CN114040845B - 玻璃元件、具有玻璃元件和相关热像仪的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及装置，其包括车辆的装配玻璃（100）和热像仪，装配玻璃在外围区域中包括通孔，通孔包括具有非平行表面的嵌件（2）。

Description

玻璃元件、具有玻璃元件和相关热像仪的装置
技术领域
本发明涉及车辆装配玻璃、特别是挡风玻璃，具有这样的装配玻璃、用于信息可视化的热像仪的装置。
背景技术
车辆装配玻璃和相关技术不断发展，尤其是为了改进安全性。
特别地，专利GB2271139提出了一种挡风玻璃，它包括层压装配玻璃，所述层压装配玻璃在中央部分并且靠近上部纵向边缘具有开口，所述开口填充有以对热红外高度透明的材料制成的嵌件(insert)，所述材料更确切地说是硫化锌(ZnS)，其具有5至15μm至少50％的透射率。与驾驶员可以看到的屏幕相连的专用热像仪位于客舱中，正对该嵌件。孔是圆形的，并且嵌件是粘在孔壁上的圆盘。
就制造而言，在将挡风玻璃的玻璃送去压热之前制造该孔。
这样的装置对物体或人的检测性能有待改进。
发明内容
为此，本发明涉及玻璃元件，其包括：
-车辆装配玻璃(尤其是层压和/或有弧度的装配玻璃)，所述车辆尤其是机动车辆(汽车、卡车、公共交通工具：公交车、旅行客车等)或铁路车辆(特别是最高速度高达90km/h或高达70km/h，特别是地铁、有轨电车)，所述装配玻璃特别是具有给定厚度E1(低于厘米级，尤其是针对机动车挡风玻璃至多5mm)的挡风玻璃、后窗、侧窗玻璃，装配玻璃具有旨在朝向外部(安装就位后朝向外部)的主外表面(称为F1)和旨在处于客舱侧(安装就位后处于客舱侧)的(最)主内表面(称为F2、或者如果是层压装配玻璃则称为F4的表面)，装配玻璃包括在内表面(face interne)和外表面(face externe)之间的通孔，优选地在外围区域中包括，所述外围区域优选地在装配玻璃的上部(优选地在上部纵向边缘，尤其是在上部的中央区)，所述孔由装配玻璃的侧壁界定，所述孔尤其是形成外围缺口的疏通孔或(被壁包围的)封闭孔，特别地所述孔直径恒定或内部面(face intérieure)处的直径大于外部面(faceextérieure)处的直径，所述孔尤其是具有凸状直截面，所述直截面特别是圆形或卵形或椭圆形或者矩形、正方形或六边形，其直径特别地为至多40mm或35mm(大于或等于嵌件的恒定或可变直径)
-在所述通孔中的嵌件，所述嵌件由在LB波长范围内透明的材料制成，所述LB波长范围在红外光谱中超过2.5μm、从至少9.5至10.5μm、且优选地从8至12μm，嵌件由LB范围内具有折射率n的材料制成，n尤其为从1.35至4.5，嵌件具有内部面(旨在朝向客舱或在安装就位后朝向客舱)和外部面(旨在朝向外部或在安装就位后朝向外部，尤其是与外表面齐平或者从外表面缩进)。
嵌件的内部面和外部面(不平行，优选地是平面)形成非零顶角A，嵌件具有可变厚度e，其向安装就位后(安装在车辆上)的装配玻璃的上边缘(装配玻璃距地面最远的边缘，特别是挡风玻璃的纵向边缘)的方向减小，尤其是装配玻璃具有由(在安装就位后)相对于水平线的角度α定义的倾斜度。
厚度e优选为至多1cm或低于厘米级，特别是在3至10mm的范围内。可以将最小厚度定义为e1，其在上边沿处(距地面最远)，并将最大厚度定义为e2，其在下边沿处(距地面最近)。
根据本发明的嵌件(向上变薄)使得能够使光线向下偏转，偏转值取决于光线在嵌件上的入射角，该偏转具有增大热像仪的竖直视场的效果。不改变热像仪的水平视场。
根据本发明的嵌件使得能够增大热像仪的竖直视场，特别是向下增大，因此使得即使基于热像仪的较小初始视场也能够具有(在经嵌件折射后定义的)最终或有效的开阔的竖直视场，这使得能够使用比具有平行面的嵌件更小的嵌件和/或使用具有较小视场的热像仪，因此能成本更低和/或更紧凑，并且因此更易于结合。
有利地，内部面与内表面(的局部平面)形成非零角A0，特别地A0等于A±2°，和/或外部面在与外表面(的局部平面)平行或共面的平面中或者与外表面(的局部平面)形成至多2°的角度。优选地，A0等于A和/或外部面与外表面共面。优选地，A为至少2°且至多30°。
换言之，优选地通过内部面的斜面形状来获得嵌件向上(远离地面)的厚度减小，内部面可以全部或部分地从内表面突出。
优选地，外部面可以在与嵌件相邻的区域中与装配玻璃的外表面(的局部平面)齐平(因此外表面和外部面局部共面)或在与嵌件相邻的区域中从装配玻璃的外表面(的局部平面)缩进，该缩进尤其是至多1mm(外表面和外部面局部地处在优选地平行或重合的平面中)。
嵌件优选地具有大致圆形或准圆形形状。外部面优选地为圆形或准圆形。内部面优选地为圆形或准圆形，尤其是椭圆形。
嵌件的外部面的直径可以是至多35mm或25mm，尤其是至少5mm或8mm。
嵌件的外部面可以内接于矩形(包括正方形)中，该矩形的宽度为Wi并且高度为Di，纵横比Di/Wi至少为0.8或0.9且至多为1.1或1.2，优选地Di等于Wi，其中Di至多为35mm或25mm，尤其是至少5mm或8mm，该矩形定义了中心M'，即所述矩形的对角线交点。
嵌件的内部面的直径可以是至多35mm或25mm，尤其是至少5mm或8mm。
嵌件的内部面(也)可以内接在定义中心M的矩形(包括正方形)中，中心M是所述矩形的对角线交点。
