CN117124820A - 挡风玻璃以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种挡风玻璃以及车辆，挡风玻璃包括：光学传感器，安装于车辆内部；夹层玻璃，在所述光学传感器的视野内具有光学窗口，所述夹层玻璃包括层叠设置的外层玻璃、粘结层和内层玻璃，所述内层玻璃开设有第一通孔；其中，所述光学窗口位于所述第一通孔内，所述光学窗口的MTF值大于或等于0.3。本申请的挡风玻璃能够使所述夹层玻璃的光学窗口的MTF值大于或等于0.3，使光学传感器获取更加清晰的环境图像数据，减小对车辆的ADAS系统的算法造成偏差的概率，能够满足L3级别以上的自动驾驶需求。
Description
技术领域
本申请涉及玻璃产品技术领域，特别是涉及一种挡风玻璃以及车辆。
背景技术
汽车自动驾驶或辅助驾驶中，需要对前方环境进行大量的数据搜集，挂载在挡风玻璃上的光学传感器是非常重要的数据采集设备。随着自动驾驶要求的不断提高，光学传感器需要精准获取更远处的图像，相应的，需要不断提高光学传感器的像素，这使得远距离、窄视角的光学传感器对挡风玻璃的光学畸变提出了更高的要求，以尽可能减少物象失真。
从对挡风玻璃的光学畸变的要求值来看，挡风玻璃的光学畸变的要求不断严格，从早期要求挡风玻璃的光学畸变小于200mdpt(屈光度)，加严到要求挡风玻璃的光学畸变小于150mdpt、120mdpt、100mdpt，甚至比100mdpt更小的数值。
相关技术中，大多数光学传感器制造厂家没有考虑汽车挡风玻璃对光学传感器的成像清晰度产生影响，导致光学传感器实际装配在汽车上后，挡风玻璃很大程度影响了光学传感器获取到的图像的清晰度，特别对高像素、窄视角的光学传感器的成像，影响尤为明显。当光学传感器的成像清晰度受到挡风玻璃的影响时，这会对汽车高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System，ADAS系统)的算法准确识别和判定光学传感器采集到的图像产生影响，造成ADAS系统的算法产生偏差。
MTF(Modulation Transfer Function)为调制传递函数，是指调制度随空间频率变化的函数，现常采用MTF值直接评价光学传感器的性能，MTF值越高，代表光学传感器获取图像的清晰度越好。
现有装车后的挡风玻璃以及光学传感器，光学传感器在挡风玻璃对应的光学窗口域的MTF值为0.1左右，光学传感器获取到的图像不够清晰，对汽车的ADAS系统的算法产生巨大偏差，无法满足L3级别以上的自动驾驶需求。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提供了一种挡风玻璃以及车辆，能够使得光学传感器在挡风玻璃对应的光学窗口的MTF值大于或等于0.3，使光学传感器获取更加清晰的图像数据，以满足L3级别以上的自动驾驶需求。
第一方面，本申请提供了一种挡风玻璃，包括：
光学传感器，安装于车辆内部；
夹层玻璃，在所述光学传感器的视野内具有光学窗口，所述夹层玻璃包括层叠设置的外层玻璃、粘结层和内层玻璃，所述内层玻璃开设有第一通孔；
其中，所述光学窗口位于所述第一通孔内，所述光学窗口的MTF值大于或等于0.3。
根据本申请第一方面的挡风玻璃，至少具有如下有益效果：
本申请的挡风玻璃，能够使光学传感器在所述夹层玻璃的光学窗口的MTF值大于或等于0.3，使光学传感器获取更加清晰的环境图像数据，减小对车辆的ADAS系统的算法造成偏差的概率，能够满足L3级别以上的自动驾驶需求。此外，还能够保证光学窗口的MTF值不受内层玻璃的影响，从而有利于提高光学传感器的检测质量，特别是可满足高精度窄小水平视场角的摄像头的MTF要求。
在一些实施例中，所述夹层玻璃与所述光学传感器的相对位置满足以下条件：
所述挡风玻璃安装到车辆上之后，所述夹层玻璃的顶端与底端的连线与所述光学传感器的中心轴线之间的夹角为α；所述光学传感器的垂直视场角为β；所述第一通孔顶端与底端的连线长度为a；所述光学传感器的垂直视场与所述外层玻璃的交线长度为b；其中，a≥b+10
其中，b＝K1×[1/tan(α-β/2)-1/tan(α+β/2)],K1为常数且K1＝12～18。
在一些实施例中，所述夹层玻璃与所述光学传感器的相对位置满足以下条件：
所述光学传感器的水平视场角为γ；所述第一通孔在所述光学传感器的水平视场方向上的宽度为m；所述光学传感器的水平视场与所述外层玻璃的交线长度为n；其中，m≥n+10；
其中，n＝K2×tan(y/2)/sin(α)K2为常数且K2＝24～36。
在一些实施例中，所述α为20°～45°，所述β为17°～65°，所述γ为28°～120°。
在一些实施例中，所述光学传感器与所述内层玻璃的最小间隙距离为c，所述c为2㎜～5㎜。
在一些实施例中，所述粘结层开设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通且所述光学窗口位于所述第二通孔内。
在一些实施例中，所述夹层玻璃还包括设于所述外层玻璃与所述粘结层之间的第一遮蔽层，所述第一遮蔽层开设有第三通孔，所述第三通孔与所述第二通孔连通且所述光学窗口位于所述第三通孔内。
在一些实施例中，所述夹层玻璃还包括第二遮蔽层，所述第二遮蔽层设于所述内层玻璃的远离所述粘结层的一侧。
在一些实施例中，所述光学窗口的轮廓面积小于所述第三通孔的轮廓面积，所述第三通孔的轮廓面积小于或等于所述第一通孔的轮廓面积，所述第二通孔的轮廓面积大于或等于所述第一通孔的轮廓面积。
在一些实施例中，所述夹层玻璃还包括设于所述外层玻璃的靠近所述粘结层一侧的减反层，所述减反层位于所述第三通孔内且至少覆盖所述光学窗口，所述减反层用于减少所述外层玻璃对光学传感器发射和/或接收的光学信号的反射率。
