本发明专利技术一种雨刷感测光学系统是装设于汽车挡风玻璃内的感测光学系统，其包括光源、光接收器、准直透镜、集光透镜、两反射镜、棱镜元件、透明胶带等构件，由准直透镜、集光透镜与两个反射镜整合成一个棱镜元件，将光源与光接收器亦设于棱镜元件的同一侧斜面，借由光源透过准直透镜形成平行光射入挡风玻璃，再由挡风玻璃反射入棱镜元件，由棱镜元件内的反射镜形成两次反射，再将平行光折射经集光透镜回到光接收器，使光接收器可更灵敏计算接收光的效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种雨刷感测光学系统，其是指用于挡风玻璃上雨刷用的光学感应 式传感器，当有雨滴、雪花掉落于挡风玻璃上时，传感器的光学感应系统检测后即自动开启 雨刷装置，启动雨刷将挡风玻璃上的雨滴等异物予以扫除，以保持挡风玻璃的适当能见度， 而确保行车安全。
技术介绍
当前有许多雨刷传感器，这些雨刷传感器是以光线遇水时产生的透射与部份折射 原理，以此光线折射原理检测雨滴的大小，以控制雨刷的运转速度，这种光线的原理必须做 相当多重的处理，以降低传感器对于背景光源(如阳光、灯光)等的干扰，防止传感器感应 错误或检测不确实，因此会使传感器的成本提高、而感测的效果也打折扣，使用上犹存在有 许多缺失，有待改善。如US4798956的专利，其利用光源射出的光线，会从挡风玻璃面射出，因为光源与 挡风玻璃间有空气；挡风玻璃上、下两面几乎是平行，光线能射进去就会从挡风玻璃面射 出，产生的缺点为因光线折射回来有限，所以感测光线接收也有限，无法灵敏的判读检测 光线。又，US5560245的专利，其组装上是用电路板因配合光做成两片成倾斜状组装，组 装过于复杂误差大，且因传感器装于系统中央，使整个组装体积过大，而会有一半凸入驾驶 视线内，影响驾驶行车安全。再者，US4620141的专利，这个专利的光发射与光接收的光轴在同一点，形成一锐 角，无法形成全反射，所以会浪费掉部份的光线，且雨滴感测区面积小，同样有无法完整接 收光的缺点。另外，US7230260B1的专利，这个专利利用两种光路，以取决于是否安装硅胶片，如 没有硅胶片时，只有一光路能作用，有硅胶片时则两种光路可同时作用，缺点为发光源很难 将发射光控制在光路的特定角度上，光会散射造成浪费使光接收不佳，影响感测精确度；另 外其光接收端的光线是斜向射入，会降低接收效率。因鉴于现有技术的雨刷传感器对光的折射接收检测灵敏度不佳，进而研发的光学 系统，以对行进间的车辆安全产生相对影响，本专利技术者遂积其多年从事光学产品设计、制 造、贩售等丰硕经验，投注心力予以研究、改良、创设，并经多次重复实验、检测、试用后，终 于成功地研发出本专利技术，利用光学全反射原理，并提高传感器对于感测物的感度、降低杂信 干扰，以确实控制雨刷启动。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，是提供一种雨刷感测光学系统，将光源与光接收器设于同一 面，借由光线反射两次，再射入挡风玻璃，可使雨滴感测区域的大小因此加倍，且光源的光 路经过准直透镜形成平行光，再经两反射镜将平行光折射回到光接收器，使光接收器可更灵敏计算接收光的效率。本专利技术的另一目的，是利用光线射入挡风玻璃的入射角为45士2. 5度，在无雨时 可形成全反射，有雨时则光线穿透形成无反射，且在大雨时可避开雨滴与空气介面间的反 射，减少杂信干扰，增加光接收的检测灵敏度。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的一种雨刷感测光学系统，包括 光源、光接收器、准直透镜、集光透镜、棱镜元件、透明胶带等构件；所述棱镜元件内设有两 个反射镜，且棱镜元件的一平面借由透明胶带与汽车挡风玻璃紧密贴附；所述光源、光接收 器、准直透镜、集光透镜设于棱镜元件的同一侧斜面；所述光源经准直透镜形成平行光路投 射至挡风玻璃再以反射光路回棱镜元件内，经棱镜元件内设的两反射镜产生两次反射形成 平行光路返回再经集光透镜到光接收器。本专利技术借由上述结构可使雨滴感测区加倍放大，并增加光感测接收的灵敏准确度。附图说明图1本专利技术雨刷感测光学系统的结构配置图。图2本专利技术雨刷感测光学系统的光路图。图3本专利技术雨刷感测光学系统的实施例一。图4本专利技术雨刷感测光学系统的实施例二。图5本专利技术雨刷感测光学系统的实施例三。图6本专利技术雨刷感测光学系统的反射率与光束的入射角的关系曲线实施例一。