CN117730068A - 前挡玻璃和汽车 - Google Patents

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glass
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陈志新
关金亮
蒋炳铭
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Fuyao Glass Industry Group Co Ltd
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Abstract

本实施例提供一种前挡玻璃和汽车，前挡玻璃与位于所述汽车内部的激光雷达***配合使用，所述激光雷达***向所述前挡玻璃发射和/或接收P偏振光，P偏振光的波长λ在800nm～1600nm波长范围内。所述前挡玻璃包括外层玻璃、内层玻璃和中间粘接膜，所述中间粘接膜均位于所述外层玻璃和所述内层玻璃之间。所述前挡玻璃具有信号透过区域，所述P偏振光以0.942rad～1.222rad的入射角θ入射至所述信号透过区域，所述信号透过区域对入射的所述P偏振光具有大于或等于83％的透过率，所述信号透过区域对以入射角θ入射的所述P偏振光具有小于或等于0.06的相对着色系数α(λ)。

Description

前挡玻璃和汽车 技术领域
本申请涉及汽车技术领域，尤其涉及一种前挡玻璃和汽车。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越普遍化，如何保证汽车的行驶安全性成为亟需解决的重要问题。目前，汽车上往往装配有雷达***来辅助驾驶员安全驾驶。例如根据《汽车驾驶自动化分级》标准分类，将自动驾驶级别分为L0(应急辅助)、L1(部分驾驶辅助)、L2(组合驾驶辅助)、L3(有条件自动驾驶)、L4(高度自动驾驶)、L5(完全自动驾驶)，目前行业内的主流共识是L2级别以上的车辆必须要安装有激光雷达(LiDAR)。
车辆上使用的激光雷达发射的激光波长为905nm和1550nm，激光的优势在于聚焦使在很长的距离上都不会发散，但这样就无法绕过障碍物，在雨雾、风沙等天气时会受到极大的干扰，甚至无法工作。因此，需要将现有技术中安装在车辆外部的激光雷达完全集成到车辆内部，尤其是安装在前挡玻璃的内表面。然而，安装于车内的激光雷达发射和接收的激光均需要穿过前挡玻璃，905nm和1550nm波长均属于近红外线波段，但现有前挡玻璃对近红外线有较高的阻隔率，以提高车辆内部的热舒适性，这就使得905nm和1550nm波长的激光穿过前挡玻璃的透过率低，无法满足激光雷达的正常工作要求。
发明内容
本申请实施例提供一种前挡玻璃和汽车，以保证激光雷达的正常工作，提高激光雷达的探测精度。
本申请提供一种前挡玻璃，安装在汽车上，与位于所述汽车内部的激光雷达***配合使用，所述激光雷达***用于发射和/或接收P偏振光，所述P偏振光的波长λ在800nm～1600nm波长范围内。所述前挡玻璃包括外层玻璃、内层玻璃和中间粘接膜，所述中间粘接膜位于所述外层玻璃和所述内层玻璃之间。 所述前挡玻璃具有信号透过区域，所述P偏振光以0.942rad～1.222rad的入射角θ入射至所述信号透过区域，所述信号透过区域对入射的所述P偏振光具有大于或等于83％的透过率，所述信号透过区域对以入射角θ入射的所述P偏振光具有小于或等于0.06的相对着色系数α (λ)，其中，α (λ)＝(TL (380nm-780nm)-TL (λ))/TL (380nm-780nm)。
TL (380nm-780nm)为所述信号透过区域对380nm-780nm波长范围内的P偏振光的透过率，TL (λ)为所述信号透过区域对波长λ的P偏振光的透过率。
一种实施方式中，所述信号透过区域对以0rad的入射角入射的P偏振光具有小于或等于0.04的相对着色系数。
一种实施方式中，所述P偏振光的波长λ＝905nm，所述相对着色系数α (905nm)小于或等于0.028。
一种实施方式中，所述相对着色系数α (905nm)的最大变化率K 1与所述入射角θ满足：K 1＝0.006*θ+0.008。
一种实施方式中，所述P偏振光的波长λ＝1550nm，所述相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.035。
一种实施方式中，所述相对着色系数α (1550nm)的最大变化率K 2与所述入射角θ满足：K 2＝0.02*θ+0.002。
一种实施方式中，所述前挡玻璃还包括隔热膜或电加热膜，所述隔热膜或所述电加热膜位于所述外层玻璃和所述内层玻璃之间，所述信号透过区域不设置所述隔热膜或所述电加热膜。
一种实施方式中，包括所述隔热膜的所述前挡玻璃具有小于或等于50％的总太阳能透过率，包括所述电加热膜的所述前挡玻璃具有大于或等于400W/m 2的加热功率密度。
一种实施方式中，所述中间粘接膜包括聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物和离子性中间膜中的至少一种。
一种实施方式中，所述外层玻璃和所述内层玻璃均为超透明玻璃，所述超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％wt，所述超透明玻璃的可见光透过率大于或等于91％。