在一些实施例中，所述夹层玻璃还包括设于所述外层玻璃的靠近所述粘结层一侧的电加热元件，所述电加热元件位于所述第三通孔内且至少覆盖所述光学窗口。
在一些实施例中，所述夹层玻璃还包括隔热层，所述隔热层包含至少一个金属银层、银合金层或透明导电氧化物层，所述隔热层避开所述光学窗口。
在一些实施例中，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80％；所述超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％，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0.1％，所述着色玻璃的可见光透过率大于70％。
在一些实施例中，所述光学传感器为像素大于或等于200万的可见光摄像头，所述可见光摄像头在1/2奈奎斯特频率处的MTF值大于或等于0.6。
在一些实施例中，所述光学窗口对以0～70°入射角入射的波长在440nm～700nm的可见光具有第一透过率TL1，所述光学窗口对以0～70°入射角入射的波长在600nm～700nm的可见光的透过率TL2，TL1≥50％，TL2与TL1的比值TL2/TL1≥0.8。
第二方面，本申请实施例提供了一种车辆，所述车辆包括上述所述的挡风玻璃，所述光学传感器安装于车辆内部且朝向所述光学窗口。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请实施例的挡风玻璃的垂直截面示意图。
图2为图1所示的第一通孔的形状为梯形的放大示意图。
图3为图1所示的第一通孔的形状为圆形的放大示意图。
图4为图1所示的第一通孔的形状为椭圆形的放大示意图。
图5为图1所示的第一通孔的形状为矩形的放大示意图。
图6为图1所示的挡风玻璃的局部放大示意图。
图7为图1所示的挡风玻璃的水平截面示意图。
图8为本申请实施例的挡风玻璃的光学窗口的各个测试点的示意图。
图9为本申请实施例的挡风玻璃从车内向车外观察视角下的正视示意图。
图10为图9所示的挡风玻璃的局部放大示意图。
图11为本申请实施例的挡风玻璃的另一垂直截面示意图。
附图标记说明书：夹层玻璃100；光学窗口101；外层玻璃110；内层玻璃120；第一通孔121；粘结层130；第二通孔131；第一遮蔽层140；第三通孔141；延伸部1401；第二遮蔽层150；减反层160；隔热层170；光学传感器200。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
参见图1，图1为本申请实施例的挡风玻璃的垂直截面示意图。挡风玻璃包括光学传感器200和夹层玻璃100。
光学传感器200安装于车辆内部。夹层玻璃100在光学传感器200的视野内具有光学窗口101，光学传感器200发射和/或接收的光线穿过夹层玻璃100的光学窗口101以实现对车辆外部的环境数据进行采集。
夹层玻璃100包括层叠设置的外层玻璃110、粘结层130和内层玻璃120，内层玻璃120开设有第一通孔121。
其中，光学窗口101位于第一通孔121内，光学窗口101的MTF值大于或等于0.3。
在本申请中，挡风玻璃安装到车辆上之后，外层玻璃110位于车辆的外部，内层玻璃120位于车辆的内部，粘结层130连接外层玻璃110和内层玻璃120形成满足汽车玻璃使用标准的夹层玻璃结构。外层玻璃110具有背离粘结层130的表面和面向粘结层130的表面，外层玻璃110的背离粘结层130的表面为夹层玻璃100的外表面，内层玻璃120具有背离粘结层130的表面和面向粘结层130的表面，内层玻璃120的背离粘结层130的表面为夹层玻璃100的内表面。
可以理解的是，本申请所述的挡风玻璃可以为车辆的前挡风玻璃，也可以为车辆的后挡风玻璃。具体地，本申请根据前挡风玻璃为例进行具体说明。
本申请对于外层玻璃110的厚度和材质、粘结层130的材质、内层玻璃120的厚度和材质均不做具体的限制。可选地，外层玻璃110的厚度大于或等于2.1mm(毫米)，且小于或等于5mm。外玻璃层101的材质可以包括钠钙玻璃、高铝玻璃、锂铝玻璃以及硼硅玻璃中的至少一种。粘结层130的材质可以为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，还可以为离子型聚合物膜(SGP)等。内层玻璃120的厚度大于或等于0.7mm，且小于或等于2.1mm。同样的，内层玻璃120的材质可以包括钠钙玻璃、高铝玻璃、锂铝玻璃以及硼硅玻璃中的至少一种。其中，外层玻璃110的厚度与内层玻璃120的厚度可以相同，也可以不同，优选外层玻璃110的厚度大于内层玻璃120的厚度。外层玻璃110的材质与内层玻璃120的材质可以相同，也可以不同。
需要说明的是，由于内层玻璃120表面上开设有第一通孔121，使得外层玻璃110对应的第一通孔121的区域相对单薄。基于此，通过相应增大外层玻璃110的厚度，使得外层玻璃110的厚度比内层玻璃120的厚度大0.5mm～4.3mm，例如外侧玻璃110的厚度为2.1mm且内层玻璃120的厚度为1.6mm，又例如外侧玻璃110的厚度为3.0mm且内层玻璃120的厚度为1.1mm，又例如外侧玻璃110的厚度为3.5mm且内层玻璃120的厚度为0.7mm，优选外层玻璃110的厚度比内层玻璃120的厚度大1mm～3mm，提高外层玻璃110对应的第一通孔121的区域厚度，减小夹层玻璃100在使用过程中第一通孔121的轮廓边界出现应力集中的风险，提高夹层玻璃100整体的力学性能和结构强度。
