EP4085284A1 - Dispositif avec vitrage et camera thermique associee et procedes d'optimisation - Google Patents

Dispositif avec vitrage et camera thermique associee et procedes d'optimisation

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Publication number
EP4085284A1
EP4085284A1 EP20851227.7A EP20851227A EP4085284A1 EP 4085284 A1 EP4085284 A1 EP 4085284A1 EP 20851227 A EP20851227 A EP 20851227A EP 4085284 A1 EP4085284 A1 EP 4085284A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insert
math
glazing
camera
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20851227.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mathieu Berard
Keihann Yavari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP4085284A1 publication Critical patent/EP4085284A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
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    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
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    • B60R2011/0026—Windows, e.g. windscreen

Definitions

  • TITLE DEVICE WITH GLASS AND ASSOCIATED THERMAL CAMERA AND OPTIMIZATION PROCESSES
  • the invention relates to a device combining glazing, in particular a windshield, in a motor vehicle, train or airplane, and said thermal camera for such viewing of information on a glazing.
  • patent GB2271139 proposes a windshield comprising a laminated glazing with, in a central part and close to the upper longitudinal edge, an opening filled by an insert made of a material highly transparent to thermal infrared, more precisely zinc sulphide (ZnS) transmission of at least 50% from 5 to 15 ⁇ m.
  • ZnS zinc sulphide
  • a dedicated camera coupled to a screen visible to the driver is in the passenger compartment in front of the insert.
  • the hole is circular and the insert is a disc glued to the walls of the hole.
  • the hole is made before the windshield glass is autoclaved.
  • the object or person detection performance of such a device can be improved.
  • the present invention relates to a device which comprises:
  • - vehicle glazing in particular laminated and / or curved
  • in particular automobile car, truck, public transport: bus, coach, etc.
  • rail in particular at maximum speed of at most 90 km / h or at most 70km / h, in particular subways, tramways
  • windshield rear window, side glazing, of a given thickness E1 (subcentimetric in particular at most 5mm for an automobile windshield)
  • glazing having a main face exterior (called F1) oriented towards the outside and a main (most) internal face on the passenger compartment side (called F4 if laminated glazing or called F2)
  • glazing comprising, in a peripheral zone preferably in the upper part of the glazing (preferably in upper longitudinal edge in particular in a central region of the upper part), a through hole between the internal face and the external face, hole delimited by a side wall of the glazing, in particular through hole forming a peripheral notch or closed hole (surrounded by the wall ), in particular the hole of constant diameter or a larger diameter on the inner face than on the front outside), in particular of conve
  • an insert flat or curved, with an outer face F1, or also with an inner face protruding, F2 or respectively F4 if laminated glazing
  • an insert made of transparent material in a range A of wavelengths in the spectrum infrared beyond 2.5 ⁇ m, ranging at least from 9.5 to 10.5 ⁇ m and preferably from 8 to 12 ⁇ m, the insert being of given thickness e, in particular from 3 to 10mm, made of material of index of refraction n in the range A, in particular from 1.35 to 4.5 with an entry face facing the passenger compartment (flush with or set back from the internal face and an exit face (flush or set back from the external face), l 'insert, preferably being of circular or quasi-circular shape, the entry face being inscribed in a rectangle or square of width Wi and height Di with aspect ratio Di / Wi of at least 0.8 or 0.9 and at most 1.1 or 1, 2, preferably Di> Wi, with Di of at most 35mm, in particular of at least 5mm or 8mm,
  • thermal camera arranged on the internal face side so as to receive electromagnetic radiation after passing through said insert, thermal camera comprising an entrance pupil, in particular circular, with a height p, (generally diameter) and an infrared detection system in the range A for example by microbolometry, in particular without cryogenic cooling and an objective, the camera being defined by:
  • ⁇ of at least 10 ° or 20 ° and in particular of at most 70 ° or 60 °.
  • the camera has a given volume defined by a contact point T (a corner / upper front plane of the lens / front or rear of the lens) capable of first touching the glazing, or a plate on the internal face of the lens. glazing, or the insert, or a part in the peripheral environment of said glazing, in the mounted position in a vehicle.
  • T a corner / upper front plane of the lens / front or rear of the lens
  • T being in a PO plane passing through O and C where we define Tv said virtual contact point being the projection of T in said PO plane, w being the distance along X and algebraically in the PO plane of T or Tv and h is the distance along Y in the plane PO between C and T or Tv.
  • the entry face of the insert has an inclination defined by an angle ⁇ with respect to X.
  • Dt1 and Dt2 are secant in CO (xco, yco) with [Math 3]
  • Dt2 and Dt3 are secant in
  • each of these constraints defines the three lines Dt1, Dt2, Dt3 in the cases where the three constraints can be respected these three lines define a triangle in the vertical plane. We want the center of the camera pupil to be in this triangle.
  • Preferred is infrared detection with maximum sensitivity in range A and even low sensitivity beyond 15 or 14 ⁇ m and below 7 or 6 ⁇ m.
  • thermal camera As an example of a thermal camera, mention may be made of the product Atom®1024 from the company Lynred USA.
  • - ⁇ is at least 20 ° and in particular at most 50 °
  • - h goes from 1mm to 2cm.
  • yc ⁇ 10mm and / or lxcl ⁇ 5cm.
  • the range A is from 9.5 ⁇ m to 10.5 ⁇ m, preferably 8 to 12 ⁇ m or 13 ⁇ m, preferably with a light transmission of at least 50% and better still of at least 60%, 65% or 70% in this beach A
  • insert and the side wall, means for fixing the insert (and also preferably sealing against liquid or even gaseous water), in particular in the form of a ring made of polymer material.
  • the material of the insert may be germanium or ZnS (conventional).
  • the material of the insert can be transparent in the visible at a reference wavelength between 500nm and 600nm and even from 540 or 550nm to 600nm, better in a range B of 550 to 600nm, preferably with a light transmission of at least 25% and better still at least 30% or more preferably 40%, 60% in range B.
  • the material of the insert according to the invention can be transparent in the visible area, which allows:
  • the optical system (with a so-called thermal camera sensitive in the reference wavelength)
  • Light transmission is measured for the reference wavelength or better for range B with a spectrophotometer such as the Perkin Elmer Lambda-35.
  • the light transmission can be measured according to the ISO 9050: 2003 standard using the illuminant D65, and be the total transmission (in particular integrated in the visible range and weighted by the sensitivity curve of the human eye), taking into account both of the direct transmission and of the possible diffuse transmission, the measurement being made for example using a spectrophotometer equipped with an integrating sphere, the measurement at a given thickness then being converted if necessary to the reference thickness of 4mm according to ISO 9050: 2003.
  • Infrared optical transmission is measured for range A by a Fourier spectrometer such as the BrukerVertex-70.
  • the material of the insert has:
  • the insert is, for example, colorless or tinted (while remaining transparent), in particular yellow, orange.
  • the insert material can be polished (outside and inside).
  • the material of the insert according to the invention is chosen from a material (preferably polycrystalline), in particular obtained by chemical vapor deposition) following:
  • the material of the insert is chosen from:
  • a compound comprising a multispectral zinc sulphide in particular obtained after hot isostatic pressing (treatment by an isostatic press at a temperature preferably of at least 800 ° C), in particular including selenium, such as ZnS x Se 1 - x with x preferably at least 0.97 more preferably at least 0.99 and more preferably at least 0.998
  • Zinc sulfide with multispectral grade is a recent material. It can be polycrystalline and obtained by implementing (in particular after formation by chemical vapor deposition CVD from zinc vapor and H 2 S gas) hot isostatic pressing (HIP in English).
  • Transmission of multispectral zinc sulfide can be broad spectrum with flat spectrum.
  • the transmission is in particular greater than 60% from 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the refractive index of multispectral ZnS is, for example, between 2, 1 and 2.3 in the range A and in the visible range between 2.3 and 2.6.
  • Multispectral and preferably polycrystalline zinc sulfide is advantageous in view of its combination of optical, mechanical and chemical resistance properties.
  • Mention may be made of the multispectral ZnS product sold by the company II-VI or Crystaltechno Ltd. Mention may be made, as sellers of polycrystalline zinc selenide, of the companies Hellma, II-VI or Crystaltechno Ltd.
  • the insert comprising an outer face and an inner face, it comprises a mechanical and / or chemical protection layer on the outer face and possibly on the inner face.
  • the mechanical and / or chemical protective layer (preferably a coating - monolayer or multilayer -) can be chosen from at least one of the following layers:
  • ZnS zinc sulphide
  • a diamond layer preferably amorphous for its properties of adhesion to the crystal of the insert, in particular with a thickness of at least 10nm or 20nm and preferably from 50nm to 300nm and even at most 100nm,
  • a DLC layer for “diamond like carbon” in English, that is to say a layer based on carbon of the diamond type, preferably amorphous, in particular with a thickness of at least 10 nm or 20 nm and preferably 50 nm at 300nm and even at most 100nm.
  • Adding a sufficiently thin layer of ZnS over ZnSe does not degrade transmission and guarantees erosion resistance similar to massive ZnS.
  • An example of a product is TUFTRAN TM from Rohm & Haas.
  • the material such as ZnS x Se 1-x can be coated with a layer of ZnS to protect it against acids and other specific solvents such as methanol etc.
  • ZnS As an alternative to ZnS, it is therefore possible to deposit, for example by chemical phase deposition (in particular PECVD) or vapor phase deposition (PVD), a diamond layer (or a DLC layer) without degrading the transmission and ensuring further erosion resistance. bigger.
