CN101459991A - 具有电阻加热元件的窗 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有电阻加热元件的电加热窗，所述电加热窗旨在装配有通过窗的观察区域观察被成像物体的成像装置。所述窗的观察区域包括第一边缘和第二边缘以及上边缘和下边缘。所述窗包括电阻加热元件，其包括用于连接至电源的第一电连接装置和第二电连接装置，以及在所述第一电连接装置和第二电连接装置之间延伸的至少一根传导线。所述至少一根传导线多次沿弧形路径延伸通过所述观察区域，所述弧形路径等于或小于波长的一半。

Description

具有电阻加热元件的窗
技术领域
本发明涉及一种具有电阻加热元件的电加热窗，尤其涉及具有设置为与成像装置(例如照相机)协同工作的电阻加热元件的窗。
背景技术
随着道路安全团体、政府机构、车辆制造商和其他有关方设法增加道路安全，尽管交通日益拥堵和使驾驶员分心的事物的日益增长，一种采用的方法是为驾驶员提供技术辅助以帮助他们安全地驾驶。例如，一个这样的辅助措施可相对于道路前方监视车辆路线，并且当发生偏离的时候提醒驾驶员。可替代的，可以监视一个车辆与另一车辆之间的间隔，并且当该间隔降低到低于期望值时提醒驾驶员。在更先进的系统中，可以安排车辆自动地采取补救措施。进一步的可能是在由于不利天气或低光度(例如在雾中或在晚上)导致的低能见度的情况下为驾驶员提供辅助。也希望通过使用照相机增大驾驶员在难以看见的地方(例如紧接围绕车辆低于车窗的水平的地方的视野，特别是车辆的两侧或后方)的视野辅助驾驶员以安全地操纵车辆。
所有这样的系统依赖于一些成像装置类型，例如照相机，用以观察或监视车辆周围、其本身所在的道路、其他车辆等。不言而喻的是，如果由该装置形成的影像在某种程度上受到削弱，这些系统的功能会受到不利影响。因此，一个先决条件是该成像装置应具有清楚的视界，无论天气情况如何，不受窗上的雾、霜、冰、湿气或雪的影响。
在欧洲专利EP 1,605,729 A2中描述了双层玻璃窗。该双层玻璃窗可用于例如汽车的车辆中。该文件进一步描述了成像装置的使用。为了防止成像装置的成像受到双层玻璃窗上的冰或湿气的妨碍，该双层玻璃窗在该窗的双层玻璃之间设置有薄片状的传导加热元件。该传导加热元件可为薄钨丝，其典型厚度为15-50μm并且设置为间隔1.8-3.0mm。该钨丝可沿卷曲的路径设置。然而，当使用成像装置成像时，特别是在晴朗的天气时，已发现卷曲的钨丝或弯曲形状的钨丝会眩目，即，产生多个不受欢迎的反射点。因此，对于敏感的成像装置这些形状会产生缺点。当设置这些成像装置用于例如计算机的处理单元(其读取和分析所捕捉的成像)时，这个问题会变得显而易见。
该描述的钨丝可进一步地以左右交互的方式设置。然而，对于敏感的成像装置和连接的分析装置来说，这些种类的图案可导致对该成像装置的读取和所捕捉成像解释的干涉，例如在对特定参数诸如道路中心线或水平线成像时。因此，需要提供一种减小眩目倾向并将对敏感成像装置和其分析设备的干涉风险最小化的解决方案。
发明内容
本发明的一个目的为减小加热元件对成像装置的成像的干涉。本发明的另一个目的为减小来自加热元件的眩目点的量，所述眩目点可干涉成像装置的成像。这些目的至少部分由依照本发明的电加热窗解决。依照本发明的窗包括第一侧和第二侧，相当于车辆组装后的内侧和外侧。窗适于装配有通过所述窗的观察区域观察被成像物体的成像装置。所述窗的观察区域包括第一边缘和第二边缘以及上边缘和下边缘。所述窗进一步包括电阻加热元件，所述电阻加热元件包括用于连接至电源的第一电连接装置和第二电连接装置，以及在所述第一电连接装置与第二电连接装置之间延伸的至少一根传导线。所述至少一根传导线沿弧形路径多次延伸通过所述观察区域，其中弧形路径等于或小于波长(wave length)的一半。本发明提供了可加热某一区域以去除湿气或结冰从而为成像装置提供清楚的视野的窗。该窗进一步设有电阻加热元件，其减小与成像装置和/或连接的分析设备(例如处理单元，计算机)的不利干涉的风险。
弧形路径可包括半径为20-200mm，优选地为30-150mm，更优选地为30-125mm，最优选地为35-100mm之间的形状。已经发现这些区间提供的测量参数之间的干涉最小并在同时提供最少的可能干扰其成像读取或任何后续分析的眩目点。进一步发现一种改进的方法是如果这些半径中的3个中的至少2个彼此不同的话可同时完成加热并实现上述优点。依照本发明的电加热窗可由包括朝向所述观察区域下边缘的后续半径相等或半径增加的弧形路径来进一步优化。对于观察区域其表现为金字塔形的、锥形或漏斗状，已经发现该构造具有额外的优点。
