用于光学传感器的加热式玻璃罩盖的制作方法

1.本发明涉及用于光学传感器的玻璃罩盖的领域。本发明还涉及一种包括这种玻璃罩盖的传感器装置。本发明还涉及一种获得这种玻璃罩盖的方法。


背景技术：

2.现今，车辆包括数量越来越多的装置和系统来辅助驾驶员、甚至取代驾驶员。车辆包括小轿车、厢式货车、卡车、摩托车、公交车、有轨电车、火车、飞机、直升机、无人驾驶飞机等。趋势是朝着能够自行管理各种情况的完全自动驾驶车辆发展。因此，需要各种光学传感器(比如相机、雷达和激光雷达)以便于车辆评估所遇到的情况。这些光学传感器通常包括保护检测系统的罩盖。这种罩盖对于光学传感器的工作波长是透明的。该罩盖可以由玻璃、塑料、或其组合制成。
3.保持这种光学传感器的罩盖没有雾水和冰霜是非常重要的。否则会使车辆看不清其环境。因此，车辆必须等待直到罩盖被除去雾水和/或被除去冰霜，以便能够安全行驶。存在许多方式来除去这种罩盖上的雾水/冰霜。
4.ep 3355661提到了一种除去车载相机区域的挡风玻璃上的雾水/冰霜的自调节加热器。cn 110703535披露了一种通过热辐射加热相机与玻璃之间所包括的空气的加热元件。然而，经由热空气的热对流所产生的加热功率仍然有限。因此，除去冰霜时间与除去雾水/除去冰霜的新要求不相符。附带提及，这种设备的占用空间相当大，而趋势是使设备尽可能小。
5.jp 2018020771提到了挡风玻璃中的导电膜中所包括的加热导线。加热导线的直径在5μm至200μm之间的范围内。因为加热导线会干扰相机的采集，所以加热导线定位在相机的视场(fov)之外。cn 208862951提到了一种丝印防雾水玻璃，在覆盖相机的玻璃的外周形成银浆层。丝印件也形成在相机的fov之外。置于光学装置的fov之外的这种类型的加热元件太慢而无法在合理时间内除去fov的中心处的雾水/冰霜。一种解决方案可以是增加功率以便除去fov的中心处的雾水/冰霜，但会因此产生热点。此外，还需要仔细调整相机的位置和罩盖(罩盖是指挡风玻璃的一部分、或相机本身的罩盖)的位置，以便使加热元件(导线或银浆层)不在相机的fov内。
6.wo 2019107460提到了一种由两块玻璃板制成并且包括中间膜的挡风玻璃。中间膜通常由pvb制成、包括产热层，产热层包括不大于10μm的加热导线。加热导线置于信息采集装置的fov内。然而，pvb夹层中的嵌入式导线需要聚酰亚胺薄膜(kapton)以连接到电源。这种聚酰亚胺薄膜可能会引起层压窗玻璃的密封问题，从而导致局部分层、或湿气渗透到层压玻璃内部。此外，pvb夹层的光学特性对温度的稳定性不如玻璃。这与它们的折射率随温度而变化有关。对于加热期间给定的温度变化，经加热的pvb在光的路径长度上所表现出的变化是经加热的玻璃的100倍左右。在加热期间，这导致光学变化较大。pvb中的热扩散率也低于玻璃的热扩散率。这意味着热梯度是突变的，并且经加热的pvb会抑制均匀加热。pvb的热稳定性也成问题。由于光学传感器的功率密度高且热扩散率低，因此pvb的与嵌入式导
线接触的局部温度可能会达到高于150℃的值，这对于夹层耐久性可能是至关重要的。最后，夹层中非常细的嵌入式导线与母线的连接可能非常困难，因此会导致连接不良。这导致在母线与细的嵌入式导线之间的连接区域处形成热点，而且导致除去冰霜性能下降。母线还会由于其厚度而在通常离fov不远的定位区域中的最终层压上产生光学畸变。
7.因此，需要一种在对光学传感器所感知的信号没有干扰或干扰很小的情况下快速加热光学传感器的罩盖的易于安装的系统。


