Eine derartige Sensoranordnung ist beispielsweise aus der DE 41 15 747 C2 be- kannt. Diese vorbekannte Sensoranordnung umfaßt eine Sendeeinheit zum Aussen- den von Licht in einen Beobachtungsraum und eine Empfangseinheit zum Empfan- gen des im Beobachtungsraum an Objekten reflektierten Lichts. Das Licht wird da- bei als gebündelter Lichtstrahl ausgesendet und mittels eines rotierenden planparal- lelen Prismas über den Beobachtungsraum geschwenkt und das empfangene Licht wird über das rotierende Prisma zu einem Photodetektorelement geleitet. Aus der Signallaufzeit des Lichts lassen sich dann die Abstände zu den Objekten und die Relativgeschwindigkeiten der Objekte ermitteln.

Der wesentliche Nachteil dieser Sensoranordnung besteht darin, daß sie mit dem Prisma und der zur Rotation des Prismas erforderlichen Antriebsvorrichtung bewegte Teile aufweist, welche eine störende Geräuschquelle darstellen, einen erheblichen Bauraum beanspruchen und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen, wie sie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug auftreten, aufwei- sen. Zudem ist die Herstellung der bewegten Teile mit einem erheblichen Kosten- und Arbeitsaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die kostengünstig herstellbar ist, die

einen geringen Bauraum beansprucht und eine hohe Funktionssicherheit gewährleis- tet.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung umfaßt eine Sendeeinheit zum Aussenden von Licht in einen Beobachtungsraum und eine Empfangseinheit zum Empfangen des im Beobachtungsraum an Objekten reflektierten Lichts, wobei die Empfangsein- heit eine Spiegelvorrichtung aufweist, die das aus dem Beobachtungsraum empfan- gene Licht in mindestens einem Fokussierungspunkt fokussiert. Die Spiegelvorrich- tung weist hierzu vorzugsweise eine der Anzahl der Fokussierungspunkte entspre- chende Anzahl von parabelförmigen Spiegelsegmenten auf. In der Empfangseinheit ist des weiteren dem oder jedem Fokussierungspunkt ein vorzugsweise als PIN- Photodiode ausgeführtes Photodetektorelement zur Detektion des fokussierten Lichts zugeordnet.

Vorzugsweise ist dem oder jedem Fokussierungspunkt ein Lichtleiterelement zuge- ordnet, über das Licht von dem oder dem jeweiligen Fokussierungspunkt zum zuge- ordneten Photodetektorelement geleitet wird. Das oder jedes Lichtleiterelement ist dabei vorzugsweise über mindestens einen gegenüber dem Lichtleiterquerschnitt dünnen Steg mit einem aus dem gleichen Material gefertigten Lichtleiterhalter ver- bunden.

Die Spiegelanordnung weist vorzugsweise mehrere Fokussierungspunkte auf, in de- nen Licht fokussiert wird, das jeweils aus einem von mehreren paarweise aneinan- der angrenzenden oder sich geringfügig überschneidenden Raumabschnitten des Beobachtungsraums empfangen wird. Zur Reduzierung des erforderlichen Bauraums kann die Spiegelanordnung dabei derart ausgebildet sein, daß das Licht in sich ü- berschneidenden Lichtkeulen zu den Photodetektorelementen gelangt.

Vorzugsweisen sind die Empfangseinheit und die Sendeeinheit auf unterschiedlichen Seiten einer Trägerplatte montiert, so daß die Sensoranordnung als kompakte An- ordnung herstellbar ist.

Die Sendeeinheit weist vorzugsweise eine gepulst betreibbare Laserdiode als Strah- lungsquelle auf. Im Lichtweg des von der Laserdiode ausgesendeten Lichtstrahls ist vorzugsweise ein Lichtleiter vorgesehen, der einen sich in Lichtausbreitungsrichtung verbreiternden Querschnitt aufweist und eine Verbreiterung des Lichtstrahls bewirkt.

Vorzugsweise weist die Sendeeinheit eine Fresnellinse auf, die den aus dem Lichtlei- ter austretenden Lichtstrahl der Laserdiode zu einem breitgefächerten Lichtstrahl verbreitert.