在本发明的具体实施例中，电加热窗和最接近所述观察区域的上边缘的第一弧形路径包括第一半径R1，随后的第二弧形路径包括第二半径R2。后续的弧形路径中至少第三弧形路径包括第三半径R3，第四弧形路径包括第四半径R4，并且其中仅所述第一半径和所述第二半径(R1和R2)基本上相等。可选地可存在具有第五半径R5的第五弧形路径和具有第六半径R6的第六弧形路径。在本发明的一个实施例中，传导线通过所述观察区域4-20次。尽管已经发现4-10次为优选。
上述弧形路径可被说成包括基部B和点P。尽管该基部和点为虚构的，但它们用作描述性标识以说明弧形路径的弯曲方向。在这个意义上该点P面向观察区域的下边缘并且该基部B面向观察区域的上边缘。应该注意的是，遵循下文对上和下的定义，界定为朝向观察区域的上边缘延伸的某些事物也朝向窗的上边缘延伸。在本发明的一个实施例中，该点P面向观察区域的上边缘并且该基部B面向观察区域的下边缘。进一步地在本发明的范围内，该点P面向观察区域的第一边缘并且该基部B面向观察区域的第二边缘或者替代为该点P面向观察区域的第二边缘并且该基部B面向观察区域的第一边缘。上面的组合和上述的混合也是可能的，例如螺旋线图案为弧形路径与指向观察区域的上边缘和下边缘的点的组合，尽管这种图案可能不是最优选的。从而结束于螺旋线图案的中心的部分传导线优选地沿弧形路径从螺旋线图案导引出并且与剩余的传导线隔离以防止系统短路。然而仍然重要的是，不存在垂直或水平直线，因为已经发现垂直或水平直线干涉成像装置和所捕捉数据(例如图象)的分析。
传导线优选地设置在窗的第一侧上。在该窗与车辆组装后，该第一侧相当于窗的内侧。在实践中，在组装后第一侧通常为窗的凹侧并且第二侧通常为窗的凸起侧和外侧。
为了提供来自传导线的干涉绝对最小值，该弧形路径优选地在观察区域的第一边缘和第二边缘之间延伸并越过观察区域的第一边缘和第二边缘。在这个实施例中，没有垂直的传导线设置在观察区域内。观察区域可包括虚拟的垂直中心线，其中弧形路径设置为关于所述垂直中心线对称。
可选地在观察区域内传导线厚度为0.1-0.5mm，优选的厚度为0.2-0.4mm。
依照本发明的窗可进一步装配至少一个第二电阻加热元件。本发明进一步涉及包括依照本发明的电加热窗和成像装置的车辆，可选地该成像装置装备有眩目保护装置。
附图说明
参考所述附图将更详细地描述本发明，其中：
图1显示了使用于车辆中的电加热窗的总体示意图；
图2显示了电加热窗的总体示意图；
图3显示了依照本发明的设置有成像装置的窗的部分，其带有直接看入到成像装置中的视界；
图4显示了图2中所示的本发明的实施例的立体图；
图5显示了依照本发明一个实施例的窗的传导线的图案。
具体实施方式
图1显示了组装在车辆中的依照本发明的电加热窗1。成像装置10设置在窗上并部分设置在车辆的内顶上。
图2显示了打算安装有成像装置10--例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感照相机--的电加热窗1(下文称为该窗)的示意图。更明确地，所示的窗1为车辆的前挡风玻璃。
成像装置10可连接至处理单元，例如计算机(未显示)。在使用期间，该成像装置捕捉例如道路的图像。随后，该处理单元分析该图像并识别需要或不需要的特征。例如，该处理单元可设置为用于识别道路的中心线，该处理单元将该中心线的位置与车辆的位置相关联并且能够根据分析的结果采取措施。这样的措施可为告诉驾驶员将车辆驾驶至安全位置的语音提醒、启动提醒其他驾驶员的灯光信号、直接纠正车辆的驾驶等。本发明范围内的任何措施都是可能的。
依照本发明的窗对于确保这种系统的功能不会受到冰、霜、雪、雾、湿气等阻碍是非常有利的。如图2所示，该窗1包括内侧1a和外侧1b、第一边缘2和第二边缘3以及上边缘4和下边缘5。当该窗1安装至车辆上时，该窗1的内侧1a倾向于面向车辆内部，而该窗1的外侧1b倾向于背向车辆内部面向外。成像装置10设置在该窗1的内侧1a上邻近窗1的上边缘4。成像装置10通过窗上的观察区域11接收图像。观察区域11为通过其由该成像装置穿过该窗接收投射图像的区域，即，穿过窗该成像装置通过其看到物体的区域。观察区域11包括第一边缘12和第二边缘13以及上边缘14和下边缘15。