  • chemical phase deposition in particular PECVD
  • PVD vapor phase deposition
  • An example of manufacture is described in the publication of Osipkov et al. IOP conf. Ser. Material Science and Engineering 74 (2015) 012013.
  • the insert can therefore be coated with a functional overlay (anti-scratch, anti-fog, etc.) with a different refractive index n is the index of the material of the dominant thickness.
  • the insert can be flat with parallel inside and outside sides of at most 2.
  • the inner face of the insert can be flush with the inner face of the glazing or be set back by up to 5mm.
  • Sir the inside face of the glazing can be glued to a plate, in particular of thickness 1 to 3mm, and even 1.5 to 2.5mm.
  • plastic for example polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA66), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and their ABS-PC alloys, polystyrene (PS), acrylonitrile styrene acrylate ASA, based on formaldehyde polymer (polyoxymethylene POM), polybrominated terphenyl (PBT), preferably glass fiber filled for even more resistance, in particular PA66 GF30 (30% glass fibers)
  • PC polycarbonate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA66 acrylonitrile butadiene styrene
  • ABS-PC alloys polystyrene
  • PS acrylonitrile styrene
  • This plate can be used to fix the thermal camera and / or a box. It can be drilled to the right of said through hole
  • a visible camera and / a Lidar or any other sensor can also carry functional elements such as a visible camera and / a Lidar or any other sensor (rain, light, etc.). It has as many holes as necessary for the sensor (s) (hole for visible camera, for LIDAR, etc.)
  • the glazing according to the invention can be a laminated glazing, in particular a vehicle windshield (road, automobile in particular), in particular curved, comprising a first sheet of glass with said internal main face called F1 and an opposite main face (called F2) and a second sheet of glass with said external main face called F4 on the inside of the passenger compartment (and the opposite main face F3), the first and second sheets of glass being linked by a lamination interlayer, in particular acoustic and / or tinted, in a particularly organic polymer material (in particular thermoplastic).
  • a lamination interlayer in particular acoustic and / or tinted
  • laminated glazing comprises:
  • first sheet of glass optionally clear, extraclar or tinted in particular gray or green, preferably curved, forming exterior glazing, with first and second main faces respectively called face F1 and face F2, if a motor vehicle preferably of thickness d '' at most 2.5mm, even at most 2mm - in particular 1, 9mm, 1, 8mm, 1, 6mm and 1, 4mm - or even at most 1, 3mm or at most 1mm
  • a lamination interlayer optionally clear, extraclear or tinted, in particular gray or green, made of a polymeric material, preferably thermoplastic and better still of polyvinyl butyral (PVB), preferably if a motor vehicle has a thickness of at most 1.8 mm, better still '' at most 1.2mm and even at most 0.9mm (and better still at least 0.3mm and even at least 0.6mm), in particular set back from the edge of the first glazing by at most 2mm and set back from the edge of a second glazing by at most 2mm, the lamination interlayer possibly having a cross section decreasing in a wedge shape from the top to the bottom of the laminated glazing (in particular a windshield),
  • PVB polyvinyl butyral
  • a second glazing in mineral glass, preferably curved and preferably clear or extra-clear or even tinted, forming interior glazing, with third and fourth main faces, if a motor vehicle preferably has a thickness less than that of the first glazing, even d 'at most 2mm - in particular 1, 9mm, 1, 8mm, 1.6mm and 1, 4mm - or even at most 1.3mm or at most 1mm, the thickness of the first and second glazing preferably being strictly less than 4mm, even at 3.7mm.
  • the interior and / or exterior glass can be neutral (without coloring), or (slightly) tinted, in particular gray or green, such as TSA glass from Saint-Gobain Glass.
  • the interior and / or exterior glass may have undergone a chemical or heat treatment of the hardening, annealing or tempering type (for better mechanical resistance in particular) or be semi-tempered.
  • the interlayer may of course comprise several sheets of thermoplastic material of different natures, for example of different hardnesses to ensure an acoustic function, as for example described in the publication US Pat. No. 6,132,882, in particular a set of PVB sheets of different hardnesses.
  • one of the glass sheets can be thinned with respect to the thicknesses conventionally used.
  • the interlayer may according to the invention have a wedge shape, in particular with a view to a HUD (Head Up Display) application.
  • one of the sheets of the interlayer can be dyed in the mass.
  • plasticizer-free thermoplastic such as ethylene / vinyl acetate (EVA) copolymer, an ionomer resin.
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • ionomer resin an ionomer resin.
  • the lamination interlayer can comprise another functional plastic film (transparent, clear or tinted), for example a poly (ethylene terephthalate) PET film carrying an athermic, electrically conductive layer, etc., for example, we have PVB / functional film / PVB between the faces F2 and F3.
  • a functional plastic film transparent, clear or tinted
  • a poly (ethylene terephthalate) PET film carrying an athermic, electrically conductive layer, etc., for example, we have PVB / functional film / PVB between the faces F2 and F3.
  • the transparent plastic film can be between 10 and 100 ⁇ m thick.
  • the transparent plastic film can be more widely made of polyamide, polyester, polyolefin (PE: polyethylene, PP: polypropylene), polystyrene, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate ( PC).
  • a clear film of coated PET for example XI R from the company Eastman
  • a coextruded film of PET-PMMA for example of the SRF 3M® type
  • many other films for example of PC, PE, PEN, PMMA, PVC
  • the laminated glazing may also include a reflective or absorbent layer.
  • solar radiation preferably on the face F4 or on the face F2 or F3, in particular an electro-conductive transparent oxide layer called the TCO layer (on the face F4) or even a stack of thin layers comprising at least one TCO layer, or stacks of thin layers comprising at least one silver layer (in F2 or F3), the or each silver layer being disposed between dielectric layers.
  • the TCO layer (of an electrically conductive transparent oxide) is preferably a layer of tin oxide doped with fluorine (SnO 2: F) or a layer of mixed oxide of tin and indium (ITO).
  • the glazing is preferably a windshield of a road vehicle (automobile) or even a rail vehicle (at moderate speed).
  • the glazing according to the invention may comprise at least a first sheet of glass comprising on a main face an opaque layer (masking) in particular an enamel (black, etc.) at the edge of the through hole (so as to mask the camera (s) for example. ).
  • the laminated glazing according to the invention may comprise a first sheet of glass comprising on a main face (for example the face F2) an opaque layer (masking) in particular an enamel (black, etc.) at the edge of the through hole (so as to mask the camera (s) for example) and / or a second sheet of glass comprising on a main face (for example the face F3 or F4) an opaque layer (of masking) in particular an enamel (black, etc.) at the edge of the through hole (of so as to hide the camera (s) for example).
  • a first sheet of glass comprising on a main face (for example the face F2) an opaque layer (masking) in particular an enamel (black, etc.) at the edge of the through hole (so as to mask the camera (s) for example)
  • a second sheet of glass comprising on a main face (for example the face F3 or F4) an opaque layer (of masking) in particular an enamel (black, etc.) at the edge of the through hole (of so as to hide the camera (s
  • the invention further relates to a vehicle, in particular autonomous or semi-autonomous, incorporating said device as defined above.
  • the invention also relates to an optimization method for forming the device as defined above in which for a camera with given Q, p (or even an inclination ⁇ of X 'with respect to the imposed or adjustable horizontal), one determines the smallest possible insert height D min (with n and / or e possibly imposed or adjustable), preferably at most 20mm or 15mm (if possible), satisfying case a) and the height of insert Di ⁇ D min so that (yF-yco) 3 0.5p / 2 (50% of the pupil in the triangle), and preferably (100% of the pupil in the triangle).
  • the invention also relates to an optimization method for forming the device as defined above in which, for a given insert height Di (with n and / or e optionally imposed or adjustable), for a camera with given p (or even an inclination ⁇ 'of X' to the horizontal imposed or adjustable), we determine a 0min as low as possible and preferably at most 40 °, 35 ° (if possible) satisfying the case a) and we choose 030min so that and preferably
  • the invention finally relates to an optimization method for forming the device as defined above in which for a given insert height Di (with n and / or e optionally imposed or adjustable) and for a camera with 0 and (/ or ) p given (or even an inclination ⁇ 'of X' to the horizontal imposed or adjustable) we determine the lowest possible h min satisfying case a) and we choose h 3 h ⁇ h min so that and preferably
  • Figure 1 schematically shows a vehicle with a device 100 comprising a windshield with an insert and a thermal camera in the passenger compartment, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert.
  • Figure 2 schematically represents the insert and the thermal camera of figure 1 with the parameters (coordinates etc.) influencing the optimized positioning of the camera, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert.
  • FIG. 3 diagrammatically represents the insert and the thermal camera of FIG. 1 with exemplified parameters (example 1) influencing the optimized positioning of the camera, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert.
  • FIGS. 3 'and 3 represent diagrams of the illumination of the infrared sensor of the thermal camera, in gray level for example 1 and a counterexample 1'.
  • FIG. 4 schematically represents the insert and the thermal camera of FIG. 1 with exemplified parameters (example 2) influencing the optimized positioning of the camera, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert.
  • Figure 4 shows a diagram of the illumination of the infrared sensor of the thermal camera, in gray level for example 2.
  • FIG. 5 diagrammatically represents the insert and the thermal camera of FIG. 1 with exemplified parameters (example 3) influencing the optimized positioning of the camera, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert.
  • Figure 5 shows a diagram of the illumination of the infrared sensor of the thermal camera, in gray level for example 3.