嵌件的内部面可以在最高点(距地面最远点)从内表面露出(或齐平)，并且在最低点(距地面最近点)与装配玻璃的内表面齐平(或缩进尤其至多5mm)。
优选地，在嵌件(的侧面)与界定装配玻璃的孔的侧壁之间，有用于固定嵌件(并且还优选地用于液密或气密)的装置，其尤其包括垫圈，有机聚合(或无机有机杂化物)材料和/或柔性材料(例如聚碳酸酯)制成的环。该环可以粘在侧壁上。嵌件也可以直接粘在侧壁上。
当然，嵌件面向装配玻璃侧壁的侧面优选地具有足够的厚度以有助于固定，例如至少3mm(朝向装配玻璃上方)。
嵌件的横截面(穿过垂直于内部面和外部面的平面并穿过M和M')例如是四边形形状。
为了清楚地描述热像仪相对于嵌件的位置，可以定义中心线，该中心线被定义为穿过该中心M的竖直线(这条线从装配玻璃的顶部边缘到底部边缘，于是将内部面分成2个区域)在装配玻璃内表面的平面中的投影。热像仪可以定位成(或意思是“居中至”)光轴X在距中心线小于5mm或2mm处与内部面相交(impacter)。
装配玻璃相对于水平线的角度α(尤其是公路车辆的挡风玻璃)典型地可以是相对于地面在21°至36°之间。
在本说明书中，“安装就位”的意思是在车辆中、尤其是公路车辆中安装就位。
关于嵌件的材料，LB范围为9.5μm至10.5μm，优选地8至12μm或13μm。优选地，嵌件的材料在该LB范围内具有至少30％或至少40％并且更好为至少60％、65％或70％的红外光学透射率(英语为infrared optical transmission(红外光学透射))。
此外，根据本发明，嵌件的材料可以是锗或(传统的)ZnS。
此外，根据本发明，嵌件的材料可以在可见光下透明，可见光的参考波长在500nm至600nm之间、甚至从540或550nm至600nm、更好地在550至600nm的范围B内，优选地在参考波长下且更好地在范围B内具有至少25％、且更好地至少30％或仍更好地40％、60％的透光率。
与在可见光谱中不透明的传统ZnS不同，根据本发明的嵌件的材料也可以有利地在可见光下透明，这使得能够：
-以简单的方式识别晶体中的缺陷，从而限制废品率
-对光学系统进行良好的预对准(所述光学系统具有在参考波长中敏感的所谓的热像仪)。
用分光光度计(如Perkin Elmer Lambda-35)来测量参考波长或更好地范围B下的透光率。
透光率可以根据ISO 9050:2003标准使用光源D65来测量，并且可以是总透射率(尤其是结合在可见光域内，并通过人眼敏感度曲线进行加权)，其中同时虑及了直接透射和可能的漫透射，例如借助于配备球形光度计的分光光度计进行测量，然后在必要时根据ISO9050:2003标准将给定厚度下的测量值转换至4mm的参考厚度。
通过傅立叶变换分光光度计(如BrukerVertex-70)或如Perkin Elmer的Lamba900之类的分光光度计来测量LB范围下的红外光学透射率。
有利地，嵌件的材料具有：
-LB范围内至少30％、至少40％并且更好为至少60％、65％或70％的红外光学透射率(英语为infrared optical transmission(红外光学透射))，尤其是LB范围内至多5％或3％或2％的红外光学透射率变化量(平坦光谱)
-甚至优选地，B范围内至少25％并且更好为至少30％或仍更好为40％、60％的透光率，尤其是B范围内至多5％或2％的透光率变化量(平坦光谱)。
嵌件例如是无色的或有色的(同时仍是透明的)，尤其是黄色、橙色。
嵌件的材料可以具有光泽(内部面和/或外部面)。
有利地，根据本发明的嵌件的材料可以选自以下材料(优选为多晶体，特别是通过化学气相沉积获得)：
-含有硒和/或硫的锌化合物，或者
-含有氟化钡的化合物
-或甚至含有溴碘化铊的化合物，如KRS-5型(溴碘化铊)化合物。
并且特别地，嵌件的材料选自：
-含有多光谱硫化锌的化合物，特别是在热等静压(在优选地至少800℃的温度下通过等静压进行处理)后获得的，尤其包括硒，如ZnSxSe1-x，其中x优选地至少0.97，更优选地至少0.99，并且仍优选地至少0.998
-含有硒化锌的化合物，特别地ZnSe，
-含有钡的氟化物的化合物，钡的氟化物为1且优选地至多0.25、更优选地至多0.03、或仍更优选地至多0.005，特别是BaF2。
具有多光谱级(MS)的硫化锌是一种新材料。它可以是多晶的并且通过(尤其是在由从锌蒸气和H2S气体进行化学气相沉积CVD形成之后)实施热等静压(英语为HIP)获得。
多光谱硫化锌的透射可以是广谱平谱。从0.5μm至10μm，透射率特别地大于60％。
多光谱ZnS的折射率例如在LB范围内在2.1至2.3之间并且在可见光范围内在2.3至2.6之间。
鉴于其光学特性、机械特性和化学抗性的组合，多光谱且优选地多晶硫化锌是有利的。
最著名的多光谱多晶硫化锌是CleartranTM。
可以例举由II-VI公司或Crystaltechno股份有限公司销售的多光谱ZnS产品。
作为多晶硒化锌的销售商，可以例举Hellma公司、II-VI公司或Crystaltechno股份有限公司。
有利地，为了改善机械抗性，嵌件可以在外部面上和可能在内部面上包括机械和/或化学保护层。
机械和/或化学保护层(优选地单层或多层覆层)可以选自以下层中的至少一个：
-含有硫化锌(尤其是ZnS)的层，特别是在ZnSxSe1-x的嵌件上，尤其是ZnSe，用于机械保护，
