КОНСТРУКЦИЯ СТЕКЛА

Уровень техники изобретения

Настоящее изобретение относится к конструкции стекла, содержащей нити, например, к автомобильной конструкции стекла, содержащей нагревательные нити.

Хорошо известно, что прямые параллельные нагревательные провода, встроенные в конструкцию стекла и наблюдаемые в проходящем свете напротив яркого источника света, могут создавать дифракционные картины ослепляющего света, особенно видимые, если смотреть на них в ночных условиях. Такие дифракционные картины, известные также как эффект "лучевой звезды", "искровой" эффект или эффект "звездного фильтра", содержат лучи, исходящие из точечного источника света.

В патентной заявке US20070187383 (Southwall) раскрыто, что если глаза водителя сфокусированы на дальнее видение, а сверху донизу ветрового стекла протянуты нагревательные провода, то по сторонам любого источника света будет виден рисунок "звездного фильтра", вызывая ослепление. В заявке раскрыта форма провода, образованного из последовательности четвертинок дуг, в которых ни один из участков не является линейным.

US20070187383 (Saint Gobain) раскрывает конструкцию токопроводящей решетчатой структуры для минимизации оптического воздействия дифракционных картин. Эта структура нанесена посредством процесса осаждения и удаления, предпочтительно оптической литографией.

Публикации ЕР2284134, ЕР2381739 и ЕР2555584 (L.G. Chem) раскрывают множество взаимосвязанных токопроводящих линий между узлами, целью которых является минимизация дифракции и интерференции света. Показаны нерегулярные картины множества взаимосвязанных линий, которые обеспечивают равномерный нагрев единицы площади. Недостаток множества предназначенных для нагрева взаимосвязанных линий состоит в том, что не все токопроводящие линии проводят одинаковый ток. Визуальный обзор может быть излишне блокирован токопроводящими линиями, которые являются электрически избыточными.

Публикации ЕР2286992 и ЕР2278850 (Fujifilm) раскрывают проводники, выполненные в виде волнообразных линий и расположенные в виде сетки. Между точками их пересечений укладываются несколько периодов этих волн с целью уменьшения искажения полученного изображения из-за интерференции дифрагированного света.

Все еще остается необходимость в альтернативной конструкции стекла, содержащей нити для нагрева, которые бы еще более минимизировали эффект "лучевой звезды".

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением обеспечена конструкция стекла, содержащая признаки, указанные в п. 1 приложенной формулы изобретения.

Настоящее изобретение предлагает конструкцию стекла, имеющую уменьшенный эффект "лучевой звезды", то есть, обусловленные дифракцией оптические эффекты, посредством обеспечения нитей, сформированных в виде последовательностей участков периметров эллипсов, имеющих конкретные эллиптические осевые отношения.

Это изобретение предназначено для лобовых стекол автомобилей и, в частности, для стекол, установленных под углом, обычно называемым углом наклона. Угол наклона выбирают, чтобы сделать транспортное средство более аэродинамичным или более красивым. В технике предшествующего уровня полуокружности, образованные из провода в плоскости стекла, порождают одинаковый эффект дифракции света под многими углами относительно взгляда наблюдателя, только если на это стекло смотреть в его перпендикулярной ориентации. В соответствии с настоящим изобретением, поскольку на обычное лобовое стекло смотрят под углом к его поверхности, первостепенное значение имеют конкретные эллиптические осевые отношения.

Известно, что наблюдаемые картины, содержащие две наложенные одна на другую решетчатые структуры, могут искажаться из-за образования муаровых узоров. Было придумано множество способов, как следует изгибать, деформировать и располагать провода, для того чтобы уменьшить "муаровые проблемы", но их не следует смешивать с задачами, поставленными в этом изобретении.

Образованные в плоскости стекла полуэллипсы могут быть упорядочены таким образом, чтобы в направлении взгляда водителя они казались полукругами. Полуэллипсы, как и полукруги, не имеют мест, в которых кривизна провода равно нулю, и имеют участки провода, которые расположены под любым углом относительно взгляда водителя. Для эллипсов осевое отношение определено как отношение более длинных диаметров к более коротким. Осевое отношение описывает форму эллипса, но не его размер.

Видимый в ночное время Х-образный дифракционный эффект "лучевой звезды", который проявляется на многих подогреваемых посредством проводов лобовых стеклах, может быть исключен укладкой проводов в форме последовательностей полуэллипсов, а не в виде обычных синусоидальных волновых форм.