一种实施方式中，所述中间粘接膜设有与所述信号透过区域对应的第一通孔，所述第一通孔内不填充其他材料或填充红外高透材料，所述红外高透材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
一种实施方式中，所述信号透过区域对以0rad的入射角入射的P偏振光具有小于或等于0.02的相对着色系数。
一种实施方式中，所述外层玻璃为透明玻璃或超透明玻璃，所述内层玻璃为透明玻璃或着色玻璃，所述内层玻璃设有与所述信号透过区域对应的第二通孔；所述透明玻璃的总铁含量小于或等于0.08％，所述透明玻璃的可见光透过率大于或等于88％；所述超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％wt，所述超透明玻璃的可见光透过率大于或等于91％；所述着色玻璃的总铁含量大于或等于0.5％wt，所述着色玻璃的可见光透过率大于70％。
一种实施方式中，所述中间粘接膜设有与所述信号透过区域对应的第一通孔，所述第一通孔内不填充其他材料或填充红外高透材料，所述红外高透材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
一种实施方式中，所述第一通孔和所述第二通孔的中心轴重合，所述第二通孔的孔壁与所述第一通孔的孔壁之间的距离为b，-1mm≤b≤2mm。
一种实施方式中，所述P偏振光的波长λ＝905nm，所述相对着色系数α (905nm)小于或等于0.05。
一种实施方式中，所述相对着色系数α (905nm)的最大变化率K 3与所述入射角θ满足：K 3＝0.015*θ+0.0035。
一种实施方式中，所述P偏振光的波长λ＝1550nm，所述相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.06。
一种实施方式中，所述相对着色系数α (1550nm)的最大变化率为K 4与所述入射角θ满足：K 4＝0.028*θ-0.001。
本申请还提供一种汽车，包括激光雷达***和上述任一种所述的前挡玻璃，所述激光雷达***位于所述汽车内部，用于向所述前挡玻璃发射所述P偏振光。
本申请实施例所示汽车中，将激光雷达***安装于汽车的内部，通过对前挡玻璃的结构和材料进行设计，减少前挡玻璃对P偏振光的吸收和反射衰减，保证前挡玻璃对P偏振光的高透过率，避免影响激光雷达***的工作效率，不仅可以保证激光雷达***的探测范围，保证激光雷达的正常工作，提高激光雷达***的探测精度，还可以保证车辆美观性。此外，还可以借助汽车固有的雨刮***辅助清洁前挡玻璃，提高激光雷达***探测光路的通透性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种汽车的结构示意图；
图2是图1所示汽车中激光雷达***工作时P偏振光的路径示意图；
图3是图1所示前挡玻璃在一种实施例下的剖面结构示意图；
图4是实施例1所采用的前挡玻璃中信号透过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在380nm～780nm范围内；
图5是实施例1所采用的前挡玻璃中信号透过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在800nm～1600nm范围内；
图6是图1所示前挡玻璃在另一种实施例下的剖面结构示意图；
图7是实施例4和实施例6所采用的前挡玻璃中信号透过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在380nm～780nm范围内；
图8是实施例4和实施例6所采用的前挡玻璃中信号透过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在800nm～1600nm范围内。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种汽车的结构示意图。
本申请实施例提供一种汽车100，汽车100包括前挡玻璃110和激光雷达***120，激光雷达***120位于汽车100内部。具体的，激光雷达***120安装于汽车120内部。例如，激光雷达***120可安装于汽车100的内后视镜(图未示)的附近，可以安装在前挡玻璃110的车内表面上，也可以安装在车身框架上。激光雷达***120包括激光发射器和接收器，激光发射器用于向前挡玻璃110的方向发射用于探测的激光，所述激光穿过前挡玻璃110对目标物体进行探测，目标物体能够反射部分激光，经目标物体反射的部分激光再穿过前挡玻璃100由接收器接收。其中，激光发射器发射的激光为经过极化处理的P偏振光，P偏振光为近红外光，P偏振光的波长在800nm～1600nm之间。例如，P偏振光的波长可为850nm、905nm、1060nm或1550nm等。
此外，激光发射器发射激光的视场角在水平方向上的范围在-60度～60度之间，在垂直方向上的范围在-15度～10度之间。激光发射器的中心发射激光与水平面的夹角范围在0度～30度之间。
请参阅图2，图2是图1所示汽车中激光雷达***120工作时P偏振光的路径示意图。其中，图2中带实心箭头的直线为P偏振光的路径。
激光雷达***120中激光发射器发射的P偏振光穿过前挡玻璃110后，到达目标物体200，目标物体将P偏振光部分反射，反射后的P偏振光穿过前挡玻璃110后，返回激光雷达***120，由接收器接收，激光雷达***120由此获知 目标物体200与汽车100之间的距离和方位等空间信息，以有效辅助驾驶员安全驾驶车辆。
