ВЕТРОВОЕ СТЕКЛО С СИСТЕМОЙ ПОДДЕРЖКИ ВОЖДЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК B60J1/02 B32B17/10 

Изобретение относится к остеклению, в частности, ветровому стеклу, позволяющему проводить сбор видеоданных в автомобиле в сочетании с камерой ADAS (Advanced Driver Assistance System - передовая система поддержки водителя). Изобретение также относится к устройству для комбинирования остекления (ветрового стекла) с камерой, с целью визуализации информации.

Остекление для автомобилей и соответствующие технологии постоянно развиваются, в частности, с целью повышения безопасности. Одной из важных инноваций являются системы поддержки вождения, или ADAS (Advanced Driver Assistance System). Согласно общему принципу, камеры, размещенные за ветровым стеклом, позволяют ADAS оказывать поддержку водителю во время вождения. Такое устройство ADAS, в том числе, имеет следующие функции, хотя этот перечень не является исчерпывающим:

- предупреждать водителя, когда автомобиль ненамеренно покидает полосу движения,

- сигнализировать об экстренной остановке,

- улучшать ночное видение,

- обеспечивать обзор на 360 градусов благодаря обзорным экранам, видимым водителю,

- распознавать дорожные знаки, установленные по краю дороги,

- гарантировать точное определение расстояния и обнаружение предметов в двумерном или же трехмерном режиме (а именно, со стереоскопическим эффектом, например, при помощи множества камер).

В наиболее классическом варианте устройство включает, по меньшей мере, одну камеру, расположенную за ветровым стеклом автомобиля. В современных вариантах таких устройств возникает проблема загромождения. Действительно, место, имеющееся в распоряжении на переднем стекле автомобиля для таких устройств, очень ограничено, так как они не должны сужать обзор для водителя по очевидным причинам безопасности. Такая зона 100, иногда в данной области техники именуемая Y0, обычно находится в центральной верхней части ветрового стекла, как показано на прилагаемой фиг. 1. В этой зоне 100 одна или несколько камер ориентированы под некоторым углом к поверхности ветрового стекла. В частности, объектив и соединенный с ним датчик изображения (CCD или CMOS (камера на приборах с зарядовой связью или комплементарный металло-оксидный полупроводник)) ориентированы непосредственно на зону сбора видеоданных в направлении, близком параллельному земле, то есть, лишь немного наклоненном к дороге, как показано на прилагаемых фигурах. Другими словами, камера направлена на дорогу под небольшим углом и предназначена для выполнения указанных функций.

Более конкретно, что касается ветрового стекла, принимая во внимание размер объектива, датчика камеры и корпуса, надлежащее поле зрения, доступное для каждой камеры, обуславливает требование, чтобы общий обращенный наружу пучок (или, скорее, совокупность общих пучков согласно заданному пространственному углу) каждой из камер проходил через определенное окно 101 трапецеидальной формы на ветровом стекле, как показано на прилагаемой фиг. 1.

Учитывая, что само ветровое стекло в зоне сбора видеоданных наклонено под небольшим углом к дороге, для применения камеры уменьшенного размера требуется наличие на ветровом стекле трапецеидального окна 101 относительно большого размера, размер которого увеличивается с увеличением пространственного угла, который необходимо наблюдать, как показано на прилагаемой фиг. 1.

Такая конфигурация влечет за собой использование черного покрытия 102, такого как слой эмали или черного лака, на всей поверхности остекления, расположенной напротив устройства, включающего камеру ADAS, в том числе, ее корпус, настолько, чтобы скрыть последний.

Кроме того, если соединено множество камер, например, с целью обеспечения множества функций, как описано выше, или же для обработки и/или анализа в трехмерном (стереоскопическом) режиме, оказывается, к тому же, необходимым отделить друг от друга различные трапецеидальные зоны, соответствующие каждой камере, как показано на фиг. 1. Именно в таком случае размер поверхности 102 с черным покрытием на стекле может иметь большие размеры, способные существенно уменьшить общее поле обзора водителя через ветровое стекло. В большом числе современных вариантов реализации, объединяющих множество камер ADAS, почти вся поверхность ветрового стекла в центральной верхней части должна быть закрыта слоем черного покрытия, как показано на прилагаемой фиг. 1.

