Dispositivo de sensor óptico.

Dispositivo de sensor óptico que puede ser acoplada a una luna de cristal,

en particular el parabrisas (10) de un automóvil, con una unidad de sensor que presenta un emisor de luz (24), un receptor del luz (26) y una placa de lente (12), con la que un haz de luz emitido por el emisor de luz (24) se acopla en la luna, se desacopla de la luna y se dirige sobre el receptor de luz (26), caracterizado por que la placa de lente (12) sobre una primera superficie (12a) orientada hacia el emisor de luz (24) y el receptor de luz (26) presenta una estructura de Fresnel combinada (16a, 16b) con una estructura de lente de Fresnel (18a, 18b) y una estructura de reflector de Fresnel (20a, 20b) y en una segunda superficie (12b) opuesta, orientada hacia la luna, presenta una estructura de reflector de Fresnel (22a, 22b).

Dispositivo de sensor óptico La presente invención se refiere a un dispositivo de sensor óptico que puede ser acoplado a una luna de cristal, en particular a un parabrisas de un automóvil.

Este tipo de dispositivos sensores se usan principalmente como sensores de lluvia en automóviles para el accionamiento automático de los limpiaparabrisas y como sensores de luz para controlar la iluminación del vehículo. El uso de lentes clásicas para influenciar la trayectoria de los rayos, tales como, por ejemplo, las lentes inclinadas contra el parabrisas del sensor de lluvia desvelado en el documento de patente EP 1 068 112 B1, requiere un espacio constructivo relativamente amplio.

Formas de construcción más pequeñas, según se conocen, por ejemplo, por el documento 03/026937 A1, son posibles mediante el uso de estructuras holográficas. Estos sensores se basan en el principio de la difracción de la luz con el apoyo de elementos difractivos y, por lo tanto, tienen la desventaja condicionada por el principio de un aprovechamiento sustancialmente menor del alumbrado útil y una mayor sensibilidad frente a la luz parásita.

El documento DE 196 08 648 C1 propone que en un dispositivo de sensor óptico las entradas o salidas de la unidad conductora óptica se configuren como lentes de Fresnel. Sin embargo, debido a que las superficies del conductor óptico, en las que se disponen las lentes, son perpendiculares a la superficie de la luna, por lo que el espacio constructivo requerido para este dispositivo es muy grande.

Por el documento DE 198 30120 A1 se conoce un dispositivo de sensor óptico con las características del concepto general de la reivindicación 1 y de la reivindicación 2, respectivamente. El dispositivo de sensor es un dispositivo sensor de lluvia óptico-electrónico con un dispositivo de paralelizado para un haz de rayos emitido y un dispositivo de enfoque. El dispositivo de paralizado y el dispositivo de enfoque están configurados respectivamente como lentes segmentados. Las dos lentes están dispuestas de forma mutuamente adyacente en un plano paralelo a la superficie interior de la luna. Los segmentos individuales de las lentes segmentadas están formados por cuerpos prismáticos con diferentes superficies de base, cuyos ejes elevados son respectivamente paralelos al eje del haz de rayos del emisor o al eje del haz de rayos del receptor. Las superficies de los segmentos están formadas de tal manera que los rayos se extienden en la luna como haces de rayos paralelos.

El documento GB 2 179 484 A desvela un dispositivo de visualización de videoproyección de cristal líquido, en el que una lente de Fresnel está dispuesta en el lado de salida de un tablero de visualización de cristal líquido, a fin de enfocar la imagen en dirección contra una lente de proyección. La lente de Fresnel tiene un patrón no simétrico que está configurado de tal manera que la luz que pasa a través del tablero de visualización se recoge de manera efectiva en un ángulo oblicuo que coincide con un ángulo de reorientación de las moléculas de cristal líquido. En el lado de entrada de la luz del tablero de visualización se proveen adicionalmente elementos ópticos que comprenden una lente de Fresnel no simétrica adicional que colima la luz en un ángulo oblicuo.

La solicitud de patente europea de publicación posterior EP 2 020 348 A2 describe un dispositivo de sensor óptico con las características del concepto general de la reivindicación 1.

Las desventajas fundamentales de los dispositivos de sensor óptico conocidos de luz natural o de lluvia, respectivamente, están asociadas con un elevado dispendio de fabricación y con una mala relación entre las dimensiones del sensor y el tamaño de la superficie susceptible al uso.

La presente invención crea un dispositivo de sensor óptico que solo requiere un espacio constructivo muy reducido y que presenta una sensibilidad a objetos de antecampo y a la luz ajena lo más reducida posible.

Para esto, en una primera forma de realización del dispositivo de sensor óptico se provee una unidad de sensor que presenta un emisor de luz, un receptor de luz y una placa de lente, con la que un haz de luz emitido por el emisor de luz es acoplado en la luna, desacoplado de la luna y dirigido al receptor de luz. La placa de lente en una primera 55 superficie orientada hacia el emisor de la luz y hacia el receptor de la luz presenta una estructura combinada de Fresnel con una estructura de lente de Fresnel y una estructura de reflector de Fresnel, así como en una segunda superficie opuesta, orientada hacia la luna, presenta una estructura de reflector de Fresnel. Esta forma de realización es particularmente apropiada como sensor de lluvia.