  • Figures 6a and 6b respectively show the variation of the ordinate y and the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of Q for case a) and case b).
  • Figures 7a and 7b respectively represent the variation of the ordinate y and the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of Di for case a) and case b).
  • Figures 8a and 8b respectively represent the variation of the ordinate y and the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of a for case a) and case b).
  • Figures 9a and 9b respectively show the variation of the ordinate y and the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of h for case a) and case b).
  • Figures 10a and 10b respectively show the variation of the y-coordinate and the negative x-coordinate of the points CO, E, F as a function of n for case a).
  • FIG. 1 schematically shows a windshield 100 according to the invention, in section with a thermal camera 9 placed behind the windshield facing a zone which is preferably situated in the central and upper part of the windshield.
  • the camera can be oriented at a certain angle to the horizontal.
  • the camera is horizontal.
  • the objective and the infrared sensor are oriented directly towards the image capture zone, in a direction parallel to the ground.
  • the windshield is a classic laminated glazing comprising:
  • an outer sheet of glass 1 preferably tinted, for example TSA glass and 2.1 mm thick, with outer face F1 and inner face F2
  • an internal glass sheet 1 ' (or as a variant a plastic sheet) for example TSA glass (or clear or extraclear) and 2.1mm thick or even 1.6mm or even less, with face exterior F3 and interior F4 on the passenger compartment side
  • thermoplastic material 3 most often of polyvinyl butyral (PVB) preferably clear, of submillimeter thickness optionally having a cross section decreasing in wedge shape of the top to bottom of the laminated glazing, for example a PVB (RC41 from Solutia or Eastman) approximately 0.76mm thick or alternatively if necessary an acoustic PVB (three-layer or four-layer) for example approximately 0.81mm thick , for example interlayer in three PVB sheets.
  • PVB polyvinyl butyral
  • the windshield is obtained by hot lamination of the elements 1, 1 'and 3.
  • the windshield 100 comprises on the outer face 11 for example (or preferably in F2 12 and / or on the face F3 13 or F4 14) preferably an opaque coating, for example black 6, such as a layer of enamel or black lacquer, over the entire surface of the glazing placed opposite the device incorporating the thermal camera (therefore all around the perimeter of the hole), including its housing 8 (plastic, metal, etc.), so as to hide it.
  • the housing 8 can be fixed to a plate 7 glued to the face F4 by an adhesive 80 and to the roof 9.
  • the opaque layer 6 can extend beyond the area with the insert.
  • the (lateral) extension of the opaque layer forming a band at the upper edge of the through-hole so that the windshield has an opaque band (black) along the upper longitudinal edge or even an opaque frame (black) over the entire periphery.
  • the windshield in the peripheral zone facing the camera, the windshield comprises a through hole 4 between the internal face 11 and the external face 14, a hole delimited by a side wall 10 of the laminated glazing ( glass 1 / PVB 3 / glass 1 '), said through hole comprising: - an insert 2 made of transparent material in a range A of wavelengths in the infrared which goes at least from 9.5 to 10.5 ⁇ m and preferably from 8 to 12 ⁇ m, the insert being of given thickness e,
  • the insert fixing means in particular in the form of a ring 5 made of flexible material, polymer, the fixing means being in particular glued to the side wall.
  • the material of the insert 2 is also transparent in the visible at a reference wavelength between 500nm and 600nm
  • the material of the insert 2 has an infrared transmission of at least 50% and better still of at least 65% in said range A and a light transmission of at least 30% and better still of at least 40% along the length. of reference wave and better still in the range B.
  • the material of the insert 2, preferably polycrystalline, is chosen from:
  • a compound comprising a multispectral zinc sulphide in particular obtained after hot isostatic pressing, in particular including selenium, such as ZnS x Se 1.x with x preferably at least 0.97, in particular multispectral ZnS
  • ZnSe zinc selenide
  • sulfur such as ZnS x Se 1.x with y of at least 0.97
  • a compound comprising a barium fluoride in particular including calcium and / or strontium, in particular with i and j preferably at most 0.25 or alternatively with i preferably at most 0.25, in particular BaF 2 .
  • the insert 2 has an outer face 21 and an inner face 22 and here it preferably comprises a mechanical and / or chemical protection layer 2 'on the outer face and possibly on the inner face. It is a coating chosen from a layer comprising a zinc sulfide, a diamond layer or a DLC layer.
  • the through-hole 4 can alternatively be a notch therefore a through-hole preferably opening on the roof side.
  • the through hole (and insert) may be in another region of the windshield or even in other glazing of the vehicle.
  • the glazing of the vehicle can be monolithic.
  • the insert is of a given thickness e, in particular from 3 to 10mm, made of a material of refractive index n in the range A, in particular from 1.35 to 4.5.
  • the insert is preferably of circular or quasi-circular shape, the entry face being inscribed in a rectangle or square of width Wi and height Di with aspect ratio Di / Wi of at least 0.8 and at plus 1, 1, with Di> Wi, defining a center O which is the intersection of the diagonals of said rectangle.
  • the so-called thermal camera 9 comprises a circular entrance pupil 91, with a height p i (diameter generally) and an infrared detection system in the range A and an objective, the camera being defined by:
  • the camera has a given volume defined by a contact point T (a corner / upper front plane of the lens / front or rear of the lens) able to first touch here a plastic plate 7 on the internal face of the camera. glazing for example of 1.5mm perforated to the right of the through hole 4. This plate can be used to fix the camera 9.
  • T is in a PO plane passing through O and C (where we define Tv called virtual contact point being the projection of T in said PO plane), w is the distance along X algebraically in the PO plane of T or Tv and h is the distance along Y in the plane PO between C and T or Tv; the entry face 21 of the insert having an inclination defined by an angle a with respect to X and of at least 20 °, 30 °, 35 °, 40 ° and up to 60 ° or even 90 ° or 80 ° relative to the horizontal, in particular X being at most 20 ° relative to the horizontal.
  • FIG. 2 schematically represents the insert and the thermal camera of FIG. 1 with the parameters (coordinates, etc.) influencing the optimized positioning of the camera 9, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert 2.
  • the borderline case corresponds to the slope line
  • h be the height between the center C of the pupil and the "corner which touches” denoted T and w the horizontal distance between the center of this pupil and the "corner which touches"
  • w can be positive or negative (but in general quite small in absolute value) and that x is always negative taking into account the orientation of the axes.
  • the reference point for the position of the camera is the position of the point C center of the entrance pupil of the camera but so that the whole field of the camera is used without shading on the edges, the whole of the pupil of height p must be inside the triangle formed by the three lines Dt1, Dt2 and Dt3.
  • FIG. 3 diagrammatically represents the insert and the thermal camera of FIG. 1 with exemplified parameters (example 1) influencing the optimized positioning of the camera 9, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert 2.
  • Figures 3 "and 3" represent illumination diagrams of the infrared sensor of the thermal camera, in gray level for example 1 and a counterexample T.
  • the coordinates of E are -11 , 09; -0.45
  • the coordinates of F are -17.27; 3.56
  • the sensor illumination pattern (from the outside) is uniform (white is the maximum illumination from the outside homogeneous).
  • FIG. 4 schematically represents the insert and the thermal camera of FIG. 1 with exemplified parameters (example 2) influencing the optimized positioning of the camera, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert.
  • Figure 4 shows a diagram of the illumination of the infrared sensor of the thermal camera, in gray level for example 2.
  • FIG. 5 diagrammatically represents the insert and the thermal camera of FIG. 1 with exemplified parameters (example 3) influencing the optimized positioning of the camera, it is a partial sectional view in a plane PO passing through the center C of the pupil of the camera and a center O of the insert 2.
  • Figure 5 shows a diagram of the illumination of the infrared sensor of the thermal camera, in gray level for example 3.
  • the camera is too bulky and has a large Q. This corresponds to case b) for which the point of T is far enough back and the triangle according to a) (C above Dt1 and under Dt2) no longer exists.
  • Figure 5 shows a diagram of the illumination of the infrared sensor of the thermal camera, in gray level for example 3.
  • Figures 6a and 6b respectively show the variation of the ordinate y and the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of Q for case a) and case b).
  • FIGS. 7a and 7b respectively represent the variation of the ordinate y and of the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of Di for the case a) and the case b).
  • FIGS. 8a and 8b respectively represent the variation of the ordinate y and of the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of a for the case a) and the case b).
  • FIGS. 9a and 9b respectively represent the variation of the ordinate y and of the negative abscissa x of the points CO, E, F as a function of h for the case a) and the case b).
  • Figures 10a and 10b respectively show the variation of the y-coordinate and the negative x-coordinate of the points CO, E, F as a function of n for case a).

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Abstract

L'invention concerne un dispositif comportant un vitrage de véhicule (100), comportant, dans une zone périphérique, un trou traversant comportant un insert (2) ainsi qu'une caméra thermique. L'invention concerne aussi un procédé d'optimisation dudit dispositif.

Description

DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF AVEC VITRAGE ET CAMERA THERMIQUE ASSOCIEE ET PROCEDES D’OPTIMISATION
L’invention se rapporte à un dispositif combinant un vitrage en particulier un pare-brise, dans un véhicule automobile, du train ou d’un avion, et ladite caméra thermique pour une telle visualisation d’informations un vitrage.
Les vitrages pour véhicules et la technologie associée évoluent constamment, notamment pour améliorer la sécurité.
