JP7303884B2 - 異方性光センサを有している乗物ウインドウ - Google Patents

Description

本発明は、異方性光センサを有している乗物ウインドウに関する。

乗物に高解像度カメラを装備することが知られている。これらの高解像度カメラは、さまざまな目的で使用されている。しかし、それらは、その機能を提供するために、例えば周囲光の検出など、追加情報に依存している。追加情報は、例えば、例えば、絞りのパラメータのような撮影パラメータを制御して、カメラシステムを変化する条件に適合させ、それによって、有意義な画像をユーザに提供することができる。

必要な光学系を確保するため、これらのカメラは非常に容積が大きく、乗物ウインドウに組み込むことができない。

例えば、乗物ウインドウに光センサを装備することも知られている。このようなセンサは、例えば、周囲光を検出するため、及び／又は乗物ウインドウ上の液滴の検出器（雨検出器）として使用される。

典型的なセンサは、明度ベースであり、光は、レンズとミラーシステムを介してフォトレジスター／フォトトランジスター／フォトダイオード／感光性要素に、直接又は間接的に導かれる。

しかし、これらのセンサは、周囲光を、太陽光／ヘッドライト（例えば、対向車）及びそれらの反射光のような他の光源からの光と区別するのには適していない。

すなわち、「光／光なし」の情報あるいは明度を除いて、それ以上の情報を取得することはできない。

米国特許第９，０４１，１３５Ｂ２号から、航空機用のモノリシック太陽センサアセンブリが周知であり、感光性要素が半導体基板上に提供されている。

モノリシックセンサーが、乗物ウインドウに組み込むに適していないのは、サイズだけでなく、電子部品への接続に問題があるためである。

米国特許第６，５２１，８８２Ｂ１号から、別の光学センサが周知である。これは、レンズアセンブリを備えている、単独動作のセンサでもある。しかし、センサは、仰角の決定のみを可能にする。センサは、方向を決定することはできない。同様に、センサは、乗物ウインドウに組み込むのに適しておらず、それは、そのサイズだけでなく、電子部品への接続に問題があるためである。

しかし、同時に、方向情報も必要である。また、乗物のウインドウに、機能を省スペースで組み込みたいという要望もある。

この状況に鑑み、本発明の目的は、異方性光センサを有している乗物ウインドウを提供することである。

本目的は、異方性光センサを有している乗物ウインドウによって達成され、その乗物ウインドウは、
第一ガラス層と第二ガラス層を備えており、
一群の感光性要素が、前記第一ガラス層と前記第二ガラス層の間で、前記第一ガラス層に、実質的に平行に配置されており、
前記乗物ウインドウは、さらに開口を有しており、これによって、光が、前記第二ガラス層及び前記開口を通して、前記感光性要素の少なくとも一つを照射可能で、
入射光の方向に応じて、前記センサが、方向を示す信号を提供する。
前記一群の感光性要素は、カメラチップを有している。
本発明の別の実施形態によれば、前記一群の感光性要素は、可撓性フィルム（４）に配置されている。
そして、本発明は、次の態様をとり得る。
〈態様１〉異方性光センサを有している乗物ウインドウであって、
第一ガラス層（１）と第二ガラス層（９）を備えており、
一群の感光性要素（５）が、前記第一ガラス層（１）と前記第二ガラス層（９）の間で、前記第一ガラス層（１）に、実質的に平行に配置されており、
ペインは、さらに開口（７）を有しており、これによって、光が、前記第二ガラス層（９）及び前記開口（７）を通して、前記感光性要素（５）の少なくとも一つを照射可能であり、
入射光の方向に応じて、前記センサが、方向を示す信号を提供し、
前記一群の感光性要素（５）が、カメラチップを有しており、かつ、
前記一群の感光性要素（５）が、可撓性フィルム（４）に配置されている、
乗物ウインドウ。
〈態様２〉前記開口（７）と前記一群の感光性要素（５）との間の中間空間（６）が、前記第第二ガラス層（９）の屈折率よりも低い屈折率を有している材料を備えていることを特徴とする、〈態様１〉に記載の乗物ウインドウ。
〈態様３〉前記一群の感光性要素（５）が、少なくとも四つの感光性要素のアレイ状の配置を備えていることを特徴とする、〈態様１〉又は〈態様２〉に記載の乗物ウインドウ。
〈態様４〉ポリイミド、ポリウレタン、ポリメチレンメタクリル酸、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ＦＲ６、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン－コポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドを含む群から選択される結合材料が、前記第一ガラス層（１）と前記第二ガラス層（９）の間に配置されていることを特徴とする、〈態様１〉～〈態様３〉のいずれか一つに記載の乗物ウインドウ。
〈態様５〉前記フィルムが、５０μｍ～５００μｍの厚さを有していることを特徴とする、〈態様４〉に記載の乗物ウインドウ。
〈態様６〉前記開口（７）が、ピンホール開口であることを特徴とする、〈態様１〉～〈態様５〉のいずれか一つに記載の乗物ウインドウ。
〈態様７〉前記開口（７）が、前記一群の感光性要素（５）と前記第二ガラス層（９）の間に、所定の距離で配置されていることを特徴とする、〈態様１〉～〈態様６〉のいずれか一つに記載の乗物ウインドウ。
〈態様８〉〈態様１〉～〈態様７〉のいずれか一つに記載の乗物ウインドウを有している乗物。
〈態様９〉乗物が、陸上、水上、航空、又は宇宙の乗物である、〈態様８〉に記載の乗物。