Целью настоящего изобретения является обеспечение решения, позволяющего устранить описанные выше проблемы, в частности, позволяющего обойти проблемы, связанные с загромождением, в частности, путем уменьшения черной поверхности, присутствующей на ветровом стекле для отделения или маскировки камер ADAS, находящихся позади стекла.

В частности, стало возможным разрешение имеющихся проблем путем модификации ориентации оптической системы камеры так, чтобы она отклонилась на угол ß по вертикали.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к многослойному (ламинированному) ветровому стеклу для автомобиля, включающему два листа стекла, наружный и внутренний, связанные между собой внутренним слоем, образованным из термопластичного материала с коэффициентом преломления n₁, при этом, ветровое стекло снабжено отверстием, проходящим, по меньшей мере, через один из листов стекла и, предпочтительно, проходящим через внутренний слой, при этом, в отверстии находится оптическое устройство, предназначенное для отклонения светового пучка, падающего, по существу, горизонтально на поверхность ветрового стекла, обращенную наружу автомобиля, и сведения этого светового пучка почти без его деформации на устройство сбора видеоданных камеры, такое как датчик CCD или CMOS, расположенное напротив поверхности ветрового стекла, обращенной к салону автомобиля, при этом, поверхность указанного датчика расположена, по существу, параллельно поверхности ветрового стекла.

Под термином «по существу, горизонтально» понимается, например, что угол, образующийся между поверхностью земли и лучами светового пучка, составляет менее 30°, в частности, менее 20° и даже менее 10°.

Под термином «по существу, параллельно» понимается, например, что угол, образующийся между внутренней поверхностью ветрового стекла и между воспринимающей поверхностью детектора CCD составляет менее 30°, в частности, менее 20° и даже менее 10°.

Ниже описаны некоторые преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения, которые не имеют ограничительного характера, и, разумеется, в случае необходимости могут сочетаться друг с другом:

- Указанное ветровое стекло снабжено отверстием, проходящим через листы стекла и внутренний слой.

- Оптическое устройство включает комбинацию собирающей(их) линзы и рассеивающей(их) линзы.

- Оптическое устройство включает в направлении от наружной к внутренней стороне остекления первую собирающую линзу, рассеивающую линзу и собирающую линзу.

- В качестве альтернативы, ветровое стекло может быть снабжено отверстием, проходящим только через наружный лист стекла, в котором установлено оптическое устройство. В таком варианте реализации, например, оптическое устройство включает в направлении от наружной к внутренней стороне остекления одну собирающую линзу и одну рассеивающую линзу. Преимущественно, одна собирающая линза приклеена к задней поверхности внутреннего листа стекла.

- Оптическое устройство включает, кроме того, пластик с коэффициентом преломления n₂, меньшим или равным n₁.

- Оптическое устройство включает, кроме того, пластик с коэффициентом преломления n₂, меньшим n₁.

- Оптическое устройство включает в направлении от наружной к внутренней стороне остекления первую собирающую линзу, рассеивающую линзу, собирающую линзу и, необязательно, пластик с коэффициентом преломления n₂, меньшим n₁, расположенный между линзами.

- Указанный коэффициент преломления n₂ меньше коэффициента преломления n₁, по меньшей мере, на 0,05, предпочтительно, по меньшей мере, на 0,1.

- Внутренний слой представляет собой PVB (поливинилбутираль).

- Внутренний слой представляет собой PVB, и материал, содержащийся в оптическом устройстве, обладает коэффициентом преломления n₂, лежащим в диапазоне от 1,31 до 1,43.

- Материал слоя с коэффициентом преломления n₂ выбран из алифатических уретанакрилатных полимеров, возможно, фторированных.

- Указанное оптическое устройство расположено в верхней центральной зоне остекления.

Изобретение также относится к устройству сбора видеоданных через ветровое стекло, выдаваемых из зоны улавливания светового излучения, падающего по существу горизонтально на поверхность ветрового стекла, обращенную наружу автомобиля, при этом, устройство отличается тем, что включает камеру, в частности, камеру ADAS, в которой имеется датчик изображения, и ветровое стекло, такое, как описано выше, и причем поверхность датчика изображения камеры расположена, по существу, параллельно поверхности ветрового стекла.