外层玻璃110、内层玻璃120可以经过汽车玻璃弯曲成型工艺进行处理得到具有一定弯曲弧度，汽车玻璃弯曲成型工艺可以举例为至少500℃的自重成型工艺、至少500℃的压制成型工艺等。弯曲的外层玻璃110和内层玻璃120然后与粘结层130一起层叠且经过合片工艺处理后，外层玻璃110、粘结层130以及内层玻璃120即粘合为一体的复合玻璃，从而得到最终的夹层玻璃100。
内层玻璃120开设有第一通孔121。可以理解的是，第一通孔121贯穿内层玻璃120相对的两个表面。光学传感器200通过第一通孔121内的光学窗口101对车辆外部的环境数据进行采集。光学传感器200可以采用相应的固定支架安装在夹层玻璃100靠近车辆内部的表面上且靠近夹层玻璃100顶边的中间位置，以有利于获取更大的视场区域。光学传感器200的拍摄方向朝向第一通孔121。
为了保证夹层玻璃100的整体强度以更好地保护车内乘客，设第一通孔121的面积为S1，夹层玻璃100的面积为S，优选S1与S满足：0.0004≤S1/S≤0.15，这样还能够满足光学传感器200的获取车辆外部的环境数据的最小视场角(FOV)要求，以及降低夹层玻璃100的制造难度。可选地，S1与S还可以满足：0.0005≤S1/S≤0.1，或可以满足：0.001≤S1/S≤0.008。
可以理解的是，光学传感器200发射的探测光线透过第一通孔121以及夹层玻璃100的光学窗口101检测车辆外部的物体，车辆外部的物体发射或反射的探测光线透过夹层玻璃100的光学窗口101以及第一通孔121后进入光学传感器200，如此，光学传感器200即能够采集到车辆外部的环境数据，并能够将采集到的环境数据传输到车辆的ADAS系统(Advanced Driving Assistance System，高级驾驶辅助系统)，ADAS系统的算法对环境图像数据进行相应的数据处理，以提供辅助驾驶。环境数据可以为图像数据，也可以是点云数据等。
参见图1和图2，光学传感器200发射和/或接收的光线需要透过光学传感器200的视场区域。夹层玻璃100的光学窗口101即对应为光学传感器200在前方视野上的视场区域，也即光学传感器200的视场区域在夹层玻璃100上形成光学窗口101。为了使得光学传感器200发射和/或接收的光线能够顺畅穿过夹层玻璃100，内层玻璃120即在与光学窗口101对应的位置处开设有第一通孔121，光学窗口101位于第一通孔121内。
参见图2至图5，第一通孔121的形状可以为梯形、圆形、椭圆形、正方形、矩形中的一种。第一通孔121内的虚线所围成的区域即为光学传感器200的视场区域在夹层玻璃100上形成的光学窗口101。如图2所示，第一通孔121为梯形，优选所述梯形的四角为半径大于或等于5mm的圆角。如图3所示，第一通孔121为圆形。如图4所示，第一通孔121为椭圆形。如图5所示，第一通孔121为矩形，优选所述矩形的四角为半径大于或等于5mm的圆角。
可以理解的是，光学传感器200的视场区域具有视场角FOV(Field Of View)，用于表示光学传感器200的视野范围大小。光学传感器200的视场角FOV包括垂直视场角为β和水平视场角为γ。为了使光学传感器200获取更加清晰的环境图像数据，减小对车辆的ADAS系统的算法造成偏差的概率，能够满足L3级别以上的自动驾驶需求，本申请通过调试光外层玻璃110、内层玻璃120与光学传感器200的相对位置，光学窗口101以及第一通孔121的尺寸参数，从而使所述夹层玻璃100的光学窗口的MTF值大于或等于0.3。所述夹层玻璃100的光学窗口的MTF值可以根据标准ISO12233测量，测量方法具体举例可以为：使夹层玻璃100和光学传感器200处于模拟装配或实际装配在车辆状态下，将标准测试图像放置到车辆外部且位于夹层玻璃100的前方，通过光学传感器200采集夹层玻璃100外侧的标准测试图像，在图像的多个点位处对应设定多个MTF测试点，通过相应的MTF测试装置测试计算得到各个MTF测试点对应的MTF值，图像上各个测试点对应的MTF值即为光学窗口101的MTF值。
在本申请的一些实施例中，参见图6，图6为图1所示的挡风玻璃的垂直截面放大示意图。挡风玻璃安装到车辆上之后，夹层玻璃100的顶端与底端的连线与光学传感器200的中心轴线之间的夹角为α，光学传感器200的中心轴线可以理解为光学传感器200的光轴，夹层玻璃100的顶端与底端的连线可参照图6中的夹层玻璃100的内表面的延长线，光学传感器200的中心轴线可参照图6中的水平虚线。光学传感器200的垂直视场角为β，光学传感器200的垂直视场角即光学传感器200的在垂直截面中的视场角。第一通孔121的顶端与底端的连线长度为a，第一通孔121的顶端与底端的连线长度等于第一通孔121在沿夹层玻璃100的顶端与底端的连线方向上的最大尺寸。光学传感器200的垂直视场与外层玻璃110的交线长度为b，即光学窗口101在沿夹层玻璃100的顶端与底端的连线方向上的最大尺寸为b。其中，夹层玻璃100与光学传感器200的相对位置满足以下条件：a≥b+10；
其中，b＝K1×[1/tan(α-β/2)-1/tan(α+β/2)],即在沿夹层玻璃100的顶端与底端的连线方向上，第一通孔121的尺寸与光学窗口101的尺寸之间的差值大于或等于10mm，保证了光学窗口210的MTF值不受内层玻璃120的影响，从而有利于提高光学传感器200的检测质量，可满足高精度窄小视场角的摄像头的MTF要求。
在本申请中，K1为常数且K1＝12～18。可选的，K1可以为12、13、14、15、16、17、18中的一个。a、b的单位皆为毫米(mm)。