すなわち、本発明は、入射光の方向を検出することができ、それによって、それが太陽光であるか対向車の光であるかを区別することができる異方性光センサを、簡単な方法で提供する。そして、本発明は、実証済みのコンポーネントの概念に基づいて構築することができ、開発コスト及び／又は製造コストを低く抑えることができる。そのような配置により、湾曲した乗物ウインドウは、例えば、本発明を備えることができる。

本発明の一実施形態では、開口と一群の感光性要素との間の中間空間が、第二ガラス層の屈折率よりも低い屈折率を有する材料を有している。

屈折率を適切に選択することにより、屈折を適切に設定でき、それにより、反射角は入射角よりも大きいため、その結果、角度分解能を適切に調整することができる。

本発明の別の実施形態では、一群の感光性要素は、少なくとも四つの感光性要素のアレイ状の配置を有している。

すなわち、方向検出は、四象限検出を使用して、特に簡単な方法で実行することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、ポリイミド、ポリウレタン、ポリメチレンメタクリル酸、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ＦＲ６、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン－コポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドを含む群から選択される結合材料が、第一ガラス層と第二ガラス層との間に配置されている。

したがって、本発明はまた、複合ペインシステムに、容易に適合させることができる。

原則として、乗物ウインドウの製造及び使用の条件下で、熱的及び化学的に安定している全ての電気絶縁基板が、ガラス層として好適である。

ガラス層は、好ましくはガラス、特に好ましくはフラットガラス、フロートガラス、石英ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、又は透明プラスチック、好ましくは硬質透明プラスチック、特にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルクロリド、及び／又はそれらの混合物を含む。本発明のさらに別の実施形態によれば、フィルムは、５０μｍ～５００μｍの厚さを有している。

本発明の別の実施形態では、開口は、ピンホール開口として設計されている。ピンホール開口は特に簡単に形成することができ、光学特性の観点から適切に制御することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、開口は、感光性要素の配置と第二ガラス層との間に、所定の距離で配置されている。

すなわち、事前に構成されたシステムを提供することにより、開発及び製造コストを低く抑えることができる。

一般性を失うことなく、本発明はまた、本発明による乗物ウインドウを有している乗物を提供することを可能にする。特に、乗物は、陸上、水、航空、又は宇宙の乗物であってよく、それらの混合形態を排除することはない。

以下、本発明を図面及び例示的な実施形態を参照して、詳細に説明する。図面は、概略図であり、原寸に比例していない。図面は、本発明を制限するものではない。それらは、次を示す。

図１は、本発明の態様での、層の配置に係る概略断面図である。 図２は、本発明の態様及び例示的な光の入射での、層の配置に係る概略断面図である。 図３は、本発明の態様及び例示的な光の入射での、層の配置に係る概略断面図である。 図４は、本発明の実施形態における一群の感光性要素の概略平面図である。