На фиг. 1 показан вид в изометрии устройства сбора видеоданных, имеющегося в настоящее время в продаже, как описано выше.

На фиг. 2 схематично, в разрезе посередине, показано ветровое стекло, соответствующее первому варианту осуществления изобретения, а также ход светового излучения извне автомобиля до объектива камеры ADAS, размещенной позади ветрового стекла.

На фиг. 3 схематично, в разрезе посередине, показано ветровое стекло, соответствующее второму варианту осуществления изобретения, а также ход светового излучения извне автомобиля до объектива камеры ADAS, размещенной позади ветрового стекла.

Более конкретно, фиг. 2 иллюстрирует вариант осуществления настоящего изобретения более детально, но не в ограничивающем смысле.

На этой фигуре представлено многослойное остекление в плоскости разреза, сделанного посередине. Начальный световой пучок 3 поступает на поверхность наружного листа 4 ветрового стекла извне автомобиля, а именно, из зоны дороги, наблюдение за которой должна вести камера, схематично показанная на фиг. 2 как один датчик 7, и расположенная в верхней части ветрового стекла 1. Датчик 7, предпочтительно, включает поверхностный матричный CCD (устройство на приборах с зарядовой связью) или CMOS (комплементарный металло-оксидный полупроводник).

Под световым пучком в контексте настоящего изобретения понимается совокупность световых лучей, поступающих под определенным пространственным углом, которые должна воспринимать камера 7. На фиг. 2 для большей ясности это излучение показано только двумя световыми лучами.

Как показано на фиг. 2, пучок 3 излучения извне автомобиля поступает на ветровое стекло под углом падения α, небольшим относительно горизонтали, в принципе, менее 30°, даже менее 20° и даже менее 10°. Установка камеры непосредственно за ветровым стеклом 1 обычно предполагает, что для улавливания указанного пучка ось ориентации камеры также составляет угол α, небольшой относительно дороги и значительный относительно перпендикуляра к внутренней поверхности 13 ветрового стекла в зоне установки камеры, как показано на фиг. 2 пунктирной линией.

Как указано ранее в связи с фиг. 1, в такой конфигурации образованная на остеклении поверхность 102, покрытая черной эмалью или лаком, чтобы полностью скрыть все это оборудование, может иметь очень внушительные размеры, и даже, возможно, существенно сужать общее поле обзора водителя через ветровое стекло.

Остекление 1, показанное на фиг. 2, представляет собой обычное многослойное ветровое стекло, включающее первый лист 4 стекла и второй лист 5 стекла, при этом, два листа стекла связаны между собой внутренним слоем 6, образованным из термопластичного материала, чаще всего - поливинилбутираля (PVB). Ветровое стекло получают путем горячего ламинирования элементов 4, 5 и 6 хорошо известным, обычным способом. Не выходя за рамки изобретения, внутренний слой, разумеется, может включать множество листов термопластичного материала разной природы, например, с различной жесткостью для улучшения акустических свойств, как описано, например, в публикации US 6132882, а именно, совокупность листов PVB с различной жесткостью. Также один из листов стекла может быть тоньше, чем обычно. Равным образом, и внутренний слой, согласно изобретению, может иметь клиновидную форму, а именно, ввиду применения HUD (Head Up Display - приборная панель на ветровом стекле). Кроме того, один из листов вкладыша может быть слегка окрашен в жидком состоянии при его приготовлении.

Во внутреннем листе 6, в зоне остекления, расположенной в области искомого конечного размещения камеры, в ветровом стекле выполнен вырез таким образом, чтобы получилось отверстие 8 с размерами, достаточными и необходимыми для размещения в нем оптического устройства 2, соответствующего изобретению, толщина которого, по существу, равна толщине ветрового стекла.

Устройство 2 согласно фиг. 2 включает набор собирающих и рассеивающих линз, однако, такой вариант реализации не следует рассматривать как ограничивающий объем настоящего изобретения. Размер и расстояние между линзами согласно технологиям, известным в данной области, таковы, что излучение 3, вначале, по существу, горизонтальное, как описано ранее, отклоняется и сводится при прохождении оптического устройства к светочувствительной части датчика 7, который также может быть размещен таким образом, чтобы его активная поверхность находилась, в данном случае, по существу, параллельно внутренней поверхности второго листа 5 стекла в зоне приема изображения. Таким образом, возможно отклонить узел камеры и, следовательно, сократить место позади остекления, которое занимают все элементы, отвечающие за обработку изображения, и их корпусы. Равным образом, возможно приблизить датчик 7 камеры к остеклению, что также приводит к существенному уменьшению перегруженности, связанной с его применением.

