中对光线的提取的位置。因此，光接收单元对在整个测量区域中对光线的提取同样敏感。因此，整个测量区域(即，特别是另外其边界区域)都可用于测量，特别是用于机动车辆的风挡的润湿的检测。特别地，因此可以在整个测量区域(包括其边界区域)内以这种方式可靠地检测风挡的润湿。透镜结构的表面因此呈现出变化的曲率。如果曲率基本恒定，则从光源发出、撞击在透镜结构上并进入透镜板的光线的(与透镜板的轴向方向相反地测量的)透射角确实会由于球面像差而改变，但仅是不显著地改变。由于透镜板的可变曲率，因此透镜结构的形状并且因此光线在透镜结构上的局部入射角改变，使得光线的透射角取决于透镜结构上的入射的位置，这会导致透镜板以及另外测量区域中的强度分布变化。本专利技术基于如下基本构思：不仅沿透镜板的轴向方向彼此平行传播的光线到达测量区域，而且光提取结构具有接受角范围，在该接受角范围内穿过透镜板传播的光线在离开光提取结构之后依然到达测量区域。改变透镜结构的局部曲率将会改变透镜结构的局部透射角。此处，选择透镜结构的局部曲率使得：一方面，尽可能多的光线位于光提取结构的接受角范围内，从而实现尽可能高的光输出，另一方面，光接收单元可以均匀地检测在整个测量区域内对光的提取，即，实现有用光在测量区域中的均匀分布。优选地，不同的局部曲率半径因此被选择成使得：通过光提取结构射出的光至少在与光学组件相关联的测量区域内分布，使得当光线在测量区域中耦出时，在光接收单元处接收的强度变化仅取决于在测量区域中提取光线的总面积。一方面提供：透镜结构构成菲涅尔透镜。特别地，如上所述，菲涅尔透镜的槽的局部曲率半径被选择成使得：当在测量区域提取光时，在光接收单元处接收的强度变化仅取决于在测量区域中提取光线的总面积。相比于常规的透镜结构，作为菲涅尔透镜的透镜结构的配置实现了光学组件的特别紧凑的设计。根据另一方面，通过线性函数或非线性函数来分段描述透镜结构的局部曲率半径。线性或非线性函数将透镜结构的局部曲率指示为距离透镜结构的预定义点——例如距离透镜结构的中心——的水平距离的函数。因此，从预定义点开始，透镜结构的曲率并且因此局部透射角线性或非线性地改变。这意味着通过选择函数，可以调整局部透射角，使得当在测量区域中提取光时，在光接收单元处接收的强度变化仅取决于在测量区域中提取光线的总面积。另外，通过选择函数，可以调整透射角，使得尽可能多的光线处于光提取结构的接受角范围内。在本专利技术的一种配置中，上述函数是单调的，特别是严格单调的。因此，透射角同样单调地变化，特别是严格单调地变化。例如，该函数(严格)单调地减小，使得透射角(严格)单调地增加。本专利技术的进一步发展提供了：通过该函数描述菲涅尔透镜的至少一个槽。线性或非线性函数因此将菲涅尔透镜的槽的局部曲率指示为距离透镜结构的预定义点——例如距离槽的起始点(即，槽的最接近菲涅尔透镜的中心的点)——的水平距离的函数。菲涅尔透镜的多个槽可以各自通过相同的函数或者不同的函数来描述。这意味着，更特别地，涉及被分段定义的函数。根据不同的方面，将光源布置在透镜结构的焦点处。以这种方式，提高了光学组件的光效率。此处，焦点应理解为特别意指作为透镜结构的曲率恒定的情况下的焦点的点。在本专利技术的另一配置中，透镜结构在某些区域中包括防透射特征件(feature)。更具体地，防透射特征件被配置成防止来自光源的光线进入透镜板或至少使光强度衰减。防透射特征件通过例如透镜结构的吸收涂层形成。优选地，防透射特征件被布置成使得测量区域中的中心最大强度被衰减。结合根据本专利技术的关于局部曲率半径的透镜结构设计，获得了光接收单元对于测量区域中的光提取的特别均匀的灵敏度。根据另一方面，菲涅尔透镜的各个槽均设置有防透射特征件。更具体地，防透射特征件被配置成防止来自光源的光线通过菲涅尔透镜的各个槽进入透镜板或者至少使光强度衰减。防透射特征件通过例如菲涅尔透镜的各个槽的吸收涂层形成。优选地，防透射特征件被布置成使得测量区域中的中心最大强度被衰减。结合根据本专利技术的关于局部曲率半径的透镜结构设计，获得了光接收单元对于测量区域中的光提取的特别均匀的灵敏度。根据本专利技术，还通过制造光学组件特别是如上所述的光学组件的方法实现了目的，光学组件包括透镜板、光源和光接收单元，其中，透镜板包括在与光源相关联的侧的透镜结构以及在背离光源的侧的光提取结构，该方法包括以下步骤：指定透镜结构的焦距和透射函数；以及确定描述透镜结构的局部曲率的曲率函数；其中，曲率函数使得来自透镜结构的焦点并穿过透镜结构的光的功率密度对应于所指定的透射函数。特别地，可以通过根据本专利技术的制造光学组件的方法获得根据本专利技术的上述光学组件。透射函数因此描述通过透镜结构进入透镜板的光的强度，特别地，将光的强度描述为距离透镜结构的预定义点——例如透镜结构的中心——的水平距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光学传感器装置(10)特别是用于机动车辆的光学传感器装置(10)的光学组件(12)，所述光学组件包括透镜板(22)、光源(18)和光接收单元(20)，其中，所述透镜板(22)包括在与所述光源(18)相关联的侧的透镜结构(24)以及在背离所述光源(18)的侧的光提取结构(26)，所述透镜结构(24)具有不同的局部曲率半径。/n

【技术特征摘要】
20180809 DE 102018119412.91.一种用于光学传感器装置(10)特别是用于机动车辆的光学传感器装置(10)的光学组件(12)，所述光学组件包括透镜板(22)、光源(18)和光接收单元(20)，其中，所述透镜板(22)包括在与所述光源(18)相关联的侧的透镜结构(24)以及在背离所述光源(18)的侧的光提取结构(26)，所述透镜结构(24)具有不同的局部曲率半径。


2.根据权利要求1所述的光学组件(12)，其特征在于，所述不同的局部曲率半径被选择成使得：通过所述光提取结构(26)射出的光至少在与所述光学组件(12)相关联的测量区域(34)中分布，使得当光线在所述测量区域(34)中耦出时，在所述光接收单元(20)处接收的强度变化仅取决于在所述测量区域(34)中提取所述光线的总面积。


3.根据权利要求1所述的光学组件(12)，其特征在于，所述透镜结构(24)构成菲涅尔透镜。


4.根据权利要求1所述的光学组件(12)，其特征在于，所述透镜结构(24)的局部曲率半径通过线性函数或非线性函数分段描述。


5.根据权利要求4所述的光学组件(12)，其特征在于，所述函数是单调的，特别是严格单调的。


6.根据权利要求3结合权利要求4所述的光学组件(12)，其特征在于，所述菲涅尔透镜(24)的至少一个槽通过所述函数描述。


7.根据权利要求6所述的光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳拉·霍兰，乌尔里希·巴克斯，
申请(专利权)人：BCS汽车接口解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE