JP2011502090A - 電磁放射線用の検出器を有するガラスペイン - Google Patents

Abstract

ガラスペイン（１）は、内側（６）および外側（５）と、外側（５）から入ってきて、ガラスペイン（１）を通過し、検出器によって検出されることができる電磁放射線用に内側（６）に位置決めされる検出器（１０）とを有する。ガラスペイン（１）は、内ペイン（３）および外ペイン（２）を有する複合ペイン、特に、自動車の複合安全ガラスのガラスペインであり、内ペイン（３）と外ペイン（２）との間に配置されるフィルム（４）を用いて互いに接合される。また、ガラスペイン（１）を通過する電磁放射線の十分な強度を得て、小さな透過係数を有するガラスペインにおける検出器（１０）によって検出可能にするために、検出器（１０）に至る電磁放射線のビーム経路は、外ペイン（２）の材料のみを貫通し、連続孔（７）の領域における内ペイン（３）の平面を通過することが提案される。

Description

本発明は、内側および外側と、外側から入ってきて、ガラスペインを通過し、検出器によって検出されることができる電磁放射線用に内側に位置決めされる検出器とを有するガラスペインに関し、ガラスペインは、内ペインおよび外ペインを有する複合ペインであり、内ペインと外ペインとの間に配置されるフィルムを用いて互いに接合される。

上述のタイプのガラスペインは一般に、特に自動車部門におけるガラスペインとして知られている。「複合ガラスペイン」として知られているものの実証された原理はまた、破砕の形態のガラスペインの損傷または破壊の場合には、ガラスペインが１枚シートの安全ガラスの場合にはよくあることだが、きわめて小さな破片に砕かれるのではなく、その凝集力を全体に維持することを保証する。これは、事故の場合に、第一に、必要に応じて、車両と共に前方に移動することを可能にし、第二に、転倒の場合には、人または人の手足が、客室区画から投げ出され、その結果、怪我の危険性が増大する状態に曝されることを防止することを可能にする。

また、可視光領域または赤外領域における電磁放射線の検出のために、たとえば、カメラの形態の検出器が、内ペインの内側に配置されるガラスペインが、一般に知られている。本出願の意味では、「検出器」または「カメラ」なる語は、特に可視光領域および赤外線領域における電磁放射線に基づいて記録する任意のシステムを意味することを理解すべきである。したがって、検出器は、たとえば、伝統的な光感知チップ（ＣＣＤまたはＣＭＯＳ構成要素）、フォトダイオード、ダイオードアレイまたは光電子増倍管であってもよい。

知られている構造において、ガラスペインの内側で検出されることになっている電磁放射線は、検出器によって検出される前に、外ペインおよび内ペインを通過する。特に、検出されることになっている電磁放射線に関して比較的弱い透過率の値を有するガラスペインの場合には、検出の品質は、不十分であることを多い。ガラスペインの領域における吸収の結果として、検出器に達する信号は、きわめて弱いことが多いので、さらなる評価の過程で、エラーを生じる可能性があり、または検出器システムの機能が利用可能でない場合もある。

欧州特許第０７２３８９７Ｂ１号明細書のドイツ語翻訳である独国特許第６９６０７２２６Ｔ２号明細書は、外ガラスペインの外側の水滴を検出するために、内側に雨検出器として知られている検出器を備える車両用の複合ガラスペインを開示している。検出品質を向上するために、特にＰＶＢまたは別の熱可塑性材料から構成される複合フィルムが、雨センサの領域では除去され、外ガラスペインの内側と接触状態にするために、たとえば、接着して、雨検出器が内ガラスペインにおける連続孔に挿入される。欧州特許第０７２３８９７Ｂ１号明細書において、電磁放射線を検出するための検出器（ただし、超音波検出器のみである）が挙げられているわけではなく、ガラスペイン用に用いられる（ガラス）材料の品質に関する記述が含まれているわけでもなく、特に、電磁放射線に対する透過率係数に関するデータは含まれていない。

独国特許出願公開第３０２０２５３Ａ１号明細書は、自動車のガラス面に固定するアンテナを開示している。この場合には、固定しているアンテナは、内部ミラー用の保持フットと共に標準化された構成要素として形成される。取り付け点で、１枚シートガラスとして示される車両のフロントガラスは、接続ねじが入る連続孔を備え、アンテナまたはミラーフットの２つのフランジ状の半分を互いに対して押し付け、アンテナフットまたはミラーフットの漏れない確実な取り付けを達成する。