本实施例中，前挡玻璃110呈圆弧板状，前挡玻璃110具有倾斜角α。P偏振光的入射角(angle of incident，AOI)θ的角度在54度～70度之间，即P偏振光的入射角θ的角度在0.942rad～1.222rad之间。其中，P偏振光的入射角θ为P偏振光与入射点的法线O之间的夹角。示例性的，前挡玻璃110的倾斜角α与入射角θ之间大致呈互余关系，即α与θ之和大致呈90度，也即α与θ之和大致为1.57rad。
请参阅图3，图3是图1所示前挡玻璃110在一种实施例下的剖面结构示意图。
前挡玻璃110具有信号透过区域111，P偏振光经信号透光区域111穿过前挡玻璃110。本实施例中，信号透过区域111对P偏振光的透过率大于或等于83％。信号透过区域111对以入射角θ入射的P偏振光的相对着色系数α (λ)小于或等于0.06。其中，α (λ)＝(TL (380nm～780nm)-TL (λ))/TL (380nm～780nm)。λ为P偏振光的波长，TL (λ)为信号透过区域111对波长为λ的P偏振光的透过率，TL (380nm-780nm)为信号透过区域111对波长在380nm～780nm范围内的P偏振光的可见光透过率，TL (380nm-780nm)可按ISO9050标准计算。此外，信号透过区域111对以0rad的入射角入射的P偏振光的相对着色系数小于或等于0.04。
本实施例中，前挡玻璃110包括外层玻璃10、内层玻璃20、隔热膜30和中间粘接膜40，外层玻璃10和内层玻璃20相对且间隔设置，隔热膜30和中间粘接膜40均位于外层玻璃10和内层玻璃20之间，隔热膜30位于外层玻璃10朝向内层玻璃20的表面，中间粘接膜40覆盖隔热膜30。其中，外层玻璃10是前挡玻璃110朝向汽车100外部的部件，内层玻璃20是前挡玻璃110朝向汽车100内部的部件。
外层玻璃10和内层玻璃20均为超透明玻璃。超透明玻璃的总铁含量(以 Fe 2O 3计)小于或等于0.015％wt，超透明玻璃的可见光透过率大于或等于91％，以保证前挡玻璃110的可见光透光率。需要说明的是，超透明玻璃的铁离子是以三氧化二铁(Fe 2O 3)和氧化铁(FeO)的形式存在。其中，外层玻璃10和内层玻璃20的厚度均小于或等于2.3mm，以在不增加汽车100的重量的同时，保证前挡玻璃110的整体强度。此外，外层玻璃10的厚度可大于或等于内层玻璃20的厚度，以保证前挡玻璃110的外侧强度。
隔热膜30采用低辐射率的材料制成。比如，隔热膜30可采用氟掺杂氧化锡(F-doped tin oxide，FTO)制成，此时隔热膜30可通过在线沉积氟掺杂氧化锡的方式在外层玻璃10的表面形成。或者，隔热膜30可采用氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)制成，此时隔热膜30可通过离线沉积氧化铟锡的方式在外层玻璃10的表面形成。或者，隔热膜可采用银基的低辐射率(LOW-E)的材料制成，此时隔热膜30可通过离线沉积银基的低辐射率的材料的方式在外层玻璃10的表面形成。
隔热膜30的厚度在100nm～500nm之间。隔热膜30的总太阳能透过率(total transition solar，TTS)小于或等于50％，以减小汽车100内部和外部之间的热量传递，保证前挡玻璃110的隔热效果。可见光透光率大于或等于70％，以保证前挡玻璃110的可见光透光率。
本实施例中，信号透过区域111不设置隔热膜30。具体的，隔热膜30设有与信号透过区域111对应的通光孔301，通光孔301沿隔热膜30的厚度方向贯穿隔热膜30。示例性的，在沉积形成隔热膜30后，可通过激光雕刻的方式去除隔热膜30中与信号透过区域111相对应的部分，或者，可通过遮蔽掩膜的方式沉积形成隔热膜30，以在形成隔热膜30的同时形成通光孔301。其中，通光孔101的直径可等于或大于信号透过区域111的直径。可以理解的是，由于隔热膜30的厚度在纳米级别，通光孔301可能无法通过肉眼观察看到。
在其他一些实施例中，前挡玻璃110包括电加热膜(图未示)，信号透过区 域111不设置电加热膜。此时，包括电加热膜的前挡玻璃110具有大于或等于400W/m 2的加热功率密度。
中间粘接膜40粘接于外层玻璃10和内层玻璃20之间，以实现外层玻璃10和内层玻璃20之间的装配。示例性的，中间粘接膜40可填充于通光孔301内。本实施例中，中间粘接膜40的厚度在0.38mm～1.52mm之间。
本实施例中，中间粘接膜40包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯共聚物和离子型中间膜中的至少一种。具体的，中间粘接膜40设有与信号透过区域111相对应的第一通孔(图未标)，第一通孔内可以填充红外高透材料。其中，红外高透材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃热塑性弹性体(POE)、聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的至少一种。在其他一些实施例中，第一通孔内也可以不填充其他材料。