技术实现要素：

8.本发明涉及一种用于光学传感器的玻璃罩盖，该玻璃罩盖包括加热系统。加热系统包括导线图案，这些导线由导电材料制成，这些导线在光学传感器的视场内定位在玻璃罩盖上。加热系统还包括至少两个电子器件焊盘，该至少两个电子器件焊盘在光学传感器的视场之外定位在玻璃罩盖上，该至少两个电子器件焊盘被配置为将图案连接到电源。导线的宽度介于14μm至300μm之间、优选地介于25μm至200μm之间、更优选地介于35μm至100μm之间、甚至更优选地介于45μm至55μm之间。
9.本发明还涉及一种包括这种玻璃罩盖的传感器装置。
10.本发明还涉及一种获得这种玻璃罩盖的方法。
附图说明
11.现在将通过举例并参照附图来进一步描述本发明，其中，在各图中相似的附图标记表示相似的要素。这些示例是通过说明而非限制的方式提供的。这些附图是示意图，而不是按真实的比例。这些附图不以任何方式限制本发明。将通过示例来阐释更多优点。
12.图1a展示了根据本发明的主要是竖直导线的串联图案。
13.图1b展示了根据本发明的主要是竖直导线的并联图案。
14.图2a展示了根据本发明的主要是水平导线的串联图案。
15.图2b展示了根据本发明的主要是水平导线的并联图案。
16.图3a展示了根据本发明的主要是倾斜导线的串联图案。
17.图3b展示了根据本发明的主要是倾斜导线的并联图案。
具体实施方式
18.将关于具体实施例并参照某些附图来对本发明进行描述；然而，本发明不限于此而是仅由权利要求限制。
19.尽管本文描述的一些实施例包括一些特征但不包括其他实施例中包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合意在在本发明的范围内，并且形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解的那样。例如，在所附权利要求中，任何所要求保护的实施例可以以任何组合使用。
20.本发明提出了一种用于光学传感器的玻璃罩盖。玻璃罩盖应理解为是光学传感器本身的罩盖。玻璃罩盖也可以是定位在光学传感器前方的更大的玻璃板的一部分，比如后面放置有光学传感器的挡风玻璃的一部分。如上文所提及的，玻璃罩盖由(矿物)玻璃、更具体地硅基玻璃(比如钠钙硅型玻璃、铝硅酸盐型玻璃、或硼硅酸盐型玻璃)制成。玻璃罩盖也
可以由玻璃和塑料结合制成。
21.光学传感器可以是相机或激光雷达。光学传感器应理解为能够接收可见范围(400nm至750nm)和/或近红外范围(750nm至1650nm)内的波长的传感器。光学传感器还可以应用于能够接收紫外范围内的波长的传感器。
22.玻璃罩盖包括加热系统。加热系统包括导线图案。导线由导电材料制成。导线定位在玻璃罩盖上。导线通常定位在玻璃罩盖的面向光学传感器的面上。然而，导线也可以定位在玻璃罩盖的相反面上。导线定位在光学传感器的视场(fov)内。因为导线不严格受限于光学传感器的fov，所以导线也可以超出光学传感器的fov。
23.导电材料可以是指导电油墨或导电浆料。导电油墨可以例如是指用于筛网印刷的银系油墨，对于银系油墨，超细银粉均匀地分散到聚酯树脂中以便形成银系油墨，固体含量通常介于70％至85％之间。导电油墨也可以是指用于油墨印刷的碳素油墨，固体含量通常介于35％至40％之间。导电油墨也可以是指用于筛网印刷的银浆，银含量在55％至85％之间的范围内。导电油墨也可以是指用于油墨喷射的银系油墨，金属负载量为30％至40％。导电油墨也可以是指用于气溶胶喷射的银系油墨，银含量为50％左右。这些仅是现有导电油墨和导电浆料的示例，并且不限制通过另一类型的导电油墨或导电浆料来实现本发明。
24.加热系统还包括至少两个电子器件焊盘以将图案连接到电源。这些焊盘在光学传感器的fov之外定位在玻璃罩盖上。
25.导线的宽度介于14μm至300μm之间、优选地介于25μm至200μm之间、更优选地介于35μm至100μm之间、甚至更优选地介于45μm至55μm之间。50μm的宽度是最佳的。导线沉积在玻璃上，以便于利用玻璃的高热扩散率。导线细到足以限制、甚至避免对光学传感器的干扰。
26.在优选实施例中，图案的间距介于4mm至20mm之间、优选地介于5mm至15mm之间、更优选地介于6mm至10mm之间、甚至更优选地介于7mm至8mm之间。间距应理解为两条导线之间的距离。间距对于均匀加热是至关重要的。大的间距会引起高的热梯度。低的间距会增加fov内的导线数量。该间距是均匀加热与fov内的导线密度之间的折中方案。
27.在优选实施例中，玻璃罩盖可以是挡风玻璃的一部分、车辆的侧窗玻璃或后窗玻璃、或车辆的装饰元件的一部分。车辆的内部装饰元件被定义为玻璃或塑料成型件、框架、以及车身和内部的其他装饰性附加物。外部装饰元件包括保险杠、车窗/车门密封件、轮拱、和前照灯。制造商使用这些装饰元件为车辆设计增添美感、增加功能、并增添灵活性。