En este caso, la unidad de sensor en la placa de lente presenta de forma mutuamente adyacente dos estructuras de Fresnel separadas combinadas con estructuras de reflector de Fresnel opuestas. En el punto focal de una de las estructuras de lente de Fresnel se encuentra el emisor de luz y en el punto focal de la otra estructura de lente de Fresnel se encuentra dispuesto el receptor de luz. El haz de luz que parte del emisor de luz es dirigido de forma paralela a través de una estructura de Fresnel combinada, atraviesa la placa de lente de manera perpendicular, es 65 dirigido por la estructura de reflector de Fresnel correspondiente de manera oblicua contra la luna y reflejado de manera total por la luna, y luego es acoplado por la estructura de reflector de Fresnel que pertenece a la otra

estructura de Fresnel combinada en la placa de lente y dirigido de manera perpendicular a través de la placa de lente sobre la otra estructura de Fresnel combinada, y finalmente es enfocado sobre el receptor de luz. Debido a que todos los elementos ópticamente activos están concentrados en la placa de lente, solo se requiere un espacio constructivo mínimo. Al mismo tiempo se logra una gran superficie de sensor útil sobre la luna.

En una segunda forma de realización del dispositivo de sensor óptico, se provee una unidad de sensor que presenta un receptor de luz y una placa de lente, con la que un haz de luz que incide sobre la luna se desacopla de la luna y se dirige al receptor de luz. La placa de luna presenta en una primera superficie orientada hacia el receptor de luz una estructura de Fresnel combinada con una estructura de lente de Fresnel y una estructura de reflector de Fresnel, y en una segunda superficie opuesta, orientada hacia la luna, presenta una estructura de reflector de Fresnel. Esta forma de realización es particularmente apropiada como sensor de luz.

En este caso, un haz de luz que incide de forma paralela sobre la luna atraviesa la misma en dirección oblicua y luego es acoplado en la placa de lente por la estructura de reflector de Fresnel y dirigido de forma perpendicular a través de la placa de lente sobre la estructura de Fresnel combinada y enfocada por la misma sobre el receptor de luz. También aquí todos los elementos ópticamente activos están concentrados en la placa de lente, de tal manera que solo se requiere un mínimo espacio constructivo. Al mismo tiempo se logra un excelente efecto de direccionamiento para la luz a ser detectada.

En una forma de realización ventajosa de un sensor de lluvia/luz se combinan las dos formas de realización del dispositivo de sensor óptico y comparten una misma placa de lente común, en la que están realizadas todas las estructuras de Fresnel y estructuras de reflector de Fresnel combinadas.

Otras formas de realización ventajosas y apropiadas del dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la presente 25 invención se derivan de las reivindicaciones subordinadas.

La presente invención se describe a continuación de manera más detallada en el ejemplo de formas de realización preferentes con referencia a los dibujos adjuntos. En los dibujos se muestran esquemáticamente lo siguiente:

- La figura 1 es una vista de sección esquemática de una unidad de sensor de un sensor de lluvia;

- La figura 1a muestra un detalle ampliado de la estructura de Fresnel inferior de la figura 1;

- La figura 2 muestra una vista de sección transversal ampliada de una estructura de reflector de Fresnel;

- Las figuras 3a -3c muestran vistas de sección transversal correspondientes de diferentes formas de realización;

- La figura 4 es una vista de sección esquemática del lado del emisor de luz en una forma de realización particular de una unidad de sensor de un sensor de lluvia;

- La figura 5 es una vista de sección esquemática de un sensor de luz natural.

Un sensor de lluvia normalmente está formado por dos unidades de sensor óptico iguales. Una unidad de sensor de este tipo se representa esquemáticamente... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de sensor óptico que puede ser acoplada a una luna de cristal, en particular el parabrisas (10) de un automóvil, con una unidad de sensor que presenta un emisor de luz (24) , un receptor del luz (26) y una placa de lente (12) , con la que un haz de luz emitido por el emisor de luz (24) se acopla en la luna, se desacopla de la luna y se dirige sobre el receptor de luz (26) , caracterizado por que la placa de lente (12) sobre una primera superficie (12a) orientada hacia el emisor de luz (24) y el receptor de luz (26) presenta una estructura de Fresnel combinada (16a, 16b) con una estructura de lente de Fresnel (18a, 18b) y una estructura de reflector de Fresnel (20a, 20b) y en una segunda superficie (12b) opuesta, orientada hacia la luna, presenta una estructura de reflector de Fresnel (22a, 22b) .