一种实施方式中，中间粘接膜40包括通光部分41和粘接部分42。通光部分41与信号透过区域111和通光孔301相对应，通光部分41采用上文所述红外高透材料制成。其中，粘接部分42的材料包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。需要说明的是，通光部分41与通光孔301相对应是指，通光部分41在隔热膜30上的正投影覆盖通光孔301。
激光雷达***120的激光发射器向前挡玻璃110发射P偏振光时，P偏振光穿过信号透过区域111射入外部环境，即P偏振光自内层玻璃20入射，依次穿过中间粘接膜40的通光部分41和隔热膜30的通光孔301后，自外层玻璃10出射。由此可知，中间粘接膜40的通光部分41的材料可对前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率产生影响。
一种实施方式中，激光雷达***120的激光发射器发射的P偏振光的波长为905nm。通光部分41采用聚乙烯醇缩丁醛制成。通光部分41与粘接部分42可一体成型。本实施方式中，在P偏振光的入射角θ的角度在0.942rad～1.222rad 下，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数为α (905nm)，α (905nm)小于或等于0.028。在P偏振光的入射角θ的角度为0rad下，即在P偏振光垂直入射下，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)小于或等于0.02。
由此可知，信号透过区域111对波长为λ的P偏振光的相对着色系数α (λ)越小，信号透过区域111对波长为λ的P偏振光的透过率越高。本实施方式中，在不同入射角度下，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)均较小，因此信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的透过率均较高，可满足激光雷达***120工作和探测距离要求。
此外，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)相对不同入射角θ的最大变化率为K 1，K 1＝0.006*θ+0.008。其中，入射角θ的角度在0.942rad～1.222rad之间。由此可知，K 1小于或等于0.0153。换言之，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)相对不同入射角θ的变化率较小，P偏振光对入射角θ的依赖性较小，有利于提高P偏振光在预定角度范围内的入射角适应性，进而有助于提高激光雷达***110的探测精准度。
接下来，以对比例1和实施例1为例，对本实施方式所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的透过率进行测试，测试结果如下表1所示。
对比例1所采用的前挡玻璃110中，外层玻璃10和内层玻璃20均为普通透明玻璃原片，外层玻璃10和内层玻璃20的厚度均为2.1mm，中间粘接层40采用聚乙烯醇缩丁醛制成，中间粘接层40的厚度为0.76mm。其中，在P偏振光垂直入射下，对比例1所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)为0.1421。
实施例1所采用的前挡玻璃110中，外层玻璃10和内层玻璃20均为超透 明玻璃原片，外层玻璃10和内层玻璃20的厚度均为2.1mm，中间粘接层40采用聚乙烯醇缩丁醛制成，中间粘接层40的厚度为0.76mm。其中，在P偏振光垂直入射下，实施例1所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)为0.0152。
表1：对比例1和实施例1所采用的前挡玻璃的信号透过区域对波长为905nm的P偏振光的透过率
上表1中，以P偏振光的透过率小于83％为差(negative，NG)、P偏振光的透过率大于或等于83％且小于90％为好(OK)，P偏振光的透过率大于或等于90％为优(GOOD)为评价标准。应当理解的是，传统的激光雷达***对P偏振光的透过率要求至少为83％，甚至在90％。
由表1可知，实施例1所采用的前挡玻璃110对波长为905nm的P偏振光的透过率优于对比例1所采用的前挡玻璃100。换言之，外层玻璃10和内层玻璃20均采用超透明玻璃原片更有利于提高前挡玻璃110对波长为905nm的P偏振光的透过率。
请参阅图4和图5，图4是实施例1所采用的前挡玻璃中信号透过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在380nm～780nm范围内。图5是实施例1所采用的前挡玻璃中信号透过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在800nm～1600nm范围内。图4和图5中，横坐标为P偏振光的波长，纵坐标为P偏振光的透过率，入射角度分别为 0rad、0.942rad、1.047rad和1.222rad。