28.在优选实施例中，导线通过丝网印刷、数字印刷、或气溶胶印刷沉积在玻璃罩盖上。
29.在优选实施例中，导电材料由直径小于5μm的颗粒构成。在另一优选实施例中，导电材料由纳米颗粒构成。在优选实施例中，那些颗粒或纳米颗粒由银制成。细导电线可以用深色导电油墨(例如碳)制成，以便减少或甚至避免与导电线接触的光束反射。
30.在优选实施例中，图案主要由水平的、或竖直的、或倾斜的导线构成。
31.在优选实施例中，光学传感器是激光雷达。因为激光雷达是特别灵敏的光学传感器，所以将导线图案放在激光雷达的fov上通常会扰乱信号，并且干扰测量。然而，已经发现，本发明中提出的细导线不会显著扰乱激光雷达发射和/或接收的信号。
32.在优选实施例中，导线受到镀膜(如聚合树脂、或磁控镀膜)的保护而使耐久性提
高。在聚合树脂的情况下，聚合树脂只能施加在导线上。在磁控镀膜的情况下，磁控镀膜施加在整个罩盖上。
33.本发明还提出了一种传感器装置。该传感器装置包括壳体和传感器。该传感器装置还包括如先前所描述的玻璃罩盖。
34.在优选实施例中，传感器装置所包括的传感器是激光雷达。本发明还提出了一种获得玻璃罩盖的方法。该方法包括以下步骤：提供玻璃。然后，通过丝网印刷、数字印刷、或气溶胶印刷将由导电材料制成的导线(2)图案印刷在玻璃上。然后，将至少两个电子器件焊盘(3)置于玻璃上以便将导线(2)图案连接到电源。
35.参考图1a，玻璃罩盖(未示出)的加热系统(1)包括导线(2)图案。在此实施例中，导线(2)基本上是竖直的。导线(2)在光学传感器(未示出)的fov内定位在玻璃罩盖(未示出)上。
36.导线(2)图案连接到两个电子器件焊盘(3)。这些电子器件焊盘定位在光学传感器(未示出)的fov之外。这两个焊盘(3)允许为导线(2)图案提供电力。在此实施例中，导线(2)图案是串联连接的。
37.参见图1b，玻璃罩盖(未示出)的加热系统(1)包括导线(2)图案。在此实施例中，导线(2)基本上是竖直的。导线(2)在光学传感器(未示出)的fov内定位在玻璃罩盖(未示出)上。
38.导线(2)图案连接到两个电子器件焊盘(3)。这些电子器件焊盘定位在光学传感器(未示出)的fov之外。这两个焊盘(3)允许为导线(2)图案提供电力。在此实施例中，导线(2)图案是并联连接的。并联连接的附加优点是，如果其中一条导线(2)损坏，其他导线(2)仍然可以被供电。
39.参考图2a，玻璃罩盖(未示出)的加热系统(1)包括导线(2)图案。在此实施例中，导线(2)基本上是水平的。导线(2)在光学传感器(未示出)的fov内定位在玻璃罩盖(未示出)上。
40.导线(2)图案连接到两个电子器件焊盘(3)。这些电子器件焊盘定位在光学传感器(未示出)的fov之外。这两个焊盘(3)允许为导线(2)图案提供电力。在此实施例中，导线(2)图案是串联连接的。
41.参见图1b，玻璃罩盖(未示出)的加热系统(1)包括导线(2)图案。在此实施例中，导线(2)基本上是水平的。导线(2)在光学传感器(未示出)的fov内定位在玻璃罩盖(未示出)上。
42.导线(2)图案连接到两个电子器件焊盘(3)。这些电子器件焊盘定位在光学传感器(未示出)的fov之外。这两个焊盘(3)允许为导线(2)图案提供电力。在此实施例中，导线(2)图案是并联连接的。并联连接的附加优点是，如果其中一条导线(2)损坏，其他导线(2)仍然可以被供电。
43.参考图3a，玻璃罩盖(未示出)的加热系统(1)包括导线(2)图案。在此实施例中，导线(2)基本上是倾斜的。导线(2)在光学传感器(未示出)的fov内定位在玻璃罩盖(未示出)上。
44.导线(2)图案连接到两个电子器件焊盘(3)。这些电子器件焊盘定位在光学传感器(未示出)的fov之外。这两个焊盘(3)允许为导线(2)图案提供电力。在此实施例中，导线(2)
图案是串联连接的。
45.参考图3b，玻璃罩盖(未示出)的加热系统(1)包括导线(2)图案。在此实施例中，导线(2)基本上是倾斜的。导线(2)在光学传感器(未示出)的fov内定位在玻璃罩盖(未示出)上。
46.导线(2)图案连接到两个电子器件焊盘(3)。这些电子器件焊盘定位在光学传感器(未示出)的fov之外。这两个焊盘(3)允许为导线(2)图案提供电力。在此实施例中，导线(2)图案是并联连接的。并联连接的附加优点是，如果其中一条导线(2)损坏，其他导线(2)仍然可以被供电。
47.虽然在附图和前述说明中详细展示和描述了本发明，但这样的展示和描述应视为是说明性的或示例性的，而不是限制性的。前述说明详细描述了本发明的某些实施例。然而，应理解的是，无论前述内容在文本方面看上去如何详细，本发明都可以以多种方式实践。本发明不限于所披露的实施例。