Die Sensoranordnung eignet sich bestens für den Einsatz in Insassenrückhaltesys- temen für Kraftfahrzeuge, beispielsweise in Airbagsystemen. Bei einem derartigen Einsatz wird die Sensoranordnung als Pre-Crash-Sensor verwendet, der Objekte detektiert, die sich dem Fahrzeug nähern. Es ist damit möglich, die Wahrscheinlich- keit eines drohenden Zusammenstoßes abzuschätzen und die Stoßempfindlichkeit des Insassenrückhaltesystems entsprechend der Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes zu steuern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung, Figur 2 eine Explosionsdarstellung Sensoranordnung aus Figur 1, Figur 3 ein Schnittbild durch die Sendeeinheit der Sensoranordnung aus Figur 1.

Gemäß Figur 1 weist die Sensoranordnung eine Sendeeinheit 1, eine Empfangsein- heit 2, eine Trägerplatte 3 und ein Gehäuse 4 auf. Die Sendeeinheit 1 sendet einen breitgefächerten Lichtstrahl in einen Raumabschnitt S eines Beobachtungsraum aus.

Die Empfangseinheit 2 empfängt Licht, das in mindestens einem Raumabschnitt R des Beobachtungsraums an sich dort befindlichen Objekten reflektiert wird. Die Empfangseinheit 2 und die Sendeeinheit 1 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Trägerplatte 3 montiert. Auf der Trägerplatte 3 sind auch Leiterbahnen aufgebracht, die für den Betrieb der Sendeeinheit 1 und Empfangseinheit 2 benötigt werden. Die Sendeeinheit 1, die Empfangseinheit 2 und die Trägerplatte 3 sind in dem Gehäuse 4 eingebracht, ein Fenster für das ausgesendete und empfangene Licht aufweist.

Das Fenster kann dabei offen sein oder eine für das ausgesendete und empfangene Licht transparente Abdeckung aufweisen.

Die Sensoranordnung ist hinter einer Windschutzscheibe 5 eines Kraftfahrzeugs montiert, vorzugsweise im Bereich des Innenspiegels, und sie dient als Pre-Crash- - Sensor der Beobachtung eines Raumbereichs in der Umgebung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines in Fahrtrichtung bis zu einer Entfernung von ca. 15 m reichen- den Raumbereichs.

Die Arbeitsweise der Sensoranordnung entspricht der eines optischen Radars, d. h die Sendeeinheit 1 sendet Lichtimpulse aus und die Empfangseinheit 2 detektiert die daraufhin an Objekten reflektierten Lichtimpulse. Aus der Signallaufzeit der ge- sendeten und reflektierten Lichtimpulse und der Änderung der Signallaufzeit läßt sich dann der Abstand zu den Objekten bzw. die Relativgeschwindigkeit der Objekte berechnen.

Gemäß Figur 2 weist die Empfangseinheit 2 eine mit der Trägerplatte 3 starr ver- bundene Spiegelvorrichtung 20 auf. Die Spiegelvorrichtung 20 weist ihrerseits drei parabelförmige Spiegelsegmente 20a, 20b, 20c auf, die das aus dem Beobachtungs- raum empfangene Licht in jeweils einem Fokussierungspunkt fokussieren. Denkbar sind jedoch auch Spiegelanordnungen 20 mit mehreren oder mit wenigeren Spiegel- segmenten.

Die Empfangseinheit 2 weist ferner eine der Anzahl der Fokussierungspunkte ent- sprechende Anzahl von Photodetektorelementen 21 a, 21 b, 21 c auf, die jeweils ei- nem der Fokussierungspunkte zugeordnet sind. Die Photodetektorelemente 21 a, 21 b, 21 c sind als PIN-Photodioden ausgeführt und auf der Trägerplatte 3 derart montiert, daß sie Licht detektieren, das im wesentlichen senkrecht auf die Träger- platte 3 einfällt.

Des weiteren weist die Empfangseinheit 2 eine einstückig ausgeführte Lichtleiteran- ordnung 22 auf, die ihrerseits für jeden Fokussierungspunkt der Spiegelvorrichtung 20 ein Lichtleiterelement 22a, 22b, 22c sowie einen Lichtleiterhalter 22d aufweist.

Die Lichtleiterelement 22a, 22b, 22c sind dabei über Stege mit dem Lichtleiterhalter 22d fest verbunden. Die Stege sind gegenüber dem Querschnitt der Lichtleiterele- mente 22a, 22b, 22c so dünn ausgeführt, daß lediglich ein geringer oder vernach-

lässigbarer der Anteil des Lichts aus den Lichtleiterelementen 22a, 22b, 22c in den Lichtleiterhalter 22d ausgekoppelt wird. Die Lichtleiterelemente 22a, 22b, 22c sind jeweils einem der Fokussierungspunkte der Spiegelvorrichtung 20 zugeordnet. Sie sind derart positioniert, daß das in den Fokussierungspunkten fokussierte Licht über das dem jeweiligen Fokussierungspunkt zugeordnete Lichtleiterelement 22a bzw.

