JP2023554352A - 光学センサの加熱されたガラスカバー - Google Patents
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Abstract
本発明は加熱系を含む光学センサのガラスカバーに関する。加熱系は、１４～３００μｍ、好適には２５～２００μｍ、より好適には３５～１００μｍ、さらに好適には４５～５５μｍの幅を有するワイヤのパターンを含む。本発明はまた、このようなガラスカバーを含むセンサデバイスに関する。本発明はまた、このようなガラスカバーを製造する方法に関する。【選択図】図１ａ
Description
本発明は光学センサのガラスカバーの分野に関する。本発明はまた、このようなガラスカバーを含むセンサデバイスに関する。本発明はまた、このようなガラスカバーを取得する方法に関する。
今日、車両は、運転者を支援し、さらに置き換えるためにますます多くのデバイス及びシステムを含む。車両は車、バン、トラック、モーターバイク、バス、路面電車、列車、飛行機、ヘリコプター、ドローンなどを含む。傾向は、様々な状況を自身で管理することができる完全自立車両の方向へ向かっている。したがって、遭遇される状況を車両が評価するために様々な光学センサ（カメラ、レーダ及びライダーなど）が必要とされる。これらの光学センサは検出系を保護するためにカバーを含むことが一般的である。このカバーは光学センサの動作波長に対して透明である。このカバーはガラス、プラスチック又はそれらの組み合わせで作られ得る。
このような光学センサのカバーは露及び霜が付かない状態に保たれるということが非常に重要である。そうでなければ、車両はその環境に対し盲目である。したがって、車両は、安全に運転することができるためにカバーが曇り取り及び／又は除霜されるまで待たねばならない。このようなカバーを曇り取り／除霜するための多くのやり方が存在する。
欧州特許出願公開第３３５５６６１号明細書は、搭載カメラの領域内のフロントガラスを曇り取り／除霜するための自動調整ヒータに言及する。ＣＮ１１０７０３５３５号明細書はカメラとガラスとの間に含まれる空気を熱放射により加熱する加熱素子を開示する。しかし、熱風による熱対流によって生成される加熱力は制限されたままである。したがって、除霜時間は曇り取り／除霜の新要件に適合しない。ところで、現在の傾向はできるだけ小さい機器を有することであるが、このような機器はかなり大きな占有面積を有する。
特開２０１８－０２０７７１号公報はフロントガラス内の導電膜内に含まれる加熱用ワイヤについて言及する。加熱用ワイヤは５～２００μｍの範囲の径を有する。加熱用ワイヤは、カメラによる捕捉を乱すと思われるのでカメラの視界（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）の外に位置決めされる。ＣＮ２０８８６２９５１号明細書はカメラを覆うガラスの外周上に形成された銀ペースト層を有するシルク印刷防曇ガラスに言及する。シルク印刷もまたカメラのＦＯＶの外に形成される。光学デバイスのＦＯＶの外に配置されたこのような種類の加熱素子は合理的時間内にＦＯＶの中心を曇り取り／除霜するにはあまりに遅い。したがって、１つの解決策はＦＯＶの中心を曇り取り／除霜するために電力を増加することである可能性があるが、これはホットスポットを生成する。さらに、加熱素子（ワイヤ層又は銀ペースト層）がカメラのＦＯＶ内で目立たないようにするためにカメラ及びカバー（カバーは、フロントガラスの一部又はカメラ自体のカバーの両方を意味する）の位置を注意深く調節することも必要とされる。