Хотя укладка провода в полуэллипсы более трудная, чем формирование их в виде синусоидальных волн, это легче и более надежно, чем создание общей произвольности. Если провода нагревателя не укладывают из катушки с проводом, а наносят посредством процессов печати или травления, то могут быть созданы почти случайные рисунки проводников.

Компьютерные программы могут генерировать запутанные рисунки, часто содержащие тысячи проводов, с хорошими оптическими свойствами. Полуэллипс представляет собой хороший базовый элемент для использования его в рисунках нагревателя с точки зрения дифракционных характеристик и "встраивания" в алгоритмы.

Для уменьшения дифракции, когда водитель фокусирует взгляд не на дороге впереди его, а на проводах, предпочтительно, используют более мелкие фрагменты эллипсов.

Смежные провода нагревателя, предпочтительно, пересекаются и ветвятся. Для выполнения этих пересечений и ветвлений могут благоприятно использоваться фрагменты эллипсов.

Водитель транспортного средства, использующий лобовое стекло с проводным подогревом, видит более одного типа дифракционной картины. Два типа дифракционной картины наблюдается водителем в транспортном средстве при фокусировке (А) на проводах и (В) на дальнем расстоянии. Когда фокусировка зрения изменяется между этими крайностями, происходит переход между этими картинами. Если картины обоих типов ослаблены, то ослаблены и все отвлекающие внимание эффекты, независимо от того, на чем сфокусировался водитель.

В технике предшествующего уровня провода, уложенные в виде синусоидальных волн, имеют то свойство, что в точке, в которой они пересекают центральную ось, нет искривления провода. Поскольку провод в этих местах относительно прямой, то прямые участки, если глаз сфокусирован на них, могут сверкать особенно ярко, а если глаз сфокусирован на дальнее расстояние, могут создавать эффект "лучевой звезды". В этом случае отвлекающие внимание водителя эффекты являются менее сильными, но по существу аналогичны эффектам, возникающим в том случае, когда провода не запутаны. Относительно прямые участки проводов имеются в двух направлениях, в том месте, где синусоидальный волновой профиль изменяется с двух сторон центральной оси. Видимые по направлению взгляда водителя направления проводов перпендикулярны лучам Х-образного эффекта "лучевой звезды".

Х-образный эффект "лучевой звезды" от синусоидальных волн получается более раздражающим, потому что при этом из центральной точки исходят четыре ярких луча, а также вследствие контраста между рассеянным светом с одной стороны каждого луча и отсутствием света, рассеянного с другой его стороны. При тумане, дожде или просто при смотрении на объекты, находящихся не в фокусе, человеческий мозг "привыкает" к объектам, окруженным рассеянным и плохо сфокусированным светом, и обращает на них относительно мало внимания. Эти "Х"-ы привлекают внимание человека, потому что, как известно, обработка мозгом изображения связана с поиском "линий" и "кромок" объектов, а затем - сравнением их с "заученными" объектами.

Нерегулярности, то есть, нити в виде несинусоидальных по форме волн имеют недостатки, аналогичные недостаткам синусоидальных волн, потому что каждое отдельное отклонение от общего вертикального направления провода, как правило, является дугой с относительно прямыми участками провода, поскольку кривизна провода изменяется при переходе с одной стороны на другую. При этом провода редко принимают направление, перпендикулярное общему направлению прохождения тока, поэтому не может быть видимой водителем транспортного средства равномерной дифракции света по всем углам вокруг лампы, результатом чего является эффект "лучевой звезды".

В соответствующей области известны идеальные полукруглые дуги изменения направления, отчасти - потому, что они представляют собой эстетически привлекательные рисунки. Их важность в уменьшении эффекта "лучевой звезды", превышающая и превосходящая важность синусоидальной волновой формы проводов, по-видимому, еще до конца не оценена. Полуокружности использовались в нагревателях и по эстетическим соображениям, и из-за легкости их изображения на компьютерных системах.

В соответствии с настоящим изобретением полуэллипсы используются таким образом, что при этом ось провода распределена равномерно во всех направлениях (как это воспринимается водителем), и поскольку величина кривизны провода (как она воспринимается водителем) является постоянной, при отсутствии какой бы то ни было части провода, которая была бы более прямой, чем какая-нибудь другая. Кривизна последовательных полуэллипсов (видимых водителем в виде полукругов) изменяется по направлению, но теоретически никогда не равна нулю. Эффект основан на понимании, отсутствующем в технике предшествующего уровня, что лобовое стекло является наклоненным, и взгляд водителя редко является нормальным по отношению к стеклу, что изменяет воспринятый эффект "лучевой звезды.