以下、図を参照して、本発明をより詳細に提示する。いずれの場合も、個別に又は組み合わせて使用することができる様々な態様が説明されていることに留意されたい。すなわち、純粋な代替として明示的に提示されない限り、任意の態様を、本発明の異なる実施形態で使用することができる。

さらに、簡単にするために、以下では、通常、常に一つの本質的なもののみを参照する。しかし、明示的に記載されていない場合、本発明は、それぞれの場合において、関係する複数の本質的なものを有していてもよい。

製造方法が以下に説明されている限り、その内容が何か異なることを明示的に示さない限り、製造方法の個々のステップは、任意の順序で配置及び／又は組み合わせることができる。また、特に明記されていない限り、製造方法は互いに組み合わせることができる。

数値を含むデータは、通常、正確な値として解釈されるべきではなく、±１％～±１０％の許容誤差も含まれる。

本出願において、規格及び明細書等に記載されている限り、少なくとも出願日に適用される規格及び明細書等を常に参照する。すなわち、規格／仕様等が更新又は差し替えられた場合、本発明はそれにも適用可能である。

図面は、様々な実施形態を示している。

図１～３は、本発明の実施形態の異方性光センサを有している乗物ウインドウを概略的に示している。

乗物ウインドウは、第一ガラス層１及び第二ガラス層９を有している。ガラス層１及び９は、平坦又は湾曲していてよい。以下では、検出対象の光の入射は、第二ガラス層９を介して発生すると想定される。

第一ガラス層１と第二ガラス層９との間に、第一ガラス層１とほぼ平行に、一群の感光性要素５が配置されている。一般性を失うことなく、一群の感光性要素５は、代替的に、又は追加的に、第二ガラス層９に実質的に平行に配置されていてもよい。

また、乗物ウインドウは、開口を有しており、それによって、光は、第二ガラス層９及び開口７を通って、感光性要素５の少なくとも一つを照射することができ、入射光の方向に応じて、センサは、方向を示す信号を提供する。

図２及び３を参照して説明するように、本発明は、開口７によって、開口の前の異なる空間角度からの光もまた、開口の後ろの異なる空間角度で画像化するという事実を利用する。これにより、追加の光学系なしで、信頼性が高く、経済的に方向検出を可能にする、経済的なピンホールカメラが利用可能である。

そして、適切な評価回路によって、例えば、測定ブリッジ、コンパレータ等によって、空間方向の光が、どの（大まかな）方向から入ったかについて、電気信号を使用して決定を下すことができる。評価回路は、乗物ウインドウに統合されていてもよいし、外部に提供されていてもよい。

すなわち、本発明は、簡便な方法で、入射光の方向を検出することができ、それによって、それが太陽光であるか対向車の光であるかを区別することができる異方性光センサを提供する。

非常に簡便な配置では、一群の感光性要素５は、図４に示されるように、少なくとも四つの感光性要素のアレイ状の配置を有している。

この配置の助けによって、異なる方向の光を区別することが可能である。光が一つの特定の感光性要素にのみ当たる場合、特定の空間角度を、この感光性要素に割り当てることができる。

例えば、光が右下の要素５ＲＵに当たる場合、第一特定空間角度の範囲を、これから導出することができる。例えば、光が右上の要素５ＲＯに当たる場合、第二特定空間角度の範囲を、これからを導出することができる。

一方、光が、右下の要素５ＲＵと右上の要素５ＲＯの両方に当たる場合、光の起源は、第一特定空間角度の範囲と第二特定空間角度の範囲の重なり領域／境界領域からであると結論付けることができる。

すなわち、簡便な評価ロジックによって、象限検出、及びそれによる方向検出は、特に簡便な方法で、既に実行されている。

本発明の一実施形態では、一群の感光性要素５は、カメラチップを有している。

評価する利用可能なピクセルの全て又はサブセットのみを準備することができる。また、高速処理を確保するため、隣接するピクセルを、ピクセルグループとして一緒に評価するための準備をすることができる。