-金刚石层，优选地无定形(因为其对嵌件晶体的粘附性)，尤其是厚度至少为10nm或20nm，优选地为50nm至300nm，甚至至多100nm，
-DLC(针对英语“diamond like carbon”，类钻碳)层，也就是说，基于金刚石类碳的层，优选地无定形，尤其是厚度至少为10nm或20nm并且优选地为50nm至300nm，甚至至多100nm。
在ZnSe上添加足够薄的ZnS层不会降低透射率，并保证了类似于块状ZnS的侵蚀抗性。产品示例是来自Rohm&Haas公司的TUFTRANTM。
例如，诸如ZnSxSe1-x(包括ZnS)之类的材料可以覆有ZnS层以保护其免受酸和其他特定溶剂(例如甲醇等)的影响。
因此，作为ZnS的替代方案，可以通过例如化学相沉积(尤其是PECVD)或气相沉积(PVD)沉积金刚石层(或DLC层)，而不会降低透射率并保证了更大的侵蚀抗性。在Osipkov等人的出版物(IOP会议丛书材料科学与工程74(2015)012013)中描述了制造示例。
因此，嵌件可以覆有具有不同于n的折射率的功能性上覆层(防刮擦、防雾等)，n是厚度最大的材料的折射率。
在装配玻璃的内表面(F2，或者如果是层压装配玻璃则F4)上可以粘有板(platine)，其厚度尤其是1至3mm、甚至1.5至2.5mm。该板例如由塑料制成，可选地增强塑料(纤维等)，例如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA66)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)及其杂合物ABS-PC、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯ASA、基于甲醛聚合物(聚甲醛POM)、多溴三联苯(PBT)，优选地填有玻璃纤维以进一步提高抗性，尤其是PA66 GF30(30％玻璃纤维)。
该板可用于固定热像仪和/或壳体。它可以在所述通孔的右侧穿孔。
该板还可以承载功能性元件，例如可见光相机和/或激光雷达或任何其他传感器(雨水、亮度等)。它具有一个或多个传感器所必需的数量的孔(用于可见光相机的孔、用于激光雷达的孔等等)。
根据本发明的装配玻璃可以是层压装配玻璃，尤其是车辆(特别是公路车辆、机动车)的挡风玻璃，所述装配玻璃特别是有弧度的，包括：第一玻璃片材，其具有所述主外表面(称为F1)和相对的主表面(称为F2)；以及第二玻璃片材，其具有处于客舱内侧的所述主内表面(称为F4)(和相对的主表面F3)，第一和第二玻璃片材通过层压中间层连结在一起，层压中间层尤其是声学的和/或有色的，由聚合材料制成，尤其是有机的(尤其是热塑性的)。
特别地，层压装配玻璃包括：
-形成外装配玻璃的第一玻璃片材，其可能地为透的、超透的或有色的，尤其是灰色或绿色的，优选地是有弧度的，其具有第一主表面和第二主表面(分别称为表面F1和表面F2)，在机动车辆的情况下，其厚度优选地至多为2.5mm，甚至至多为2mm，尤其是至多为1.9mm、1.8mm、1.6mm和1.4mm，或甚至至多为1.3mm或至多为1mm，
-层压中间层，其可能地为透的、超透的或有色的，尤其是灰色或绿色的，其由聚合材料制成，优选地为热塑性的或甚至更好地由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)制成，优选地，在机动车辆的情况下，其厚度至多为1.8mm，更好地至多为1.2mm且甚至至多为0.9mm(且更好地至少为0.3mm且甚至至少为0.6mm)，尤其从第一装配玻璃的侧边缩进至多2mm以及从第二装配玻璃的侧边缩进至多2mm，层压中间层可能地具有在形状上从层压装配玻璃(特别是挡风玻璃)的顶部到底部呈楔形减小的横截面，
-形成内装配玻璃的第二装配玻璃，其由矿物玻璃制成，优选地是有弧度的并且优选地是透的或超透的甚至是有色的，具有第三主表面和第四主表面，在机动车辆的情况下，其厚度优选地小于第一装配玻璃的厚度，甚至至多为2mm，尤其是至多为1.9mm、1.8mm、1.6mm和1.4mm，或甚至至多为1.3mm或至多为1mm，第一装配玻璃和第二装配玻璃的厚度优选地严格小于4mm，甚至小于3.7mm。
内玻璃和/或外玻璃可以是中性的(无色)或(略微)有色的，尤其是灰色或绿色，诸如来自圣戈班玻璃公司的TSA玻璃。内玻璃和/或外玻璃可以经历了硬化、退火或回火类型的化学或热处理(特别是为了实现更好的机械抗性)或被半回火。
在不脱离本发明的范围的情况下，中间层当然可以包括由不同种类(例如，不同硬度)的热塑性材料制成的几个层，以确保声学功能，如例如在出版物US 6,132,882中描述的，尤其是具有不同硬度的一组PVB层。同样，这些玻璃片材中的一个可以比常规使用的厚度更薄。
根据本发明，中间层可以是楔形，尤其是对于HUD(平视显示器)应用而言。而且，中间层的各层中的一者可以是整体有色的。
作为常见的层压中间层，除了PVB之外，可以例举所使用的柔性聚氨酯PU、无增塑剂的热塑性塑料(诸如，乙烯/醋酸乙烯酯(EVA)共聚物)、离聚物树脂。这些塑料的厚度例如在0.2mm和1.1mm之间，尤其是在0.3mm和0.7mm之间。
层压中间层可以包括另一功能性塑料膜(透明的、透的或有色的)，例如由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)PET制成的膜，其承载的层为绝热层、导电层等，例如在表面F2和F3之间的PVB/功能性膜/PVB。