22b bzw. 22c zu dem-dem jeweiligen Fokussierungspunkt zugeordneten Photode- tektorelement 21 a bzw. 21 b bzw. 21 c geleitet wird. Das empfangene Licht wird in der Lichtleiteranordnung somit um nahezu 90° umgelenkt.

Zwischen der Lichtleiteranordnung 22 und den Photodetektorelementen 21 a, 21 b, 21 c ist eine Abschirmung 23 vorgesehen, die verhindert, daß das aus den Lichtlei- terelementen 22a, 22b, 22c austretende Licht zu anderen als den jeweils zugehöri- gen Photodetektorelementen 21 a bzw. 21 b bzw. 21 c gelangt.

Die Anzahl der Fokussierungspunkte bestimmt die horizontale Ortsauflösung der Sensoranordnung, da jedes Spiegelsegment nur das aus einem bestimmten Raum- abschnitt des Beobachtungsraums empfangene Licht in seinem Fokussierungspunkt fokussiert. So wird bei dem in Figur 1 dargestellten Fall nur das aus dem Raumab- schnitt R empfangene Licht zum Fokussierungspunkt des mittleren Spiegelsegments 20b fokussiert. Mit dem mittleren Photodetektorelement 21 b läßt sich somit nur ein im Raumabschnitt R befindliches Objekt detektieren. Zu den übrigen Fokussie- rungspunkten wird Licht fokussiert, das aus Raumabschnitten empfangen wird, die an den Raumabschnitt R angrenzenden oder sich mit diesem teilweise überschnei- den.

Gemäß Figur 3 umfaßt die Sendeeinheit 1 eine als Laserdiode 10 ausgeführte Strah- lungsquelle, einen Lichtleiter 11 und eine Fresnellinse 12, die allesamt in einem Gehäuseteil 13 untergebracht sind.

Der Lichtleiter 11 und die Fresnellinse 12 befinden sich im Strahlengang des von der gepulst betriebenen Laserdiode 10 ausgesendeten Laserstrahls. Der Lichtleiter 11 weist einen sich in Lichtausbreitungsrichtung verbreiternden Querschnitt auf. In ihm wird der Laserstrahl durch mehrfache Totalreflexion verbreitert, so daß das aus der Lichtaustrittsfläche 11 a des Lichtleiters 11 austretende Licht nicht mehr auf eine der Lichtaustrittsfläche der Laserdiode 10 entsprechende Fläche fokussierbar

ist. Für eine zur Sendeeinheit 1 blickende Person wird damit die Gefahr einer Au- genschädigung durch den Laserstrahl reduziert.

Die Fresnellinse 12 bewirkt eine Verbreiterung des aus dem Lichtleiter 11 austre- tenden Laserstrahls zu einem breitgefächerten Lichtstrahl. Sie ist hierzu beidseitig mit einer Fresnelstrukturmit ebenen Wirkflanken versehen, wobei die Fresnelstruk- tur der einen Oberflächenseite eine horizontale Verbreiterung des Laserstrahls auf einen Winkel von beispielsweise 45° und die Fresnelstruktur der anderen Oberflä- chenseite eine vertikale Verbreiterung des Laserstrahls auf einen Winkel von bei- spielsweise 10° bis 12° bewirkt.

Die Sensoranordnung wird in einem Insassenrückhaltesystem eines Kraftfahrzeugs als Pre-Crash-Sensor verwendet. In einem derartigen System besteht die Aufgabe der Sensoranordnung darin, Objekte zu detektieren, die sich dem Fahrzeug nähern.

Durch Auswertung der Signallaufzeit des ausgesendeten und empfangenen Lichts läßt sich dann der Abstand zu den Objekten und die Relativgeschwindigkeit dieser Objekte ermittelten und die Gefahr abschätzen, ob es zu einem Zusammenstoß mit einem der Objekte kommt. Ist die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes hoch, wird die Auslöseschwelle des Insassenrückhaltesystems soweit reduziert, daß be- reits ein geringer Stoß zu einer Auslösung von Rückhaltemittein, beispielsweise ei- nes Airbags, führt. Dies hat eine schnellere Auslösung der Rückhaltemittel und somit eine Erhöhung der bezweckten Schutzwirkung für die Insassen des Fahrzeugs zur Folge.