カメラチップには、カラーチャンネルを個別に評価する選択肢もある。その結果、例えば、角度範囲に関連する異なる色の強度から、人工光（ヘッドライトからの光）又は太陽光等の光源に関する追加のデータを取得することが可能である。適切な寸法と配置により、信号機、警告灯などの交通信号も検出することができる。この配置により、異なる方向（及び色組成）を使用して、同時に異なる光源を検出することができる。そして、適切な解像度で、感光性要素５はまた、トンネル、橋、街灯、信号機などの空間構造の認識を提供することができる。

すなわち、本発明は、実証済みの構成要素の概念に基づいて構築することによって、開発コスト及び／又は製造コストを低く保つことができる。

図３に示される一実施形態では、開口７と一群の感光性要素５との間の中間空間６は、第二ガラス層９の屈折率よりも小さい屈折率を有している材料を備えている。中間空間６は、充填されていてもよいし、中空空間として残留していてもよい。

屈折率を適切に選択することにより、屈折を適切に設定することができ、それによって、例えば、反射角は入射角よりも大きく、その結果、角度分解能を適切に設定することができる。すなわち、非常に低い製品高さも提供することができる。

本発明の一実施形態では、乗物ウインドウは、第一ガラス層１と第二ガラス層９との間に周囲層３を有している。周囲層３は、ポリイミド、ポリウレタン、ポリメチレンメタクリル酸、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ＦＲ６、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン－コポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドを含む群から選択される結合材料を備えている。

したがって、本発明はまた、複合ペインシステムに容易に適合させることができる。

本発明の実施形態では、一群の感光性要素５は、可撓性フィルム４、例えば、可撓性プリント回路基板に配置されている。

このような配置により、例えば、湾曲した乗物ウインドウに本発明を適用することができる。

本発明の別の実施形態では、フィルム４は、５０μｍ～５００μｍの厚さ、特に約３００μｍの厚さを有している。

本発明の別の実施形態では、開口はピンホール開口として構成されている。ピンホール開口は、特に形成が容易であり、光学特性の観点から制御が容易である。

本発明のさらに別の実施形態では、開口４は、一群の感光性要素５と第二ガラス層９との間に、所定の距離で配置されている。

開口４は、例えば、材料の厚さが約０．５ｍｍ以下、特に０．０２５ｍｍ以下であってよい。

一般性を失うことなく、開口７と一群の感光性要素５との間の距離は、０．８ｍｍ以下、特に０．６ｍｍ以下であってよい。

すなわち、事前構成されたシステムを提供することにより、開発コストと製造コストの両方を低く抑えることができる。

一般性を失うことなく、本発明はまた、本発明の乗物ウインドウを有している乗物を提供することを可能にする。特に、乗物は、陸上、水上、航空、又は宇宙の乗物であってよく、それらの混合形態を排除することはない。

これらの図は、他の任意の結合層８及び／又は２を示している。任意の結合層２は、任意の結合層８の代替として、又はそれと組み合わせて、単独で存在していてもよい。これらの任意の結合層８及び／又は２はまた、周囲層と同一／類似の材料、すなわち複合材料でできていてよい。典型的には、これらの任意の結合層８及び／又は２は、０．０１ｍｍの厚さを有している。結合層によって、例えば、ガラス層９の厚さと併せて、角度範囲は、一群の感光性要素５からの開口７の所定の距離に設定することができる。

すなわち、本発明は、光学センサアレイ５を積層中に組み入れることを可能にする。これは、カメラチップとして組み込むことができる。開口７を設けることにより、ピンホールカメラに類似した簡便な光学画像が提供される。

光学特性は、空間角度範囲を個別に画像化するのに充分であり、それによって、光源の空間角度範囲の検出を効果的に行うことができる。

方向センサは、乗物ウインドウ自体に統合することができる。

このような方向センサによって、乗物ウインドウ自体に提供することができるヘッドアップディスプレイの明るさを、例えば、太陽光の方向の関数として制御することができる。また、方向情報（及び強度情報）は、照明制御等の他の目的で利用できるようにすることができる。

一群の感光性要素５からの開口７の距離を選択することによって、そして、可能な中間層８の厚さの選択及び／又は中間空間６のための材料の選択を通じて、分析に利用できる空間角度範囲は適切に選択することができる。開口７の開口部のサイズを、例えば、０．５ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以下にすることによって、開口７と一群の感光性要素５との間で利用可能な距離（及びそれらのサイズ）に関して、必要な光強度と解像度の間で、適切な解像度を選択することができる。