En particulier le brevet GB2271139 propose un pare-brise comportant un vitrage feuilleté avec, dans une partie centrale et proche du bord longitudinale supérieur, une ouverture comblée par un insert en matériau hautement transparent aux infrarouges thermiques, plus précisément en sulfure de zinc (ZnS) de transmission d’au moins 50% de 5 à 15μm. Une caméra dédiée couplée à un écran visible par le conducteur est dans l’habitacle en face de l’insert. Le trou est circulaire et l’insert est un disque collé aux parois du trou.
En termes de fabrication, le trou est fabriqué avant passage en autoclave du verre de pare-brise.
Les performances de détection d’objet ou de personnes d’un tel dispositif peuvent être améliorées.
A cet effet, la présente invention se rapporte à un dispositif qui comprend :
- un vitrage (notamment feuilleté et/ou bombé) de véhicule, notamment automobile (voiture, camion, transport en commun : bus, car etc) ou ferroviaire (en particulier à vitesse maximale d’au plus 90km/h ou d’au plus 70km/h, en particulier les métros, tramway), en particulier pare-brise, lunette arrière, vitrage latéral, d’épaisseur E1 donnée (subcentimétrique notamment d’au plus 5mm pour un pare-brise automobile), vitrage ayant une face principale externe (dite F1) orientée vers l’extérieur et une face principale (la plus) interne côté habitacle (dite F4 si vitrage feuilleté ou dite F2), vitrage comportant, dans une zone périphérique de préférence en partie supérieure du vitrage (de préférence en bord longitudinal supérieur notamment dans une région centrale de la partie supérieure), un trou traversant entre la face interne et la face externe, trou délimité par une paroi latérale du vitrage, notamment trou débouchant formant une encoche périphérique ou trou fermé (entouré par la paroi), en particulier le trou de diamètre constant ou un diamètre plus large en face intérieure qu’en face extérieure), notamment de section droite convexe en particulier circulaire ou ovale ou ellipsoïdale ou encore rectangulaire, carrée ou hexagonale
- dans ledit trou traversant, un insert (plan ou bombé, avec une face extérieure F1, voire aussi avec une face intérieure dépassant, F2 ou respectivement F4 si vitrage feuilleté) en matériau transparent dans une plage A de longueurs d’onde dans le spectre infrarouge au-delà de 2,5μm, allant au moins de 9,5 à 10,5μm et de préférence de 8 à 12μm, l’insert étant d’épaisseur e donnée, notamment de 3 à 10mm, en matériau d’indice de réfraction n dans la plage A, notamment de 1 ,35 à 4,5 avec une face d’entrée orientée habitacle (affleurant ou en retrait de la face interne et une face de sortie (affleurant ou en retrait de la face externe), l’insert, étant de préférence de forme circulaire ou quasi-circulaire, la face d’entrée étant inscrite dans un rectangle ou carré de largeur Wi et hauteur Di avec rapport de forme Di/Wi d’au moins 0,8 ou 0,9 et d’au plus 1,1 ou 1 ,2 de préférence Di>Wi, avec Di d’au plus 35mm, notamment d’au moins 5mm ou 8mm, définissant un centre O qui est l’intersection des diagonales dudit rectangle,
- une caméra dite thermique, disposée côté face interne de façon à recevoir un rayonnement électromagnétique après traversée dudit insert, caméra thermique comprenant une pupille d’entrée notamment circulaire, avec une hauteur p, (diamètre généralement) et un système de détection infrarouge dans la plage A par exemple par microbolométrie, notamment sans refroidissement cryogénique et un objectif, la caméra étant définie par :
- un axe optique X’ passant par le centre C de la pupille, C faisant face à l’insert,
- un angle de vue vertical θ d’au moins 10° ou 20° et en particulier d'au plus 70° ou 60°.
La caméra est de volume donné défini par un point de contact T (un coin /supérieur plan frontal de l’objectif/avant ou en arrière de l’objectif) apte à toucher en premier le vitrage, ou une platine sur la face interne du vitrage, ou l’insert, ou une pièce dans l’environnement périphérique dudit vitrage, en position monté dans un véhicule.
On définit le repère orthogonal (O, X, Y, Z) dans lequel X est un axe parallèle à l’axe optique X, orienté vers la face externe, Z l’axe normal à l’axe optique, l’axe Y normal à X dans le plan contenant PO orienté vers le haut du vitrage, Z normal à PO.
T étant dans un plan PO passant par O et C ou on définit Tv dit point de contact virtuel étant le projeté de T dans ledit plan PO, w étant la distance suivant X et algébrique dans le plan PO de T ou Tv et h est la distance suivant Y dans le plan PO entre C et T ou Tv. La face d’entrée de l’insert présente une inclinaison définie par un angle α par rapport à X.
On définit une première droite Dt1 [Math 1]
On définit une deuxième droite Dt2 [Math 2]
Dt1 and Dt2 sont sécants en CO (xco, yco) avec [Math 3]
[Math 4] sina
On définit une troisième droite Dt3 [Math 5] Dt1 and Dt3 sont sécantes en
Dt2 and Dt3 sont sécantes en
[Math 6]
[Math 7]
[Math 8]
[Math 9] xc étant une valeur négative, yc une valeur positive, la caméra étant en contact par le point T ou espacée.
Dans un cas a), et est à l’intérieur d’un triangle de sommets au moins 50% de la pupille étant positionnée dans ledit triangle en incluant E.
Dans un cas b) lorsque
[Math 10] alors
On définit alors un point K d’intersection entre une droite donc
[Math 11]
[Math 12] e
[Math 13] voire même [Math 14]
On a défini le centre de la pupille d’entrée de la caméra c’est-à-dire le centre du diaphragme de la caméra tel que vu de l’extérieur. Pour optimiser au maximum la position de la caméra afin de maximiser le champ de vue, il faut respecter trois contraintes :
- une contrainte à respecter pour ne pas réduire le champ de vue vertical vers le bas (contrainte optique) - une contrainte à respecter pour ne pas réduire le champ de vue vertical vers le haut (contrainte optique)
- une contrainte pour que l’objectif ne tape pas dans le parebrise (contrainte mécanique). Le cas limite de chacune de ces contraintes défini les trois droites Dt1 , Dt2, Dt3 dans les cas où les trois contraintes peuvent être respectées ces trois droites définissent un triangle dans le plan vertical. On veut que le centre de la pupille de la caméra se situe dans ce triangle.
Sur l’horizontal, l’inclinaison du pare-brise a peu d’effet et donc que l’on n’affecte pas le champ de vue horizontal. Qui plus est, du fait que l’inclinaison du pare-brise soit sur la verticale et pas dans l’autre sens, la caméra se place au milieu car symétrie sur l’axe gauche - droite et donc aucune optimisation n’est requise. L’optimisation est donc uniquement sur le placement vertical. yco est issue des contraintes optiques et non mécanique sa valeur est donc indépendante de w et h
Avec f focale de la caméra par ailleurs on a, avec hcapteur la hauteur du capteur et θ l’angle de vue vertical de la caméra [Math 15]
On note que p est égal à f/N.
On préfère une détection infrarouge avec une sensibilité maximum dans la plage A et même une sensibilité faible au-delà de 15 ou 14μm et en deçà de 7 ou 6μm.
Comme exemple de caméra thermique on peut citer le produit Atom®1024 de la société Lynred USA.
Avantageusement :
- dans le cas a) au moins 70%, 80%, 90% ou même 100% de la pupille est positionnée dans ledit triangle C0FE en incluant E
- dans le cas a)
- θ est d’au moins 20° et en particulier d'au plus 50°
- Di est d’au plus 20mm
- w va en valeur absolue de 1mm à 10cm
- h va de 1mm à 2cm. En particulier : yc < 10mm et/ou lxcl< 5cm.
Pour le cas a) :
- pour CO :
- pour E :
- et pour F :
Pour le cas b) :
- yco va de 1 mm à 3mm.
Si on ne préfère ne pas « tilter » (pivoter) trop la caméra par rapport à l’horizontale donc on choisit un X’ (ou X) incliné d’au plus 30°, 20°, 10°, 5° avec l’horizontal et/ou d’au plus un angle égal à θ/2 ± 2° ou ± 1°.
La plage A va de 9,5μm à 10,5μm, de préférence de 8 à 12μm ou 13μm, de préférence avec une transmission lumineuse d’au moins 50% et mieux d’au moins 60%, 65% ou 70% dans cette plage A
Et de préférence il y a entre l’insert et la paroi latérale, des moyens de fixation de l’insert (et également de préférence d’étanchéité à l’eau liquide voire gazeuse), notamment sous forme d’un anneau en matière polymère organique (ou hybride organique inorganique) et/ou souple, par exemple polycarbonate.
Selon l’invention, en outre, le matériau de l’insert peut être le germanium ou un ZnS (classique).
Selon l’invention, en outre, le matériau de l’insert peut être transparent dans le visible à une longueur d’onde de référence comprise entre 500nm et 600nm et même de 540 ou 550nm à 600nm, mieux dans une plage B de 550 à 600nm, de préférence avec une transmission lumineuse d’au moins 25% et mieux d’au moins 30% ou mieux encore 40%, 60% dans la plage B.