Как показано выше, такая конфигурация позволяет значительно ограничить размеры трапецеидальной зоны, пересекаемой пучком, на ветровом стекле и, следовательно, общую поверхность черной зоны 102 остекления. Например, можно рассчитать, что отклонение ß камеры только на 5° позволяет уменьшить поверхность указанной трапецеидальной зоны более, чем на 50%. На фиг. 1 сплошной линией показана трапецеидальная зона, соответствующая уже существующей конфигурации, а пунктирной линией - трапецеидальная зона в конфигурации настоящего изобретения.

Согласно изобретению, возможно значительное ограничение поверхности черной зоны на ветровом стекле или, в качестве альтернативы, размещение в доступной зоне ветрового стекла большего числа камер, а именно, ввиду обеспечения стереоскопического наблюдения или же для увеличения числа точек контроля за дорогой и/или количества функций, таких как описанные выше.

Более точно, как показано на фиг. 2 пунктирной линией, которая означает ход светового излучения 3 в оптическом устройстве, падающее излучение отклоняется первой собирающей линзой 9. Отклоненный таким образом пучок затем выравнивается второй рассеивающей линзой 10 и, преимущественно, ограничивается в оптическом устройстве термопластичным материалом 12, коэффициент преломления n₂ которого меньше, чем коэффициент преломления термопластичного листа 6.

С практической точки зрения, этот материал с коэффициентом преломления n₂ выбран из пластических материалов, обладающих свойством адгезии к поверхностям стекла или пластмассы.

В частности, материал 12 выбран, преимущественно и предпочтительно, таким образом, что его коэффициент преломления n₂, намного меньше коэффициента преломления материала, образующего лист вкладыша 6. Под «намного меньшим» понимается разность коэффициентов, по меньшей мере, 0,05, предпочтительно, по меньшей мере, 0,1.

В частности, например, если материал 6 является термопластичным материалом типа PVB, коэффициент преломления которого составляет порядка 1,48, материал, выбираемый в качестве материала с коэффициентом преломления n₂, может быть, преимущественно, выбран из полиакрилатов, в частности, алифатических уретанакрилатных полимеров, возможно, фторированных, коэффициент преломления которых может варьироваться от 1,31 до 1,42 в зависимости от состава. Из таких адгезивных полимеров компанией Nordland на рынок выведены продукты NOA 1315, NOA 132, NOA 1327, NOA 1328, NOA 133, NOA 13685, NOA 1375, NOA 138, NOA 142.

Вырезанная часть 8 в ветровом стекле обычно имеет незначительные размеры относительно поверхности ветрового стекла или остекления.

Форма и размеры вырезанной части 8 также выбирают согласно имеющимся в данной области технологиям так, чтобы эффективным и селективным образом собирать совокупность падающего светового излучения, а) проходящего через ветровое стекло, в) находящегося в пределах наружного (относительно транспортного средства) пространственного угла и с) исходящего из зоны, перед транспортным средством, которую должна воспринимать камера.

На фиг. 3 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором ветровое стекло снабжено отверстием 8, в данном случае также проходящим через наружный лист 4 стекла, где установлено указанное оптическое устройство 2, которое включает комбинацию собирающей линзы и рассеивающей линзы. Согласно этому варианту, во внутреннем листе 5 стекла отверстия нет, и световое излучение, отклоненное оптическим устройством 2, проходит через лист 5. Согласно этому варианту, собирающая линза 11, в данном случае, размещена (приклеена) на задней поверхности 13 внутреннего листа 5 стекла с целью отклонения пучка, по существу, без деформации, к датчику 7 камеры.