さらに、独国特許出願公開第１９９５８８７９Ａ１号明細書もまた、リードスルーを有する構成要素を開示している。構成要素は、特に、絶縁ガラスペインを表し、少なくとも２つの剛性ガラスペインと、剛性ガラスペインを互いに確実に所定の間隔で接合し、フレームの様態で枠間空間を画定するスペーサを備える。この場合には、剛性ガラスペインの一方は、機能性電子素子用、特に太陽電池用のキャリアペインとして機能し、その接続リード線は、枠間空間に面するキャリアペインの側から始まり、他方のガラスペインにおける孔を通って外側に導かれる。リードスルー貫通位置をさらに自在に選択することができるようにするために、接続リード線は、環状スペーサの内部に位置しており、次にフレーム状スペーサの内部に配置される。

本発明は、受光される放射線の検出および評価の信頼性が改善されるように、電磁放射線用の検出器を有するガラスペインをさらに開発するという目的に基づいている。

冒頭に記載したタイプのガラスペインから始まり、本発明の第１の態様によれば、本目的は、検出器に至る電磁放射線のビーム経路が、外ペインの材料のみを貫通し、連続孔の領域における内ペインの平面を通過することで実現される。

したがって、本発明によれば、検出器は、上述の通過孔の背後または（部分的に）中に配置され、その結果、検出される放射線が、電磁放射線に敏感な構成要素に達する前に、外ペインの材料のみを貫通することから、信号は、相応に良好な品質特性を呈する。特に、本発明によるガラスペインの場合には、検出されることになっている放射線の関連波長帯の領域において低い透過係数で薄い色の付けられる内ペインを有することが可能である。弱い透過特性を有する内ガラスがビーム経路の領域に存在しないために、検出されることになっている信号の強度は、きわめて良好であり、外ペインは、関連波長帯において低い透過係数を有することができるため、複合ガラスペインは、内ペインの適切な選択の結果として、孔の外側の残る領域において適切に著しく色を付けられることができる。本発明の文脈の中で、ガラスペインの内側の特徴は、検出器が外ペインの少なくとも内側に位置することであると理解されるべきである。このように、全体空間が節約され、内側における検出器の構造高さが削減されることができるため、この場合には、内ペインにおける本発明による通過孔に完全にまたは部分的に位置付けられることができる。さらに、機械的特性が改善され、検出器とガラスペインとの間の異物の侵入が防止される。

本発明によるガラスペインの改良によれば、内ペインの屈曲再成形処理の前に作製されることになっている内ペインにおける孔と、圧縮応力の形で周囲に伝わる周辺応力を有する孔の縁領域と、が設けられる。このように、孔の領域におけるガラスペインの強度は、増大されることができ、この領域における亀裂は、防止されることができる。

原則的には、内ペインおよび外ペインを接合するためのフィルムは、比較的良好な光学特性を有する。しかし、実際には、内ペインにおける孔の作製後、たとえば、孔の周囲の縁領域において、機械的な影響によって生じたフィルムのしわまたは表面品質の他の損傷があることがよくある。このため、本発明は、孔の領域におけるフィルムまたは孔を通過するビーム経路を除去することを提案する。一般に、孔の断面およびビーム経路の断面は、互いにかなりうまく適合され、その結果、孔の全体領域においてフィルムを除去することが好都合であり、可能であれば、これを越えて一定の範囲までフィルムを除去することが好都合である。孔の断面を越えてフィルムのない領域を広げるビーム経路は、内ペインおよび外ペインの接合処理中に、接合フィルムの溶融材料の盛り上がりを防止するという利点を有する。フィルム材料が溶融されるときに、これが、孔の縁で孔の断面に入らないようにするために、続いて内ペインの孔と対応するフィルムへの孔の導入は、内ペイン、外ペインおよびフィルムを含む層構造の積層前に実行される。

内ペインにおける孔の領域において、外ペインを通過する信号が適切な強度を有するようにするために、外ペインは、０．８０から０．９３の範囲にある検出器によって検出されることができる電磁放射線に対する透過係数を有するべきである。

内側および外側と、外側から入ってきて、ガラスペインを少なくとも部分的に通過し、検出器によって検出されることができる電磁放射線用の検出器とを有するガラスペインから始まり、ガラスペインは、１枚シートとして構成され、基本的な目的は、ビーム経路の領域に配置され、外側から内側まで達し、検出器が好ましくは少なくとも部分的に中に配置される孔によって達成される。

上記で指定されたガラスペインは、１枚シートガラスとして実現される車両の後部窓または側部窓として特に適切である。車両の後部に用いられることが多い、濃い色合いを有する、すなわち、きわめて低い透過係数を有するガラスペインの場合であっても、上記のように特徴付けられるガラスペインの場合には、電磁放射線の検出用の検出器が配置されることができ、原則的には反対の伝搬方向もまた考えられ、または発光体もまた検出器と並んで配置される場合には、両方向の伝搬方向が存在するが、放射線は通常、外側からガラスペインを通過し、その結果、孔は外側から入ってくる放射線および反対方向を目指す放射線の両方によって貫通される。着色されることになっているガラスペインの外側から目に見える検出器の部分および／または周囲のガラスペインとは著しく異ならないように、その反射特性に対して構成される検出器の部分を構成することは比較的簡単であるために、きわめて色合いの濃く、したがって特に、強い暗効果を有するグレージングの場合には、ビーム経路用の連続孔の存在は、視覚的にほとんど分裂しない。

良好な漏れのない特性および魅力的な美観を達成するために、その外側が、ガラスペインの外側と同一面で終わるか、横方向に突出する封止フランジの領域で、ガラスペインの外側を越えて外側に突出する閉鎖要素によって外側で確実に閉鎖される孔がさらに提案される。このように、検出器はまた、ガラスペインの外側からの影響に対して確実に保護される。

本発明をさらに改良すると、孔の縁領域においてガラスペインの内側によって画定される以外に、ガラスペインの外側の方向においてさらに配置されることになっている電磁放射線を感知する検出器構成の光学部品が設けられる。このように、全体空間が節約されることができ、ガラスペインの内側の方向において、可能な評価デバイスと共に、検出器の範囲が削減されることができる。

あるいは、ガラスペインの内側によって画定される以外に、ガラスペインの内側の方向においてさらに配置されることになっている電磁放射線を感知する検出器構成の光学部品もまた、可能である。この場合には、孔は、ガラスペインと同一の厚さ（あるいはより厚い厚さである場合もある）を有する閉鎖要素によって閉鎖されることができる。この場合には、封止は、きわめて確実に実行されることができ、プラグを有するガラスペインの強度特性に有益な影響もある。

本発明によるガラスペインの作製はさらに、ガラスペインの内側および／または孔の境界を示すガラスペインの周縁表面に接近して隣接するハウジング内に密閉されて走るビーム経路を含む。このように、封止は、埃や、たとえば、虫がビーム経路に侵入し、検出器によって測定される値の歪みを生じる可能性があることを防止する。

強度の観点から、孔は好ましくは、断面において円形であるように設計されるべきであるが、孔が内側または外側に平行に走る断面において楕円形、長円形または丸みを帯びた台形の形態であるとき、孔断面の最適な利用、したがってその面積の最小化が達成される。上述の形態は、一方では２つの要素「ガラスペイン」および検出器へのビーム経路を画定する「検出ピラミッド」の貫通によってかなりうまく調整される。この場合には、鋭い隅および縁は、孔の幾何構成において実現されることができない。これらは、亀裂の核となる点を表すことになるため、そうでなければ許容可能でない応力ピークが生じ、ガラスペインにおける亀裂の形成を促進する可能性があるためである。

用いられることができる検出器システムの１つの変形例は、外側から一定の距離でガラスペインの前に位置決めされる物体によって反射される放射線が、検出器によって検出されることができるように、そのような電磁放射線を発するための送信器を同様に備えているガラスペインにあり、送信器および検出器は、センサ検出器ユニットを構造的に形成するために組み合わせられる。

本発明は、図面に示される本発明によるガラスペインの２つの具体的な実施形態を用いることによって、以下にさらに詳細に説明される。

複合安全ガラスペインの形態のガラスペインの第１の実施形態による断面を示している。 図１によるガラスペインにおける孔の平面図を示している。 １枚シートの安全ガラスの形態のガラスペインの第２の実施形態による断面を示している。