词汇上和下是相对的概念并且应该与定位在其车轮(如果有的话)上且处于正常和准备使用状态的车辆有关系。在此意义上，观察区域11的上边缘13倾向于更接近车辆的顶部而观察区域11的下边缘14倾向于更接近地面。
窗1具有在该窗1的上边缘14和下边缘15之间垂直延伸的中心线6。窗1基本上关于中心线6镜面对称。如所提及的，该成像装置10设置在窗1的内侧1a邻近窗1的上边缘4。其进一步设置成使得该中心线6在观察区域11的上边缘14和下边缘15之间以垂直的方式穿过该观察区域11的中心。窗1和观察区域11设有电阻加热元件以保持至少该观察区域11不受结冰和湿气影响。
图3以窗1的部分、成像装置10和电阻加热元件20的形式显示了本发明，带有直接看入成像装置10的视界。如可以看出的，出于清楚的原因仅部分地图示了窗1。成像装置10装备有透镜16。眩目保护装置17以盘状结构设置于透镜，以防止不需要的光反射进入透镜。观察区域11以点划线示出，其在本发明的该实施例中基本上对应于眩目保护装置17的形状。基于银和铜的传导线21形式的电阻加热元件20沿着观察区域11的第一侧12与第二侧13之间的弧形路径延伸穿过观察区域11。
电阻加热元件20所沿着的该弧形路径等于或小于半个波长。这个特征将使沿该电阻加热元件20的可能眩目点的量最小化。在实践中，以这种方式实现了在每个交叉点只有一个眩目点，同时保持了电加热元件的形状，这使得该成像装置及其所连接的传感装置将电阻加热元件误解为由该成像装置捕捉的图像的一部分并进而将该电阻加热元件误解为需要分析的物体的风险最小化。
在图3中，该弧形路径可视为带有基部B和点P，其中点P指向观察区域11的下边缘15并且基部B被设置为朝向观察区域11的上边缘14，然而在本发明的替代实施例中，弧形路径的点P可指向观察区域11的上侧14并且基部B可朝向观察区域11的下边缘15。
图4显示了图3中所示的本发明的实施例的立体图。可以看出，出于清楚的原因仅部分地图示了窗1。观察区域11以点划线显示并出于清楚的原因图示为相对于传导线21轻微地偏移。基本上为盘状结构的眩目保护装置17包括位于设置有成像装置10的一个端部处的开口30。从眩目保护装置的开口30起在底部33两侧设置第一侧壁31和第二侧壁32，该第一侧壁31和第二侧壁32从开口30起延伸并且在眩目保护装置17相对于开口30的远端处与眩目保护装置17的底部33结合。眩目保护装置17的结构允许眩目保护装置17连接至窗的内侧，优选地使得成像装置设置为相对于水平面为2-10度之间的角度，更优选地在2-6度之间。眩目保护装置17防止不需要的阳光反射进入成像装置，还能够将成像装置与窗和车辆快速和容易地组装。
在本发明的一个实施例中，眩目保护装置17基本上界定了观察区域11，这是有好处的，因为将不需要的阳光反射减少到最小。
参考图5，图5显示了传导线21在观察区域11的上侧14开始沿第一弧形路径22通过观察区域的实施例，第一弧形路径22具有半径R1。第一弧形路径22偏离进入基本上平行于观察区域的第一边缘12和第二边缘13的位于观察区域11之外的路径，此后沿具有半径R2的第二弧形路径23返回通过观察区域11，诸如此类。第三弧形路径24呈现半径R3，第四弧形路径25呈现半径R4，第五弧形路径26呈现半径R5，第六弧形路径展示半径R6等。总体上界定了接近于观察区域11的上边缘14的第二弧形路径的半径R2小于后续弧形路径24的后续半径R3。但是如图4所示，第一半径R1基本上等于第二半径R2。因此，在本发明的优选实施例中这些半径的关系为R1＝R2<R3<R4<R4<R5<R6。在本发明所示的实施例中，弧形路径对半径在表1中给出。
表1
 
弧形交叉点的数目(括号中数字来自图4) 半径(mm)
1(22) R1＝34
2(23) R2＝34
3(24) R3＝50
4(25) R4＝67
5(26) R5＝98
6(27) R6＝121
电阻加热元件20，更具体地指传导线21优选地用基于银和铜的材料制成，带有大约为0.1-0.5mm的厚度，优选地为0.2-0.4mm之间的厚度。
当与车辆组装时，电阻加热元件20自然地连接至车辆电气系统。这种连接为惯常做法，不需要详细描述。

Claims (17)

1.一种电加热窗(1)，包括用于安装成像装置(10)的第一侧和第二侧(1a，1b)，所述成像装置通过所述窗(1)的观察区域(11)观察被成像物体，
所述窗(1)的所述观察区域(11)包括第一边缘和第二边缘(12，13)以及上边缘和下边缘(14，15)，
