用于检测环境光的光传感器器件制造技术

一种用于检测环境光的光传感器器件适于耦接到窗格玻璃（１０），尤其是机动车辆的挡风玻璃。该光传感器器件具有包括至少一个光接收器（２６）和一个透镜片（１２）的传感器单元。借助于该传感器单元，已进入窗格玻璃（１０）的环境光束被耦合出窗格玻璃（１０），并被引导到光接收器（２６）。在面向窗格玻璃（１０）的表面（１２ｂ）上，透镜片（１２）包括具有多个独立结构（２４）的第一菲涅耳棱镜结构（２２）。该第一菲涅耳棱镜结构（２２）的独立结构（２４）被设计为以不同角度偏转该光束。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于检测环境光的光传感器器件，其适于耦接到窗格玻璃(pane)上，尤其是机动车辆的挡风玻璃上。
技术介绍
这种类型的传感器器件主要用作控制车辆照明的光传感器。使用 传统的影响光路的透镜，例如，EP1068112B1中所示的雨传感器的朝 着挡风玻璃倾斜的透镜，需要比较大的空间。从例如WO03/026937A1可知，全息结构的使用容许实现更小的 设计。借助于衍射元件，这些传感器基于光衍射的原理，因此具有原 理本身导致的缺陷，即相当低的有效发光效率和较高的杂散光敏感性。关于光传感器器件，DE19608648C1提出以菲涅耳透镜的形式配 置光波导单元的进光面和出光面。但是由于配置了透镜的光波导的表 面垂直于窗格玻璃的表面，所以这个器件需要非常大的空间。已知光学环境光传感器器件的更多的基本缺陷存在于高生产成本 和太小的接收范围。在关于具有菲涅耳透镜的传感器器件的用以扩展 接收范围的尝试中，光接收器被放置为更远离或更靠近菲涅耳透镜的 焦点，这种尝试并不成功，因为其伴以接收特性分为远超出所提供的 接收范围的一个或多个其他的光束。这也适用于增大接收器面积的尝 试。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于增大传感器单元的接收范围，同时避免上 述缺陷。为达到这个目的，提出了 一种用于检测环境光的光传感器器件， 该光传感器器件适合耦接到窗格玻璃上，尤其是机动车辆的挡风玻璃上。依照本专利技术，该光传感器器件包括具有至少一个光接收器和一个 透镜片的传感器单元。依靠该传感器单元，已进入该窗格玻璃的环境 光束被耦合出该窗格玻璃，并被引导到在该光接收器上。在面向该窗 格玻璃的表面上，该透镜片包括具有多个独立结构的第一菲涅耳棱镜 结构。该第 一菲涅耳棱镜结构的独立结构被设计为使得其以不同角度 偏转该光束的光线。依照本专利技术的解决方法允许以一种规定的方式， 利用仅仅一个菲涅耳棱镜结构而不会分成多个光束地，扩展该传感器 单元的接收范围。为得到期望的接收特性，例如可以在平均偏转角周 围、在小的角距离上调整反射独立结构的偏转角。依照本专利技术的一个特別有利的实施例，该第一菲涅耳棱镜结构包 括具有第一取向的线性结构，并且在同一表面上该透镜片包括具有多 个独立结构的第二线性菲涅耳棱镜结构，该第二菲浬耳棱镜结构具有 不同于该第一取向的第二取向。这样，使用依照本专利技术的解决方案扩 展的接收范围可被完成为在空间上的不同方向彼此独立的更大的接收 范围。该第二菲涅耳棱镜结构的取向优选为垂直于该第一菲涅耳棱镜结 构的取向。因此可以考虑从两个最大不同的方向入射的光，这对光检 测的可靠性是重要的。然而，更多的取向也是基本上可能的。与在第一菲涅耳棱镜结构中一样，该第二菲涅耳棱镜结构的独立 结构优选设计为以不同角度偏转该光束的光线，由此增大了接收范围。具有最低生产成本的特别紧凑的传感器单元这样获得，其中该第 二菲涅耳棱镜结构至少部分集成到该第一菲涅耳棱镜结构中。在这种 情况中，独立结构具有同时为两个菲涅耳棱镜结构引导必需的光偏转 的双重作用。在雨/光传感器的一个有利实施例中，除了依照本专利技术的用于环境 光的光学传感器器件之外，提供了一种光学雨传感器器件，用于检测 窗格玻璃上的润湿事件，这些传感器器件共用一个其中形成有所有的 菲涅耳结构(棱镜结构和可能的透镜结构)的公共透镜片。附图说明从下面的描述和所参照附图中，本专利技术的更多的特征和优点将变得显见。在附图中图1示出依照本专利技术的光学传感器器件的传感器单元的剖面图； 图2示出未依照本专利技术的光学传感器器件的传感器单元的剖面图3a示出 一菲涅耳棱镜结构的放大的横截面图，其中偏转主要靠 反射来发生；图3b示出一菲涅耳棱镜结构的放大的横截面图，其中偏转主要靠 折射来发生；图4a到4d示出不同独立结构的相应的横截面图；以及图5a和5b示出 一个特定实施例的菲涅耳棱镜结构的立体图。