一种雨量传感器

技术领域

本发明涉及一种汽车传感器，特别是涉及一种雨量传感器。

背景技术

随着汽车智能化水平的提高，车载雨量传感器的装配率也快速提升，同时，由于用户的增多，车厂与用户对自动雨刮的功能要求也越来越高，因此当下能否持续获得市场的认可，雨量传感器的性价比是非常关键的因素。

现阶段的雨量传感器基本上都是利用红外光从光密物质入射到光疏物质，并且入射角大于临界角时，发生全反射这一基础原理来进行感雨设计。即当有水滴落在雨量传感器探测区域时，由于水和空气的折射率差异，部分红外光发生折射现象，反射的红外光就会减少，再通过光电感应和软件算法来计算红外光的变化量以及变化频次，从而来判断雨量的大小，最后根据雨量的大小控制雨刮的刮刷速度和刮刷频次。

目前，现有技术中为了获得较好的感雨灵敏度，大多雨量传感器通过两发两收、三发两收等设计来形成多感雨通道，以增强传感器的感雨灵敏度和感雨概率，由于此种设计需要运用比较多的光敏器件和采样芯片资源，导致成本较高，且光学结构的体积较大，不利于传感器的集成化设计。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种雨量传感器，该雨量传感器能够提高红外光源所发射出的红外光线的收集率，增大在玻璃上的感测区域的面积，用于解决现有技术中的雨量传感器为了提高感雨灵敏度及可靠性造成制作成本高和体积较大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种雨量传感器，包括光源发射器，用于发射光；发射端透镜，与所述光源发射器具有预设距离，所述发射端透镜包括主凸透镜和设置在所述主凸透镜一侧的至少一个子凸透镜，所述主凸透镜的焦点及所述至少一个子凸透镜的焦点均与所述光源发射器的发光中心重合，所述主凸透镜及所述至少一个子凸透镜用于对所述光源发射器发射出来的光进行收集、并对所述光源发射器发射的光进行折射以形成与水平方向呈一定角度的平行光射出；玻璃，用于全反射从所述主凸透镜及所述至少一个子透镜射出来的光，从而在所述玻璃进行全反射的区域形成为感测区域；接收端透镜，用于对所述玻璃全反射的光进行聚焦；感光元件，用于接收所述接收端透镜所聚焦的光。

优选的，所述玻璃与所述发射端透镜之间，及所述玻璃与所述接收端透镜之间填充有透明胶状物，且所述透明胶状物与所述玻璃、所述发射端透镜及所述接收端透镜的折射率相近。

优选的，所述发射端透镜与所述接收端透镜为一体设计。

优选的，所述子凸透镜设有两个，且两个所述子凸透镜均呈齿状。

优选的，两个所述子凸透镜的齿尖之间的距离为2mm。

优选的，所述光源发射器包括LED红外光源。

优选的，所述主凸透镜的材质为聚碳酸脂。

优选的，所述光源发射器有两个，所述发射端透镜有两个，所述接收端透镜有两个，所述感光元件有一个，其中，两个所述光源发射器与两个所述发射端透镜一一对应，两个所述接收端透镜相连接为一个整体，且两个所述接收端透镜的焦点均与所述感光元件的光接收点重合，定义两个所述接收端透镜的构成的夹角为α，50≤α≤180°。

优选的，所述α为60°。

如上所述，本发明的雨量传感器，具有以下有益效果：本发明的雨量传感器通过在发射端凸透镜中增设至少一个子凸透镜即增加了至少一个折射表面，以对光源发射器所发射的光进行全面的收集，光源发射器所发射出来的光线穿透新增的折射表面(子凸透镜)折射之后与主凸透镜所折射的光汇合在一起射向玻璃，从而在玻璃上形成的感测区域面积更大，使得该雨量传感器在玻璃检测的面积更大，有效提高了单个雨量传感器的感雨灵敏度及可靠性。因此，与现有技术相比，本发明的雨量传感器在不需要设置较多的光敏器件和采样芯片的前提下，能够有效提高在玻璃上的检测面积，进而增强感雨灵敏度及可靠性，且成本较低，体积精小，性价比更高。