透明塑料膜可以具有在10μm至100μm之间的厚度。透明塑料膜可以更广泛地由聚酰胺、聚酯、聚烯烃(PE：聚乙烯，PP：聚丙烯)、聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)制成。透膜是优选的，尤其是PET。
可以使用例如经涂覆的PET透膜(例如，来自Eastman公司的XIR)、PET-PMMA的共挤膜(例如，类型)，但也可以使用许多其他膜(例如，PC、PE、PEN、PMMA、PVC)，它们就其表面和其稠度(consistency)而言在视觉上尽可能为透明的并且在高压釜中未经改性。
为了限制客舱内的供暖或限制对空调的使用，玻璃片材中的至少一个(优选地为外玻璃)是有色的，并且层压装配玻璃还可以包括反射或吸收太阳辐射的层，优选地在表面F4上或在表面F2或F3上，特别是称为TCO层的透明导电氧化物层(在表面F4上)或甚至包括至少一个TCO层的薄层叠层，或包括至少一个银层(在F2或F3上)的薄层叠层，该银层或每个银层设置在介电层之间。
可以合并在表面F2和/或F3上的(银)层和在表面F4上的TCO层。
TCO(透明导电氧化物)层优选地为掺氟的氧化锡(SnO2:F)层或铟锡混合氧化物(ITO)层。
当然，最追求的应用是将装配玻璃作为公路车辆(机动车)或甚至(中速)铁路车辆的挡风玻璃。
根据本发明的装配玻璃可以包括在主表面上包括不透明(遮挡)层的至少一个第一玻璃片材，尤其是在通孔的边沿包括搪瓷(黑色等)(以便例如遮挡一个或多个相机)。
根据本发明的层压装配玻璃可以包括：第一玻璃片材，其在主表面(例如，表面F2)上包括不透明(遮挡)层，尤其是在通孔的边沿处包括搪瓷(黑色等)(以便例如遮挡一个或多个相机)；和/或第二玻璃片材，其在主表面(例如，表面F3或F4)上包括不透明(遮挡)层，尤其是在通孔的边沿处包括搪瓷(黑色等)(以便例如遮挡一个或多个相机)。
还可以在层压中间层(尤其是PVB)的主表面中的至少一个上提供遮挡层。
本发明还涉及一种装置，包括：
-如上定义的玻璃元件，装配玻璃尤其具有由在安装(在车辆中)就位后相对于水平线的角度α定义的倾斜度，特别是挡风玻璃
-所谓的热像仪，其设置在内表面侧，正对嵌件，以便接收穿过所述嵌件后的电磁辐射，热像仪包括：(进入)光瞳，尤其是圆形；LB范围内的红外检测系统(和物镜)，例如通过微测辐射热法，尤其是在没有低温冷却的情况下，热像仪定义有如下竖直视角θ：至少10°或20°并且特别是至多60°或50°或40°。
优选的是在LB范围内具有最大敏感度的红外检测，甚至在超过15或14μm并且未及7或6μm处具有较低敏感度。
作为热像仪的示例，可以例举美国Lynred公司的产品1024。
热像仪还可以定义有穿过光瞳中心C的光轴X，热像仪与水平轴X0在内表面的上游形成正倾斜角T，因为相机(在安装就位后)是向上倾斜的。
由于具有非平行表面的嵌件使所有光线向下弯折，因此热像仪的光轴也向下偏移(在穿过嵌件后)。换言之，如果在嵌件之前热像仪看向地平线(如果光轴是水平的)，则在嵌件之后热像仪将向下看，就总视角而言，这不是最佳解决方案，因为尤其是有将热像仪指向车辆引擎盖方向的风险。因此，特别感兴趣的是对此进行补偿，这是通过使热像仪朝向上以使得在嵌件之后光轴X再次水平或非常接近水平。
由于来自光瞳中心C的最下方的光线以比来自光瞳中心C的最上方的光线更大的入射到达，因此最下方的光线总是比最上方的光线向下偏转更多，得到了热像仪竖直视角增大的总体效果。
有利地，定义沿水平方向入射至外部面的(中心)光线R，光线R然后在其穿过嵌件时被折射，D0是光线R被嵌件偏转的角度并且定义为：
【数学式1】选择T使得T为D0±10°同时保持正值(因此为D0-10°和D0+10°之间的正值)，并且优选地D0±5°或D0±1°。
因此，D0由中心光线来定义，其穿过光瞳中心C(在内部面的点O处形成角度i0)并在外部面的点O'处离开，于是与X轴形成所述角度D0。
有利地，还可以规定T与水平线X0形成至多30°并且更好地至多20°的角度。
顶角A的选择可以取决于以下考虑：如果A太大，则(来自光瞳中心C的)最下方的光线不会从嵌件离开并因全内反射而被捕获(限制在嵌件中)，这将限制视场的可能增大。因此存在最佳角度Amax，超过该角度就不再改进。
于是优选地，确定满足下式的Ai的值范围(至多Amax)：
【数学式2】通过迭代来确定该范围Ai
将A设定在从非零值至Ai±2°的范围内。
T'是热像仪与水平线的角度并且为零(热像仪是水平的)或优选地等于T(向上倾斜)。
这涉及递归方程，它定义了有结束的计算(至少有一个解，这里有一系列解)。
机器可以执行计算，例如通过诸如梯度下降算法之类的优化方法。
计算的执行将生成递归级联调用，同时确保此调用级联有终点。
换言之，定义来自光瞳中心C的最下方的光线与内部面形成角度iB。
【数学式3】以及
【数学式4】
为了进一步优化，确定满足下式的最佳角度Am
【数学式5】通过迭代来确定Am
并且设定A＝Am±2°且A不为零。
有利地：
-也可以规定：热像仪布置为正对嵌件，使得：定义这样的光线：其与外部面相切地入射，在嵌件中折射，并从嵌件内部面离开，与光轴X形成角度θ1，θ1大于或等于0.7θ/2，优选地大于或等于0.8θ/2或0.9θ/2，入射光线在包含X的竖直平面中相切并到达下部区域，在嵌件下方
