雨传感器系统和车辆的制作方法

本发明涉及雨传感器系统和具有这种雨传感器系统的车辆。

背景技术：

1、雨传感器系统可用于车辆中，以测量水量，例如车辆挡风玻璃上的雨水。de102011101744a1公开了一种雨传感器的示例，其包括用于将光发送到窗户上的光发射器和用于接收由光发射器发送并被窗户反射的光的接收器。光发射器和接收器一起设置在同一壳体中。窗户上的雨量是根据接收器接收到的光信号确定的。

2、如今，车辆通常包括用于拍摄车辆周围区域的相机装置。希望减小被相机装置和雨传感器覆盖的窗户表面，以增加驾驶员的视场。在这种情况下，ep1580092b1、de102008044003a1、de102006010671a1和de102014214710a1公开了共享一些光学元件的雨传感器和相机光学器件。例如，相机装置的相机传感器也用作雨传感器的接收器。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种改进的雨传感器系统。

2、根据第一方面，提供了一种用于测量车辆窗户上的雨量的雨传感器系统。雨传感器系统包括：

3、相机装置，其配置为使用相机光学器件捕获车辆周围区域的图像；以及

4、包括发射器和接收器的雨传感器，发射器配置成发射或传输光，并且接收器配置成接收由发射器发射或传输并由窗户引导至接收器的测量光；其中，

5、发射器和接收器布置成彼此相距一定距离；并且

6、接收器和相机装置的相机光学器件是不同部件。

7、将机械上独立的发射器和接收器布置成彼此相距一定距离是有利的，因为它们的位置可以独立调节。发射器和接收器的位置可以根据窗户和/或相机装置的尺寸和形状进行调整。这提高了雨传感器布置在窗户上的灵活性，同时优化了雨传感器的感测和/或雨传感器装置的设计。接收器和相机光学器件是不同部件的进一步优点在于，雨传感器不需要与相机装置光学同步。因此，实现了具有更大设计灵活性的雨传感器系统。

8、车辆可以具体化为乘客交通工具，例如轿车、公共汽车、卡车、火车、飞机等。车辆的窗户优选是车辆的挡风玻璃(前窗)或后窗。窗户可以由玻璃制成。测量窗户上的雨量有助于相应地控制擦拭器。

9、相机装置可以安装在窗户后面，在车辆的内侧。它可以用于捕获车辆周围的图像，特别是视频图像。相机装置也可被称为仪表板相机、前置相机和/或汽车数字视频录像机。车辆周围的区域可以对应于相机装置的视场。车辆周围的区域优选位于车辆的前方。相机光学器件是用于捕获车辆周围区域图像的所有光学器件。

10、发射器产生光或传输接收到的光。在这两种情况下，由发射器发射或传输的光被导向窗户，从而将光耦合到窗户中。如果发射器产生光，它可以实现为发光二极管(led)。为了调节led发出的光的发散度，发射器可以还包括透镜，特别是菲涅耳透镜、自由形式光学器件和/或全息元件。如果发射器传输光，它可以包括一个或多个光学元件，例如透镜。优选地，发射器包括一个或多个棱镜、闪耀光栅、衍射光栅、全息元件、自由形式光学器件等。

11、窗户可以在其内部反射所接收的光，从而将光导向接收器。当窗户上没有水时，窗户可以对发射器和接收器之间的光进行多次全反射。特别是，光在窗户-空气界面处发生全反射，特别是因为形成窗户的玻璃的折射率高于空气的折射率。接收器的折射率优选高于窗户的折射率。结果，在窗户-接收器界面处，光离开窗户并到达接收器。

12、接收器可以是光电接收器、光电二极管、倒置led或任何其他光敏光电元件。接收器可以例如检测有多少光入射到接收器上和/或以什么角度入射。根据窗户上有多少水(特别是雨)，窗户的透光度不同。特别地，与窗户上没有水的情况相比，由于窗户中的全反射损失，具有水滴的窗户向接收器传输较少的光。

13、发射器和接收器特别布置在窗户的同一侧，特别是在车辆的内部。发射器和接收器是机械上独立的(非耦合的)元件，特别是不相互附接。换句话说，发射器和接收器可以独立于相应的另一个元件移动。优选地，发射器和接收器不容纳在同一壳体中。

14、发射器和接收器布置成彼此相距一定距离，特别是指它们布置在沿着窗户的不同位置，其间具有(例如预定)距离。发射器和接收器优选地布置成彼此足够远，使得光在发射器和接收器之间的窗户中被反射多次。由此，由接收器进行的检测的准确性增加。