从图5可知，在P偏振光的波长为800nm～1600nm范围内，在对比例1所采用的前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率基本上都在80％以下，而实施例1所采用的前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率基本上都在83％以上，而且部分波段的透过率在90％～95％之间。优选地，所述相对着色系数α (905nm)小于或等于0.025，所述相对着色系数的最大变化率K 1小于或等于0.012。由此可知，外层玻璃10和内层玻璃20均采用超透明玻璃原片更有利于提高前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率。
另一种实施方式中，激光雷达***120的激光发射器发射的P偏振光的波长为1550nm。通光部分41采用的红外高透材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。在其他一些实施方式中，粘接部分42也可以采用与通光部分41相同的材料制成，粘接部分42与通光部分41一体成型。本实施方式中，在P偏振光的入射角θ的角度在0.942rad～1.222rad下，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数为α (1550nm)，α (1550nm)小于或等于0.035。在P偏振光的入射角θ的角度为0rad下，即在P偏振光垂直入射下，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.02。
本实施方式下，在不同入射角度下，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数为α (1550nm)均较小，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的透过率均较高，可满足激光雷达***120工作和探测距离要求。
此外，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550)相对不同入射角θ的最大变化率为K 2，K 2＝0.02*θ+0.002。其中，入射角θ的角度在0.942rad～1.222rad之间。由此可知，K 2小于或等于0.0264。换言之，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)相对不同角度的入射角θ的变化率较小，P偏振光对入射角θ的角度的依赖性较小，有利于 提高P偏振光在预定角度范围内的入射角适应性，进而有助于提高激光雷达***110的探测精准度。
接下来，以对比例2和实施例2为例，对本实施方式所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的透过率进行测试，测试结果如下表2所示。
对比例2所采用的前挡玻璃110中，外层玻璃10和内层玻璃20均为普通透明玻璃原片，外层玻璃10和内层玻璃20的厚度均为2.1mm，中间粘接层40采用聚乙烯醇缩丁醛制成，中间粘接层40的厚度为0.76mm。其中，在P偏振光垂直入射下，对比例2所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)为0.1361。
实施例2所采用的前挡玻璃110中，外层玻璃10和内层玻璃20均为超透明玻璃原片，外层玻璃10和内层玻璃20的厚度均为2.1mm，中间粘接层40中通光部分41采用乙烯-醋酸乙烯共聚物制成，中间粘接层40的厚度为0.76mm。其中，在P偏振光垂直入射下，实施例2所采用的前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)为0.0178。
表2：对比例2和实施例2所采用的前挡玻璃的信号透过区域对波长为1550nm的P偏振光的透过率
上表2中，以P偏振光的透过率小于83％为差(negative，NG)、P偏振光的透过率大于或等于83％且小于90％为好(OK)，P偏振光的透过率大于或等于 90％为优(GOOD)为评价标准。
由表2可知，实施例2所采用的前挡玻璃110对波长为1550nm的P偏振光的透过率优于对比例2所采用的前挡玻璃100。换言之，外层玻璃10和内层玻璃20均采用超透明玻璃原片、且中间粘接膜40中通光部分41采用乙烯-醋酸乙烯共聚物制成更有利于提高前挡玻璃110对波长为1550nm的P偏振光的透过率。
由表2可知，在P偏振光的波长为1550nm时，在对比例2所采用的前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率基本上都在80％以下，而实施例2所采用的前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率基本上都在83％以上，而且部分波段的透过率在90％～95％之间。优选地，所述相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.026，所述相对着色系数的最大变化率K 2小于或等于0.022。由此可知，外层玻璃10和内层玻璃20均采用超透明玻璃原片且中间粘接膜40中通光部分41采用乙烯-醋酸乙烯共聚物更有利于提高前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率。
请参阅图6，图6是图1所示前挡玻璃110在另一种实施例下的剖面结构示意图。