-该装置具有在由嵌件折射后定义的所谓的有效竖直视场，与具有平行的内部面和外部面的嵌件(即A为零，所有其他条件相同)相比，所述有效竖直视场至少大20％，甚至至少大40％或60％。
外部面可以内接在定义中心M'的矩形或正方形中，中心M'是所述矩形或正方形的对角线交点，光线R'如下定义：其在水平方向上穿过所述中心M'入射到外部面，在穿过嵌件期间被折射，光线R'被光瞳汇集并且优选地距中心C至多5mm或至多2mm。
热像仪可以具有由接触点CT(物镜前平面的上角或者物镜前或后)定义的给定体积，在安装在车辆中就位后，接触点CT能够首先接触装配玻璃或装配玻璃内表面上的板或嵌件或所述装配玻璃周围的零件。
当热像仪向上枢转(根据角度T)时，接触点CT与嵌件的距离为C，该距离小于热像仪水平时的距离。
换言之，通过使热像仪朝向上，如有必要，可以使其更靠近嵌件。
同样优选地，热像仪被安置为比与处于水平的热像仪的最小接近距离相对应的最小接近距离更近。
并且优选地：
-中心C距内部面小于30mm
-并且穿过光轴X的内表面上的点O(“光学”参照物)距装配玻璃内表面的局部平面至多例如5或3mm或1mm
-和/或内表面上的点M(独立于热像仪的“机械”参照物)距装配玻璃内部面的局部平面至多5mm或3mm或1mm。
本发明还涉及公路车辆(机动车)或铁路车辆，尤其是自主或半自主的，其结合有所述玻璃元件(特别是挡风玻璃)甚至如上定义的所述装置。
本发明特别地涉及机动车辆，尤其是自主或半自主的，其结合有所述玻璃元件(特别是挡风玻璃)甚至如上定义的所述装置。
接下来描述本发明的某些有利但非限制性的实施例，它们当然可以在必要时相互组合。
附图说明
图1示意性地示出了具有第一实施例中的装置100的车辆，装置100包括具有嵌件的挡风玻璃和客舱中的热像仪，嵌件具有红外线能通过的非平行表面，图1是穿过热像仪光瞳的中心C的平面中的局部剖视图。
图2示意性地示出了第二实施例中的装置200的局部剖视图，装置200包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃。
图3示意性地示出了第三实施例中的装置300的局部剖视图，装置300包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃。
图4示意性地示出了第四实施例中的装置400的局部剖视图，装置400包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃，图4是穿过热像仪光瞳的中心C的平面中的局部剖视图。
图4'是图4的详细视图，示出了特定光线R和R'。
图5示意性地示出了第五实施例中的装置500的局部剖视图，装置500包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃。
图6示出了根据内部面上入射角的光线在嵌件下游的偏转。
图7示意性地示出了第六实施例中的装置600的局部剖视图，装置600包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃。
图8示出了根据嵌件角度A的有效视场，更确切地说
-曲线I表示根据嵌件角度A的总竖直视场
-曲线J表示根据嵌件角度A的水平视场
-曲线K表示根据嵌件角度A的下部竖直视场
-曲线L表示根据嵌件角度A的上部竖直视场。
具体实施方式
图1以剖面示意性地示出了安装在公路车辆或铁路车辆中的根据本发明的挡风玻璃100，其中热像仪9安置在挡风玻璃后面、正对优选地位于挡风玻璃中央和上部部分中的区域。在该区域中，热像仪9可以被定向为相对于水平线具有一定角度。在该示例中，热像仪优选地朝向上。
挡风玻璃100是常规的层压装配玻璃，其包括：
-外玻璃片材1，其优选地是有色的，例如由TSA玻璃制成并且厚度为2.1mm，其具有外表面F1和内表面F2，
-以及内玻璃片材1'(或作为变型，塑料片材)，其例如为TSA玻璃(或透或超透)并且厚度为2.1mm或甚至1.6mm或甚至更小，其具有外表面F3和客舱侧的内表面F4，
-这两个玻璃片材通过中间层3彼此连结，中间层3由热塑性材料制成(最常见地由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)制成)、优选地为透的、具有低于毫米级的厚度、可能地具有这样的横截面：从层压装配玻璃的顶部到底部呈楔形减小，例如厚度约为0.76mm的PVB(来自Solutia或Eastman的RC41)，或作为变型，如果需要，例如厚度约为0.81mm的声学PVB(三层或四层)，例如由三个PVB层制成的中间层。
常规地并且众所周知，通过对元件1、1'和3进行热层压来获得挡风玻璃。
挡风玻璃100在外部面11上包括例如(或优选地在F2 12上和/或在表面F3 13或F414上)优选地不透明(例如，黑色的)覆层6，如搪瓷层或黑漆，其在面向并入了热像仪的装置设置的装配玻璃的整个表面上(因此在孔的全部周边)，包括其(塑料、金属等的)外壳8，以便隐藏后者。外壳8可以固定到通过粘合剂80粘到表面F4上的板7并固定到车顶9。板7是可选的，并且外壳8可以以不同方式固定。
不透明层6可以延伸到具有后文定义的嵌件的区域之外。可能地，不透明层的(侧向)延伸部在通孔的上边沿处形成条带，使得挡风玻璃沿着上部纵向边缘具有(黑色)不透明条带，甚至是整个外周上的(黑色)不透明框。
