CN109588051A - 用于光学测定交通工具基材的白雾的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于光学测定交通工具基材或其试样（11）的白雾的方法，其中，测量角（）被设定为大于0°，其中在所述测量角下进行测量。

Description

用于光学测定交通工具基材的白雾的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于光学测定交通工具基材或其试样的白雾的方法以及设备。
背景技术
一方面，交通工具基材（Fahrzeugscheiben）的光学特性是特别重要的，因为这里当然也涉及安全性方面。另一方面，尤其是交通工具基材越来越复杂地被构造，以便履行不同的功能、诸如挡住直接的太阳辐射或保护隐私。就此而论，尤其是可以使用PDLC工艺。
PDLC工艺是用于建筑物中的玻璃化物（Verglasungen）的众所周知的技术。也被称为PDLC玻璃或智能玻璃的这种基材包含PDLC层（PDLC =聚合物分散液晶（polymerdispersed liquid crystal））作为活性层（aktive Schicht），通过所述PDLC层能够使所述基材在透明状态和不透明状态之间切换。
PDLC层包括聚合物基质，在所述聚合物基质中嵌入液晶微滴，其中可以对所述液晶微滴施加电场。在没有电场的情况下，液晶微滴不对齐，这导致基材的不透明状态。在施加电场的情况下，液晶微滴沿相同的方向被对齐，并且基材变得透明。该过程是可逆的。
由PDLC玻璃制成的窗户基材对于交通工具也是令人感兴趣的，例如在滑动式顶中、作为玻璃顶、作为后窗基材（Heckscheibe）或作为后侧窗基材（hintereSeitenscheibe）。
在不透明状态下，PDLC基材可以挡住直接的太阳辐射并且保护隐私。此外，可以减少通过太阳辐照对内部空间的加温。
用于提供可在透明状态和不透明状态之间切换的窗户基材的另一已知技术是SPD工艺，其中SPD层（SPD =悬浮颗粒器件（suspended particle device））作为活性层包含在基材（Scheibe）中。原理与在PDLC层情况下类似，除了以下之外：在SPD层情况下不是液晶微滴、而是悬浮微滴嵌入在聚合物基质中，其中使光偏振的颗粒悬浮在所述悬浮微滴中。这样的***例如在EP 0551138 A1中被描述。
直接的太阳光也可以在透明状态（接通状态（An-Zustand））下在PDLC层中被散射并且引起附加的、干扰性光学效应。观测者在被观测对象之前觉察到白雾。这种白雾可能起令人烦恼的作用或（至少几乎）隐藏被观测对象。
此外，在现有技术中原则上已知关于交通工具基材的光学特性对交通工具基材进行检验。在此，通常对所谓的“浊度（Eintrübung）”（英语：“haze（雾度）”）进行测定。在此使用如下方程式：雾度= 100％∙Tdif/TT，其中T代表（光）透射，并且TT说明通过交通工具基材的试样（或其相应的片段）的总光透射以及Tdif说明在扣除中央区域情况下的透射。具体而言，对此提出了球形结构，其中光阱（Lichtfalle）要么可以是开放的（并且因此“吞噬”光），要么被关闭，使得在光阱的区域中到达的光也可以被测量。为了测量所谓的清澈度（英语：“clarity（透明度）”），通常也使用这种球形结构。透明度在此可以被定义，也即：透明度=100％∙(IC - IR)/(IC + IR)，其中IR是由环形传感器测量的光强度，以及IC 是由中央传感器测量的强度。环形传感器测量以2.5°的角度散射的光。
例如由US 4,623,258、US 4,687,338、US 5,343,288、US 2017/0090224 A1和US2010/0188651 A已知用于检查浊度（“雾度”）的方法。