国際公開第２０１９１０７４６０号パンフレットは、２つのガラス板で作られかつ中間膜を含むフロントガラスに言及する。ＰＶＢで通常作られる中間膜は、１０μｍ以下の加熱用ワイヤを含む熱生成層を含む。加熱用ワイヤは情報取得デバイスのＦＯＶ内に置かれる。しかし、ＰＶＢ中間層内の埋め込みワイヤは、電源への接続のためにカプトンを必要とした。このカプトンは、積層ガラスの内部の局所剥離又は湿度侵入に至る積層グレージング（ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｇｌａｚｉｎｇ）の密閉の問題に至り得る。さらに、ＰＶＢ中間層の光学特性はガラスより温度に対してあまり安定ではない。これは、温度に応じたそれらの屈折率修正に繋がる。加熱中の所定温度変動のために、加熱されたＰＶＢは、加熱されたガラスより光の経路長に関し約１００倍多い変動を示す。加熱中、加熱されたＰＶＢは大きな光学的変動を生じる。ＰＶＢ内の熱拡散率もまたガラス内の熱拡散率より低い。これは熱勾配が急であるということを意味し、したがって加熱されたＰＶＢは均一加熱を禁止する。ＰＶＢの熱的安定性も問題である。光学センサの出力密度は高く、熱拡散率は低いので、埋め込みワイヤと接触しているＰＶＢの局所温度は１５０℃より高い値に到達する可能性があり、これは、中間層耐久性に関して危機的であり得る。最後に、中間層内の非常に薄い埋め込みワイヤのバスバー（ｂｕｓｂａｒ）への接続は、非常に困難であり得、したがって劣悪な接続に至る。これは、バスバーと薄い埋め込みワイヤとの接続領域におけるホットスポット形成と除霜性能の低下とに至る。その厚さに起因して、バスバーはまた、通常はＦＯＶから遠くない位置決めの領域内の最終積層部上に光学的歪みを生成する。
したがって、設置容易システムが光学センサのカバーを、光学センサにより知覚された信号に対して乱れがないか又は非常に低い乱れのみで、急速に加熱する必要性がある。
本発明は、加熱系を含む光学センサのガラスカバーに関する。加熱系は、ガラスカバーの光学センサの視界内に位置決めされた、導電材料で作られたワイヤのパターンを含む。加熱系はまた、ガラスカバー上の光学センサの視界の外に位置決めされた、このパターンを電源へ接続するように構成された少なくとも２つの電子パッドを含む。ワイヤは１４～３００μｍ、好適には２５～２００μｍ、より好適には３５～１００μｍ、さらに好適には４５～５５μｍの幅を有する。
本発明はまた、このようなガラスカバーを含むセンサデバイスに関する。
本発明はまた、このようなガラスカバーを製造する方法に関する。
本発明は添付図面を参照して一例としてさらに説明されることになり、ここでは、同様な参照符号は様々な図面における同様な素子を指す。これらの例は例示として提供されるのであって制限として提供されるのではない。添付図面は概略図であって、原寸に比例していない。添付図面は本発明をいかなるやり方でも制限しない。より多くの利点がいくつかの例により説明されることになる。
本発明は特定実施形態に関していくつかの図面を参照して説明されることになるが、本発明はそれらへ制限されるのではなく、添付特許請求の範囲だけにより制限される。
本明細書に記載のいくつかの実施形態は他の実施形態に含まれる特徴のいくつかを含み他の特徴を含まないが、様々な実施形態の特徴の組み合わせは、当業者により理解されるように、本発明の範囲に入り、様々な実施形態を形成するように意図されている。例えば、以下の特許請求の範囲では、請求される実施形態の任意のものが任意の組み合わせで使用されることができる。
本発明は光学センサのガラスカバーを提案する。ガラスカバーは光学センサ自体のカバーと理解される。ガラスカバーはまた、光学センサの前に位置決めされたより大きなガラス板の一部（光学センサがその背後に置かれるフロントガラスの一部など）であることができる。先に述べたように、ガラスカバーは、（鉱物）ガラス、より具体的にはシリカベースガラス（ソーダ石灰シリカ、アルミ珪酸塩又はホウケイ酸塩タイプガラスなど）で作られる。ガラスカバーはまた、ガラスとプラスチックとの組み合わせで作られることができる。
光学センサはカメラ又はライダーであることができる。光学センサは、可視範囲（４００～７５０ｎｍ）及び／又は近赤外線範囲（７５０～１６５０ｎｍ）の波長を受信することができるセンサと理解される。光学センサはまた、紫外線範囲の波長を受信することができるセンサに適用されることができる。
ガラスカバーは加熱系を含む。加熱系はワイヤのパターンを含む。ワイヤは導電材料で作られる。ワイヤはガラスカバー上に位置決めされる。ワイヤは通常、光学センサに面するガラスカバーの面上に位置決めされる。しかし、ワイヤはまたガラスカバーの対向面上に位置決めされることができる。ワイヤは光学センサの視野内（ＦＯＶ）に位置決めされる。ワイヤはまた、光学センサのＦＯＶに厳密に制約されないので光学センサのＦＯＶを越えることができる。