15、接收器和相机光学器件是不同部件，特别是指它们是独立的单元，优选地，它们在机械上和/或光学上彼此不耦合。发射器和相机光学器件也可以是不同部件。

16、发射器和接收器可以在光学上独立于相机光学器件。“光学上独立”意味着发射器和接收器不与相机装置的相机光学器件共享任何光学器件。换句话说，用于发射和/或传输光的发射器的光学器件不适于在捕获车辆周围区域的图像时使用。此外，用于接收由窗户反射的光的接收器的光学器件不适于在捕获车辆周围区域的图像时使用。换句话说，相机光学器件使用第一光路来捕获车辆周围区域的图像，而发射器和接收器使用第二光路来检测窗户上的雨量，第一和第二光路彼此不同。此外，当捕获周围区域的图像时，雨传感器使用的光的波长可以不同于相机装置使用的波长，以避免光之间的任何干扰。

17、根据一实施例，雨传感器系统还包括分析单元，其配置成分析接收的测量光以确定窗户上的雨量。

18、对接收的测量光的分析可以是确定接收的测量光的强度和/或接收的测量光在接收器上的入射角，特别是作为时间函数。分析单元可以连接到接收器，使得接收器将接收的测量光传输到分析单元。如果接收器包括光电二极管，则接收器可以向分析单元传输与接收的测量光成比例的电流。

19、分析单元可以将雨量确定为数字信号。分析单元可以在屏幕上或向控制单元输出确定的雨量。控制单元可以根据由分析单元确定的雨量来控制窗户擦拭器的操作。

20、优选解决方案规定，发射器和接收器布置在窗户上，使得由发射器发射或传输的光在窗户的外表面上通过全反射被反射至少一次，并且在窗户的内表面上被反射至少一次。这允许在窗户的内表面上没有附加元件的情况下实现长的测量区域。

21、根据另一实施例，发射器和接收器沿着相机装置的不同侧布置。

22、发射器和接收器布置在相机装置的至少一部分的不同侧(优选地在相对侧)，特别是相机光学器件的不同侧。优选地，发射器和接收器对称地布置在相机装置周围，从而改进雨传感器系统的设计。

23、根据另一实施例，雨传感器系统还包括配置为至少部分覆盖相机装置的相机盖；其中发射器和/或接收器布置在相机盖中、相机盖上或者沿着相机盖布置。

24、相机盖可以是布置在窗户和相机装置之间的元件，以在从车辆外部观察时覆盖和隐藏相机装置。特别地，相机具有用于相机装置的相机透镜的开口，以允许捕获周围区域，但是覆盖相机装置的元件，例如处理单元等。相机盖可以是相机装置壳体的一部分。相机盖可以由不透明塑料制成。

25、发射器和接收器布置在相机盖中特别意味着相机盖包括用于容纳发射器和/或接收器的开口和/或座。这种布置是有利的，因为发射器和/或接收器被集成到相机盖中，从而减小雨传感器系统的总尺寸。

26、发射器和接收器布置在相机盖上特别意味着发射器和/或接收器布置在窗户和相机盖之间。因此，有利地减少了由雨传感器系统使用的窗户的表面。

27、发射器和/或接收器沿着相机盖布置尤其意味着发射器和接收器沿着相机盖的侧面或边缘布置，尤其是接触相机盖。

28、根据另一实施例，发射器和接收器沿着相机盖的一个或多个边缘布置，或者布置在相机盖的一个或多个开口中。

29、边缘特别表示相机盖的侧面。

30、根据另一实施例，发射器和接收器布置在相机盖的相对边缘上或者同一边缘的不同末端上。

31、根据另一实施例，发射器和/或接收器配置成独立于相机盖和/或相机装置移动。

32、发射器和/或接收器可以相对于相机盖独立移动，特别是在不损坏任何部件的情况下。

33、根据另一实施例，发射器和接收器之间的距离至少为5cm，特别是至少为7cm或10cm。

34、根据进一步的实施例，

35、发射器包括用于发射光的发光二极管(led)和/或用于准直发射光的光学元件(第一光学元件)；和/或

36、接收器包括用于聚集接收的测量光的光学元件(第二光学元件)。

37、第一光学元件调节由发射器发射的光束的发散度。为了准直光，发射器可以包括透镜，特别是菲涅耳透镜、自由形式光学器件、全息元件、棱镜、闪耀光栅、衍射光栅等作为第一光学元件。第二光学元件可以是透镜，特别是菲涅耳透镜、自由形式光学器件、全息元件、棱镜、闪耀光栅、衍射光栅等。优选地，第二光学元件与第一光学元件相同，但是是颠倒的。然后，接收器接收到的光沿着与发射器的路径相反的路径传播。