汽车产业在光学检查交通工具基材时基本上聚焦于浊度（“雾度”）。然而，当涉及尤其是具有PDLC层的交通工具基材的光学特性时，这些参数（以及还有其他参数，诸如上面描述的“透明度”）被认为是不可靠的或甚至是误导的。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是提出用于光学测定交通工具基材或其试样（Probe）的尤其白雾（weißer Schleier ）的方法以及设备，其允许更好地推断出交通工具基材的光学性能，以便由此能够优化交通工具基材。
根据本发明，该任务通过根据权利要求1所述的用于光学测定交通工具基材的方法来解决。根据其他独立权利要求，本发明还涉及用于光学测定交通工具基材的设备、设备的用途以及***或装置，所述装置包括这样的设备以及交通工具基材或其试样。
根据本发明的第一方面，提出用于光学测定交通工具基材或其试样（的尤其白雾）的方法（或交通工具基材或其试样（的尤其白雾）的光学测定方法），其中测量角被设定为大于0°（优选大于4°），其中在所述测量角下进行测量。就此而论，能够确定出：（白雾形式的）光学妨碍（optische Beeinträchtigung）尤其取决于以下角度，即观测者在所述角度下看向交通工具基材。在此，检查了不同的PDLC试样。就此而论，确定出了，尽管试样B根据上述确定（Bestimmung）具有较大的浊度（雾度），但是试样B相对于试样A（至少在大多数的角度下来观察）具有（显著）减少的白雾。于是就此而言可以确定出，在目前的情况下，浊度（雾度）甚至是误导的。换句话说，如在现有技术中那样浊度（雾度）的测量本来会必须导致试样A被归入为在光学上优越的（überlegen），尽管这里白雾相对于试样B增加了。此外，考虑了恰好在交通工具中，乘客经常在很大的角度（关于描述垂直视向的角度部分地明显大于0°）下看向交通工具基材。本发明现在提出一种方法和/或相应的设备，所述方法和/或所述设备使得能够也考虑这种角度。具体来说，这通过以下方式来实现，即测量角被设定或可以被设定为大于0°（优选大于4°），其中光学测量（例如，光强度的确定）在所述测量角下被执行。由此可以更好地考虑在交通工具中可能存在的实际条件，这改善交通工具的光学测定，并且从而使得能够进一步优化交通工具基材。
测量角尤其是可以被理解为通过在要测定的点（或中心，在要测定的区域处）与测量装置之间的连接线相对于（垂直于交通工具基材或其试样的）垂直方向得出的角度。只要测量装置也以平面的方式测量，这里也可以使用中心。优选地，在至少10°、优选至少30°的测量角下进行测量。此外，可以在至多90°、优选至多80°、进一步优选至多70°的测量角下进行测量。
在具体实施方式中，可以在至少两个不同的测量角下进行测量。所述角度中的一个角度可以是0°。必要时，两个或所有测量角可以大于0°或大于4°。至少两个不同的测量角的差异可以例如为至少10°、优选至少20°、进一步优选至少30°和/或至多80°、优选至多70°。通过在多个（至少两个或至少五个或至少十个）不同的角度下测量，可以改善（通过白雾引起的）光学妨碍的检查。
优选地，交通工具基材包括PDLC层（PDLC =聚合物分散液晶）作为活性层。通常而言，交通工具基材可以是可在不同的状态、例如透明状态和不透明状态之间切换的基材。
尤其是，光强度I适合作为要测定的参数。
优选地，光强度Io在没有试样的情况下（必要时在0°的测量角下）被测量，以及光强度Id在具有试样的情况下并且在大于0°（优选大于4°）的测量角下被测量。可以在例如0°的较小测量角下测量光强度Io。尤其是通过形成商Id / Io优选地使光强度彼此相关（inBezug zu einander gesetzt）。
从光强度Id和Io中可以导出白雾的对比度Ccw。优选地，关于太阳光的光透射TL进入到对比度Ccw的计算中。具体而言，为此可以使用方程式Ccw = Id/(100 ∙ Io ∙ TL) 。再次考虑了（在夏天）太阳光具有100,000勒克斯（Lux）的强度，而该强度在阴影中仅为10,000勒克斯。此外，假设了对比度为10，所述对比度处于“白色”和被观测对象之间。从中导出了太阳光相对于在阴影中的对象的典型要预期的差异为100倍（um einen Faktor 100）。100倍也可以变化，例如，由在10和1,000之间、优选地50至200的倍数代替（同样在上面的方程式中）。在任何情况下，通过上述方程式获得对比度值，该对比度值在白雾的表现形式（Ausprägung）方面是特别有说服力的。如果上述值例如为“1”，则白雾如被观测对象那样被表现。太阳的光的透射TL可以优选地根据ISO 9050（根据其在申请时刻时的有效性）来计算。这里特别优选地使用标准光类型（Normlichtart）D65。此外，在确定光透射时可以使用（例如在20°和70°之间、尤其是至少50°的）确定的角度，其中太阳光在所述角度下射到所述窗户基材上和/或在所述角度下进行测量。
