SENSOR ÓPTICO CON SENSIBILIDAD OPTIMIZADA.

Sensor óptico para la detección de condensación sobre una zona de una superficie,

en particular sobre una zona de un parabrisas (1), con un conductor de ondas ópticas (7) para la conducción de un haz de luz; con una zona de desacoplamiento para el desacoplamiento del haz de luz del conductor de ondas ópticas (7), en donde el haz de luz desacoplado se refleja sobre la zona de la superficie, en función de un grado de condensación; con una zona de acoplamiento para el acoplamiento del haz de luz reflejado en el conductor de ondas ópticas (7), caracterizado porque la zona de desacoplamiento está diseñada de manera que sólo una fracción predeterminada del haz de luz conducido en el conductor de ondas ópticas (7) se desacopla para reflejarse en la zona de la superficie, y otra fracción del haz de luz conducido permanece en el conductor de ondas ópticas (7)

La presente invención hace referencia a un sensor óptico para la detección de condensación sobre una superficie, particularmente sobre una zona de la superficie de un parabrisas. Además, la presente invención hace referencia también a un sistema de sensores para la medición del grado de condensación sobre la zona de la superficie. Además, la presente invención hace referencia a un método para la determinación de un grado de condensación sobre la zona de la superficie, así como un método de fabricación para un sensor óptico de esta clase.

Los sensores ópticos para la detección de condensación sobre una zona de una superficie, se emplean, por ejemplo, para la detección de humedad sobre un parabrisas en un vehículo a motor. Generalmente, la función de los sensores de esta clase, se basa en el principio de la reflexión total interferida o de la reflexión simple en una superficie límite. En el caso de la reflexión total, un haz de luz alcanza el parabrisas con un ángulo que es mayor en el caso de un cristal seco, que el ángulo de la reflexión total, y por lo tanto, se refleja completamente en la superficie, y se dirige a un detector. En cuanto el parabrisas sea humedecido por gotas de agua, se modifica la condición para la reflexión total y una parte de la luz se desacopla en la superficie límite (superficie), que provoca una debilitación del haz de luz reflejado, y de esta manera, una modificación de la intensidad lumínica que se puede detectar mediante un detector de radiación apropiado.

Los sensores ópticos convencionales para la detección de condensación sobre un parabrisas, se fijan generalmente en el espacio interior del vehículo a motor, en la superficie interior del parabrisas, y de esta manera, estorban el campo visual del conductor. Otros sensores conocidos presentan en el parabrisas, hologramas integrados que dirigen un haz de luz conducido en el parabrisas con un ángulo apropiado, a la zona de la superficie, y a continuación, el haz de luz reflejado se acopla nuevamente en la conducción de luz en el cristal protector de luz. Para que el haz de luz utilizado en el sensor óptico estorbe lo menos posible al conductor del vehículo a motor, se selecciona convencionalmente un haz de luz en una gama de longitudes de ondas no visibles, en particular, en una gama de longitudes de ondas infrarrojas. Dado que el material de vidrio del parabrisas generalmente no permite la conducción de luz infrarroja o bien, se atenúa considerablemente en dicho material, por lo general, el parabrisas no resulta apropiado como conductor de ondas ópticas para el haz de luz de medición. Por lo tanto, se provee generalmente una capa conductora de ondas ópticas en el interior del parabrisas, en la que se conduce el haz de luz de medición. Además, de manera convencional, se utiliza una película de PVB provista en el parabrisas (necesaria para la fabricación de cristales de seguridad). En el desacoplamiento del haz de luz de la película de PVB, con la ayuda de, por ejemplo, una estructura holográfica aplicada sobre dicha película, el haz de luz se conduce a través del material de vidrio del parabrisas en la zona de la superficie, allí se refleja y, a continuación, se conduce a través del material de vidrio del parabrisas hacia el conductor de ondas ópticas en el parabrisas, y en ese punto se acopla. Dado que el haz de luz se conduce a través del material de vidrio del parabrisas, dicho haz de luz se atenúa considerablemente de manera que incluso en una reflexión total del haz de luz en la zona de la superficie, sólo se puede acoplar nuevamente, en el conductor de ondas ópticas, una fracción muy reducida de la intensidad lumínica del haz de luz.