導電材料は導電性インク又は導電ペーストを指してもよい。導電性インクは、超微細銀粉が銀色インクを生成するためにポリエステル樹脂内へ均一に分散される例えばスクリーン印刷の銀色インク（通常は７０％～８５％の固形分を有する）を指してもよい。導電性インクはまた、インク印刷用のカーボンインク（通常は３５％～４０％の固形分を有する）を指してもよい。導電性インクはまた、スクリーン印刷用の銀ペースト（５５％～８５％の範囲の銀含有量を有する）を指してもよい。導電性インクはまた、インクジェット用の銀色インク（３０％～４０％の金属装填を有する）を指してもよい。導電性インクはまた、エアロゾルジェット用の銀色インク（約５０％の銀含有量を有する）を指してもよい。これらは、現在の導電性インク及び導電ペーストの一例に過ぎず、したがって別のタイプの導電性インク又は導電ペーストによる本発明の実現を制約しない。
加熱系はまた、ワイヤのパターンを電源へ接続するために少なくとも２つの電子パッドを含む。これらのパッドは光学センサのＦＯＶの外のガラスカバー上に位置決めされる。
ワイヤは１４～３００μｍ、好適には２５～２００μｍ、より好適には３５～１００μｍ、さらに好適には４５～５５μｍの幅を有する。５０μｍの幅が最適である。ワイヤはガラスの高い熱拡散率を使用するためにガラス上に付着される。ワイヤは、光学センサの乱れを制限する（さらにはこれを回避する）ために十分に薄い。
好ましい実施形態では、ワイヤのパターンのピッチは４～２０ｍｍ、好適には５～１５ｍｍ、より好適には６～１０ｍｍ、さらに好適には７～８ｍｍである。ピッチは２つのワイヤ間の距離と理解される。ピッチは均一加熱のために極めて重要である。広いピッチは高い熱勾配を引き起こす。狭いピッチはＦＯＶ内のワイヤの数を増加する。ピッチはＦＯＶ内の均一加熱とワイヤ密度との妥協点である。
好適な実施形態では、ガラスカバーは、フロントガラスの一部、車両のサイドライト若しくはバックライト、又は車両のトリム要素の一部であることができる。車両の内部トリム要素は、ガラス又はプラスチック成形フレームとして及び車体及び車室への他の装飾追加として定義される。外部トリム要素は緩衝器、窓／ドアシール、車輪収納部及びヘッドライトを含む。製造者は、美観を加え、機能を増加し、車両設計に対する柔軟性を加えるためにこれらを使用する。
好適な実施形態では、ワイヤはシルクスクリーン、ディジタル印刷又はエアロゾル印刷によりガラスカバー上に付着される。
好適な実施形態では、導電材料は５μｍ未満の直径の粒子で構成される。別の好適な実施形態では、導電材料はナノ粒子で構成される。好適な実施形態では、これらの粒子又はナノ粒子は銀で作られる。薄い導電ワイヤは、導電ワイヤと接触するビーム反射を低減するために又はさらには回避するために暗い導電性インク（例えば炭素）により処理されることができる。
好適な実施形態では、ワイヤのパターンは主として水平方向ワイヤ、斜め方向ワイヤ、又は垂直方向ワイヤにより構成される。
好適な実施形態では、光学センサはライダーである。ライダーは特に敏感な光学センサであるので、ワイヤのパターンをライダーのＦＯＶ上に置くことは通常、信号を乱し、測定が乱される。しかし、本発明において提案される薄いワイヤは、ライダーにより放射及び／又は受信された信号を著しく乱さないということが分かった。
好適な実施形態では、ワイヤは、耐久性を改善するためにポリマー樹脂又はマグネトロンコーティングのようなコーティングにより保護される。ポリマー樹脂の場合、ポリマー樹脂はワイヤ上にだけ塗布されることができる。マグネトロンコーティングの場合、マグネトロンコーティングはカバー全体上に塗布される。
本発明はまたセンサデバイスを提案する。センサデバイスは筐体及びセンサを含む。センサデバイスはまた先に説明したようなガラスカバーを含む。
好適な実施形態では、センサデバイスは、ライダーであるセンサを含む。本発明はまた、ガラスカバーを製造する方法を提案する。本方法は、ガラスを準備する工程を含む。次に、導電材料で作られたワイヤ（２）のパターンがシルクスクリーン、ディジタル印刷又はエアロゾル印刷によりガラス上に印刷される。次に、少なくとも２つの電子パッド（３）が、ワイヤ（２）のパターンを電源へ接続するためにガラス上に置かれる。