可替代于或附加于设定测量角，到交通工具基材或其试样上的光入射角被设定为大于0°、优选地大于10°、还进一步优选地大于30°和/或小于90°、优选小于80°、还进一步优选地小于70°的值。由此可以进一步改善所述方法，其方式是也可以考虑其中存在太阳的倾斜入射角的情形。例如对于天窗，可以假设玻璃被安装在（至少几乎）平坦的（水平的）位置中。在该示例中，于是例如可以设定65°的入射角，以便模仿如在夏天存在的情形。尤其是与将测量角设定为较大的角度相组合地，由此可以执行准确的测定。如果在天窗的上述示例中尤其是此外认为，在后座上的乘客具有向天窗（约）60°的视角（观测角度），则例如可以对于测量角设定该值。相应地可以考虑其他情形，诸如用于在挡风基材（Windschutzscheibe）处的太阳防护。光入射角尤其是理解为从光源入射的光相对于（垂直于交通工具基材或其试样或（更一般地）光入射到的面的）垂直线的角度。如果（例如由于光源的伸展）存在光入射角范围，则尤其是可以使用平均入射角。
（与测量角一样地）也可以优选地改变光入射角。优选地，至少两个、进一步优选地至少五个不同的光入射角被设定（eingestellt）（或是可设定的（einstellbar））。
在实施方式中，可以测定交通工具基材或其试样上的一个预定的点或多个预定的点。点尤其是可以被理解为（优选小于1,000 mm2、进一步优选地小于100 mm2、还进一步优选地小于10 mm2、还进一步优选地小于1 mm2的伸展的）局部受限制的区域。因此，在该方法中，必要时不对整个交通工具基材或其大的片段进行测定，而是对较小的区域进行测定。尤其是，如果这些小区域（点）中的不同的小区域（点）被测定，使得能够获得关于光学妨碍的表现形式（尤其是白雾）、例如关于局部变化的表现形式的特别精确的信息，则在此是优选的。
上述任务此外通过用于光学测定交通工具基材或其试样（的尤其是白雾）的设备，其中设置一个或多个光测量装置，其布置或可布置为使得测量角可设定为大于0°（尤其是大于4°），其中在所述测量角下（尤其是对光强度）进行测量。
优选地，设置第一调节装置，其被构造为使得光测量装置是可移动的（使得测量角是可变的）。例如，调节装置可以构造为使得可以覆盖至少20°、优选至少50°、还进一步优选地至少80°的测量角范围。
可替代地或附加地，多个光测量装置中的至少两个光测量装置被布置（或者可以相应地被布置）用于在不同的测量角下进行测量。例如，可以在第一角度下布置第一光测量装置和可以在第二角度下布置第二光测量装置，使得通过设置多个光测量装置可以覆盖（abdecken）不同的测量角。例如，角度差异可以为至少5°、进一步优选地至少10°。即使设置多个光测量装置，这些光测量装置（或这些光测量装置中的至少一些）通过相应的调节装置也可以是可移动的，使得相应的测量角是可变的。
在一个实施方式中，设置用于改变光入射角的第二调节装置。第二调节装置尤其可以被配置用于引起交通工具基材或其试样的旋转。可替代地或附加地，第二调节装置还可以包括改变光源位置的装置。
在该设备中实现和/或在该方法中使用的光源尤其可以是LED光源（或者也可以是白炽灯泡）。
此外，可以设置用于布置在交通工具基材或其试样之前的光阑（Apertur），使得仅交通工具基材或其试样的确定的区域用光照射或可照射。由此，可以准确地限定要检查的区域。此外，光测量装置可以包括一个（或多个）光传感器和/或摄像机。该摄像机可以尤其被构造为使得要测定的区域的图像（也即，多个“点”）同时被测量和检测，并且必要时被存储用于随后观察。