本实施例所示前挡玻璃110与上述实施例所示前挡玻璃110的不同之处在于，外层玻璃10可为透明玻璃或超透明玻璃，内层玻璃20可为透明玻璃或着色玻璃。其中，透明玻璃的总铁含量小于或等于0.08％wt，透明玻璃的可见光透过率大于或等于88％，以保证前挡玻璃110的可见光透光率。超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％wt，超透明玻璃的可见光透光率大于或等于91％。着色玻璃的总铁含量大于或等于0.5％wt。着色玻璃的可见光透过率大于70％。
此外，中间粘接膜40设有第一通孔401，第一通孔401与信号透过区域111相对应，且与通光孔301连通。其中，第一通孔401内不填充其他材料。第一通孔401的内径比通光孔301的内径小，以防止隔热膜30暴露于空气中，保护 隔热膜30，避免隔热膜30中的银离子与空气反应，保证隔热膜30的隔热效果。其中，第一通孔401的中心轴与通光孔301的中心轴重合。第一通孔401的孔壁与通光孔301的孔壁之间的距离为a，a大于或等于3mm。
在其他一些实施例中，第一通孔401也可以填充红外高透材料，所述红外高透材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
内层玻璃20设有第二通孔201，第二通孔201与第一通孔401连通。其中，第二通孔201的中心轴与第一通孔401的中心轴重合。第二通孔201的孔壁与第一通孔401的孔壁之间的距离为b，b大于或等于-1mm且小于或等于2mm，且a与b的和大于或等于3mm。
激光雷达***120的激光发射器向前挡玻璃110发射P偏振光时，P偏振光自内层玻璃20的第二通孔201入射，依次穿过中间粘接膜40的第一通孔401和隔热膜30的通光孔301后，自外层玻璃10出射。由此可知，外层玻璃10的材料可对前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率产生影响。
一种实施方式中，激光雷达***120的激光发射器发射的P偏振光的波长为905nm。本实施方式中，在P偏振光的入射角度θ在0.942rad～1.222rad下，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)小于或等于0.05。在P偏振光的入射角度θ为0rad下，即在P偏振光垂直入射下，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)小于或等于0.04。由此可知，本实施方式中，在不同入射角度下，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)均较小，因此信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的透过率均较高，可满足激光雷达***120工作和探测距离要求。
此外，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)相对不同入射角θ的最大变化率为K 3，K 3＝0.015*θ+0.0035。其中，入射角度θ 在0.942rad～1.222rad之间。由此可知，K 3小于或等于0.0218。换言之，信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)相对不同入射角度θ的变化率较小，P偏振光对入射角度的依赖性较小，有利于提高P偏振光在预定角度范围内的入射角适应性。
接下来，以实施例3和实施例4为例，对本实施方式所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的透过率进行测试，测试结果如下表3所示。
实施例3所采用的前挡玻璃110中，外层玻璃10为透明玻璃。实施例4所采用的前挡玻璃110中，外层玻璃10为超透明玻璃，外层玻璃10的厚度为2.1mm。其中，在P偏振光垂直入射下，实施例3所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)为0.0369。其中，在P偏振光垂直入射下，实施例4所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为905nm的P偏振光的相对着色系数α (905nm)为0.0045。
表3：实施例3和实施例4所采用的前挡玻璃的信号透过区域对波长为905nm的P偏振光的透过率
上表3中，以P偏振光的透过率小于83％为差(negative，NG)、P偏振光的透过率大于或等于83％且小于90％为好(OK)，P偏振光的透过率大于或等于90％为优(GOOD)为评价标准。
由表3可知，实施例3和实施例4所采用的前挡玻璃110对波长为905nm 的P偏振光的透过率均在85％以上，甚至在95％以上。优选地，所述相对着色系数α (905nm)小于或等于0.049，所述相对着色系数的最大变化率K 3小于或等于0.018。更优选地，所述相对着色系数α (905nm)小于或等于0.01，所述相对着色系数的最大变化率K 3小于或等于0.015。相比于对比例2，实施例3和实施例4中第一通孔401和第二通孔201的设计有利于提高前挡玻璃110对波长为905nm的P偏振光的透过率。