Contrairement au ZnS classique qui est opaque dans le spectre visible, le matériau de l’insert selon l’invention peut être transparent dans le visible ce qui permet :
- d’identifier les défauts dans le cristal de façon simple, limitant ainsi le taux de rebut
- de bien pré-viser le système optique (avec une caméra dite thermique sensible dans la longueur d’onde de référence)
La transmission lumineuse est mesurée pour la longueur d’onde de référence ou mieux pour la plage B avec un spectrophotomètre tel que le Perkin Elmer Lambda-35. La transmission lumineuse peut être mesurée selon la norme ISO 9050 :2003 en utilisant l’illuminant D65, et être la transmission totale (notamment intégrée dans le domaine du visible et pondérée par la courbe de sensibilité de l’œil humain), tenant compte à la fois de la transmission directe et de l’éventuelle transmission diffuse, la mesure étant faite par exemple à l'aide d'un spectrophotomètre muni d’une sphère intégrante, la mesure à une épaisseur donnée étant ensuite convertie le cas échéant à l’épaisseur de référence de 4mm selon la norme ISO 9050 :2003.
La transmission optique infrarouge est mesurée pour la plage A par un spectromètre Fourier tel que le BrukerVertex-70.
De manière avantageuse, le matériau de l’insert présente :
- une transmission optique infrarouge d’au moins 50% et mieux d’au moins 60%, 65% ou 70% dans la plage A, notamment une variation de transmission optique infrarouge d’au plus 5% ou 3% ou 2% (spectre plat) dans la plage A
- et une transmission lumineuse d’au moins 25% et mieux d’au moins 30% ou encore 40%, 60% dans la plage B notamment une variation de transmission lumineuse d’au plus 5% ou 2% (spectre plat) dans la plage B.
L’insert est par exemple incolore ou teinté (en restant transparent) notamment jaune, orange.
Le matériau de l’insert peut être poli (face extérieure et intérieure).
Avantageusement, le matériau de l’insert selon l’invention est choisi parmi un matériau (de préférence polycristallin), en particulier obtenu par dépôt chimique en phase vapeur) suivant :
- un composé du zinc comprenant du sélénium et/ou du soufre ou
- un composé comprenant un fluorure de baryum
- voire même un composé comportant du bromure de thallium-iodure tel que celui de type KRS-5 (Thallium Bromide-lodide).
Et en particulier le matériau de l’insert est choisi parmi:
- un composé comprenant un sulfure de zinc multispectral, en particulier obtenu après pressage isostatique à chaud (traitement par une presse isostatique sous la température de préférence d’au moins 800°C), notamment incluant du sélénium, tel que ZnSxSe1-x avec x de préférence d’au moins 0,97 mieux d’au moins 0,99 et encore mieux d’au moins 0,998
- un composé comprenant un séléniure de zinc, en particulier le ZnSe,
. un composé comprenant un fluorure de baryum, en particulier le BaF2. Le sulfure de zinc avec un grade multispectral (MS) est un matériau récent. Il peut être polycristallin et obtenu en mettant en œuvre (notamment après formation par dépôt chimique en phase vapeur CVD à partir de vapeur de zinc et du gaz H2S) un pressage isostatique à chaud (HIP en anglais).
La transmission du sulfure de zinc multispectral peut être large spectre avec un spectre plat. La transmission est en particulier supérieure à 60% de 0,5μm à 10μm.
L’indice de réfraction du ZnS multispectral est par exemple entre 2, 1 et 2,3 dans la plage A et dans le visible entre 2,3 et 2,6.
Le sulfure de zinc multispectral et de préférence polycristallin est avantageux en vue sa combinaison de propriétés optiques, mécaniques et résistance chimique.
Le sulfure de zinc multispectral polycristallin le plus connu est le Cleartran™.
On peut citer le produit ZnS multispectral vendu par la société ll-VI ou Crystaltechno Ltd. On peut citer comme vendeurs de séléniure de zinc polycristallin, les sociétés Hellma, ll-VI ou Crystaltechno Ltd.
Avantageusement pour améliorer la résistance mécanique, l’insert comprenant une face extérieure et une face intérieure, il comporte une couche de protection mécanique et/ou chimique sur la face extérieure et éventuellement sur la face intérieure.
La couche de protection mécanique et/ou chimique (de préférence un revêtement - monocouche ou multicouche -) peut être choisie parmi au moins l’une des couches suivantes:
- une couche comprenant un sulfure de zinc (notamment ZnS) en particulier sur un insert de ZnSxSe1-x, notamment ZnSe, pour une protection mécanique,
- une couche diamant, de préférence amorphe pour ses propriétés d’adhésion au cristal de l’insert, notamment d’épaisseur d’au moins 10nm ou 20nm et de préférence de 50nm à 300nm et même d’au plus 100nm,
- une couche DLC (pour « diamond like carbon » en anglais), c’est à dire une couche à base de carbone de type diamant, de préférence amorphe, notamment d’épaisseur d’au moins 10nm ou 20nm et de préférence de 50nm à 300nm et même d’au plus 100nm.
L’ajout d’une couche suffisamment mince de ZnS sur ZnSe ne dégrade pas la transmission et garantit une résistance à l’érosion similaire au ZnS massif. Un exemple de produit est le TUFTRAN™ de la société Rohm & Haas. Par exemple le matériau tel que le ZnSxSe1-x (dont ZnS) peut être revêtu par une couche de ZnS pour le protéger contre des acides et autres solvants spécifiques comme le méthanol etc.
Alternativement au ZnS, on peut donc déposer par exemple par dépôt en phase chimique (notamment PECVD) ou dépôt en phase vapeur (PVD) une couche diamant (ou une couche DLC) sans dégrader la transmission et en garantissant une résistance à l’érosion encore plus grande. Un exemple de fabrication est décrit dans la publication de Osipkov et autres IOP conf. Ser. Material Science and Engineering 74 (2015) 012013. L’insert peut être donc revêtu d’une surcouche fonctionnelle (anti rayures, antibuée etc) d’indice de réfraction différent n est l’indice du matériau d’épaisseur dominante.
L’insert peut être plan avec faces intérieur et extérieur parallèles d’au plus 2.
La face intérieure de l’insert peut affleurer de la face interne du vitrage ou être en retrait d’au plus 5mm.
Sir la face intérieure du vitrage (F2 ou F4 si vitrage feuilleté) peut être collée une platine notamment d’épaisseur 1 à 3mm, et même 1 ,5 à 2,5mm. Elle est par exemple en plastique éventuellement renforcé (fibres etc) par exemple polycarbonate (PC), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polyéthylène (PE), polypropylène (PP), polyamide (PA66), acrylonitrile butadiène styrène (ABS), et leurs alliages ABS-PC, polystyrène (PS), acrylonitrile styrène acrylate ASA, à base de polymère de formaldéhyde (polyoxymethylene POM), de terphényle polybromé (PBT), de préférence chargé en fibres de verre pour encore plus de résistance, notamment le PA66 GF30 (30% de fibres de verre)
Cette platine peut servir pour fixer la caméra thermique et/ou un boîtier. Elle peut être trouée au droit dudit trou traversant
Elle peut aussi porter d’éléments éléments fonctionnels par exemple une caméra dans le visible et/ un Lidar ou tout autre capteur (pluie, de luminosité etc). Elle comporte autant de trous que nécessaire pour le ou le capteur (trou pour caméra visible, pour LIDAR etc)
Le vitrage selon l’invention peut être un vitrage feuilleté, notamment un pare-brise de véhicule (routier, automobile en particulier), en particulier bombé, comprenant une première feuille de verre avec ladite face principale interne appelée F1 et une face principale opposée (appelée F2) et une deuxième feuille de verre avec ladite face principale externe appelée F4 coté intérieur de l’habitacle (et la face principale opposée F3), les première et deuxième feuilles de verre étant liées par un intercalaire de feuilletage, notamment acoustique et/ou teinté, en une matière polymère notamment organique (notamment thermoplastique).
En particulier le vitrage feuilleté comporte :
- un première feuille de verre, éventuellement claire, extraclaire ou teintée notamment grise ou verte, de préférence bombée, formant vitrage extérieur, avec des première et deuxième faces principales respectivement dites face F1 et face F2, si véhicule automobile d’épaisseur de préférence d’au plus 2,5mm, même d’au plus 2mm - notamment 1 ,9mm, 1 ,8mm, 1 ,6mm et 1 ,4mm- ou même d’au plus 1 ,3mm ou d’au plus 1mm
- un intercalaire de feuilletage, éventuellement clair, extraclair ou teinté notamment gris ou vert, en matière polymérique de préférence thermoplastique et mieux encore en polyvinylbutyral (PVB), de préférence si véhicule automobile d’épaisseur d’au plus 1 ,8mm, mieux d’au plus 1,2mm et même d’au plus 0,9mm (et mieux d’au moins 0,3mm et même d’au moins 0,6mm), notamment en retrait du chant du premier vitrage d’au plus 2mm et en retrait du chant d’un deuxième vitrage d’au plus 2mm, l’intercalaire de feuilletage ayant éventuellement une section transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage feuilleté (en particulier un parebrise),
- un deuxième vitrage, en verre minéral, de préférence bombé et de préférence clair ou extraclair voire teinté, formant vitrage intérieur, avec des troisième et quatrième faces principales, si véhicule automobile d’épaisseur de préférence inférieure à celle du premier vitrage, même d’au plus 2mm - notamment 1 ,9mm, 1 ,8mm, 1,6mm et 1 ,4mm- ou même d’au plus 1,3mm ou d’au plus 1mm, l’épaisseur des premier et deuxième vitrages étant de préférence strictement inférieure à 4mm, même à 3,7mm.
Le verre intérieur et/ou extérieur peut être neutre (sans coloration), ou (légèrement) teinté notamment gris ou vert, tel le verre TSA de la société Saint-Gobain Glass. Le verre intérieur et/ou extérieur peut avoir subi un traitement chimique ou thermique du type durcissement, recuit ou une trempe (pour une meilleure résistance mécanique notamment) ou être semi trempé.