根据本发明，在面向热像仪的外围区域中，挡风玻璃在内表面11和外表面14之间包括通孔4，该孔由层压装配玻璃(玻璃1/PVB 3/玻璃1')的侧壁10界定，所述通孔包括：
-嵌件2，其由在红外中的所谓的LB波长范围内透明的材料制成，LB波长范围为至少9.5μm至10.5μm并且优选地为8μm至12μm，该材料在LB范围内具有折射率n，尤其是1.35至4.5，
-在嵌件与侧壁之间的用于固定嵌件的装置，尤其是以由柔性聚合材料制成的环5的形式，固定装置(环)尤其粘到侧壁上。
嵌件2包括不平行的、形成非零顶角A的优选地平面的内部面21和外部面22以及侧面23，嵌件具有可变厚度e，其向安装就位后(安装在车辆上)的装配玻璃的上边缘的方向减小，其中e1是最小厚度，在上边沿处，并且e2是最大厚度，在下边沿处，厚度e优选地至多1cm或低于厘米级，特别是在3至10mm的范围内。
此处，外部面与外表面齐平(因此外部面和外表面局部共面)或作为变型，外部面从外表面缩进。
嵌件的形状优选地为圆形或准圆形。外部面(和内部面)优选地为圆形或准圆形。
嵌件面向装配玻璃侧壁的侧边或侧表面23优选地具有足够的厚度以有助于保持，例如至少3mm(向装配玻璃的顶部)。
内部面21与内表面14(的局部平面)形成非零角A0，此处A0等于A，外部面与外表面共面。换言之，通过内部面的斜面形状来获得厚度向上减小，内部面可以全部或部分地从内表面突出。
低侧的侧表面23向客舱突出。
圆形外部面内接于矩形或正方形中，矩形或正方形的宽度为Wi并且高度为Di，纵横比Di/Wi至少为0.8或0.9且至多为1.1或1.2，优选地Di等于Wi，其中Di至多为35mm或25mm，尤其是至少5mm或8mm，矩形或正方形定义了中心M'，即所述矩形的对角线交点。
圆形内部面内接在定义中心M的矩形或正方形中，中心M是所述矩形的对角线交点。
嵌件的内部面21可以在最高点从内表面露出(或齐平)，并且在最低点与装配玻璃的内表面齐平(或缩进尤其至多5mm)。
横截面(穿过垂直于内部面和外部面的平面并穿过M和M')例如是四边形。
优选地，嵌件2的材料在参考波长在500nm至600nm之间的可见光中也是透明的。
仍更优选地，它至少在从550nm至600nm的范围B内的可见光中可以是透明的。
嵌件2的材料在所述范围LB内具有至少40％或50％且更好地至少65％的红外透射率，并且在参考波长下且更好地在范围B内至少30％且更好地至少40％的透光率。
嵌件2的材料(尤其为多晶)例如选自：
-含有硒和/或硫的锌化合物，或
-含有氟化钡的化合物。
特别地，选择：
-含有多光谱硫化锌的化合物，特别地在热等静压之后获得，尤其包括硒，诸如ZnSxSe1-x，其中x优选地至少为0.97，特别是多光谱ZnS，
-或含有硒化锌(特别地ZnSe)的化合物，尤其含有硫，诸如ZnSeyS1-y，其中y至少为0.97，
-含有氟化钡的化合物，尤其含有钙和/或锶，尤其是Ba1-i-jCajSriF2(其中i和j优选地至多0.25)或甚至Ba1-iCaiF2(其中i优选地至多0.25)，特别是BaF2。
优选地，可以选择裸露的或覆有硫化锌保护层的多光谱ZnS、或者覆有硫化锌保护层的ZnSe。
在此，嵌件2优选地在外部面上并且可能在内部面上包括机械和/或化学保护层22'。这是选自含有硫化锌的层、金刚石层或DLC层的覆层。
通孔4可以替代地为凹口，因此为优选地向上开放的通孔。
通孔(和嵌件)可以位于挡风玻璃的另一区域中或甚至位于车辆的另一装配玻璃中。
作为替代，车辆的装配玻璃可以是单片式的。
热像仪9包括圆形的内部光瞳91、LB范围内的红外检测系统和物镜，热像仪定义有：
-竖直视角θ，至少10°或20°，特别地至多60°或50°或40°
-光轴X，其穿过光瞳中心C，与水平线X0形成倾斜角T，热像仪(在安装就位后)向上倾斜。
还定义中心线，该中心线被定义为穿过中心M的竖直线(这条线从顶部边缘到底部边缘，于是将内部面分成2个区域)在装配玻璃内表面的平面中的投影，热像仪可以定位成(或意思是“居中至”)光轴X在距中心线小于5mm或2mm处与内部面相交。
优选的是在LB范围内具有最大敏感度的红外检测，甚至在超过15或14μm并且未及7或6μm处具有较低敏感度。
作为热像仪的示例，可以例举美国Lynred公司的产品1024。
取决于嵌件的厚度和挡风玻璃的厚度，可以规定嵌件到挡风玻璃的其他结合方式。
图2示意性地示出了第二实施例中的装置200的局部剖视图，装置200包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃。
该嵌件2与前面的嵌件的不同之处在于，其在挡风玻璃上侧的厚度小于挡风玻璃的厚度。上侧的侧表面23部分地覆盖在上侧围住孔的装配玻璃的侧壁。
图3示意性地示出了第三实施例中的装置300的局部剖视图，装置300包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃。
该嵌件2与第一个嵌件的不同之处在于(与前一个一样)其挡风玻璃上侧的厚度小于挡风玻璃的厚度。上侧的侧表面23部分地覆盖在上侧围住孔的装配玻璃的侧壁，并且在于，下侧的内部面21与内表面齐平，而不是向客舱突出。此外，去掉了板7。