在本申请实施例中，α大于或等于20°，且小于或等于45°。β大于或等于17°，且小于或等于65°。举例而言：α可以为20°、24°、30°、35°、40°、42°、45°等中的一种。β可以为17°、20°、25°、30°、40°、50°、65°等中的一种。应该理解的是，光学传感器200的垂直视场角β为光学传感器200在出厂后即存在的固有值，其大小取决于光学传感器200的生产厂家，光学传感器200可根据实际需要直接采购。在夹层玻璃100与光学传感器200的相对位置以及相关尺寸参数满足上述公式基础上，将α限定在20°～45°，在实现选用高精度窄小视场角的摄像头的同时，能够在一定程度上提高光学窗口101的MTF值，使得光学窗口101的MTF值大于或等于0.3。
进一步地，参见图7，图7为本申请实施例的挡风玻璃的水平截面示意图。光学传感器200的水平视场角为γ，光学传感器200的水平视场角即为光学传感器200在水平截面中的视场角。第一通孔121在光学传感器200的水平视场方向上的宽度为m，光学传感器200的水平视场与外层玻璃110的交线长度为n。其中，夹层玻璃100与光学传感器200的相对位置还满足以下条件：m≥n+10。
其中，n＝K2×tan(y/2)/sin(α)。即在沿水平视场方向上，第一通孔121的尺寸与光学窗口101的尺寸之间的差值大于或等于10mm，保证了光学窗口210的MTF值不受内层玻璃120的影响，从而有利于提高光学传感器200的检测质量，可满足高精度窄小视场角的摄像头的MTF要求。
在本申请中，K2为常数且K2＝24～36。可选的，K2可以为24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36中的一个。m、n的单位皆为毫米(mm)。
可选地，γ大于或等于28°，且小于或等于120°。举例而言：γ可以为28°、40°、65°、74°、89°、97°、120°等中的一种。同样的，光学传感器200的水平视场角γ为光学传感器200在出厂后即存在的固有值，其大小取决于光学传感器200的生产厂家，光学传感器200可根据实际需要直接采购。通过使γ大于或等于28°，且小于或等于120°，在实现选用高精度窄小视场角的摄像头的同时，能够在一定程度上提高光学窗口101的MTF值，使得光学窗口101的MTF值大于或等于0.3。
参见图8，以光学窗口101以及第一通孔121相对外层玻璃110的垂直投影均为等腰梯形为例，在光学窗口101的两条对角线上设定9个MTF测试点，以两条对角线的交点为第一个测试点T0，定义为0.00center，其余八个测试点分别为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8，测试点T1为从测试点T0向左50mm、向上50mm的点，测试点T2为从测试点T0向左75mm、向上75mm的点，测试点T3为从测试点T0向右50mm、向上50mm的点，测试点T4为从测试点T0向右75mm、向上75mm的点，测试点T5为从测试点T0向右50mm、向下50mm的点，测试点T6为从测试点T0向右75mm、向下75mm的点，测试点T7为从测试点T0向左50mm、向下50mm的点，测试点T8为从测试点T0向左75mm、向下75mm的点。
而后，光学传感器200采集此时夹层玻璃100外侧的标准测试图像，相应的，上述9个MTF测试点在光学传感器200采集的图像上均有相应的像素点，通过相应的MTF测试装置测试计算得到各个像素点对应的MTF值，即对应为9个MTF测试点的MTF值。根据标准ISO12233进行多组实施例的MTF测试，测试结果如下表1：
表1：实施例1-15的9个MTF测试点的MTF值
| T0 | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | T7 | T8 | |
| 实施例1 | 0.57 | 0.56 | 0.56 | 0.57 | 0.56 | 0.60 | 0.57 | 0.54 | 0.49 |
| 实施例2 | 0.55 | 0.56 | 0.55 | 0.56 | 0.54 | 0.61 | 0.57 | 0.55 | 0.49 |
| 实施例3 | 0.56 | 0.56 | 0.53 | 0.55 | 0.53 | 0.61 | 0.59 | 0.54 | 0.47 |
| 实施例4 | 0.58 | 0.57 | 0.54 | 0.55 | 0.53 | 0.59 | 0.57 | 0.51 | 0.45 |
| 实施例5 | 0.56 | 0.57 | 0.53 | 0.54 | 0.53 | 0.60 | 0.56 | 0.53 | 0.46 |
| 实施例6 | 0.60 | 0.57 | 0.53 | 0.58 | 0.53 | 0.60 | 0.55 | 0.53 | 0.49 |
| 实施例7 | 0.60 | 0.53 | 0.54 | 0.57 | 0.53 | 0.60 | 0.56 | 0.52 | 0.45 |
| 实施例8 | 0.57 | 0.55 | 0.55 | 0.57 | 0.52 | 0.59 | 0.56 | 0.51 | 0.45 |
| 实施例9 | 0.59 | 0.57 | 0.54 | 0.58 | 0.51 | 0.61 | 0.55 | 0.54 | 0.47 |
| 实施例10 | 0.57 | 0.53 | 0.47 | 0.46 | 0.47 | 0.48 | 0.46 | 0.53 | 0.42 |
| 实施例11 | 0.55 | 0.51 | 0.46 | 0.48 | 0.42 | 0.57 | 0.55 | 0.51 | 0.48 |