Sans sortir du cadre de l’invention, l’intercalaire peut bien entendu comprendre plusieurs feuillets en matière thermoplastique de natures différentes, par exemple de duretés différentes pour assurer une fonction acoustique, comme par exemple décrit dans la publication US 6,132,882, notamment une ensemble de feuillets de PVB de duretés différentes. De même l’une des feuilles de verres peut être amincie par rapport aux épaisseurs classiquement utilisées. L’intercalaire peut selon l’invention présenter une forme en coin, notamment en vue d’une application HUD (Head Up Display pour visualisation tête haute). Egalement l’un des feuillets de l’intercalaire peut être teinté dans la masse.
Comme intercalaire de feuilletage usuel, outre le PVB, on peut citer le polyuréthane PU utilisé souple, un thermoplastique sans plastifiant tel que le copolymère éthylène/acétate de vinyle (EVA), une résine ionomère. Ces plastiques ont par exemple une épaisseur entre 0,2 mm et 1 , 1 mm, notamment 0,3 et 0,7mm.
L’intercalaire de feuilletage peut comprendre un autre film plastique fonctionnel (transparent, clair ou teinté) par exemple un film en poly(éthylène téréphtalate) PET porteur d’une couche athermique, électroconductrice etc par exemple on a PVB/ film fonctionnel/PVB entre les faces F2 et F3.
Le film plastique transparent peut être d'une épaisseur comprise entre 10 et 100 μm. Le film plastique transparent peut être plus largement en polyamide, polyester, polyolefine (PE : polyéthylène, PP : polypropylène), polystyrène, polyvinyle chloride (PVC), poly téréphtalate d’éthylène (PET), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polycarbonate (PC). On préfère un film clair notamment le PET.
Comme on peut utiliser par exemple un film clair de PET revêtu, par exemple XI R de la société Eastman, un film coextrudé en PET-PMMA, par exemple du type SRF 3M®, mais aussi de nombreux autres films (par exemple en PC, PE, PEN, PMMA, PVC), qui sont visuellement aussi transparents que possible et ne se modifient pas dans l'autoclave en ce qui concerne leur surface et leur consistance.
Afin de limiter réchauffement dans l’habitacle ou de limiter l’usage d’air conditionné, l’une des feuilles de verre au moins (de préférence le verre extérieur) est teintée, et le vitrage feuilleté peut comporter également une couche réfléchissant ou absorbant le rayonnement solaire, de préférence en face F4 ou en face F2 ou F3, en particulier une couche d’oxyde transparent électro-conducteur dite couche TCO (en face F4) ou même un empilement de couches minces comprenant au moins une couche TCO, ou d’empilements de couches minces comprenant au moins une couche d’argent (en F2 ou F3), la ou chaque couche d’argent étant disposée entre des couches diélectriques.
On peut cumuler couche (à l’argent) en face F2 et/ou F3 et couche TCO en face F4.
La couche TCO (d’un oxyde transparent électro-conducteur) est de préférence une couche d’oxyde d’étain dopé au fluor (Sn02:F) ou une couche d’oxyde mixte d’étain et d’indium (ITO). Naturellement l’application la plus recherchée est que le vitrage soit un pare-brise d’un véhicule routier (automobile) ou même ferroviaire (à vitesse modérée).
Le vitrage selon l’invention peut comporter au moins une première feuille de verre comportant sur une face principale une couche opaque (de masquage) notamment un émail (noir etc) en bordure du trou traversant (de façon à masquer la ou les caméras par exemple).
Le vitrage feuilleté selon l’invention peut comporter une première feuille de verre comportant sur une face principale (par exemple la face F2) une couche opaque (de masquage ) notamment un émail (noir etc) en bordure du trou traversant (de façon à masquer la ou les caméras par exemple) et/ou une deuxième feuille de verre comportant sur une face principale (par exemple la face F3 ou F4) une couche opaque (de masquage ) notamment un émail (noir etc) en bordure du trou traversant (de façon à masquer la ou les caméras par exemple).
On peut aussi prévoir une couche de masquage sur au moins l’une des faces principales de l’intercalaire de feuilletage notamment PVB.
L’invention concerne en outre un véhicule, notamment autonome ou semi-autonome, intégrant ledit dispositif tel que défini précédemment.
L’invention concerne aussi un procédé d’optimisation pour former le dispositif tel que défini précédemment dans lequel pour une caméra avec Q, p donnés (voire même une inclinaison α de X’ par rapport à l’horizontal imposée ou ajustable), on détermine une hauteur d’insert Dmin la plus petite possible (avec n et/ou e éventuellement imposés ou ajustables), de préférence d’au plus 20mm ou 15mm (si possible), satisfaisant le cas a) et on choisit la hauteur d’insert Di ≥ Dmin de sorte que (yF-yco) ³ 0,5p/2 (50% de la pupille dans le triangle), et de préférence (100% de la pupille dans le triangle).
Pour arriver au cas Dmin on peut jouer sur h, w voire α ’et même sur n et e.
L’invention concerne également un procédé d’optimisation pour former le dispositif tel que défini précédemment dans lequel pour une hauteur d’insert Di donnée (avec n et/ou e éventuellement imposés ou ajustables), pour une caméra avec p donné (voire même une inclinaison α ’ de X’ à l’horizontal imposée ou ajustable), on détermine un 0min le plus faible possible et de préférence d’au plus 40°, 35° (si possible) satisfaisant le cas a) et on choisit 0³0min de sorte que et de préférence
Pour arriver au cas 0min on peut jouer sur h, w voire α ee’et même sur n et e.
L’invention concerne enfin un procédé d’optimisation pour former le dispositif tel que défini précédemment dans lequel pour une hauteur d’insert Di donnée (avec n et/ou e éventuellement imposés ou ajustables) et pour une caméra avec 0 et(/ou) p donnés (voire même une inclinaison α ’ de X’ à l’horizontal imposée ou ajustable) on détermine un hmin le plus faible possible satisfaisant le cas a) et on choisit h ³ h≥h min de sorte que et de préférence
Pour arriver au cas hmin on peut jouer sur w voire α’ (et θ si pas imposé) et même sur n et e.
Certains modes de réalisations avantageux mais non limitatif de la présente invention sont décrits ci-après, qui peuvent bien entendu combinés entres eux le cas échéant.
La figure 1 représente schématiquement un véhicule avec un dispositif 100 comportant un parebrise avec un insert et une caméra thermique dans l’habitacle, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert.
La figure 2 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec les paramètres (coordonnées etc) influant pour le positionnement optimisé de la caméra, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert.
La figure 3 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec des paramètres exemplifiés (exemple 1) influant pour le positionnement optimisé de la caméra, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert. Les figures 3’ et 3” représentent des schémas de l’éclairement du capteur infra rouge de la caméra thermique, en niveau de gris pour l’exemple 1 et un contre-exemple 1’.
La figure 4 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec des paramètres exemplifiés (exemple 2) influant pour le positionnement optimisé de la caméra, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert.
La figure 4’ représente un schéma de l’éclairement du capteur infra rouge de la caméra thermique, en niveau de gris pour l’exemple 2.
La figure 5 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec des paramètres exemplifiés (exemple 3) influant pour le positionnement optimisé de la caméra, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert.
La figure 5’ représente un schéma de l’éclairement du capteur infra rouge de la caméra thermique, en niveau de gris pour l’exemple 3.
Les figures 6a et 6b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de Q pour le cas a) et le cas b).
Les figures 7a et 7b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de Di pour le cas a) et le cas b).
Les figures 8a et 8b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de a pour le cas a) et le cas b).
Les figures 9a et 9b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de h pour le cas a) et le cas b).
Les figures 10a et 10b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de n pour le cas a).
La figure 1 schématise un pare-brise 100 selon l’invention, en coupe avec une caméra thermique 9 placée derrière le pare-brise face à une zone qui se situe de préférence dans la partie centrale et supérieure du pare-brise. Dans cette zone, la caméra peut être orientée avec un certain angle vis-à-vis de l’horizontale. Dans cet exemple la caméra est horizontale. En particulier, l’objectif et le capteur infrarouge sont orientés directement vers la zone de saisie d’images, selon une direction parallèle au sol.
Le pare-brise est un vitrage feuilleté classique comprenant :
- une feuille de verre externe 1 de préférence teintée, par exemple en verre TSA et de 2,1mm d’épaisseur, avec face extérieure F1 et face intérieure F2
- et une feuille de verre interne 1’,(ou en variante une feuille de plastique) par exemple en verre TSA (ou clair ou extraclair) et de 2,1mm d’épaisseur ou même de 1,6mm ou même moins, avec face extérieure F3 et face intérieure F4 côté habitacle
- les deux feuilles de verre étant liées l’une à l’autre par un intercalaire en matière thermoplastique 3, le plus souvent en polyvinylbutyral (PVB) de préférence clair, d’épaisseur submillimétrique éventuellement présentant une section transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage feuilleté, par exemple un PVB (RC41 de Solutia ou d’Eastman) d’épaisseur 0,76mm environ ou en variante si nécessaire un PVB acoustique (tricouche ou quadricouche) par exemple d’épaisseur 0,81mm environ, par exemple intercalaire en trois feuillets PVB.
De façon classique et bien connue, le pare-brise est obtenu par feuilletage à chaud des éléments 1, 1' et 3.