另一种实施方式中，激光雷达***120的激光发射器发射的P偏振光的波长为1550nm。在P偏振光的入射角度θ在0.942rad～1.222rad下，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数为α (1550nm)，α (1550nm)小于或等于0.06。在P偏振光的入射角度θ为0rad下，即在P偏振光垂直入射下，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.04。
本实施方式中，在不同入射角度下，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数为α (1550nm)均较小，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的透过率均较高，可满足激光雷达***120工作和探测距离要求。
此外，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)相对不同入射角θ的最大变化率为K 4，K 4＝0.028*θ-0.001。其中，入射角度θ在0.942rad～1.222rad之间。由此可知，K 4小于或等于0.0332。换言之，信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)相对不同入射角度θ的变化率较小，P偏振光对入射角度的依赖性较小，有利于提高P偏振光在预定角度范围内的入射角适应性，进而有助于提高激光雷达***110的探测精准度。
接下来，以实施例5和实施例6为例，对本实施方式所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的透过率进行测试，测试结果如下表4所示。其中，实施例5的外层玻璃10为透明玻璃，实施例6的外层玻璃 10为超透明玻璃。在P偏振光垂直入射下，实施例5所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)为0.0383。在P偏振光垂直入射下，实施例6所示前挡玻璃110中信号透过区域111对波长为1550nm的P偏振光的相对着色系数α (1550nm)为0.0006。
表4：实施例5和实施例6所采用的前挡玻璃的信号透过区域对波长为1550nm的P偏振光的透过率
上表4中，以P偏振光的透过率小于83％为差(negative，NG)、P偏振光的透过率大于或等于83％且小于90％为好(OK)，P偏振光的透过率大于或等于90％为优(GOOD)为评价标准。
由表4可知，实施例5和实施例6所采用的前挡玻璃110对波长为1550nm的P偏振光的透过率均在83％以上，甚至在95％以上。优选地，所述相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.055，所述相对着色系数的最大变化率K 4小于或等于0.03。更优选地，所述相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.01，所述相对着色系数的最大变化率K 4小于或等于0.022。相比于对比例2，实施例5和实施例6中第一通孔401和第二通孔201的设计有利于提高前挡玻璃110对波长为1550nm的P偏振光的透过率。
请参阅图7和图8，图7是实施例4和实施例6所采用的前挡玻璃中信号透过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在380nm～780nm范围内。图8是实施例4和实施例6所采用的前挡玻璃中信号透 过区域在不同入射角度下的P偏振光透过率光谱曲线，P偏振光的波长在800nm～1600nm范围内。其中，横坐标为P偏振光的波长，纵坐标为P偏振光的透过率，入射角度分别为0rad、0.942rad、1.047rad和1.222rad。
从图8可知，在P偏振光的波长为800nm～1600nm范围内，实施例4和实施例6所采用的前挡玻璃110中信号透过区域111对P偏振光的透过率基本上都在88％以上，甚至在95％以上。由此可知，在入射角度为0rad、0.942rad、1.047rad和1.222rad下，前挡玻璃110中第一通孔401和第二通孔201的设计有利于提高前挡玻璃110对波长为905nm和1550nm的P偏振光的透过率。
本申请实施例所示汽车100中，将激光雷达***120安装于汽车100的内部，通过对前挡玻璃110的结构和材料进行设计，减少前挡玻璃110对P偏振光的吸收和反射衰减，保证前挡玻璃110对P偏振光的高透过率，避免影响激光雷达***120的工作效率，不仅可以保证激光雷达***120的探测范围，还可以保证车辆美观性。此外，还可以借助汽车100固有的雨刮***辅助清洁前挡玻璃110，提高激光雷达***120探测光路的通透性。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

  1. 一种前挡玻璃，安装在汽车上，与位于所述汽车内部的激光雷达***配合使用，所述前挡玻璃包括外层玻璃、内层玻璃和中间粘接膜，所述中间粘接膜位于所述外层玻璃和所述内层玻璃之间，其特征在于，所述激光雷达***用于发射和/或接收P偏振光，所述P偏振光的波长λ在800nm～1600nm波长范围内；
    所述前挡玻璃具有信号透过区域，所述P偏振光以0.942rad～1.222rad的入射角θ入射至所述信号透过区域，所述信号透过区域对入射的所述P偏振光具有大于或等于83％的透过率，所述信号透过区域对以入射角θ入射的所述P偏振光具有小于或等于0.06的相对着色系数α (λ)，其中，α (λ)＝(TL (380nm-780nm)-TL (λ))/TL (380nm-780nm)；