| 实施例12 | 0.55 | 0.48 | 0.44 | 0.47 | 0.43 | 0.58 | 0.54 | 0.50 | 0.49 |
| 实施例13 | 0.59 | 0.55 | 0.47 | 0.52 | 0.52 | 0.56 | 0.47 | 0.50 | 0.48 |
| 实施例14 | 0.59 | 0.48 | 0.47 | 0.49 | 0.47 | 0.58 | 0.52 | 0.50 | 0.47 |
| 实施例15 | 0.57 | 0.50 | 0.46 | 0.48 | 0.44 | 0.55 | 0.50 | 0.49 | 0.48 |
需要说明的是，在上述的实施例1至实施例15中，夹层玻璃100与光学传感器200的相对位置以及相关参数满足a≥b+10和/或m≥n+10。
再进行多组对比例进行MTF测试，对比例1至对比例7与实施例1至实施例15的区别仅在于，夹层玻璃100未设置第一通孔121。对比例8至对比例14与实施例1至实施例15的区别仅在于，夹层玻璃100与光学传感器200的相对位置以及相关参数既不满足a≥b+10，也不满足m≥n+10。根据标准ISO12233进行多组对比例的MTF测试，测试结果如下表2：
表2：对比例1-14的9个MTF测试点的MTF值
综合上述表1和表2容易看出，实施例1至实施例15中，9个MTF测试点对应的MTF值均大于或等于0.3，甚至大于或等于0.4，更甚至大于或等于0.5。
在对比例1至对比例7中，由于夹层玻璃100未设置第一通孔121，对比例1-7的9个MTF测试点的MTF值中有至少三个小于0.3，甚至至少四个小于0.3，更甚至至少五个小于0.3。并且，某些测试点的MTF值小于0.2，甚至小于0.15，更甚至小于0.1。由此得出，对比例1-7的夹层玻璃100的光学窗口101显然不能满足光学传感器200获取更加清晰的环境图像数据的要求，更不能够满足L3级别以上的自动驾驶需求。
在对比例8至14中，虽然夹层玻璃100设置有第一通孔121，但夹层玻璃100与光学传感器200的相对位置以及相关参数既不满足a≥b+10，也不满足m≥n+10，对比例8-14的9个MTF测试点的MTF值与对比例1-7相比，MTF值小于0.3的测试点的数量大幅减少，但仍然存在1-2个测试点的MTF值小于0.3，对比例8-14的夹层玻璃100的光学窗口101也不能满足光学传感器200获取更加清晰的环境图像数据的要求，更不能能够满足L3级别以上的自动驾驶需求。
进一步地，再参加图6，光学传感器200与内层玻璃120的最小间隙距离为c，c为2㎜～5㎜。光学传感器200与内层玻璃120的最小间隙距离可以理解为光学传感器200上离内层玻璃120最近的一点到内层玻璃120的距离，具体可举例为2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等，既能够保证光学传感器200与内层玻璃120尽可能近，又有利于设置第一通孔121的位置和大小。在本申请中，常数K1和K2可以根据光学传感器200与内层玻璃120之间的距离c进行确定，例如距离c等于2mm时，常数K1取12，常数K2取24；又例如距离c等于5mm时，常数K1取18，常数K3取36；当距离c大于2mm且小于5mm时，K1可以根据实际设计取大于12且小于18的数值，K2可以根据实际设计取大于24且小于36的数值。
参见图1、图6和图7，粘结层130开设有第二通孔131，第二通孔131与第一通孔121连通且光学窗口101位于第二通孔131内。
具体地，第二通孔131沿目标轴线(即夹层玻璃100的顶端与底端的连线)的延伸方向的尺寸可以大于或等于a，和/或，第二通孔131沿水平方向的尺寸可以大于或等于m。换言之，第二通孔131的轮廓面积可以大于或等于第一通孔121的轮廓面积。
本实施例通过使粘结层130设有第二通孔131，第二通孔131与第一通孔121相连通且光学窗口101位于第二通孔131内，可以避免粘结层130在车窗玻璃10的生产过程中因加热、加压等工艺产生的软化变形对光学窗口101的光学质量产生影响，避免粘结层130影响光学传感器200采集到的图像的清晰度。
进一步地，参见图1、图6和图7，夹层玻璃100还包括设于外层玻璃110与粘结层130之间的第一遮蔽层140，第一遮蔽层140开设有第三通孔141，第三通孔141与第二通孔131连通且光学窗口101位于第三通孔141内。
具体地，外层玻璃110、第一遮蔽层140、粘结层130以及内层玻璃120依次层叠。第一遮蔽层140的第三通孔141与内层玻璃120的第一通孔121、粘结层130的第二通孔131相连通。其中，第一遮蔽层140可以用于遮蔽车内的部件，能够保证挡风玻璃的周边颜色协调一致，提高周边外观，还能阻隔太阳辐射，避免车内部件老化，提高产品的稳定性和实用寿命。第一遮蔽层140的材料优选为黑色陶瓷油墨、褐色陶瓷油墨、黑色紫外油墨和棕色紫外油墨中的至少一种，可以通过丝网印刷、喷墨印刷等方式形成，第一遮蔽层140的厚度为微米级，例如5至40微米。
在一个实施例中，可以在外层玻璃110、第一遮蔽层140、粘结层130以及内层玻璃120层叠设置形成夹层玻璃100之后，采用激光打孔工艺依次在内层玻璃120开设第一通孔121、在粘结层130开设第二通孔131以及在第一遮蔽层140开设第三通孔141。当然，在其他实施例中，也可先采用激光打孔工艺分别在内层玻璃120开设第一通孔121、在粘结层130开设第二通孔131以及在第一遮蔽层140开设第三通孔141，再将外层玻璃110、第一遮蔽层140、粘结层130以及内层玻璃120层叠设置形成夹层玻璃100。