Краткое описание чертежей

Теперь изобретение будет описано посредством неограничивающих примеров со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

фиг. 1 показывает основную компоновку полуэллипсов в соответствии с изобретением;

фиг. 2 показывает эллипсы, видимые с предопределенного положения визуального наблюдения;

фиг. 3 показывает участки периметров эллипсов, адаптированных под угол наклона;

фиг. 4 показывает участки периметров эллипсов, не разделенные по большой или малой оси;

фиг. 5 показывает использованные в комбинации эллипсы различных размеров,

фиг. 6 показывает эллипсы различных размеров и ответвление;

фиг. 7 показывает эллипсы, расположенные таким образом, чтобы образовывать точки пересечения;

фиг. 8 показывает эллипсы, расположенные таким образом, чтобы образовать точку пересечения;

фиг. 9 показывает эллипсы, расположенные таким образом, чтобы образовать правильную сетку;

фиг. 10 показывает ветровое стекло автомобиля в соответствии с изобретением;

фиг. 11 показывает поперечное сечение ветрового стекла по фиг. 10.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 показывает вариант осуществления изобретения. Нити сформированы в последовательность участков периметров эллипсов, имеющих эллиптические осевые отношения, большие, чем единица.

Фиг. 2 показывает расположенный перед глазом плоский прозрачный лист, имеющий нарисованные на этом листе круги и эллипсы. Можно выбрать эллипсы с различными осевыми отношениями и ориентациями, так что глаз воспринимает каждого из них круговую форму. В том случае, когда глаз смотрит вдоль нормали к этому листу, то видит круг, который является частным случаем эллипса с единичным осевым отношением.

Фиг. 3 показывает последовательности эллипсов на листе, пригодном для установки под углом наклона. Ни один из эллипсов не имеет единичного осевого отношения. Каждый эллипс будет казаться глазу кругом. Эллипсы добавляли таким образом, чтобы они касались один другого и были центрированы в точках по трем центральным осям. Посредством использования половинок контуров каждого эллипса получены три формы проводов. Следует понимать, что в практическом нагревателе автомобиля эти эллипсы являются гораздо более мелкими и "упакованы" более плотно.

Фиг. 4 показывает, что использованные полуэллипсы имеют длину периметра, равную половине длины полного эллипса. Только в частных случаях используется полуэллипс, который мог бы быть образован делением эллипса по его большой или малой оси. Угол касательной к эллипсу в точке касания провода на оси, как правило, отличается от углов и большой, и малой оси. Кроме того, это показывает - для дальнейшего использования - что каждый полуэллипс может быть разделен на две части выбором точек на полуэллипсах с касательными в направлении оси провода. Это - не единственный способ, как разделить полуэллипсы, но это - обычный способ. Длины каждого участка полуэллипса не будут представлять собой точные четверти "окружности" эллипса. Эти части при описании называются четвертями эллипса только потому что "окружность" эллипса должна быть разделена на четыре части.

Фиг. 5 показывает последовательности эллипсов, не центрированные по общей оси и имеющие переменное пространство между линиями центров.

Фиг. 6 показывает образование ответвления. Составляющие ответвления нити могут быть использованы для обеспечения нагрева в не прямоугольных областях.

Фиг. 7 показывает эллипсы, имеющие точки пересечения. Этот вариант осуществления обеспечивает сетку с пересечениями, каковая имеет преимущество, поскольку нагрев при этом может быть обеспечен даже если одна из секций сетки будет разорвана.

Фиг. 8 показывает вариант осуществления изобретения, в котором эллипсы расположены таким образом, что какая-либо нить может продолжаться из одной оси в другую ось через единственную точку пересечения.

Фиг. 9 показывает вариант осуществления изобретения, в котором эллипсы расположены в виде регулярной решетки. Точки пересечения между нитями расположены с регулярными интервалами с повторяющимся рисунком, что имеет преимущество для облегчения производства.