技术特征：
1.一种用于光学传感器的玻璃罩盖，所述玻璃罩盖包括加热系统(1)，所述加热系统包括：a.导线(2)图案，所述导线由导电材料制成，所述导线在所述光学传感器的视场内定位在所述玻璃罩盖上；b.至少两个电子器件焊盘(3)，所述至少两个电子器件焊盘在所述光学传感器的视场之外定位在所述玻璃罩盖上，所述至少两个电子器件焊盘被配置为将所述导线(2)图案连接到电源；其特征在于，所述导线(2)的宽度介于14μm至300μm之间、优选地介于25μm至200μm之间、更优选地介于35μm至100μm之间、甚至更优选地介于45μm至55μm之间。2.根据权利要求1所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述导电材料是导电油墨或导电浆料。3.根据权利要求1或2所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述导线(2)图案的间距介于4mm至20mm之间、优选地介于5mm至15mm之间、更优选地介于6mm至10mm之间、甚至更优选地介于7mm至8mm之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述玻璃罩盖是挡风玻璃的一部分、车辆的侧窗玻璃或后窗玻璃、或车辆的装饰元件的一部分。5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述导线(2)通过丝网印刷、数字印刷、或气溶胶印刷沉积在所述玻璃罩盖上。6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述导电材料由直径小于5μm的颗粒构成。7.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述导电材料由纳米颗粒构成。8.根据权利要求6或7所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述颗粒或纳米颗粒由银制成。9.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述导线(2)图案主要由水平的、或竖直的、或倾斜的导线(2)构成。10.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述光学传感器是激光雷达。11.根据权利要求1至10中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述导线(2)涂覆有聚合树脂。12.根据权利要求1至10中任一项所述的玻璃罩盖，其特征在于，所述玻璃罩盖涂覆有磁控镀膜。13.一种传感器装置，所述传感器装置包括壳体、根据前述权利要求中任一项所述的玻璃罩盖、以及传感器。14.根据权利要求13所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器是激光雷达。15.一种获得根据权利要求1至12所述的玻璃罩盖的方法，所述方法包括以下步骤：-提供玻璃；-通过丝网印刷、数字印刷、或气溶胶印刷将由导电材料制成的导线(2)图案印刷在所述玻璃上；-通过定位在所述玻璃上的至少两个电子器件焊盘(3)将所述导线(2)图案连接到电源。

技术总结
本发明涉及一种用于光学传感器的玻璃罩盖，该玻璃罩盖包括加热系统。该加热系统包括导线图案，这些导线的宽度介于14μm至300μm之间、优选地介于25μm至200μm之间、更优选地介于35μm至100μm之间、甚至更优选地介于45μm至55μm之间。本发明还涉及一种包括这种玻璃罩盖的传感器装置。本发明还涉及一种获得这种玻璃罩盖的方法。种玻璃罩盖的方法。种玻璃罩盖的方法。


技术研发人员：X
受保护的技术使用者：旭硝子欧洲玻璃公司
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2023/9/20