[发明专利]低失真的汽车夹层摄像头加热系统

说明书

在汽车中，基于摄像头的安全系统的应用正在迅速增长，它们用于提供车道偏离警告、避免碰撞、自适应巡航控制和其他功能。随着行业朝着完全自主能力的方向发展，摄像头的数量和分辨率都在增加。为了正确操作，摄像机需要清晰的、无失真的视野。保持相机区域没有雪和冰一直是一个问题，电阻加热电路通常用于保持该区域的清洁。为了快速清洁，电路需要在高功率水平下工作。由于塑料中间层的折射率取决于温度，由电路元件的间隔导致的非等温加热会造成严重的失真。本发明的夹层通过除去相机视野中的中间层并用折射率具有更高的温度稳定性的塑料代替而减少了失真。

技术领域

本发明涉及夹层汽车玻璃的领域。

背景技术

以摄像头为基础的安全系统的应用正在迅速增长，这类系统要求宽广的视野和高水准的光学清晰度。基于摄像头的系统用于提供多种安全功能，包括自适应巡航控制、紧急制动、障碍物检测、车道偏离警告以及对自主操作的支持。明亮、清晰、无失真的视野和未改变的自然色彩对于基于摄像头的系统按预期运行至关重要。这对于这些系统能够快速分类和区别对象、采集文档、识别标牌和信号、以及以最少的照明进行操作是必不可少的。

随着行业朝着完全自主能力的方向发展，摄像头的数量和分辨率都在增加。摄像头需要较高的前视视野，因此通常必须被安装在挡风玻璃上和雨刷器区域中，以使视野能够在雨雪中保持清洁。同时，挡风玻璃变得越来越大，形状也越来越复杂。在最极端的情况下，我们采用全景挡风玻璃，其顶部边缘已经大大延伸，以至于其包括了车顶的一部分。

摄像机的视野必须远离水，雪和冰，以确保安全系统正常工作。此外，完全自动驾驶的车辆必须具有排除雨，雪和冰的区域，然后才能操作车辆。

摄像头通常安装在挡风玻璃刮水器的路径中，刮水器可提供足够的水分清除功能。保持摄像机视野中没有冰雪则更加困难，来自热空气除霜器系统的空气(通常用于清洁挡风玻璃)会被照相机组件阻挡。尽管某些挡风玻璃可以使用全表面透明导电涂层或嵌入式布线电阻加热，但这些挡风玻璃工作时的功率密度不足以提供较短的驶离时间所需的快速清洁。

安装到玻璃内表面上或并入摄像头组件的不透明电加热电路仅在相机视野较小时才有效。该限制的原因在于玻璃的导热性差。加热元件的间隔距离不能超过约35mm。否则，温度的升高并不足以清洁玻璃。对于具有较大视野的多摄像头系统，通常需要侵入摄像头视野的电阻加热电路。

有两种主要技术用于为摄像头视野制造电阻加热电路：印刷银粉和嵌入式布线。

银粉是用于后照灯、加热刮水器座和摄像头除霜器的最常见的加热电路类型，它也是最具成本效益的。银粉被与载体，粘合剂和细磨玻璃混合。有时还添加其他材料以增强特定性能：焙烧温度、防粘性、耐化学性等等。在对玻璃进行加热和弯曲之前，使用丝网印刷或喷墨印刷工艺将银粉涂覆到玻璃上。在弯曲过程中加热平板玻璃时，银粉中的粉状玻璃会软化和融化，并熔合到玻璃表面，银粉印刷层就成为玻璃的永久部分。发生这种情况时，银粉被称为“烧制完成”。这就是玻璃化过程，它与用于在浴室装置、陶器、瓷器和家用电器上涂覆珐琅饰面的过程非常相似。电阻低至每平方2毫欧、线宽窄至0.5mm都是能实现的。银粉印刷的主要缺点是烧制后的银的美学效果，其具有从深橙色到芥末黄颜色，这取决于其印刷在玻璃的哪一侧，即空气侧或镀锡侧。母线为印刷银粉，但可用铜条或编织带进行电性加固。驾驶员视野范围内的挡风玻璃上不能使用丝网印刷的银电路，因为线太宽将会干扰视线。

嵌入式布线电阻加热电路是通过将细导线嵌入层压板的塑料粘合层中而形成的，通过加热或超声波将导线嵌入塑料中。钨是首选材料，因为它的拉伸强度是铜的十倍，并且它的颜色是浅黑色。加热的挡风玻璃通常使用18至22μm范围内的钨丝，在此范围内导线几乎是看不见的。使用振荡正弦形图案嵌入导线，以减少在某些照明条件下可能发生的眩光。对于不同于挡风玻璃的玻璃位置，可以使用更大的线径。通常使用某些类型的CNC机器嵌入导线。母线使用薄扁铜，通常使用两层。在嵌入导线之前，将第一层涂覆到塑料层上，将第二层涂覆在第一层的顶部上，并且通过焊接或使用导电粘合剂将两者结合。对于某些应用，可能只需要使用单层铜即可。当然，也可以使用除铜以外的导体。