38、根据另一实施例，由发射器发射的光具有3和6度之间的发散度。这产生了一些关于接收器相对于发射器的定位的公差。

39、根据另一实施例，雨传感器系统还包括处理器单元，用于对(i)发射器和/或接收器以及(ii)相机装置进行供电和/或控制。

40、相同的处理器单元用于给雨传感器和相机装置供电和/或控制。尽管相机光学器件和雨传感器光学器件不是共享的，但相机装置和雨传感器可以共享相同的处理器单元。换句话说，雨传感器和相机装置可以电耦合。这是有利的，因为包括雨传感器和相机装置的整个雨传感器系统需要单个处理器单元。由此，可以减少处理器单元所需的空间量以及成本。

41、优选地，处理器单元用于控制用相机光学器件捕获车辆周围区域的图像。处理器单元可以包括雨传感器的所有电子器件。换句话说，雨传感器可以仅包括光学元件和可选的壳体和/或用于与相机装置连接的接口。

42、为了耦合相机装置和雨传感器，可以使用电缆、光纤和/或柔性扁平电缆。

43、根据进一步实施例，

44、相机装置包括配置为发射光的光发射元件和/或配置为接收光的光接收元件；以及

45、光发射元件通过配置成将光发射元件发射的光传输到发射器的第一光纤连接到发射器，和/或光接收元件通过配置成将接收器接收的测量光传输到光接收元件的第二光纤连接到接收器。

46、光发射元件和/或光接收元件可以物理地位于相机装置上，例如在相机装置的壳体内。光发射元件和/或光接收元件优选地仅用于雨传感器，并且尤其不用于捕获车辆周围区域的图像。特别地，光发射元件和/或光接收元件不是相机光学器件的一部分。然而，光发射元件和/或光接收元件可以光学耦合到发射器和/或接收器，以向其发射光和/或从其接收光。可以使用光纤进行光耦合。发射器和/或接收器优选包括前述的第一和/或第二光学元件。

47、根据另一实施例，处理器单元还包括确定元件，用于基于由光接收元件接收的光来确定窗户的雨量。

48、雨量的分析可以使用与控制相机装置的处理器单元相同的处理器单元来执行，特别是捕获周围区域的图像。这降低了处理器单元所需的成本和空间。

49、根据另一实施例，光发射元件和/或光接收元件是处理器单元的一部分。

50、处理器单元可以是印刷电路板(pcb),特别是相机装置的主板pcb(或母板)。pcb可以具有布置在其上的光发射元件和/或光接收元件。pcb还可以包括用于将第一和第二光纤与pcb耦合的机械耦合元件。

51、根据另一实施例，雨传感器系统包括多个发射器和/或多个接收器。

52、这可以提高窗户上有多少雨水的检测的可靠性，并且由此可以增加雨传感器系统的准确性和可靠性。可替代地或除此之外，使用多个发射器和/或接收器扩大雨传感器的检测区域。

53、根据第二方面，提供了一种用于根据第一方面或根据其实施例的雨传感器系统的雨传感器。雨传感器包括发射器和接收器，发射器配置成发射或传输光，并且接收器配置成接收由发射器发射或传输并由窗户引导至接收器的测量光；其中，

54、发射器和接收器布置成彼此相距一定距离；并且

55、相机装置的接收器和相机光学器件是不同部件。

56、结合根据第一方面或根据其实施例的雨传感器系统描述的特征同样适用于根据第二方面的雨传感器。

57、根据第三方面，提供了一种包括根据第一方面或根据其实施例的雨传感器系统的车辆。

58、结合根据第一方面或根据其实施例的雨传感器系统描述的特征同样适用于根据第三方面的车辆。

59、已经根据不同实施例描述了本发明。应当理解，任何一个实施例的一个或多个特征可以与其他实施例的一个或多个特征相结合。此外，任何实施例中的任何单个特征或特征组合可以构成另外的实施例。

60、本发明的其他实施例或方面受制于从属权利要求和下面参考附图描述的示例。