附图说明

图1为本发明所提供的雨量传感器的工作原理示意图。

图2为本发明所提供的发射端透镜与接收端透镜的结构示意图。

图3为本发明所提供的雨量传感器的结构示意图。

图4为本发明所提供的雨量传感器工作时的示意图。

附图标记说明：

10光源发射器

20发射端透镜

21主凸透镜

22子凸透镜

30玻璃

40接收端透镜

50感光元件

60透明胶状物

101 第一光源发射器

102 第二光源发射器

201 第一发射端透镜

202 第二发射端透镜

401 第一接收端透镜

402 第二接收端透镜

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明所附图式所绘式的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明发所能产生的功效及所能达到的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容的涵盖范围内。同时，本说明书中所引用的如“前”、“后”、“左”、“右”、“中间”及“第一”、“第二”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或者调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

具体如图1所示，本发明提供一种雨量传感器，该雨量传感器包括光源发射器10、发射端透镜20、玻璃30、接收端透镜40及感光元件50，其中，光源发射器10用于发射光；发射端透镜20与光源发射器10具有预设距离，且该发射端透镜20包括主凸透镜21和设置在主凸透镜21一侧的至少一个子凸透镜22，主凸透镜21的焦点及至少一个子凸透镜22的焦点均与光源发射器10的发光中心重合，主凸透镜21及至少一个子凸透镜22用于对光源发射器10发射出来的光进行收集、并对光源发射器10发射出来的光进行折射以形成与水平方向呈一定角度的平行光射出；玻璃30用于全反射从主凸透镜21及至少一个子凸透镜22射出来的光，从而在玻璃30上进行全反射的区域形成感测区域；接收端透镜40用于对玻璃全反射的光进行聚焦；感光元件50用于接收接收端透镜40所聚焦的光。

该雨量传感器的检测原理为，当玻璃表面没有雨水时，玻璃30会对射向其表面的光线进行全反射，而当玻璃30表面(感测区域)有雨水时，雨水会破坏玻璃30进行全反射的条件，部分光线会通过玻璃30向外射出，从而使得玻璃30反射的光线减少，光强变弱，感光元件50依据其接收到的光信号的强弱来判断雨量的大小。

本发明的雨量传感器通过在发射端凸透镜中增设至少一个子凸透镜即增加了至少一个折射表面，以对光源发射器所发射的光进行全面的收集，光源发射器所发射出来的光线穿透新增的折射表面(子凸透镜)折射之后与主凸透镜所折射的光汇合在一起射向玻璃，从而在玻璃上形成的感测区域面积更大，使得该雨量传感器在玻璃检测的面积更大，有效提高了单个雨量传感器的感雨灵敏度及可靠性。因此，与现有技术相比，本发明的雨量传感器在不需要设置较多的光敏器件和采样芯片的前提下，能够有效提高在玻璃上的检测面积，进而增强感雨灵敏度及可靠性，且成本较低，体积精小，性价比更高。

进一步的，考虑到玻璃30、发射端透镜20及接收端透镜40可能存在一定的曲率，即使得玻璃30与发射端透镜20和接收端透镜40之间无法紧密地贴合，从而在发射端透镜20与玻璃30之间，接收端透镜40与玻璃30之间可能存在空气，导致光线不能在发射端透镜20/接收端透镜40与玻璃30之间直线传播。故优选的，在本实施例中，如图1所示，在玻璃30与发射端透镜20之间填充有透明胶状物60，在玻璃30与接收端透镜40之间也填充有透明胶状物60，且该透明胶状物60与玻璃30、发射端透镜20及接收端透镜40四者的折射率相近。通过此结构设计，能够确保发射端透镜20与玻璃30之间、接收端透镜40与玻璃30之间不存在空气，以确保光线在发射端透镜20/接收端透镜40与玻璃30之间能够直线传播。

具体的，需要说明的是，在本实施例中，透明胶状物60与玻璃30、发射端透镜20及接收端透镜40四者的折射率相近的意思是，只要四者的折射率能够满足光线在发射端透镜20/接收端透镜40、透明胶状物60与玻璃30之间沿直线传播均可。当然，作为优选的实施例而言，透明胶状物60与玻璃30、发射端透镜20及接收端透镜40四者的折射率相同为最佳。

具体的，需要说明的是，在本实施例中，玻璃30的折射率为一定，故其发生全反射的临界角为一定，因此，在使用时，需要通过发射端透镜20来控制和调整光源发射器10所发射出来的光线的角度，以使得光线从发射端透镜20射出来之后射向玻璃30时，光线在玻璃30上的入射角大于临界角。