具体实施例方式用于车辆的环境光传感器的传感器单元在图1中被示意性示出。该传感器单元安装于车辆的挡风玻璃10上。该传感器单元的光学有效 元件是透镜片12。借助于耦合器14,该透镜片12机械并光学地耦接 到挡风玻璃10。在背离挡风玻璃10的第一表面12a上，该透镜片12设置有菲涅 耳透镜结构16。在该菲涅耳透镜结构的焦点处放置有光接收器26。在面向挡风玻璃10的第二表面12b上，该透镜片12i殳置有与该 菲涅耳透镜结构16相对放置的菲涅耳棱镜结构22。该第二表面12b 的该菲涅耳棱镜结构22由多个棱镜状的独立结构24组成，稍后对所 述独立结构进行详细说明。基本上水平地入射在该倾斜的挡风玻璃10上的光束在进入该窗 格玻璃10时被以一角度向下折射。该光束没有明显折射地被耦合器 14耦合出该窗格玻璃10,并与透镜片12的平面倾斜地入射到菲涅耳 棱镜结构22上。该菲涅耳棱镜结构22偏转该光束，从而使其以平行 光束的形式垂直通过该透镜片12。菲涅耳透镜结构16使该光束在射 出透镜片12时聚焦到光接收器26上。与图2中示出的未依照本专利技术的菲涅耳棱镜结构的实施例相比，上述菲涅耳棱镜结构22的一个特别的特征在于传感器单元的接收范 围被扩展了。而在图2中所示的传感器单元中，菲涅尔棱镜结构22 的独立结构24，都具有相同的设计，因而仅仅狭窄的有限的水平撞击 挡风玻璃10的平行光束聚焦到光接收器26上。与之相对的是，依照 本专利技术的菲涅尔棱镜结构22的实施例中的独立结构24设计为以不同 的角度偏转该光束，如下面参照图3a和3b以及4a到4c所说明的。 因此，由图l显然可见，接收范围不仅仅限于平行光束，而是扩展到 关于入射方向稍微会聚的光束。由图3a显然可见，菲涅尔棱镜结构22的棱镜状的独立结构24 在横截面上具有第一側面24p其从底部连续笔直延伸到顶点；第二 侧面包括两部分，即242和243。该第二侧面(在图3a中的右边)中 的部分242没有第二部分243陡峭，该第二部分243也比侧面陡峭。 制造透镜片12和耦合器14的材料的折射率nl和n2被仔细地相对彼 此调整(它们彼此仅有细微的不同)。为了简单起见，下面分别考虑基本上水平取向的环境光束中的单 个光线，该光线已经进入该挡风玻璃10,并且在穿过耦合器14后入 射在透镜片12上。依照图3a的左半边，以a-90。的入射角入射在部分242的光线无 折射地进入该独立结构24，且在该独立结构24中被侧面2A全反射。 该光线在侧面全反射的条件是入射角大于折射率比值的反正 弦。因为该折射率比值略微不同于1，所以该入射角(V必须相对较大 (光的平入射(flat incidence)),该独立结构24的侧面的角度彼此配 合，使得反射角p2 (依照全反射定律，该反射角等于入射角PJ恰好 大到令光线垂直穿过该透镜片12 (参见图1)。依照图3a的右半边，也以01=90。的入射角入射在相邻独立结构24 的部分242上的光线具有与上述光线基本上相同的路线。该光线也被 偏转，从而垂直穿过该透镜片12。然而，这个独立结构24以及特别 是它的侧面2^和侧面242的设计被选择为使得，用于该偏转的上述条 件应用于在入射到挡风玻璃IO之前未完全平行于图3a中左半边示出 的光线延伸的光线。因此独立结构24关于一角度彼此不同，该角度是射出耦合器14的光线部分和垂直穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测环境光的光传感器器件，该光传感器器件适于耦接到窗格玻璃（１０）上，尤其是机动车辆的挡风玻璃上，该器件具有包括至少一个光接收器（２６）和一个透镜片（１２）的传感器单元，已进入所述窗格玻璃（１０）的环境光束通过该传感器单元被耦合出该窗格玻璃（１０），并被引导到所述光接收器（２６），所述光传感器器件的特征在于，在面向所述窗格玻璃（１０）的表面（１２ｂ）上，透镜片（１２）包括具有多个独立结构（２４）的第一菲涅耳棱镜结构（２２），该第一菲涅耳棱镜结构（２２）的独立结构（２４）被设计为以不同角度偏转该光束。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乌里奇贝克斯，
申请(专利权)人：TRW车辆电气与零件有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]