需要说明的是，由于在内层玻璃120上会通过打孔工艺开设第一通孔121、在粘结层130上会通过打孔工艺开设第二通孔131，使得第一通孔121和第二通孔131会存在相应的轮廓边界，车外人员视角透过外层玻璃110朝车辆内部观看时会有明显的不美观感，即具有第一通孔121的内层玻璃120和具有第二通孔131的粘结层130会给夹层玻璃100整体带来外观缺陷。基于此，第一遮蔽层140的第三通孔141的轮廓边界可以覆盖第一通孔121和第二通孔131的轮廓边界，从而使第三通孔141的轮廓边界限定出的遮蔽层遮蔽第一通孔121和第二通孔131的轮廓边界，提升夹层玻璃100的整体外观性。
参见图9和图10，第一遮蔽层140环绕外层玻璃110靠近车内一侧的表面(外层玻璃的内表面)边缘设置，并且从顶部居中位置向外层玻璃110的中央延伸出一个T形遮蔽区，这是因为光学传感器200通常集成于挡风玻璃的顶部居中位置，为了考虑车辆外观和零部件布置的需求，可以通过第一遮蔽层140的T形遮蔽区遮蔽以上这些部件。为了满足光学传感器200透过第一通孔121、第二通孔131采集车辆的外部环境数据，第一遮蔽层140的T形遮蔽区设有第三通孔141，即第三通孔141内不覆盖有第一遮蔽层140，光学窗口101位于第三通孔141内。
在一些实施例中，光学窗口101的轮廓面积小于第三通孔141的轮廓面积，第三通孔141的轮廓面积小于或等于第一通孔121的轮廓面积。
具体地，第三通孔141沿目标轴线的延伸方向的尺寸大于或等于b，且小于或等于a，和/或，第三通孔141沿水平方向的尺寸大于或等于n，且小于或等于m。换言之，第三通孔141的轮廓面积可以大于或等于光学窗口101的轮廓面积，通常第三通孔141的轮廓面积略大于光学窗口101的轮廓面积，既可以避免第三通孔141的轮廓面积不足而导致视场区域减小，也可以避免第三通孔141的轮廓面积过大而导致过多车外杂散光进入光学传感器200使图像品质不良，优选第三通孔141的轮廓比光学窗口101的轮廓大1～20mm，具体可举例为1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm、15mm、20mm等，优选1～10mm。
并且，第三通孔141的轮廓面积小于或等于第一通孔121的轮廓面积，以实现更好的遮蔽效果。在图9和图10中，第一遮蔽层140具有延伸进第一通孔121内的延伸部1401，使第三通孔141的轮廓面积小于第一通孔121的轮廓面积，延伸部1401可以为连续印刷油墨，也可以为彼此间隔的花点油墨，优选为彼此间隔的花点油墨，可以进一步改善光学窗口101的光学质量。
在本申请的一些实施例中，参见图1、图6和图7，夹层玻璃100还包括第二遮蔽层150，第二遮蔽层150设于内层玻璃120的远离粘结层130的一侧。具体地，第二遮蔽层150可以仅设置在内层玻璃120的远离粘结层130的一侧表面(内层玻璃120的内表面)的顶部居中位置，且与第一遮蔽层140的T形遮蔽区的形状一致，也可以环绕内层玻璃120的内表面的四周边缘设置且从顶部居中位置向内层玻璃120的内表面的中央延伸出一个T形遮蔽区。
具体地，外层玻璃110、第一遮蔽层140、粘结层130、内层玻璃120以及第二遮蔽层150依次层叠。其中，第二遮蔽层150的材料优选为黑色陶瓷油墨、褐色陶瓷油墨、黑色紫外油墨和棕色紫外油墨中的至少一种，可以通过丝网印刷、喷墨印刷等方式形成，第二遮蔽层150的厚度为微米级，例如5至40微米。
进一步地，参见图11，夹层玻璃100还包括设于外层玻璃110的靠近粘结层130一侧的减反层160，减反层160位于第三通孔141内且至少覆盖光学窗口101，减反层160用于减少外层玻璃110对光学传感器200发射和/或接收的光学信号的反射率，提高光学传感器200的检测质量。
进一步地，夹层玻璃100还包括设于外层玻璃110的靠近粘结层130一侧的电加热元件(图中未示出)，电加热元件位于第三通孔141内且至少覆盖光学窗口101。
具体地，电加热元件可以包括电加热丝、电加热片等。例如：钨丝。电加热元件用于实现光学窗口101的加热，实现光学窗口101除雾、除霜的效果，提高光学传感器200的检测质量。
进一步地，再参见图11，夹层玻璃100还包括隔热层170，隔热层170包含至少一个金属银层、银合金层或透明导电氧化物层，隔热层170避开光学窗口101。
需要说明的是，隔热层170可以用于反射红外线，甚至还可以通过增设汇流母线实现电加热；隔热层170可以通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(CVD)的方法直接沉积到外层玻璃110的靠近粘结层130一侧(外层玻璃110的内表面)或内层玻璃120的靠近粘结层130一侧(内层玻璃120的外表面)，例如通过磁控溅射沉积。并且，优选隔热层170能够承受高温热处理，例如烘弯或钢化等弯曲工艺的热处理过程。具体地，当隔热层(170)包含透明导电氧化物层时，透明导电氧化物层可以选用铟锡氧化物(ITO)、掺杂氟的二氧化锡(FTO)、掺杂铝的二氧化锌(AZO)、掺杂锑的氧化锡(ATO)等。隔热层(170)还包含至少两个介质层，每个金属银层、银合金层或透明导电氧化物层位于两个介质层之间，介质层的材料选自Zn、Ti、Si、Al、Sn、Se、Zr、Ni、In、Cr、W、Ca、Y、Nb、Cu、Sm中的至少一种的氧化物、氮化物、或氮氧化物。例如，可以为氧化锌锡(ZnSnOx)、掺铝氧化锌(AZO)、氧化钛(TiOx)、氮化硅锆(SiZrN)、氮化硅铝(SiALN)、氧化硅铝(SiAlO)等。