根据本发明的另一方面，提出用于光学测定交通工具基材或其试样（的尤其是白雾）的上述设备的用途。
用于光学测定交通工具基材或其试样（的尤其是白雾）的设备优选地被构造或配置用于执行上述方法。
此外，根据本发明提出***或装置，其包括上述类型的设备以及交通工具基材或其试样。装置尤其是可以被理解为具体的测量装置，其中交通工具基材或其试样布置（接纳）在设备中，使得可以执行测量。
交通工具基材是用于交通工具的基材（或交通工具的基材）。优选地，交通工具是陆上交通工具、进一步优选地是机动车辆、尤其是汽车或载重汽车，或者可替代地是飞机或直升机或也是船舶。
根据本发明的测定优选地在透射几何结构中进行。因此，交通工具基材或所述交通工具基材的试样尤其布置在光源和光测量装置之间。
总之，提出方法和设备，其使得能够改善交通工具基材的光学测定，尤其是使得能够测定白雾。这可以尤其是在特定的安装位置（例如交通工具顶）情况下为开发或选择合适的材料实现有价值的信息。在此认识到，在该方面为了表征交通工具基材，浊度（雾度）不精确或甚至是误导的。此外，尤其是考虑到液晶均匀地散射光。这种散射的准确设定可以改善外部对象的可见度，其方式是对于确定的观测条件（尤其是特别重要的观测条件，诸如向斜后方看的驾驶员）调整白雾。目前，未知方法或相应的设备来执行针对白雾的（尤其是确定的参数值的）确定。尤其是在考虑不同材料的散射是与角度有关的情况下，本发明发挥其优点。在此，当使用比较新的材料、例如具有液晶的交通工具基材时，本发明是特别有利的。于是恰好可以减少光学妨碍（白雾）（其方式是提供用于对其进行测定的相应可能性）。
在实施方式中，光的探测可以通过光密度测量设备（以坎德拉（Candela）/m2为单位）和/或通过照度测量设备（例如经由光电元件的电流或等效勒克斯值）进行。测量可以包括确定在无试样情况下（例如在光阑位置处或在试样之前）对总光的测量和以特定角度的测定之间的关系（Verhältnis）。尤其是，照度测量可以以特定的间隔进行，由此必要时设定比较强的照度和固定的光阑尺寸。
尤其是当应该模拟驾驶员通过（后）右侧窗或位于之下的（与后窗基材相邻的）侧窗基材看（例如用于识别行人或骑自行车的人）时，可以进行对要检查的交通工具基材（或其试样）的直角照明并且可以设定（至少约）50°的测量角。在这些情形下，为了避免事故，仅轻微表现的白雾就可能是起决定作用的。
总的来说，本测定超越在现有技术中执行的对光透射、浊度（雾度）和清澈度（透明度）的整体测量。在现有技术中执行的该整体观察方式不考虑角度关系。
附图说明
在下文中以及根据附图阐述本发明。在所述附图中：
图1示出根据本发明的测量装置的示意图；
图2示出处于另一状态的根据图1的测量装置的示意图；
图3以正视图（在无光密度测量设备的情况下）示出根据本发明的可替代的测量装置的示意图；和
图4（以俯视图）在具有光密度测量设备和测量角变化的示意图情况下示出示意性横截面图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的测量装置。这里，光通过光源10被辐射到试样11上。在光源10和试样11之间设置光阑（Apertur）12，其限制被照明的区域。此外以测量角φ布置光探测器13。在本示例中，角度被设定为50°。总的来说，从而可以模仿当交通工具司机通过右后侧窗看时交通工具司机所处于的情形。
在图2中，示出以下配置，在所述配置中，光源倾斜地被辐照到相应地旋转的试样11上，而且按照试样角度α来辐照（所述试样角度从试样的取向以及垂直于照射方向的垂直线得出）。角度α在这里例如可以被设定为65°。测量角在根据图2的示例中可以被设定为60°。由此，例如可以例如模仿其中交通工具的后座上的乘客通过天窗看的情形。