図１に示されるガラスペイン１は、複合安全ガラスペインであり、熱によって屈曲されたフロートガラスから作製される外ペイン２と、同様に熱によって屈曲されたフロートガラスから作製される内ペイン３と、その間に位置する知られているＰＶＢフィルム４の形態の接合層とを有する。ガラスペイン１は、自動車のフロントガラスであり、外ペイン２は、約０．８８から０．９３の透過係数を有する厚さ２．１ｍｍの透明ガラスから構成されるのに対して、内ペイン３は、色付きガラスから作製される。ガラスペイン１は、ガラスペイン１が取り付けられて、外ペイン２の外面によって形成されるとき、車両の外側に面する外側５と、内ペイン３の内面によって形成される車両の内部に面する内側６とを有する。

内ペイン３において、ピラミッド形状の３次元の画角８のための孔７があり、その矩形のベース領域９は、電磁放射線用の検出器１０の視野を表し、検出器１０は特に、光感知チップ（ＣＣＤまたはＣＭＯＳ構成要素）、フォトダイオード、ダイオードアレイまたは光電子増倍管の形態である。検出器１０へのビーム経路は、４つの縁（図２における台形１２の４つの隅１１参照）で、間隔がほとんどないか、または全くない孔７の縁を通過するように設定される。台形１２は、孔７の領域においてほぼ平坦であると仮定すると、ガラスペイン１へのピラミッド形状のビーム経路の突出を形成する。

さらに、図２は、孔が長円形状を有することを明らかにする。これは、台形１２が長円においてかなりうまく内接されることができるため好都合であり、孔７の比較的小さな断面領域を仮定すると、通過するビーム経路の比較的大きな断面領域が実現されることができることを意味する。隅は、容認可能でない応力ピークを引き起こすことになるため、作製上の理由および適切な強度の理由から、正確に台形１２の形態である孔を作製することは可能ではない。しかし、鋭く丸みを帯びた隅を有する台形の形態で孔７を実現することも考えられる。原則的には、当然のことながら、検出器１０へのビーム経路用の適切な通路断面が残っている限り、孔７の任意の他の幾何形状もまた考えられる。孔７の長円形状の場合には、その長い範囲１３（図２参照）は、約４０ｍｍから１２０ｍｍであり、その短い範囲１４は、約２０ｍｍから８０ｍｍの範囲である。

図１および図２に示される実施形態は、能動システムおよび受動システムの両方であってもよい。能動システムの場合には、検出器１０は同時に、送信ユニットも備えるが、別の受動形態における検出器１０は、受信ユニットを含むだけである。示される実施形態の代わりとして、能動システムはまた、別個の送信ユニットおよび受信ユニットを有するように構成されることもできる。送信ユニットは、第１の孔の背後に配置され、電磁放射線を発し、受信ユニットは、第１の孔とは物理的に分離される第２の孔の背後に位置している。送信ユニットおよび受信ユニットの両方において、ビーム経路は、関連する孔を通り抜ける。すなわち、いずれの場合においても、内ペイン３の材料を貫通する必要はないが、外ペイン２の材料のみは、より良好な透過特性を有する。

図３に示されるガラスペイン１’の別の実施形態は、１枚シートの安全ガラスとして知られているものから構成される。ガラスペイン１’において、検出器１０’の前部分１５が挿入される孔７’がある。前部分１５の断面は、孔７’の断面に適合されるため、必要に応じて、小さな環状空間１６が、シール（図示せず）のために残される。外側に面している検出器１０’の前側１７は、ガラスペイン１’の外側５と同一の高さで終わる。ガラスペイン１’の内側６の背後に配置される検出器１０’の後部分１８は、孔７’の外側にフランジの様態で広くなっている。したがって、その周縁縁１９によって、検出器１０’は、ガラスペイン１’の内側６に支持され、正確な取り付け位置を確保する。また、縁１９の接触面と孔７’を包囲するガラスペイン１’の内側の縁ストリップとの間に、封止材料があってもよい。線によって示される画角２０が例示される前側１７に始まって、ガラスペイン１’の外側５に対して奥まっていてもよい。図３に示された実施例において、ビーム経路は、ガラスペイン１’の外側５の平面で検出器１０’から出ているが、上記の第２の場合には、ビーム経路の出口断面は、ガラスペイン１’の内側６の方向において奥まっている。しかし、最後に挙げられた実施形態は、この場合には同一の高さではない表面のために好ましくない。ガラスペイン１’は、きわめて色の濃いフロートガラスから作製され、たとえば、車両の比較的急勾配に向けられる後部窓または側部窓として用いられる。材料１’の透過特性は、電磁放射線のビーム経路が、明確な波長または周波数領域において十分な強度で孔７’の外側でガラスペイン１’を貫通することができないようになっているため、この場合には、必要な最小信号強度が検出器１０’に達することができない。