图4示意性地示出了第四实施例中的装置400的局部剖视图，装置400包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃，图4是穿过热像仪光瞳的中心C的平面中的局部剖视图。
所谓的热像仪9包括：圆形的(进入)光瞳91、LB范围内的红外检测系统和物镜，热像仪定义有：
-竖直视角θ，至少10°或20°，特别地至多60°或50°或40°
-光轴X，其穿过光瞳中心C，优选地在客舱侧与水平线X0形成倾斜角T，热像仪(在安装就位后)向上倾斜。
热像仪9指向上，使得在嵌件下游(外部面侧)，被嵌件影响后的光轴X(可另外被定义为热像仪和嵌件整体的光轴)再次水平或非常接近水平。
由于来自光瞳中心C的最下方的光线(由双箭头表示)以比来自光瞳中心C的最上方的光线(由三箭头表示)的入射iS更大的入射iB到达内部面21，因此最下方的光线总是比最上方的光线在离开嵌件时向下偏转更多，得到了热像仪竖直视角增大的总体效果。
有利地，定义沿水平方向入射至外部面的(中心)光线R，与光轴X形成角度D0，R然后在其穿过嵌件时被折射，D0是光线R被嵌件偏转的角度并且定义为：
【数学式6】选择T使得T为D0±10°同时保持正值或D0±5°或D0±1°。
可以规定T与水平线形成至多30°并且更好地至多20°的角度。
顶角A的选择可以取决于以下考虑：如果A太大，则(来自光瞳中心C的)最下方的光线不会从嵌件离开并因全内反射而被捕获(限制在嵌件中)，这将限制视场的可能增大。因此存在最佳角度Am，超过该角度就不再改进。
定义来自光瞳中心C的最下方的光线与内部面形成角度iB。
【数学式7】以及
【数学式8】
为了进一步优化，确定满足下式的最佳角度Am
【数学式9】通过迭代来确定Am
并且设定A等于Am。
图4'是图4的详细视图，示出了特定光线R和R'。
光线R'如下定义：其在水平方向上穿过所述中心M'入射到外部面22，在穿过嵌件期间被折射，光线R'被光瞳汇集到C'，并且优选地距中心C至多5mm或至多2mm。
光线R如下定义：其在水平方向上穿过O'入射到外部面22，在穿过嵌件期间被折射，光线R在O处离开，被光瞳汇集到中心C。R'被嵌件偏转了角度Do。
图5示意性地示出了第五实施例中的装置500的局部剖视图，装置500包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃，图5是穿过热像仪光瞳的中心C的平面中的局部剖视图。
如果选择以下参数：热像仪的视场(FOV)θ等于24°，倾斜角α等于33°，LB范围内的折射率n等于2.2，(嵌件直径等于10mm)，嵌件角度A等于8°，倾斜度T等于Do，即15.8°。
则有：
【数学式10】以及
【数学式11】
最上方的光线的偏转为12°，并且最下方的光线的偏转为30°。
这样，在穿过嵌件后，热像仪的θ(竖直FOV)从24°变为42°的有效值(等于24-12+30)，即增益为+75％。
更一般性地，图6的曲线图是示出根据嵌件内部面入射角的光线偏转的曲线(针对n＝2.2且A＝8°)。
该曲线上升很大，并且由于最下方的光线以比最上方的光线更大的入射到达，因此最下方的光线总是比上方光线向下偏转更多，得到了热像仪竖直视角增大的总体效果。
然而，角度A存在极限值，超过该极限值时，最下方的光线不再从嵌件离开，而是在外表面上全内反射，因此丢失。
实际上，最下方的光线在内表面上的入射角iB须满足条件：
【数学式12】
即A上的条件为：
【数学式13】
然而：
【数学式14】
这在图7中示出，图7示意性地示出了第六实施例中的装置600的局部剖视图，装置600包括带有具有非平行表面的嵌件的挡风玻璃，图7是穿过热像仪光瞳的中心C的平面中的局部剖视图。
如果选择以下参数：视场(FOV)θ等于24°，角度α等于33°，折射率n等于2.2(嵌件的直径D等于10mm)，嵌件角度A等于20°(A太大而不是最优的)，T等于Do并且等于31.7°。
最下方的光线在嵌件2中全内反射，无法离开。
可以规定：热像仪布置为正对嵌件，使得：定义这样的光线：其与外部面相切地入射，在嵌件中折射，并从嵌件内部面离开，与光轴X形成角度θ1，θ1大于或等于0.7θ/2，优选地大于或等于0.8θ/2或0.9θ/2，入射光线在包含X的竖直平面中相切并到达下部区域，在嵌件下方。
图8示出了根据嵌件角度A的有效视场(针对n＝2.5且θ＝27°)。
并且更确切地说：
-曲线I表示根据嵌件角度A的总竖直视场
-曲线J表示根据嵌件角度A的水平视场，其保持不变
-曲线K表示根据嵌件角度A的下部竖直视场
-曲线L表示根据嵌件角度A的上部竖直视场。
可以看到，竖直视场开始增大，然后由于该全内反射的效应向A等于10°饱和。
在第七实施例中，降低n，则最佳棱镜角度更大。
如果选择以下参数：热像仪的视场(FOV)θ等于24°，角度α等于33°，折射率n等于1.5，D等于10mm，嵌件角度A等于20°，倾斜度T等于Do，15.8°。
热像仪的θ(竖直FOV)从24°(在穿过嵌件后)变为42°的有效值，即增益为约+74％。

Claims (21)

1.玻璃元件(100、200、300、400、500、600)，其包括：
-车辆装配玻璃，装配玻璃具有旨在朝向外部的主外表面(11)和旨在处于客舱侧的主内表面(14)，装配玻璃包括在内表面和外表面之间的通孔，所述孔由装配玻璃的侧壁界定，