Una forma de optimizar la sensibilidad del sensor óptico, consiste en diseñar la superficie de la zona de superficie lo más extensa posible. Dado que los costes resultan muy elevados para disponer, en la fijación del parabrisas, una fuente de luz muy extensa para el acoplamiento, y para focalizar nuevamente la luz emitida después del paso a través del conductor de ondas ópticas en el parabrisas, hacia un detector de radiación de dimensiones reducidas, la superficie de la zona de superficie no se puede aumentar de cualquier manera.

Otra opción consiste en ampliar la extensión de la superficie de la zona de superficie, en la que se mide la condensación en el parabrisas, en tanto que se provee una pluralidad de zonas de la superficie. Además, el haz de luz se desacopla repetidas veces del conductor de ondas ópticas en el parabrisas, y después de la reflexión se acopla nuevamente. Sin embargo, esto reduce considerablemente la intensidad lumínica detectada del haz de luz, debido a la atenuación del haz de luz en el material de vidrio del parabrisas. Después de un único desacoplamiento y acoplamiento sucesivo, en el caso de algunos materiales de vidrio, la intensidad lumínica puede descender al 1% de la intensidad lumínica original. Después de un segundo desacoplamiento y acoplamiento sucesivo, debido al principio de absorción exponencial, sólo se obtendría el 0,01 % de la intensidad lumínica, que se podría detectar sólo con detectores de radiación costosos. Además, en esta clase de intensidades lumínicas, los detectores de radiación no se pueden accionar en un campo de operación apropiado.

El documento EP-A-0 997 360 revela un sensor óptico de acuerdo con la primera parte de la reivindicación 1.

El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sensor óptico, con el cual se puede conformar un sistema de sensores con una superficie ampliada de la zona de superficie, sobre la cual se mide el grado de una

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condensación. Además, otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de sensores que presente una zona de la superficie ampliada.

Además, es objeto de la presente invención, proporcionar un método para la medición del grado de una condensación sobre una zona de la superficie. Por otra parte, es objeto de la presente invención, proporcionar un método para la fabricación de un sensor óptico de esta clase.

Dicho objeto se resuelve mediante el sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 1, el sistema de sensores de acuerdo con la reivindicación 6, el método para la determinación de una magnitud de medición de acuerdo con la reivindicación 8, así como mediante el método para la fabricación de un sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 10.

Otros acondicionamientos ventajosos de la presente invención se indican en las reivindicaciones relacionadas.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se provee un sensor óptico para la detección de condensación sobre una zona de una superficie, en particular sobre una zona de un parabrisas. El sensor presenta un conductor de ondas ópticas para la conducción de un haz de luz, y una zona de desacoplamiento para el desacoplamiento del haz de luz del conductor de ondas ópticas. El haz de luz desacoplado se refleja sobre la zona de la superficie, en función de un grado de condensación. Además, se provee una zona de acoplamiento para el acoplamiento del haz de luz reflejado en el conductor de ondas ópticas. Conforme a la presente invención, la zona de desacoplamiento está diseñada de manera que sólo se desacopla una fracción predeterminada del haz de luz conducido en el conductor de ondas ópticas, para reflejarse en la zona de la superficie, y otra fracción del haz de luz conducido permanece en el conductor de ondas ópticas.

El sensor óptico presenta la ventaja de que la intensidad lumínica del haz de luz detrás del sensor óptico, en comparación con la intensidad lumínica del haz de luz acoplado originalmente, no se atenúa de manera considerable, de manera tal que se puede renunciar a una fuente de luz intensa para la producción de un haz de luz,

o bien a un detector de radiación muy sensible, y el detector de radiación se puede accionar en un campo de operación óptimo. Además, la fracción del haz de luz conducido que permanece detrás del sensor óptico, se puede suministrar a otro sensor óptico, sin que la intensidad lumínica del haz de luz desacoplado nuevamente sea tan reducida que no se pueda detectar, o sólo mediante medidas muy costosas.

De acuerdo con otra forma de ejecución, la zona de desacoplamiento puede presentar una estructura de túnel dispuesta sobre un conductor de ondas ópticas. La estructura de túnel se conforma de manera tal que se forme una onda evanescente, en donde el grosor de la estructura... [Seguir leyendo]

1. Sensor óptico para la detección de condensación sobre una zona de una superficie, en particular sobre una zona de un parabrisas (1),

con un conductor de ondas ópticas (7) para la conducción de un haz de luz;

con una zona de desacoplamiento para el desacoplamiento del haz de luz del conductor de ondas ópticas (7), en donde el haz de luz desacoplado se refleja sobre la zona de la superficie, en función de un grado de condensación;

con una zona de acoplamiento para el acoplamiento del haz de luz reflejado en el conductor de ondas ópticas (7),

caracterizado porque la zona de desacoplamiento está diseñada de manera que sólo una fracción predeterminada del haz de luz conducido en el conductor de ondas ópticas (7) se desacopla para reflejarse en la zona de la superficie, y otra fracción del haz de luz conducido permanece en el conductor de ondas ópticas (7).