图7本专利技术雨刷感测光学系统的反射率与光束的入射角的关系曲线实施例二。主要元件符号说明光源10，准直透镜11，平行光路12，光接收器20，集光透镜21，棱镜元件30，两反 射镜31、32，透明胶带40，挡风玻璃50，雨滴感测区60，雨滴70，雨水薄膜80。具体实施例方式现在再配合本专利技术各较佳实施例的附图进一步说明如后，以期能使本领域普通技 术人员，得依本说明书的陈述据以实施首先，敬请参阅如图1所示，本专利技术的雨刷感测光学系统，其包括光源10、光接收 器20、准直透镜11、集光透镜21、棱镜元件30、两反射镜31、32、透明胶带40 ；其中，所述光源10为光发射物件，可为LED、红外线、激光、灯泡等；所述准直透镜 11与集光透镜21均为凸面透镜，与两个反射镜31、32整合为一个棱镜元件30 ；所述光源 10、光接收器20、准直透镜11、集光透镜21设于棱镜元件30的同一侧斜面；其中，敬请参阅图2所示，为本专利技术的光路图，所述光源10经准直透镜11光路的 投射至挡风玻璃50后成45士2. 5度，经两次反射形成平行光路12，再由集光透镜21接收到 光接收器20，使雨滴感测区60的面积加倍，并增加光感测接收的灵敏准确度；而棱镜元件 30借由透明胶带40贴附于挡风玻璃50上，也借由透明胶带40为光路介质能将光源10射 入挡风玻璃50上的折射线完全投射、折射。本专利技术的雨刷感测光学系统的原理是利用挡风玻璃50上的外表面全反射角度的变化，其平行光路12全反射角度为0 = sin-1(^) = sin-1(—)此处的与ng分别为空气与挡风玻璃的折射率。如图3所示，空气的折射率为1 (nai, = 1)，挡风玻璃50的折射率为1. 50984 (波长 为850nm，ng = 1. 50984)，则平行光路12全反射角0为^^sin-V~-^41.48。 1.50984如图4所示，空气的折射率为l(nai, = 1)，挡风玻璃50的折射率为1. 50984 (波 长为850nm，ng = 1. 50984)，当有小雨滴落在挡风玻璃50上时，雨滴的折射率 1. 32740 (raindrop nwatter = 1. 32740)，则平行光路 12 全反射角 0 为1 ^974 1.50984如图5所示，空气的折射率为1 (nai, = 1)，挡风玻璃50的折射率为1. 50984 (波长 为850nm，ng= 1. 50984)，当挡风玻璃50覆盖满雨水时，则雨水薄膜与空气的介面也会反射 光线。雨滴薄膜的折射率为1.32740 (rain water film nwattCT = 1. 32740)，其全反射的入 射角度大约是48. 9度以上0 = sin-丨(~-48.88° 1.3274再者，当挡风玻璃上无雨滴的状态下入射光束的最适当范围光束的偏振特性会影 响其反射。我们考虑两种模态第一种模态是横向电场(TE)偏振，其入射光的电场向量平 行于边界平面。第二种模态是横向磁场(TM)偏振，其入射光的磁场向量平行于边界平面； 其反射率与光束的入射角的关系曲线如图6所示。再者，反射率与入射角的曲线会随着玻璃表面的干湿而有所不同。当雨下的很大 时，在挡风玻璃的表面会形成一个雨水薄膜，此薄膜也会反射检测光而造成误差，其入射光 的横向磁场(TM)向量平行于边界平面；其反射率与光束的入射角的关系曲线共有六种模 态如图7所示。考虑制造的公差(大约正负2. 5度)，因而把光束的入射角设定在4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种雨刷感测光学系统，其特征在于：包括光源、光接收器、准直透镜、集光透镜、棱镜元件、透明胶带等构件； 所述棱镜元件内设有两个反射镜，且棱镜元件的一平面借由透明胶带与汽车挡风玻璃紧密贴附； 所述光源、光接收器、准直透镜、集光透镜设于棱镜元件的同一侧斜面； 所述光源经准直透镜形成平行光路投射至挡风玻璃再以反射光路回棱镜元件内，经棱镜元件内设的两反射镜产生两次反射形成平行光路返回再经集光透镜到光接收器，借此使雨滴感测区加倍放大，并增加光感测接收的灵敏准确度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张国文，李柏徹，
申请(专利权)人：玉晶光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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