2. Dispositivo de sensor óptico que puede ser acoplada a una luna de cristal, en particular el parabrisas (10) de un automóvil, con una unidad de sensor que presenta un receptor del luz (26) y una placa de lente (12) , con la que un haz de luz que incide sobre la luna, se desacopla de la luna y se dirige sobre el receptor de luz (26) , caracterizado por que la placa de lente (12) sobre una primera superficie (12a) orientada hacia el receptor de luz (26) presenta una estructura de Fresnel combinada (16) con una estructura de lente de Fresnel y una estructura de reflector de Fresnel, y en una segunda superficie (12b) opuesta, orientada hacia la luna, presenta una estructura de reflector de Fresnel (22) .

3. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la estructura de Fresnel combinada (16a) de la primera superficie (12a) transforma un haz de luz divergente en un haz de luz paralelo.

4. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la

estructura de Fresnel combinada (16a, 16b; 16) de la primera superficie (12a) transforma un haz de luz paralelo que 25 se desacopla de la luna y atraviesa la placa de lente (12) en un haz de luna convergente.

5. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que el haz de luz paralelo atraviesa la placa de lente (12) de manera perpendicular.

6. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la estructura de Fresnel combinada (16a, 16b; 16) de la primera superficie es una estructura rotacionalmente simétrica para enfocar un haz de luz divergente o paralelo.

7. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la estructura de reflector

de Fresnel (20a, 20b) de la estructura de Fresnel combinada (16a, 16b; 16) tiene una mayor distancia radial desde el eje de simetría rotacional (A, B) que la estructura de lente de Fresnel (18a, 18b) de la estructura de Fresnel combinada (16a, 16b; 16) .

8. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la estructura de reflector de Fresnel (22a, 22b; 22) de la segunda superficie (12b) es una estructura lineal para desviar un haz de luz paralelo en una determinada dirección.

9. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la

placa de lente (12) está acoplada a la luna por medio de una capa de acoplamiento (14) acoplada en arrastre de 45 forma a la estructura de reflector de Fresnel (22a, 22b; 22) de la segunda superficie (12b) .

10. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la estructura de reflector de Fresnel (22a, 22b; 22) de la segunda superficie (12b) refleja en superficies interiores.

11. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la estructura de reflector de Fresnel (22a, 22b; 22) de la segunda superficie (12b) en su sección transversal tiene una forma general de dientes de sierra, con primeros flancos (221) , en los que se produce la reflexión, y segundos flancos (222, 223) en los que entra o sale un haz de luz paralelo.

12. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que los segundos flancos (222, 223) son atravesados de manera perpendicular.

13. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que en los segundos flancos (222, 223) se produce una refracción de la luz.

14. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, caracterizado por que los segundos flancos presentan dos secciones inclinadas diferentes (222, 223) , de las que las menos inclinadas (222) forman superficies de entrada o de salida, respectivamente.

15. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que los segundos flancos (222, 223) forman superficies de entrada o salida, respectivamente, que son más inclinadas que los primeros flancos.

16. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que los primeros y segundos flancos (221 y 222, 223) están realizados de manera substancialmente simétrica entre sí.

17. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 1 y una de las reivindicaciones 3 a 16

caracterizada por por lo menos una unidad de sensor, para la que en la placa de lente (12) de manera mutuamente adyacente se forman dos estructuras de Fresnel combinadas separadas (16a, 16b) , que presentan una estructura de lente de Fresnel (18a, 18b) y una estructura de reflector de Fresnel (20a, 20b) , con estructuras de reflector de Fresnel opuestas (22a, 22b) , y en el punto focal de una de las estructuras de lente de Fresnel (18a) está dispuesto el emisor de luz (24) y en el punto focal de la otra estructura de lente de Fresnel (18b) se encuentra dispuesto el receptor de luz (26) , en donde el haz de luz que parte del emisor de luz (24) es dirigido de forma paralela por una estructura de Fresnel combinada (18a) , atraviesa la placa de lente (12) de manera perpendicular, es dirigido por la estructura de reflector de Fresnel opuesta (22a) de manera oblicua contra la luna y reflejado de manera total por la luna, y a continuación es acoplado en la placa de lente (12) por la estructura de reflector (22b) opuesta a la otra estructura de Fresnel combinada (16b) y dirigido de manera perpendicular por la placa de lente (12) sobre la otra estructura de Fresnel combinada (16b) y enfocado por la misma sobre el receptor de luz (26) .

18. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado por que el mismo presenta un número de unidades de sensor que comparten una placa de lente (12) en común.

19. Dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 2 y una de las reivindicaciones 3 a 16, caracterizada por que un haz de luz que incide con un ángulo de detección estrecho sobre la luna atraviesa la misma de manera oblicua y luego es acoplado en la placa de lente (12) por la estructura de reflector de Fresnel (22) opuesta a la luna y dirigido de manera perpendicular a través de la placa de lente (12) sobre la estructura de Fresnel combinada (16) y enfocado por ésta sobre el receptor de luz (26) .

20. Sensor de lluvia/luz, caracterizado por un dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 17 o 18 combinado con un dispositivo de sensor óptico de acuerdo con la reivindicación 19, en donde los dispositivos de sensor comparten una placa de lente (12) en común.