进一步地，外层玻璃110为透明玻璃或超透明玻璃，内层玻璃120为透明玻璃或着色玻璃。透明玻璃的总铁含量小于或等于0.08％，透明玻璃的可见光透过率大于或等于80％；超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％，超透明玻璃的可见光透过率大于或等于91％；着色玻璃的总铁含量大于或等于0.1％，着色玻璃的可见光透过率大于70％。
可选的，光学传感器200可以用于采集车辆的外部环境数据。举例而言：光学传感器200可以为可见光摄像头、近红外相机、热像仪、激光雷达、手势检测传感器等，以更好地实现车辆的智能化和安全性能。
光学传感器200为像素大于或等于200万的可见光摄像头。可见光摄像头在1/2奈奎斯特频率处的MTF值大于或等于0.6。具体地，可见光摄像头的感光芯片可以是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)或电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)。可见光摄像头的像素可以是200万像素、500万像素、800万像素等。可见光摄像头的感光芯片的尺寸可以是2/3”(8.8mm*6.6mm)、1/1.7”(7.4mm*5.6mm)、1/1.8”(7.2mm*5.3mm)等，可以优选较大尺寸的感光芯片，以接收更多的光信号。可见光摄像头的镜头参数的焦距、光圈数和视角等对应满足使用场景的要求。可见光摄像头的镜头最大光畸变小于3％，可见光摄像头在1/2奈奎斯特频率处的调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)值大于或等于0.6,从而满足高清图像采集的需求。
为了进一步满足高清图像采集的需求，特别是满足像素大于或等于500万甚至大于或等于800万的可见光摄像头的图像采集需求，优选所述光学窗口101对以0～70°入射角入射的波长在440nm～700nm的可见光具有第一透过率TL1，TL1≥50％，具体可举例为TL1＝50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％，61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％，甚至TL1≥70％。进一步地，所述光学窗口101对以0～70°入射角入射的波长在600nm～700nm的可见光的透过率TL2，TL2与TL1的比值TL2/TL1≥0.8，TL2与TL1的比值也通常被称为红光比，具体可举例为TL2/TL1＝0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.88等，优选TL2/TL1≥0.85。
另外，本申请实施例还提供了一种车辆，车辆包括上述的挡风玻璃，光学传感器200安装于车辆内部且朝向光学窗口101。
车辆可以是轿车、客车、载货汽车、牵引车、专用运输车和特种车等。当然，车辆还可以包括车轮、底盘、发动机等。
光学传感器200设于内层玻璃120背离粘结层130的一侧。可以理解的，光学传感器200设于车辆的内部，光学传感器200可以通过支架等固定到内层玻璃120背离粘结层130的表面上，也可以通过支架等固定到车顶横梁上。光学传感器200的拍摄方向朝向第一通孔121。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (16)
1.一种挡风玻璃，其特征在于，包括：
光学传感器(200)，安装于车辆内部；
夹层玻璃(100)，在所述光学传感器(200)的视野内具有光学窗口(101)，所述夹层玻璃(100)包括层叠设置的外层玻璃(110)、粘结层(130)和内层玻璃(120)，所述内层玻璃(120)开设有第一通孔(121)；
其中，所述光学窗口(101)位于所述第一通孔(121)内，所述光学窗口(101)的MTF值大于或等于0.3。
2.根据权利要求1所述的挡风玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃(100)与所述光学传感器(200)的相对位置满足以下条件：
所述挡风玻璃安装到车辆上之后，所述夹层玻璃(100)的顶端与底端的连线与所述光学传感器(200)的中心轴线之间的夹角为α；所述光学传感器(200)的垂直视场角为β；所述第一通孔(121)顶端与底端的连线长度为a；所述光学传感器(200)的垂直视场与所述外层玻璃(110)的交线长度为b；其中，a≥b+10
其中，b＝K1×[1/tan(α-β/2)-1/tan(α+β/2)],K1为常数且K1＝12～18。
3.根据权利要求2所述的挡风玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃(100)与所述光学传感器(200)的相对位置满足以下条件：
所述光学传感器(200)的水平视场角为γ；所述第一通孔(121)在所述光学传感器(200)的水平视场方向上的宽度为m；所述光学传感器(200)的水平视场与所述外层玻璃(110)的交线长度为n；其中，m≥n+10；
其中，n＝K2×tan(y/2)/sin(α)K2为常数且K2＝24～36。
4.根据权利要求3所述的挡风玻璃，其特征在于，所述α为20°～45°，所述β为17°～65°，所述γ为28°～120°。
5.根据权利要求1所述的挡风玻璃，其特征在于，所述光学传感器(200)与所述内层玻璃(120)的最小间隙距离为c，所述c为2㎜～5㎜。