图3和4示出根据本发明的测量装置的可替代的实施方式。在根据图3的正视图中，可以看到试样11和照明区段14。如图4可以识别出的，照明区段14包括（细长的）光源（灯）10以及（可移动的）光阑12。所述光阑在根据图4的图示中可以被从上向下移动（在实际测量结构情况下尤其是从左向右）。此外，可以识别出光密度测量设备15，其相对于试样11的角度可以被调整，这通过箭头16象征性表示。例如，角度的变化可以处于如在图4中所示的（被确定为0°）至至少±40°、至少±70°、还进一步地优选（至少几乎）±90°的取向范围中。通过移动可移动的光阑12，可以调整照明角度或照明角度范围。在根据图4的位置中，光被辐照到试样11上，所述光来自光源10地辐射经过光阑的（在图4中下面的）端部17。必要时，光阑也可以具有开口（在图4中未示出）。通过移动光阑，于是也可以移动开口，并且从而可以调整光入射角（或光入射角范围）。照明区段14可包括黑盒子。
附图标记列表
10光源
11试样
12光阑
13光探测器
14照明区段
15光密度测量设备
16箭头
17端部。

Claims (15)

1.用于光学测定交通工具基材或其试样（11）的白雾的方法，其中，测量角（）被设定为大于0°，其中在所述测量角下进行测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在至少10°、优选地至少30°和/或至多90°、优选地至多70的测量角（）下进行测量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在至少两个不同的测量角（）下进行测量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述交通工具基材或其试样包括PDLC层（PDLC =聚合物分散液晶）作为活性层，通过所述PDLC层能够使所述交通工具基材或其试样（11）在透明状态和不透明状态之间切换。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中光强度Io在无交通工具基材或试样（11）的情况下被测量，并且光强度Id 在具有交通工具基材或试样（11）的情况下在大于0°的测量角下被测量，并且其中尤其是通过形成商 Id/Io使所述光强度彼此相关。
6.根据权利要求5所述的方法，其中从所述光强度 Id 和 Io 中导出所述白雾的对比度Ccw，尤其是根据方程式Ccw = Id/(100*Io*TL)来导出，其中，TL表示关于太阳光的光透射。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中到所述交通工具窗户基材或其试样（11）上的光入射角被设定为大于0°、优选地大于30°和/或小于90°、优选地小于70°的值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述交通工具基材或其试样（11）上的一个预定的点或多个预定的点被测定。
9.用于光学测定交通工具基材或其试样（11）的白雾的设备，其中设置一个或多个光测量装置（13），其被布置为使得测量角被设定为大于0°，其中在所述测量角下进行测量。
10.根据权利要求9所述的设备，其中第一调节装置被设置成使得所述光测量装置（13）是可移动的，使得所述测量角（）是可变的。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其中所述多个光测量装置中的至少两个光测量装置被布置或可布置用于在不同的测量角（）下进行测量。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的设备，其中设置用于改变光入射角的第二调节装置。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中设置用于布置在所述交通工具基材或其试样（11）之前的光阑（12），和/或其中所述光测量装置（13）包括光传感器和/或摄像机。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的设备的用途，用于光学测定交通工具基材或其试样（11）的白雾。
15.***或装置，包括根据权利要求9至13中任一项所述的设备及交通工具基材或其试样（11）。
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