図１ａを参照すると、ガラスカバー（図示せず）の加熱系（１）はワイヤ（２）のパターンを含む。この実施形態では、ワイヤ（２）は本質的に垂直方向である。ワイヤ（２）は、光学センサ（示されない）のＦＯＶ内のガラスカバー（示されない）上に位置決めされる。
ワイヤ（２）のパターンは２つの電子パッド（３）へ接続される。これらの電子パッドは光学センサ（示されない）のＦＯＶの外に位置決めされる。これらの２つのパッド（３）は電気をワイヤ（２）のパターンへ供給することを可能にする。この実施形態では、ワイヤ（２）のパターンは直列に接続される。
図１ｂを参照すると、ガラスカバー（示されない）の加熱系（１）はワイヤ（２）のパターンを含む。この実施形態では、ワイヤ（２）は本質的に垂直方向である。ワイヤ（２）は、光学センサ（示されない）のＦＯＶ内のガラスカバー（示されない）上に位置決めされる。
ワイヤ（２）のパターンは２つの電子パッド（３）へ接続される。これらの電子パッドは光学センサ（示されない）のＦＯＶの外に位置決めされる。これらの２つのパッド（３）は電気をワイヤ（２）のパターンへ供給することを可能にする。この実施形態では、ワイヤ（２）のパターンは並列に接続される。並列の接続は、ワイヤ（２）の１つが破損されたとしても他のワイヤ（２）が依然として給電されることができるという追加利点を有する。
図２ａを参照すると、ガラスカバー（示されない）の加熱系（１）はワイヤ（２）のパターンを含む。この実施形態では、ワイヤ（２）本質的に水平方向である。ワイヤ（２）は、光学センサ（示されない）のＦＯＶ内のガラスカバー（示されない）上に位置決めされる。
ワイヤ（２）のパターンは２つの電子パッド（３）へ接続される。これらの電子パッドは光学センサ（示されない）のＦＯＶの外に位置決めされる。これらの２つのパッド（３）は電気をワイヤ（２）のパターンへ供給することを可能にする。この実施形態では、ワイヤ（２）のパターンは直列に接続される。
図１ｂを参照すると、ガラスカバー（示されない）の加熱系（１）はワイヤ（２）のパターンを含む。この実施形態では、ワイヤ（２）本質的に水平方向である。ワイヤ（２）は、光学センサ（示されない）のＦＯＶ内のガラスカバー（示されない）上に位置決めされる。
ワイヤ（２）のパターンは２つの電子パッド（３）へ接続される。これらの電子パッドは光学センサ（示されない）のＦＯＶの外に位置決めされる。これらの２つのパッド（３）は電気をワイヤ（２）のパターンへ供給することを可能にする。この実施形態では、ワイヤ（２）のパターンは並列に接続される。並列の接続は、ワイヤ（２）の１つが破損されたとしても他のワイヤ（２）が依然として給電されることができるという追加利点を有する。
図３ａを参照すると、ガラスカバー（示されない）の加熱系（１）はワイヤ（２）のパターンを含む。この実施形態では、ワイヤ（２）は本質的に斜めである。ワイヤ（２）は、光学センサ（示されない）のＦＯＶ内のガラスカバー（示されない）上に位置決めされる。
ワイヤ（２）のパターンは２つの電子パッド（３）へ接続される。これらの電子パッドは光学センサ（示されない）のＦＯＶの外に位置決めされる。これらの２つのパッド（３）は電気をワイヤ（２）のパターンへ供給することを可能にする。この実施形態では、ワイヤ（２）のパターンは直列に接続される。
図３ｂを参照すると、ガラスカバー（示されない）の加熱系（１）はワイヤ（２）のパターンを含む。この実施形態では、ワイヤ（２）は本質的に斜めである。ワイヤ（２）は、光学センサ（示されない）のＦＯＶ内のガラスカバー（示されない）上に位置決めされる。
ワイヤ（２）のパターンは２つの電子パッド（３）へ接続される。これらの電子パッドは光学センサ（示されない）のＦＯＶの外に位置決めされる。これらの２つのパッド（３）は電気をワイヤ（２）のパターンへ供給することを可能にする。この実施形態では、ワイヤ（２）のパターンは並列に接続される。並列の接続は、ワイヤ（２）の１つが破損されたとしても他のワイヤ（２）が依然として給電されることができるという追加利点を有する。