所述窗(1)包括电阻加热元件(20)，所述电阻加热元件包括用于连接至电源的第一电连接装置和第二电连接装置，以及在所述第一电连接装置和第二电连接装置之间延伸的至少一根传导线(21)，
所述至少一根传导线(21)延伸穿过所述观察区域(11)，
其特征在于：
所述至少一根传导线(21)沿弧形路径(22，23，24，25，26，27)多次延伸穿过所述观察区域(11)，所述弧形路径等于或小于波长的一半。
2.根据权利要求1所述的电加热窗，其特征在于：所述弧形路径(22，23，24，25，26，27)包括具有半径(R1，R2、R3、R4，R5，R6)为20-200mm，优选地半径为30-150mm，更优选地半径为30-125mm，最优选地半径为35-100mm的形状。
3.根据权利要求2所述的电加热窗，其特征在于：所述弧形半径(R1，R2，R3，R4，R5，R6)中的3个中的至少2个彼此不同。
4.根据权利要求3所述的电加热窗，其特征在于：所述弧形路径(22，23，24，25，26，27)包括向着所述观察区域(11)的所述下边缘的后续相等或增加的半径。
5.根据权利要求4所述的电加热窗，其特征在于：最接近所述观察区域(11)的所述上边缘(14)的第一弧形路径(22)包括第一半径(R1)，随后的第二弧形路径(23)包括第二半径(R2)，并且，在后续的弧形路径中其中至少第三弧形路径(24)包括第三半径(R3)，第四弧形路径(25)包括第四半径(R4)，并且其中仅所述第一半径和所述第二半径(R1，R2)基本上相等。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述传导线(21)穿过所述观察区域(11)4-20次。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述弧形路径(22，23，24，25，26，27)中至少一些包括基部(B)和点(P)，并且其中所述点面向所述观察区域(11)的所述下边缘(15)，且其中所述基部(B)面向所述观察区域(11)的所述上边缘(14)。
8.根据权利要求7所述的电加热窗，其特征在于：所有的弧形路径(22，23，24，25，26，27)包括基部(B)和点(P)，并且其中所述点面向所述观察区域(11)的所述下边缘(15)，且其中所述基部(B)面向所述观察区域(11)的所述上边缘(14)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述传导线(21)设置在所述窗的所述第一侧(1a)上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述弧形路径(22，23，24，25，26，27)在所述观察区域(11)的所述第一边缘和第二边缘(12，13)之间延伸并越过所述第一边缘和第二边缘(12，13)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述观察区域包括虚拟的垂直中心线(6)，并且其中所述弧形路径(22，23，24，25，26，27)设置为关于所述垂直中心线(6)对称。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述传导线(21)在所述观察区域内厚度为0.1-0.5mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述窗包括第二电阻加热元件。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，其特征在于：所述弧形路径(22，23，24，25，26，27)中至少一些包括基部(B)和点(P)，并且其中所述点面向所述观察区域(11)的所述上边缘(14)，且其中所述基部(B)面向所述观察区域(11)的所述下边缘(15)。
15.根据权利要求13所述的电加热窗，其特征在于：所有的弧形路径包括基部(B)和点(P)，并且其中所述点面向所述观察区域(11)的所述上边缘(14)，所述基部(B)面向所述观察区域(11)的所述下边缘(15)。
16.根据权利要求7至13所述的电加热窗，其特征在于：所述传导线和所述弧形路径形成螺旋线图案。
17.一种车辆，包含根据前述权利要求中任一项所述的电加热窗，所述车辆进一步包括设置为与所述电阻加热元件协同工作的成像装置。
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