Фиг. 10 показывает вид в плане ветрового стекла 10, содержащего первую и вторую прозрачные подложки 11, 12. Между двумя листами прозрачных подложек 11, 12 скомпонован по меньшей мере один слой промежуточного материала 21. Первая и вторая шины 41, 42 скомпонованы на слое промежуточного материала 21. Нагревательные нити 31 скомпонованы между первой и второй шинами 41, 42. Фиг. 11 показывает поперечное сечение, соответствующее сечению фиг. 10 по линии А-А.

Примеры изобретения

Конструктор нагревателя стекла может выбрать осевое отношение эллипса, подходящее для случая, когда водитель смотрит прямо вперед, а затем повторить такое же осевое отношение эллипса по всему экрану стекла, которое, с пониманием, будет примерно соответствовать и для смотрения вперед с пассажирского места. Кроме того, конструктор нагревателя стекла может также попытаться упростить конструкцию нагревателя расчетом форм эллипсов, необходимых для того, чтобы сверху вниз по экрану стекла прямо перед водителем проходил лишь один провод, а затем - повторить эти формы эллипсов в каждом проводе между левой и правой сторонами транспортного средства. Хотя это и не будет оптимальным для зрительного восприятия водителя, это будет хорошим компромиссом для зрительного восприятия водителя, для зрительного восприятия пассажира на переднем сидении, а также для зрительного восприятия любых пассажиров на заднем сиденье. Оптически оптимальные осевые отношения не всегда могут быть использованы и для простоты производства.

Конструктор нагревателя стекла может выбрать эллиптическое осевое отношение, подходящее для случая, когда водитель фокусирует взгляд на удаленных объектах. При другой крайности дифракционных эффектов, когда водитель фокусирует взгляд на этих проводах, водитель будет видеть по всему лобовому стеклу много сверкающих точек, концентрированных вокруг дороги и огней транспортного средства, которые создают в глазах водителя эффект "лучевой звезды". Когда мозг человека замечает эти сверкающие точки, его внимание может быть очень сильно отвлечено, поскольку хорошо известно, что мозг пытается связать и сгруппировать отдельные точки света в фигуры, что позволяет ему классифицировать эти точки как относящиеся к распознаваемому знакомому объекту. Хорошо известно также, что мозг очень пристально следит, чтобы понять, как эти точки внутри фигур двигаются одна относительно другой, так что он может определить, как этот представленный ими объект может перемещаться в пространстве. Идеально правильная картина проводов имеет вероятность создания идеально правильных картин сверкающих точек, продолжающихся по большим площадям экрана стекла. Более произвольные формы проводов будут связаны с приданием случайного характера положениям отдельных сверкающих точек и уменьшением вероятности того, что мозг начнет визуально воспроизводить их, представляя знакомые объекты. Произвольность обуславливает полное отсутствие порядка, но в целях настоящего изобретения можно определить, какие аспекты регулярного порядка могут быть ослаблены, а также установить пределы ослаблению порядка тремя нижеследующими способами.

1. В том случае, когда провода сформированы в виде последовательностей полуэллипсов, нет необходимости в том, чтобы эллипсы были выполнены в каком-то конкретном масштабе, только лишь в виде специфичных форм, определенных осевыми отношениями. Следовательно, весь провод может быть образован из последовательности полуэллипсов различного масштаба, чтобы создать произвольность положения «сверкающих точек». На практике существуют предпочтительные пределы такой произвольности, поскольку производственное оборудование имеет конечные возможности по минимальному радиусу изгиба, и использование эллипсов слишком большого масштаба может привести к тому, что смежные провода в нагретом экране стекла будут пересекаться или накладываться. Пересечения или наложение могут вызвать нежелательные изображения, если смотреть на провода при дневном свете.

2. Провод имеет ось и отклонения от этой оси, а полуэллипсы имеют нежелательное свойство, что провод всегда пересекает эту ось в перпендикулярном направлении. Существуют такие ситуации зрительного восприятия, при которых будут наблюдаться последовательности сверкающих точек с идеальным упорядочением по оси провода. При использовании произвольного выбора четвертей эллипсов было обнаружено, что при этом обусловленные полуэллипсами дифракционные преимущества все еще существуют и наблюдается уменьшение этого эффекта упорядочения. Практические ограничения на произвольность вызваны минимальными радиусами изгиба и расстоянием между смежными нагревательными проводами, поскольку оптически предпочтительно, чтобы смежные провода не накладывались и не пересекались. Самые большие размеры полуэллипса могут быть приспособлены для использования только когда выбраны произвольные четверти эллипсов с пониманием форм и положений четвертей эллипсов по смежных проводам.