Le pare-brise 100 comporte sur la face extérieure 11 par exemple (ou de préférence en F2 12 et/ou en face F3 13 ou F4 14) de préférence un revêtement opaque par exemple noir 6, tel qu’une couche d’émail ou de laque noire, sur toute la surface du vitrage disposée en regard du dispositif incorporant la caméra thermique (sur tout le pourtour du trou donc), y compris son boîtier 8 (plastique, métal etc), de manière à cacher celui- ci. Le boîtier 8 peut être fixée à une platine 7 collée à la face F4 par une colle 80 et au toit 9.
La couche opaque 6 peut s’étendre au-delà de la zone avec l’insert. Eventuellement l’extension (latérale) de la couche opaque formant une bande en bordure supérieure du trou traversant pour que le pare-brise ait une bande opaque (noire) le long du bord longitudinal supérieur voire même un cadre opaque (noir) sur toute la périphérie.
Selon l’invention, dans la zone périphérique en vis-à-vis de la caméra, le pare-brise comporte un trou traversant 4 entre la face interne 11 et la face externe 14, trou délimité par une paroi latérale 10 du vitrage feuilleté (verre 1/PVB 3/verre 1'), ledit trou traversant comportant : - un insert 2 en matériau transparent dans une plage A de longueurs d’onde dans les infrarouges qui va au moins de 9,5 à 10,5μm et de préférence de 8 à 12μm, l’insert étant d’épaisseur e donnée,
- entre l’insert et la paroi latérale, des moyens de fixation de l’insert notamment sous forme d’un anneau 5 en matière souple, polymère, les moyens de fixations étant notamment collés à la paroi latérale.
Le matériau de l’insert 2 est également transparent dans le visible à une longueur d’onde de référence comprise entre 500nm et 600nm
Il peut être transparent dans le visible au moins dans une plage B allant de 550 à 600nm. Le matériau de l’insert 2 présente une transmission infrarouge d’au moins 50% et mieux d’au moins 65% dans ladite plage A et une transmission lumineuse d’au moins 30% et mieux d’au moins 40% à la longueur d’onde de référence et mieux dans la plage B. Le matériau de l’insert 2 de préférence polycristallin est choisi parmi :
- un composé du zinc comprenant du sélénium et/ou du soufre ou
- un composé comprenant un fluorure de baryum.
En particulier on choisit :
- un composé comprenant un sulfure de zinc multispectral, en particulier obtenu après pressage isostatique à chaud, notamment incluant du sélénium, tel que ZnSxSe1.x avec x de préférence d’au moins 0,97, en particulier le ZnS multispectral
- ou un composé comprenant un séléniure de zinc, en particulier le ZnSe, notamment incluant du soufre, tel que ZnSxSe1.x avec y d’au moins 0,97
. un composé comprenant un fluorure de baryum notamment incluant du calcium et /ou du strontium, notamment avec i et j de préférence d’au plus 0,25 ou encore avec i de préférence d’au plus 0,25, en particulier le BaF2.
L’insert 2 comporte une face extérieure 21 et une face intérieure 22 et il comporte ici de préférence une couche de protection mécanique et/ou chimique 2’ sur la face extérieure et éventuellement sur la face intérieure. C’est un revêtement choisi parmi une couche comprenant un sulfure de zinc, une couche diamant ou une couche DLC.
A titre préféré on peut choisir un ZnS multispectral nu ou recouvert d’une couche de protection de sulfure de zinc ou un ZnSe recouvert d’une couche de protection de sulfure de zinc.
Le trou traversant 4 peut être alternativement une encoche donc un trou traversant débouchant de préférence côté toit. Le trou traversant (et l’insert) peut être dans une autre région du pare-brise ou même dans un autre vitrage du véhicule.
Le vitrage du véhicule peut être monolithique.
L’insert est d’épaisseur e donnée, notamment de 3 à 10mm, en matériau d’indice de réfraction n dans la plage A, notamment de 1 ,35 à 4,5.
L’insert est de préférence de forme circulaire ou quasi-circulaire, la face d’entrée étant inscrit dans un rectangle ou carré de largeur Wi et hauteur Di avec rapport de forme Di/Wi d’au moins 0,8 et d’au plus 1 ,1 , avec Di>Wi, définissant un centre O qui est l’intersection des diagonales dudit rectangle.
La caméra dite thermique 9 comprend une pupille d’entrée 91 circulaire, avec une hauteur p, (diamètre généralement) et un système de détection infrarouge dans la plage A et un objectif, la caméra étant définie par :
-un axe optique X’ passant par le centre C de la pupille, C faisant face à l’insert,
-un angle de vue vertical θ d’au moins 10°, 20° et en particulier d'au plus 70°, 60°.
La caméra est de volume donné défini par un point de contact T (un coin /supérieur plan frontal de l’objectif/avant ou en arrière de l’objectif) apte à toucher en premier ici une platine 7 en plastique sur la face interne du vitrage par exemple de 1,5mm trouée au droit du trou traversant 4. Cette platine peut servir pour fixer la caméra 9.
On définit le repère orthogonal (O, X, Y, Z) dans lequel X est un axe parallèle à l’axe optique X, orienté vers la face externe, Z l’axe normal à l’axe optique, l’axe Y normal à X dans le plan contenant PO orienté vers le haut du vitrage, Z normal à PO.
T est dans un plan PO passant par O et C (ou on définit Tv dit point de contact virtuel étant le projeté de T dans ledit plan PO), w est la distance suivant X algébrique dans le plan PO de T ou Tv et h est la distance suivant Y dans le plan PO entre C et T ou Tv ; la face d’entrée 21 de l’insert présentant une inclinaison définie par un angle a par rapport à X et d’au moins 20°, 30°, 35°, 40° et jusqu’ à 60° voire 90° ou 80° par rapport à l’horizontale, en particulier X étant d’au plus 20° par rapport à l’horizontale.
La figure 2 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec les paramètres (coordonnées etc) influant pour le positionnement optimisé de la caméra 9, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert 2.
En relation avec la figure 2 on définit trois conditions limites Condition sur le rayon supérieur (via Dt2)
La cas limite correspond à la droite de pente
[Math 16] et qui passe par le point S de coordonnées :
[Math 17]
Et
[Math 18]
Donc, droite Dt2 d’équation :
[Math 19]
Il s’agit du cas limite, la condition est respectée si on est sous cette droite Dt2 donc : [Math 20]
Condition sur le rayon inférieur (Dt1 ) Soit la Droite de pente [Math 21] et qui passe par le point I, dont il faut trouver les coordonnées grâce aux lois de Descartes. Soit i1 l’angle d’incidence du rayon sur la face interne de l’insert on a (car somme des angles d’un triangle égale à pi) :
[Math 22] soit i2 l’angle du rayon dans l’insert d’indice optique n, on a [Math 23]
Soit maintenant les coordonnées du point B :
[Math 24] et
[Math 25] et la distance entre le point B et le point I qui vaut : [Math 26] avec e l’épaisseur de l’insert.
On a
[Math 27] ce qui permet de calculer les coordonnées du point I : [Math 28]
Et
[Math 29] soit en fonction des paramètres du système :
[Math 30]
[Math 31]
Ce qui permet de donner l’équation de la droite Dt1 : [Math 32]
De la même façon que précédemment il s’agit du cas limite, on doit être au-dessus de cette droite Dt1 donc :
[Math 33]
Le cas le plus favorable (pointe arrière du triangle, noté C0) a pour coordonnées (point sécant entre la droite dt1 et la droite dt2) :
[Math 34]
[Math 35]
Même dans le cas asymptotique où e est très petit (limite e tend vers 0) on a : [Math 36]
Or comme
[Math 37]
[Math 38] on a bien dans tous les cas
[Math 39] ce qui justifie de décalage vers le haut du centre optique de la caméra.
Condition mécanique
Soit h la hauteur entre le centre C de la pupille et le « coin qui touche » noté T et w la distance horizontale entre le centre de cette pupille et le « coin qui touche »
On a comme équation de la droite Dt3 :
[Math 40] C’est l’équation du cas limite, la condition est réalisée si : [Math 41]
Comme il s’agit de trouver la position de recul de la caméra (en x) qui satisfasse les autres critères, il est plus parlant d’exprimer la condition sur x en fonction de y :
[Math 42]
[Math 43]
En particulier dans le cas où l’on s’est mis à y = yco [Math 44] w peut être positif comme négatif (mais en général assez petit en valeur absolue) et que x est toujours négatif compte tenu de l’orientation des axes.
Le point de référence pour la position de la caméra est la position du point C centre de la pupille d’entrée de la caméra mais pour que tout le champ de la caméra soit utilisé sans ombrage sur les bords, l’ensemble de la pupille de hauteur p doit être à l’intérieur du triangle formé par les trois droites Dt1 , Dt2 et Dt3.
Coordonnées du point F [Math 45]
[Math 46]
Coordonnées du point E [Math 47]
[Math 48]
Exemples
La figure 3 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec des paramètres exemplifiés (exemple 1) influant pour le positionnement optimisé de la caméra 9, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert 2.
Les figures 3’ et 3” représentent des schémas de l’éclairement du capteur infra rouge de la caméra thermique, en niveau de gris pour l’exemple 1 et un contre-exemple T.
Les paramètres sont recensés en table 1. [Table 1]
C est placé dans le triangle EFCO avec yc = yco = 2,2mm et xc est égal à -16,5 mm. C1 le point le plus bas de la pupille est sur la droite Dt1 avec yc1 = 1,07mm C2 le point le plus haut de la pupille est sur la droite Dt1 avec yc2 = 3,34 mm Les coordonnées de E sont -11 ,09 ; -0,45 Les coordonnées de F sont -17,27 ; 3,56 L’abscisse de CO est xco = -23,6mm
Comme w est positif alors T est sur le plan frontal de la caméra
Le schéma de l’éclairement du capteur (par l’extérieur) est uniforme (le blanc est le max d’illumination depuis l’extérieur homogène).