2. Sensor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la zona de desacoplamiento presenta una estructura de túnel que se encuentra dispuesta sobre el conductor de ondas ópticas (7), en donde la estructura de túnel se conforma de manera tal que se forme una onda evanescente, en donde el grosor de la estructura de túnel se selecciona de manera que sólo se desacople la fracción determinada del haz de luz conducido en el conductor de ondas ópticas (7).

3. Sensor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el conductor de ondas ópticas (7) se encuentra dispuesto entre dos cristales (5, 6), en donde el conductor de ondas ópticas (7) comprende una película de PVB (polivinilbutiral).

4. Sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el conductor de ondas ópticas es conductivo para la conducción de luz en una gama de longitudes de ondas infrarrojas.

5. Sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la zona de desacoplamiento comprende un elemento deflector (8), que desvía el haz de luz desacoplado en la dirección de la zona de la superficie.

6. Sensor de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el elemento deflector (8) presenta una estructura holográfica.

7. Sistema de sensores con una pluralidad de sensores de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la pluralidad de sensores se encuentra dispuesta en serie, en el sentido del haz de luz en un conductor de ondas ópticas (7) en común.

8. Sistema de sensores de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el conductor de ondas ópticas (7) presenta un extremo de acoplamiento de luz para el acoplamiento del haz de luz, y un extremo de desacoplamiento de luz para el desacoplamiento, en donde el extremo de desacoplamiento de luz se conecta con un detector de radiación, para medir la intensidad lumínica del haz de luz que se puede recibir en el extremo de desacoplamiento, en función del grado de condensación de la superficie.

9. Método para la determinación de un grado de condensación sobra una zona de una superficie, caracterizado por las etapas del método para:

proporcionar un haz de luz en una conducción del haz; a) Desacoplamiento de una fracción determinada del haz de luz, de manera que el haz de luz desacoplado se refleje en una zona de la superficie, en donde la fracción reflejada del haz de luz depende de un grado de condensación;

b) Combinación de la fracción del haz de luz no desacoplada y la fracción del haz de luz reflejada, para obtener un haz de luz combinado; c) Determinación del grado de la condensación, en función de una magnitud de medición del haz de luz combinado.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por otras etapas del método, en donde las etapas b) y c) se realizan secuencialmente en una pluralidad de pasos, en donde el respectivo haz de luz proporcionado de un paso sucesivo, corresponde al haz de luz combinado del paso precedente.

11. Método para la fabricación de un sensor, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por las siguientes etapas del método:

- Provisión de un conductor de ondas ópticas (7);

- Aplicación de una capa de túnel (12) sobre el conductor de ondas ópticas, para la conformación de la zona de desacoplamiento, en donde el grosor de la capa de túnel (12) se selecciona de manera tal que sólo se desacople una fracción predeterminada del haz de luz conducido en el conductor de ondas ópticas (7), para que se refleje en la zona de la superficie;

- Disposición de un material de soporte sobre el conductor de ondas ópticas y sobre la capa de túnel (12), por lo que se conforma la zona de la superficie sobre la cual se dirige el haz de luz desacoplado.

12. Método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque después de la aplicación de la capa de túnel

(12) y antes de la disposición del material de soporte, se provee una estructura deflectora (15), para dirigir el haz de luz desacoplado a la zona de la superficie.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, en donde el conductor de ondas ópticas se aplica sobre otro material de soporte (5).

14. Método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la disposición del material de soporte sobre el conductor de ondas ópticas y sobre la capa de túnel (12) se realiza de manera tal que el material de soporte se proporcione en la zona de desacoplamiento con una estructura deflectora de un grosor predeterminado, en donde el material de soporte y el conductor de ondas ópticas se juntan uno sobre otro, y se unen entre sí mediante presión de manera que el grosor de la capa de túnel (12) se ajuste en un grosor que es determinado por la fracción predeterminada.