    TL (380nm-780nm)为所述信号透过区域对380nm-780nm波长范围内的P偏振光的透过率，TL (λ)为所述信号透过区域对波长λ的P偏振光的透过率。
  2. 根据权利要求1所述的前挡玻璃，其特征在于，所述信号透过区域对以0rad的入射角入射的P偏振光具有小于或等于0.04的相对着色系数。
  3. 根据权利要求1所述的前挡玻璃，其特征在于，所述P偏振光的波长λ＝905nm，所述相对着色系数α (905nm)小于或等于0.028。
  4. 根据权利要求3所述的前挡玻璃，其特征在于，所述相对着色系数α (905nm)的最大变化率K 1与所述入射角θ满足：K 1＝0.006*θ+0.008。
  5. 根据权利要求1所述的前挡玻璃，其特征在于，所述P偏振光的波长λ＝1550nm，所述相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.035。
  6. 根据权利要求5所述的前挡玻璃，其特征在于，所述相对着色系数α (1550nm)的最大变化率K 2与所述入射角θ满足：K 2＝0.02*θ+0.002。
  7. 根据权利要求1所述的前挡玻璃，其特征在于，所述前挡玻璃还包括隔热膜或电加热膜，所述隔热膜或所述电加热膜位于所述外层玻璃和所述内层玻 璃之间，所述信号透过区域不设置所述隔热膜或所述电加热膜。
  8. 根据权利要求7所述的前挡玻璃，其特征在于，包括所述隔热膜的所述前挡玻璃具有小于或等于50％的总太阳能透过率，包括所述电加热膜的所述前挡玻璃具有大于或等于400W/m 2的加热功率密度。
  9. 根据权利要求1所述的前挡玻璃，其特征在于，所述中间粘结膜包括聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物和离子性中间膜中的至少一种。
  10. 根据权利要求1-9任意一项所述的前挡玻璃，其特征在于，所述外层玻璃和所述内层玻璃均为超透明玻璃，所述超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％wt，所述超透明玻璃的可见光透过率大于或等于91％。
  11. 根据权利要求10所述的前挡玻璃，其特征在于，所述中间粘结膜设有与所述信号透过区域对应的第一通孔，所述第一通孔内不填充其他材料或填充红外高透材料，所述红外高透材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃热塑性弹性体、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
  12. 根据权利要求10所述的前挡玻璃，其特征在于，所述信号透过区域对以0rad的入射角入射的P偏振光具有小于或等于0.02的相对着色系数。
  13. 根据权利要求1-9任意一项所述的前挡玻璃，其特征在于，所述外层玻璃为透明玻璃或超透明玻璃，所述内层玻璃为透明玻璃或着色玻璃，所述内层玻璃设有与所述信号透过区域对应的第二通孔；所述透明玻璃的总铁含量小于或等于0.08％，所述透明玻璃的可见光透过率大于或等于88％；所述超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％wt，所述超透明玻璃的可见光透过率大于或等于91％；所述着色玻璃的总铁含量大于或等于0.5％wt，所述着色玻璃的可见光透过率大于70％。
  14. 根据权利要求13所述的前挡玻璃，其特征在于，所述中间粘结膜设有与所述信号透过区域对应的第一通孔，所述第一通孔内不填充其他材料或填充红外高透材料，所述红外高透材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃热塑性弹 性体、聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
  15. 根据权利要求14所述的前挡玻璃，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔的中心轴重合，所述第二通孔的孔壁与所述第一通孔的孔壁之间的距离为b，-1mm≤b≤2mm。
  16. 根据权利要求13所述的前挡玻璃，其特征在于，所述P偏振光的波长λ＝905nm，所述相对着色系数α (905nm)小于或等于0.05。
  17. 根据权利要求16所述的前挡玻璃，其特征在于，所述相对着色系数α (905nm)的最大变化率K 3与所述入射角θ满足：K 3＝0.015*θ+0.0035。
  18. 根据权利要求13所述的前挡玻璃，其特征在于，所述P偏振光的波长λ＝1550nm，所述相对着色系数α (1550nm)小于或等于0.06。
  19. 根据权利要求18所述的前挡玻璃，其特征在于，所述相对着色系数α (1550)的最大变化率K 4与所述入射角θ满足：K 4＝0.028*θ-0.001。
  20. 一种汽车，其特征在于，包括激光雷达***和如权利要求1至19中任一项所述的前挡玻璃，所述激光雷达***位于所述汽车内部，用于发射和/或接收所述P偏振光。
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