Dans un contre-exemple 1’ avec yc = 0 et on montre bien que l’on perd tout le bas de l’image (cf. partie noire dans partie inférieure de la figure 3”).
En terme de champ de vue vertical inférieur effectif vers le bas on passe 8° de 12° donc on a un gain de 4° en plaçant la caméra telle que yco = 2,2mm et non en la centrant sur l’axe X.
Cela correspond à un gain de vision en hauteur environ de 2m pour un objet/un être vivant à 30m du parebrise.
La figure 4 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec des paramètres exemplifiés (exemple 2) influant pour le positionnement optimisé de la caméra, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert.
La figure 4’ représente un schéma de l’éclairement du capteur infra rouge de la caméra thermique, en niveau de gris pour l’exemple 2.
Par rapport à l’exemple 1 seule la donnée d’entrée p est modifiée et vaut 5,67mm la pupille est trop grande taille pour rentrer entièrement dans le triangle COFE, on centre au mieux pour faire rentrer une fraction maximale de la pupille. Il y a de l’ombrage en haut et en bas de l’image sur le capteur (cf. parties noires sur la figure 4’).
La figure 5 représente schématiquement l’insert et la caméra thermique de la figure 1 avec des paramètres exemplifiés (exemple 3) influant pour le positionnement optimisé de la caméra, c’est une vue partielle de coupe dans un plan PO passant par le centre C de la pupille de la caméra et un centre O de l’insert 2.
La figure 5’ représente un schéma de l’éclairement du capteur infra rouge de la caméra thermique, en niveau de gris pour l’exemple 3.
Les paramètres sont recensés en table 2 [Table 2]
La caméra est trop encombrante et a un Q grand. Cela correspond au cas b) pour lequel le point de T est assez reculé et le triangle selon a) (C au-dessus de Dt1 et sous Dt2) n’existe plus.
On choisit de placer C td yc=yco et au plus proche de la courbe Dt1.
La figure 5’ représente un schéma de l’éclairement du capteur infra rouge de la caméra thermique, en niveau de gris pour l’exemple 3.
Bien qu’il y ait des zones sombres en haut et en bas de l’image ceux si ont été minimisés par le placement proposé. Cela correspond également à un compromis égal entre ombrage en haut et en bas.
Les figures 6a et 6b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de Q pour le cas a) et le cas b).
Les figures 7a et 7b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de Di pour le cas a) et le cas b). Les figures 8a et 8b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de a pour le cas a) et le cas b). Les figures 9a et 9b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de h pour le cas a) et le cas b).
Les figures 10a et 10b représentent respectivement la variation de l’ordonnée y et de l’abscisse négative x des points CO, E, F en fonction de n pour le cas a).
Les paramètres sont recensés en table 3 [Table 3]
Sur chacun des graphes des figures 6a à 10b le point d’intersection R (pour y) et R’ (pour x) des courbes donne le moment où le triangle cesse d’exister (basculant vers le cas b) :
- quand Q trop grand, on est dans le cas b)
- quand Di trop petit, on est dans le cas b)
- quand a trop petit on est dans le cas b)
-ou quand h trop grand on a dans le cas b).
En particulier pour le cas a) sur l’ensembles de graphes:
- pour
- pour -et pour pour le cas b) :
-yCo va de 1mm à 3mm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (100 à 500) caractérisé en ce qu’il comprend :
- un vitrage de véhicule, notamment automobile ou ferroviaire, en particulier pare-brise, lunette arrière, vitrage latéral, d’épaisseur E1 donnée, vitrage ayant une face principale externe (11) orientée vers l’extérieur et une face principale interne (14) côté habitacle, vitrage comportant, dans une zone périphérique de préférence en partie supérieure du vitrage, un trou traversant entre la face interne et la face externe, trou délimité par une paroi latérale du vitrage,
- dans ledit trou traversant, un insert (2) en matériau transparent dans une plage A de longueurs d’onde dans le spectre infrarouge au-delà de 2,5μm, allant au moins de 9,5 à 10,5μm et de préférence de 8 à 12μm, l’insert étant d’épaisseur e donnée, en matériau d’indice de réfraction n dans la plage A, avec une face d’entrée (22) orientée habitacle et une face de sortie (21), l’insert, étant de préférence de forme circulaire ou quasi-circulaire, la face d’entrée (22) étant inscrite dans un rectangle ou carré de largeur Wi et hauteur Di avec rapport de forme Di/Wi d’au moins 0,8 et d’au plus 1,2, de préférence Di>Wi, avec Di d’au plus 35mm, notamment d’au moins 5mm, définissant un centre O qui est l’intersection des diagonales dudit rectangle,
- une caméra dite thermique (9), disposée côté face interne de façon à recevoir un rayonnement électromagnétique après traversée dudit insert, caméra thermique comprenant une pupille d’entrée (91), notamment circulaire, avec une hauteur p, et un système de détection infrarouge dans la plage A et un objectif, la caméra étant définie par :
- un axe optique X’ passant par le centre C de la pupille, C faisant face à l’insert,
- un angle de vue vertical Q d’au moins 10° et en particulier d'au plus 70°, la caméra étant de volume donné défini par un point de contact T apte à toucher en premier le vitrage, ou une platine (7) sur la face interne du vitrage, ou l’insert, ou une pièce dans l’environnement périphérique dudit vitrage, en position monté dans un véhicule, on définit le repère orthogonal (O, X, Y, Z) dans lequel X est un axe parallèle à l’axe optique X, orienté vers la face externe (21), Z l’axe normal à l’axe optique, l’axe Y normal à X dans le plan contenant PO orienté vers le haut du vitrage, Z normal à PO T étant dans un plan PO passant par O et C ou on définit Tv dit point de contact virtuel étant le projeté de T dans ledit plan PO, w étant la distance suivant X et algébrique dans le plan PO de T ou Tv et h est la distance suivant Y dans le plan PO entre C et T ou Tv, la face d’entrée (22) de l’insert présentant une inclinaison définie par un angle a par rapport à X, en ce que l’on définit une première droite Dt1 [Math 49] on définit une deuxième droite Dt2 [Math 50]
Dt1 and Dt2 sont sécants en CO (xco, yco) avec [Math 51]
[Math 52] on définit une troisième droite Dt3 [Math 53] Dt1 and Dt3 sont sécantes en
Dt2 and Dt3 sont sécantes en
[Math 54]
[Math 55]
[Math 56]
[Math 57] xc étant une valeur négative, yc une valeur positive, en ce que dans un cas a) est à l’intérieur d’un triangle de sommets et , au moins 50% de la pupille étant positionnée dans ledit triangle en incluant E ; ou dans un cas b) lorsque [Math 58] alors on définit alors un point K d’intersection entre une droite
[Math 59]
[Math 60] et
[Math 61]
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans le cas a) au moins 70% ou 80% ou 90% de la pupille est positionnée dans ledit triangle C0FE en incluant E.
3. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que dans le cas a)
4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que [Math 62] et/ou 29
[Math 63]
5. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que Θ est d’au moins 20° et en particulier d'au plus 50°.
6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que Di est d’au plus 20mm.
7. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que X’ forme un angle d’au plus 20°, 10° avec l’horizontale et/ou d’au plus un angle égal à θ/2 ± 2°.
8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau de l’insert est du germanium, du sulfure de zinc.
9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau de l’insert présente une transmission optique infrarouge d’au moins 50% et mieux d’au moins 60%, 65% ou 70% dans ladite plage A et une transmission lumineuse d’au moins 30% et mieux d’au moins 40% à la longueur d’onde de référence comprise entre 500nm et 600nm et mieux dans une plage B de 550 à 600nm.
10. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le matériau de l’insert est choisi parmi :
- un composé du zinc comprenant du sélénium et/ou du soufre ou
- un composé comprenant un fluorure de baryum.
11. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le vitrage forme un vitrage feuilleté, notamment un pare-brise, en particulier bombé, le vitrage feuilleté comprenant une première feuille de verre (1) avec ladite face interne appelée F1 et une face opposée et une deuxième feuille de verre ou plastique (1’) avec ladite face externe appelée F4 côté intérieure de l’habitacle, les premier et deuxième feuille étant liés par un intercalaire de feuilletage (3), notamment acoustique et/ou teintée en une matière polymère.
12. Véhicule, notamment autonome ou semi-autonome, intégrant ledit dispositif selon l’une des revendications précédentes
13. Procédé d’optimisation pour former le dispositif défini selon l’une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que pour une caméra avec Θ, p, donnés et on détermine une hauteur d’insert Dmin la plus petite possible, de préférence d’au plus 20mm, satisfaisant le cas a) et on choisit la hauteur d’insert de sorte que , et de préférence
14. Procédé d’optimisation pour former le dispositif défini selon l’une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que pour une hauteur d’insert Di donnée, pour une caméra avec p donnée on détermine un 0min le plus faible possible et de préférence d’au plus 40° satisfaisant le cas a) et on choisit 0>0min de sorte que , et de préférence
15. Procédé d’optimisation pour former le dispositif défini selon l’une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que pour une hauteur d’insert Di donnée et pour une caméra avec θ , p donnés on détermine un hmin le plus faible possible satisfaisant le cas a) et on choisit h ≥ hmin de sorte que et de préférence
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