-在所述通孔中的嵌件(2)，所述嵌件(2)由在LB波长范围内透明的材料制成，所述LB波长范围在红外光谱中超过2.5μm，嵌件(2)具有内部面(21)和外部面(22)，
其特征在于，内部面(21)和外部面(22)形成非零顶角A，所述顶角A具有极限值，超过该极限值时，最下方的光线因全内反射而不再从嵌件(2)离开，嵌件(2)具有可变厚度e，其向装配玻璃的上边缘的方向减小。
2.根据权利要求1所述的玻璃元件，其特征在于，可变厚度e在3至10mm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，内部面(21)与内表面(14)形成非零角A0，和/或外部面(22)与外表面(11)平行或共面或者与外表面(11)形成至多2°的角度。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，外部面(22)与装配玻璃的外表面(11)齐平或从装配玻璃的外表面(11)缩进。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，A为至少2°且至多30°。
6.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，嵌件的外部面(22)的直径至多为35mm。
7.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，外部面(22)内接于矩形中，该矩形的宽度为Wi并且高度为Di，纵横比Di/Wi至少为0.8且至多为1.2。
8.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，嵌件(2)的材料在LB范围内具有至少30％的红外光学透射率。
9.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，装配玻璃形成层压装配玻璃，层压装配玻璃包括：第一玻璃片材(1)，其具有称为F1的所述外表面和相对表面；以及第二玻璃或塑料片材(1')，其具有处于客舱内侧的称为F4的所述内表面，第一和第二片材通过层压中间层(3)连结在一起。
10.根据权利要求1或2所述的玻璃元件，其特征在于，嵌件(2)由LB范围内具有1.35至4.5的折射率n的材料制成。
11.包括根据权利要求1至10中的一项所述的玻璃元件(100、200、300、400、500、600)的装置，所述玻璃元件中的车辆装配玻璃具有由在安装就位后相对于水平线的角度α定义的倾斜度，所述装置还包括：
-所谓的热像仪(9)，其设置在内表面(14)一侧，正对嵌件，以便接收穿过所述嵌件后的电磁辐射，热像仪包括：光瞳(91)；以及LB范围内的红外检测系统，热像仪定义有至少10°的竖直视角θ。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，热像仪还定义有穿过光瞳中心C的光轴X，热像仪与水平轴X0在内表面上游形成正倾斜角T，热像仪因此向上倾斜。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，定义沿水平方向入射至外部面(22)的光线R，R然后在其穿过嵌件时被折射，D0是光线R被嵌件(2)偏转的角度并且定义为：
【数学式15】
选择T使得T为D0±10°同时保持正值。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，T与水平线X0形成至多30°的角度。
15.根据权利要求11至13中的一项所述的装置，其特征在于，热像仪(9)布置为正对嵌件，使得：定义这样的光线：其与外部面(22)相切地入射，在嵌件中折射，并从嵌件的内部面(21)离开，与光轴X形成角度θ1，θ1大于或等于0.7θ/2，入射光线在包含X的竖直平面中相切并到达下部区域，在嵌件下方。
16.根据权利要求11至13中的一项所述的装置，其特征在于，外部面(22)内接在定义中心M'的矩形中，中心M'是所述矩形的对角线交点，光线R'如下定义：其在水平方向上穿过所述中心M'入射到外部面(22)，在穿过嵌件期间被折射，光线R'被光瞳汇集。
17.根据权利要求11至13中的一项所述的装置，其特征在于，热像仪向上倾斜，并且热像仪被安置为比最小接近距离更近，所述最小接近距离对应于处于水平的热像仪的最小接近距离。
18.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，确定满足下式的Ai的值范围：
【数学式16】通过迭代来确定该范围Ai
并且将A设定在从非零值至Ai±2°的范围内，
T'是热像仪与水平线的角度并且为零或等于T。
19.根据权利要求11至13中的一项所述的装置，其特征在于，确定满足下式的最佳角度Am：
【数学式17】通过迭代来确定Am
并且设定A＝Am±2°且A不为零。
20.根据权利要求11至13中的一项所述的装置，其特征在于，其具有在由嵌件折射后定义的所谓的有效竖直视场，与具有平行的内部面和外部面的嵌件相比，所述有效竖直视场至少大20％。
21.公路车辆或铁路车辆，其结合有根据权利要求1至10中的一项的所述玻璃元件或者结合有根据权利要求11至20中的一项的所述装置。
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