本発明は添付図面及びこれまでの明細書において示されかつ詳細に説明されたが、このようなイラスト及び説明は、例示的又は一例であり、したがって限定的でないと考えるべきである。これまでの説明は本発明のいくつかの実施形態を詳述する。しかし、前述の明細書がどのように詳細に文章で記載されても本発明は多くの方法で実施されることができるということが理解されるようになる。本発明は開示された実施形態に限定されない。
Claims (15)
- 加熱系（１）を含む光学センサのガラスカバーであって、
ａ．導電材料で作られたワイヤ（２）のパターンであって、前記ガラスカバーの前記光学センサの視界内に位置決めされたワイヤ（２）のパターン；
ｂ．前記ワイヤ（２）のパターンを電源へ接続するように構成された少なくとも２つの電子パッド（３）であって、前記ガラスカバー上の前記光学センサの前記視界の外に位置決めされた少なくとも２つの電子パッド（３）を含むガラスカバーにおいて、
前記ワイヤ（２）は、１４～３００μｍ、好適には２５～２００μｍ、より好適には３５～１００μｍ、さらに好適には４５～５５μｍの幅を有することを特徴とする、ガラスカバー。 - 前記導電材料は導電性インク又は導電ペーストであることを特徴とする、請求項１に記載のガラスカバー。
- 前記ワイヤ（２）のパターンのピッチは４～２０ｍｍ、好適には５～１５ｍｍ、より好適には６～１０ｍｍ、さらに好適には７～８ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガラスカバー。
- 前記ガラスカバーはフロントガラスの一部、車両のサイドライト若しくはバックライト、又は車両のトリム要素の一部であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 前記ワイヤ（２）はシルクスクリーン、ディジタル印刷又はエアロゾル印刷により前記ガラスカバー上に付着されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 前記導電材料は５μｍ未満の直径の粒子で構成されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 前記導電材料はナノ粒子で構成されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 前記粒子又はナノ粒子は銀で作られることを特徴とする、請求項６又は７に記載のガラスカバー。
- 前記ワイヤ（２）のパターンは主として水平方向ワイヤ（２）、垂直方向ワイヤ（２）、又は斜め方向ワイヤ（２）により構成されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 前記光学センサはライダーであることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 前記ワイヤ（２）はポリマー樹脂により被覆されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 前記ガラスカバーはマグネトロンコーティングにより被覆されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載のガラスカバー。
- 筐体、請求項１～１２のいずれか一項に記載のガラスカバー、及びセンサを含むセンサデバイス。
- 前記センサはライダーであることを特徴とする、請求項１３に記載のセンサデバイス。
- 請求項１～１２のいずれか一項に記載のガラスカバーを製造する方法であって、
－ガラスを準備する工程；
－導電材料で作られたワイヤ（２）のパターンをシルクスクリーン、ディジタル印刷又はエアロゾル印刷により前記ガラス上に印刷する工程；
－前記ガラス上に位置決めされた少なくとも２つの電子パッド（３）を介して前記ワイヤ（２）のパターンを電源へ接続する工程
を含む方法。
Applications Claiming Priority (3)
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