优选的，为了使得发射端透镜20与接收端透镜40制作时更加方便，如图1所示，在本实施例中，发射端透镜20与接收端透镜40为一体设计，且在本实施例中，发射端透镜20与接收端透镜40的材质为PC(聚碳酸酯)，当然，本发明并不对其材质进行具体限定，在其他可选的实施例中，本领域技术人员可以根据具体情况选择其他任意的材质，只要能够透射光线均、且与玻璃30的折射率相近或相同均可。进一步的，在本实施例中，所述透明胶状物60为硅胶，该硅胶起到填充和连接的作用，将发射端透镜20、接收端透镜40及玻璃30连接成一个透明的整体。当然，需要说明的是，本发明并不对此进行具体限定，在其他可选的实施例中，本领域技术人员可以根据需要透明胶状物可以选择任意材质，只要满足透明胶状物的折射率与玻璃30的折射率相近或相同均可。

进一步的，在本实施例中，光源发射器10采用LED红外光源，当然，在其他可选的实施例中，也可以选择各种LED光源或其他光源发射器发射除红外光以外的光。具体的，在本实施例中，发射端透镜20中的主凸透镜21为准直凸透镜，其焦点与LED红外光源的发光中心点重合，如图1和图2所示，在本实施例中，子图凸透镜22设有两个，且该两个子凸透镜22均呈齿状，即该齿状子凸透镜22相当于菲尼尔透镜中的一个单独的齿状结构，该两个子凸透镜22也与LED红外光源的发光中心点重合，即在本实施例中，两个子凸透镜22与主凸透镜21是三个焦距不同的准直凸透镜，但三者的焦点重合。作为优选的，在本实施例中，两个子状凸透镜22之间的间距为2mm为最优，具体的，在本实施例中，两个子凸透镜22之间的间距是指两个子凸透镜22的齿尖之间的距离。对于接收端透镜40，其只用于接收，只需将发射过来的光线聚焦即可，因此在本实施例中，接收端透镜40优选为结构更为简单的凸透镜，能够进一步降低成本。

进一步的，为了进一步的增加该雨量传感器在玻璃30上的感测区域，以提高该雨量传感器的感雨灵敏度及感雨可靠性，同时能够节约成本，减小体积，优选的，如图3和图4所示，在本实施例中，该雨量传感器包括两个光源发射器10即分别为第一光源发射器101和第二光源发射器102，两个发射端透镜20即分别为第一发射端透镜201和第二发射端透镜202，两个接收端透镜40即分别为第一接收端透镜401和第二接收端透镜402，及一个感光元件50，其中，第一光源发射器101与第一发射端透镜201相对应设置，第二光源发射器102与第二发射端透镜202相对应设置，第一接收端透镜401与第二接收端透镜402相连接为一个整体，且该第一接收端透镜401的焦点与第二接收端透镜402的焦点均与感光元件50的光接收点重合，定义第一接收端透镜401与第二接收端透镜402所构成的夹角为α，较佳的，50≤α≤180°，在本实施例中，作为优选的实施例而言，α为60°为最佳。

通过此结构设计即“两发一收”的结构，能够在玻璃30上形成两个感测区域，具体如图4所示，即第一光源发射器101、第一发射端透镜201、第一接收端透镜401与感光元件50构成一组光路在玻璃30上形成一感测区域；第二光源发射器102、第二发射端透镜202、第二接收端透镜402与感光元件50构成一组光路在玻璃30上形成另一感测区域，两组光路中的光线均被感光元件50接收，通过一个感光元件50能够检测两个光路信号，即检测玻璃30上的两个感测区域所全反射过来的光线，在减少光敏器件的使用以降低成本和减少体积的同时，也增加了在玻璃30上的感测区域的面积，有效提高了该雨量传感器的感雨灵敏度与可靠性。

本发明的雨量传感器的有益效果为，通过在发射端透镜设置至少两个齿状的子凸透镜即增加两个折射表面，以对光源发射器所发射的光进行全面的收集，光线在穿透新增的折射表面之后与主凸透镜所折射出来的光线汇合，增加了光线的收集渠道，使得射向玻璃表面的光线区域增加，从而在不需要设置较多的光敏器件和采样芯片的前提下增大了在玻璃上形成的感测区域的面积，有效地的提高了感光元件所接收的光信号的强度，增强了该雨量传感器的感雨灵敏度及可靠性，同时，通过“两发一收”实现了“两发两收”效果，且成本更低，体积更小，产品性价比更高。

综上所述，本发明的雨量传感器，解决了现有技术中的雨量传感器为了提高感雨灵敏度及可靠性而导致制作成本高，且体积较大的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。