Группа изобретений относится к многослойному ветровому стеклу 1 для автомобиля и устройству для сбора видеоданных камеры. Стекло включает два листа стекла - наружный 4 и внутренний 5, связанные между собой вкладышем 6, образованным из термопластичного материала с коэффициентом преломления n_1. Указанное ветровое стекло снабжено отверстием 8, проходящим по меньшей мере через один из указанных листов стекла, предпочтительно проходящим через указанный вкладыш. В указанном отверстии находится оптическое устройство 2, предназначенное для отклонения светового пучка 3, поступающего на поверхность ветрового стекла, обращенную вовне автомобиля, по существу, горизонтально, и его сведения почти без изменения на устройство 7 сбора видеоданных камеры, такое как датчик CCD или CMOS, расположенное напротив поверхности ветрового стекла, обращенной к салону автомобиля. Указанный датчик расположен, по существу, параллельно поверхности 13 указанного ветрового стекла. Обеспечивается уменьшения черной поверхности, присутствующей на ветровом стекле для отделения или маскировки камер ADAS, находящихся позади стекла. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многослойное ветровое стекло (1) для автомобиля, включающее два листа стекла, наружный (4) и внутренний (5), связанные между собой внутренним слоем (6) из термопластичного материала с коэффициентом преломления n₁, при этом ветровое стекло снабжено отверстием (8), проходящим по меньшей мере через один из листов стекла, при этом в отверстии находится оптическое устройство (2) для отклонения светового пучка (3), поступающего, по существу, горизонтально на поверхность ветрового стекла, обращенную наружу автомобиля, и для сведения светового пучка почти без деформации на устройство (7) сбора видеоданных камеры, такое как датчик CCD или CMOS, расположенное напротив поверхности ветрового стекла, обращенной к салону автомобиля, при этом датчик расположен, по существу, параллельно поверхности (13) ветрового стекла.

2. Стекло по п. 1, в котором оптическое устройство (2) включает комбинацию собирающей(их) линзы и рассеивающей(их) линзы.

3. Стекло по п. 1, снабженное отверстием (8), проходящим через листы (4, 5) стекла и внутренний слой.

4. Стекло по любому из пп.1-3, в котором оптическое устройство включает, в направлении от наружной к внутренней стороне остекления, первую собирающую линзу (9), рассеивающую линзу (10) и собирающую линзу (11).

5. Стекло по любому из пп.1-4, в котором оптическое устройство дополнительно включает пластик (12) с коэффициентом преломления n₂, меньшим или равным n₁.

6. Стекло по любому из пп.1-5, в котором оптическое устройство дополнительно включает пластик с коэффициентом преломления n₂, меньшим n₁.

7. Стекло по любому из пп.1-6, в котором оптическое устройство включает, в направлении от наружной к внутренней стороне остекления, первую собирающую линзу (9), рассеивающую линзу (10), собирающую линзу (11) и пластик (12) с коэффициентом преломления n₂, меньшим n₁, расположенный между линзами.

8. Стекло по любому из пп.1-7, в котором коэффициент преломления n₂ меньше коэффициента преломления n₁ по меньшей мере на 0,05, предпочтительно по меньшей мере на 0,1.

9. Стекло по любому из пп.1-8, в котором внутренний слой (6) изготовлен из PVB, причем материал (12), содержащийся в оптическом устройстве, имеет коэффициент преломления n₂ в диапазоне от 1,31 до 1,43.

10. Стекло по любому из пп.5-9, в котором материал слоя пластика с коэффициентом преломления n₂ выбран из алифатических уретанакрилатных полимеров, необязательно фторированных.

11. Стекло по п. 1, снабженное отверстием (8), проходящим только через наружный лист (4) стекла, в котором установлено оптическое устройство.

12. Стекло по любому из пп.1-11, в котором оптическое устройство включает, в направлении от наружной к внутренней стороне остекления, собирающую линзу (9) и рассеивающую линзу (10).

13. Стекло по п.11 или 12, в котором собирающая линза (11) помещена на задней поверхности внутреннего листа (5) стекла.

14. Стекло по любому из пп.1-13, в котором оптическое устройство расположено в верхней центральной зоне остекления.

15. Устройство сбора видеоданных через ветровое стекло, исходящих из зоны улавливания светового излучения, поступающего, по существу, горизонтально на поверхность ветрового стекла, обращенную наружу автомобиля, отличающееся тем, что содержит:

- камеру, в частности камеру ADAS, содержащую датчик (7) изображения,

- ветровое стекло (1) по любому из пп.1-14, причем поверхность датчика (7) изображения камеры расположена, по существу, параллельно поверхности ветрового стекла.