一群の感光性要素５は、可能なブラックプリントの下に配置することもでき、それは、光が適切な空間角度範囲から開口７に入ることが確実であるという条件であることに留意されたい。これは、例えば、比較的小さな切欠きによって提供することができる。

一群の感光性要素５、開口７、及びフィルム４は、複合ガラス板に挿入するための事前に組み立てられた構造ユニットとして、容易に事前に製造することができる。

中間層６は、ガラス、ポリマー、窒化ケイ素などでできていてよい。それはまた、フィルター機能及び／又は反射防止特性（例えば、赤外線放射／ ＵＶ放射）を有していてよい。

１ 第一ガラス層
２ 結合層（任意）
３ 周囲層
４ 可撓性フィルム
５ 一群の感光性要素
６ 中間層（任意）
７ 開口
８ 結合層（任意）
９ 第二ガラス層

Claims (9)

1. 異方性光センサを有している乗物ウインドウであって、
   第一ガラス層（１）と第二ガラス層（９）を備えており、
   前記第一ガラス（１）と前記第二ガラス層（９）との間に、前記第一ガラス層（１）と前記第二ガラス層（９）を結合する周囲層（３）を備えており、
   一群の感光性要素（５）が、前記第一ガラス層（１）と前記第二ガラス層（９）の間で、前記第一ガラス層（１）に、実質的に平行に配置されており、
   ペインは、さらに開口（７）を有しており、これによって、光が、前記第二ガラス層（９）及び前記開口（７）を通して、前記感光性要素（５）の少なくとも一つを照射可能であり、
   入射光の方向に応じて、前記センサが、方向を示す信号を提供し、
   前記一群の感光性要素（５）が、カメラチップを有しており、
   前記一群の感光性要素（５）が、可撓性フィルム（４）に配置されており、
   中間空間（６）が、前記開口（７）、前記一群の感光要素（５）、及び前記周囲層（３）によって定義されており、かつ、
   中間空間（６）が、前記第第二ガラス層（９）の屈折率よりも低い屈折率を有している材料を備えている、
   乗物ウインドウ。
2. 異方性光センサを有している乗物ウインドウであって、
   第一ガラス層（１）と第二ガラス層（９）を備えており、
   前記第一ガラス（１）と前記第二ガラス層（９）との間に、前記第一ガラス層（１）と前記第二ガラス層（９）を結合する周囲層（３）を備えており、
   一群の感光性要素（５）が、前記第一ガラス層（１）と前記第二ガラス層（９）の間で、前記第一ガラス層（１）に、実質的に平行に配置されており、
   ペインは、さらに開口（７）を有しており、これによって、光が、前記第二ガラス層（９）及び前記開口（７）を通して、前記感光性要素（５）の少なくとも一つを照射可能であり、
   入射光の方向に応じて、前記センサが、方向を示す信号を提供し、
   前記一群の感光性要素（５）が、カメラチップを有しており、
   前記一群の感光性要素（５）が、可撓性フィルム（４）に配置されており、
   中間空間（６）が、前記開口（７）、前記一群の感光要素（５）、及び前記周囲層（３）で定義されており、かつ、
   前記中間空間（６）が、中空空間として残留している、乗物ウインドウ。
3. 前記一群の感光性要素（５）が、少なくとも四つの感光性要素のアレイ状の配置を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の乗物ウインドウ。
4. 前記周囲層（３）が、ポリイミド、ポリウレタン、ポリメチレンメタクリル酸、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ＦＲ６、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン－コポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドを含む群から選択される結合材料を備えていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ。
5. 前記フィルムが、５０μｍ～５００μｍの厚さを有していることを特徴とする、請求項４に記載の乗物ウインドウ。
6. 前記開口（７）が、ピンホール開口であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ。
7. 前記開口（７）が、前記一群の感光性要素（５）と前記第二ガラス層（９）の間に、所定の距離で配置されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の乗物ウインドウ。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の乗物ウインドウを有している乗物。
9. 乗物が、陸上、水上、航空、又は宇宙の乗物である、請求項８に記載の乗物。

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