6.根据权利要求1所述的挡风玻璃，其特征在于，所述粘结层(130)开设有第二通孔(131)，所述第二通孔(131)与所述第一通孔(121)连通且所述光学窗口(101)位于所述第二通孔(131)内。
7.根据权利要求6所述的挡风玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃(100)还包括设于所述外层玻璃(110)与所述粘结层(130)之间的第一遮蔽层(140)，所述第一遮蔽层(140)开设有第三通孔(141)，所述第三通孔(141)与所述第二通孔(131)连通且所述光学窗口(101)位于所述第三通孔(141)内。
8.根据权利要求7所述的挡风玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃(100)还包括第二遮蔽层(150)，所述第二遮蔽层(150)设于所述内层玻璃(120)的远离所述粘结层(130)的一侧。
9.根据权利要求7所述的挡风玻璃，其特征在于，所述光学窗口(101)的轮廓面积小于所述第三通孔(141)的轮廓面积，所述第三通孔(141)的轮廓面积小于或等于所述第一通孔(121)的轮廓面积，所述第二通孔(131)的轮廓面积大于或等于所述第一通孔(121)的轮廓面积。
10.根据权利要求7所述的挡风玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃(100)还包括设于所述外层玻璃(110)的靠近所述粘结层(130)一侧的减反层(160)，所述减反层(160)位于所述第三通孔(141)内且至少覆盖所述光学窗口(101)，所述减反层(160)用于减少所述外层玻璃(110)对光学传感器(200)发射和/或接收的光学信号的反射率。
11.根据权利要求7所述的挡风玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃(100)还包括设于所述外层玻璃(110)的靠近所述粘结层(130)一侧的电加热元件，所述电加热元件位于所述第三通孔(141)内且至少覆盖所述光学窗口(101)。
12.根据权利要求1所述的挡风玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃(100)还包括隔热层(170)，所述隔热层(170)包含至少一个金属银层、银合金层或透明导电氧化物层，所述隔热层(170)避开所述光学窗口(101)。
13.根据权利要求1所述的挡风玻璃，其特征在于，所述外层玻璃(110)为透明玻璃或超透明玻璃，所述内层玻璃(120)为透明玻璃或着色玻璃；
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80％；所述超透明玻璃的总铁含量小于或等于0.015％，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0.1％，所述着色玻璃的可见光透过率大于70％。
14.根据权利要求1所述的挡风玻璃，其特征在于，所述光学传感器(200)为像素大于或等于200万的可见光摄像头，所述可见光摄像头在1/2奈奎斯特频率处的MTF值大于或等于0.6。
15.根据权利要求1所述的挡风玻璃，其特征在于，所述光学窗口(101)对以0～70°入射角入射的波长在440nm～700nm的可见光具有第一透过率TL1，所述光学窗口(101)对以0～70°入射角入射的波长在600nm～700nm的可见光的透过率TL2，TL1≥50％，TL2与TL1的比值TL2/TL1≥0.8。
16.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至15任一项所述的挡风玻璃，所述光学传感器(200)安装于车辆内部且朝向所述光学窗口(101)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311192201.1A CN117124820A (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 挡风玻璃以及车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311192201.1A CN117124820A (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 挡风玻璃以及车辆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117124820A true CN117124820A (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=88858170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311192201.1A Pending CN117124820A (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 挡风玻璃以及车辆 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN117124820A (zh) |
-
2023
- 2023-09-15 CN CN202311192201.1A patent/CN117124820A/zh active Pending
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