Claims (11)

1. 内側（６）および外側（５）と、外側（５）から入ってきて、ガラスペイン（１）を通過し、検出器（１０）によって検出されることができる電磁放射線用に内側（６）に位置決めされる検出器（１０）とを有し、ガラスペイン（１）が、内ペイン（３）および外ペイン（２）を有する複合ペインであり、内ペイン（３）と外ペイン（２）との間に配置されるフィルム（４）を用いて互いに接合されるガラスペイン（１）であって、検出器（１０）に至る電磁放射線のビーム経路が、外ペイン（２）の材料のみを貫通し、連続孔（７）の領域における内ペイン（３）の平面を通過することを特徴とする、ガラスペイン（１）。
2. 内ペイン（３）における孔（７）が、内ペイン（３）の屈曲再成形処理の前に作製され、孔（７）の縁領域が、圧縮応力の形で周囲に伝わる周辺応力を有することを特徴とする、請求項１に記載のガラスペイン。
3. フィルム（４）が、孔（７）の領域または孔を通過するビーム経路において除去されることを特徴とする、請求項１または２に記載のガラスペイン。
4. 外ペイン（２）が、０．８０から０．９３の範囲にある検出器によって検出されることができる電磁放射線に対する透過係数を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラスペイン。
5. 内側（６）および外側（５）と、外側（５）から入ってきて、ガラスペイン（１’）に当たり、検出器（１０）によって検出されることができる電磁放射線用の検出器（１０）とを有し、１枚シートとして構成されるガラスペイン（１’）であって、ビーム経路の領域に配置され、外側（５）から内側（６）まで達し、検出器（１０）が好ましくは少なくとも部分的に中に配置される孔（７’）によって特徴付けられるガラスペイン（１’）。
6. 閉鎖要素によって外側（５）で確実に閉鎖される孔（７’）であって、その外側が、ガラスペイン（１’）の外側と同一平面で終わるか、横方向に突出する封止フランジの領域で、ガラスペイン（１’）の外側を越えて外側に突出することを特徴とする、請求項５に記載のガラスペイン。
7. 電磁放射線を感知する検出器（１０、１０’）の要素の受信部平面が、孔（７、７’）の縁領域においてガラスペイン（１、１’）の内側（６）によって画定される面以外に、ガラスペイン（１、１’）の外側（５）の方向においてさらに配置されることになっていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラスペイン（１、１’）。
8. 電磁放射線を感知する検出器（１０、１０’）の要素の受信部平面が、孔（７）の縁領域においてガラスペイン（１、１’）の内側によって画定される面以外に、ガラスペイン（１、１’）の内側の方向においてさらに配置されることになっていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラスペイン（１、１’）。
9. ビーム経路が、ガラスペイン（１、１’）の内側（６）または孔（７）の境界を示す周縁表面に接近して隣接するハウジング内に密閉された状態で走ることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のガラスペイン（１、１’）。
10. 孔（７）が、内側（６）または外側（５）に平行に走る断面において、楕円形、長円形または丸みを帯びた台形の形態を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のガラスペイン（１、１’）。
11. ガラスペイン（１、１’）の外側（５）から一定の距離でガラスペイン（１、１’）の前に位置決めされる物体によって反射される放射線が、検出器（１０、１０’）によって検出されることができるような電磁放射線を発するための送信器によって特徴付けられ、送信器および検出器（１０、１０’）が、透過検出器ユニットを形成するために構造的に組み合わせられるか、または互いに物理的に離隔され、それぞれのビーム経路が、１つの孔または異なる孔（７、７’）においてガラスペイン（１、１’）を貫通する請求項１から１０のいずれか一項に記載のガラスペイン（１、１’）。

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