3. Если нагревательные провода во всех местах экрана окна не расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, то может иметь преимущества адаптация полуэллипсов и четвертей эллипсов максимального масштаба.

Дальнейшие примеры изобретения могут принести наибольшую пользу в листовых стеклах, использующих полоски электрически проводящего нагревателя диаметром или шириной в 50 мкм и меньше, например, сформированные травлением металла или осаждением металла, печатью или нанесением гальванического покрытия на опорную подложку. При обращении с этими деликатными проводами для улучшения способности и надежности этих проводов по генерации тепла во избежание случайного их разрыва может быть желательным использование оптических средств, а не их касание и скрещивание. Ветвление проводов представляет собой другую возможность, которая может быть полезной, особенно тогда, когда технология образования проводов позволяет осуществлять произвольное ветвление провода без значительных дополнительных производственных операций. Уже было описано, что формы полуэллипсов и четвертей эллипсов порождают меньшие отвлекающие оптические помехи, чем другие формы, так что эти примеры относятся, в основном, к использованию этих форм для выполнения пересечения и ветвления проводов. Существует тесно связанная с этим категория, в которой провода пересекаются, которая отличается от перекрещивания проводов только тем, что при этом в месте пересечения нет электрического соединения.

Причины использовать ветвления, перекрещивания и пересечения проводов включают в себя следующие:

1) провода могут содержать производственные дефекты, которые нарушают их электрическую проводимость. Некоторые перекрещивания могут быть использованы для обвода тока нагрева вокруг поврежденных нитей провода;

2) многие площади нагревателя являются примерно прямоугольными, и каждый провод соединен с обеими шинами питания (по противоположным сторонам сборки нагревателя), но некоторые площади, подлежащие нагреву, не являются прямоугольными, и необходимость осуществлять контакт каждого провода с обеими шинами питания может привести к неприемлемо высоким или низким плотностям проводов. В этом сценарии может быть использовано ветвление проводов. Ветвление может быть использовано у таких проводов, площади поперечного сечения которых для различных ветвей также тщательно подбирают, чтобы оптимизировать равномерность нагрева от этих проводов;

3а) если в более центральной части экрана окна, например, вокруг датчика дождя или видеокамеры имеются препятствия для формирования равномерного рисунка нагрева;

3b) конструктивные ограничения могут вынудить разделить шину питания около какого-либо препятствия на две шины питания, удерживаемых под почти одинаковыми электрическими потенциалами посредством внешних источников электропитания. В этом случае вокруг этого препятствия надо будет отрегулировать положение проводов и, возможно, их площадь поперечного сечения. При этом может быть полезной и технология ветвления, и технология перекрещивания. В зависимости от мощности нагрева используемые технологии обхода препятствия, по всей вероятности, могут меняться. Если шина питания разделена, то потребуется тщательное управление напряжениями отдельных частей, если проводов ветвятся или перекрещиваются таким образом, что может иметь место неожиданный нагрев, обусловленный прохождением тока в проводах между отдельными отрезками разделенной шины питания;

4) Лобовое стекло может быть разделено на несколько независимых областей нагревателя. Эти области нагревателя могут перекрываться. Они также могут содержать провода с осями, ориентированными в разных направлениях. Например, лобовое стекло может иметь область нагревателя стеклоочистителя лобового стекла, содержащую горизонтально упорядоченные провода, которые физически перекрываются, но является электрически раздельными с нагревателем зоны ведения водителя, содержащим провода, ориентированные между верхом и низом экрана стекла. В этих случаях провода нагревателя с большой вероятностью будут перекрещиваться.

Части периметра эллипса могут использоваться следующим образом:

1) переходы и взаимные соединения могут быть образованы выбором размеров полуэллипса или четверти эллипса, которые вынуждают смежные провода пересекаться со смежной нитью дважды, как показано на фиг. 7. Целью выбора размеров полуэллипсов является то, что переходные перекрещивания по существу перпендикулярны друг другу. Это является преимуществом, поскольку два провода, близко расположенные друг к другу и почти параллельные, если на них смотреть при дневном свете, могут казаться каким-нибудь дефектом;

2) переходы и взаимные соединения могут быть образованы выбором размеров полуэллипса или четверти эллипса, которые вынуждают смежные провода пересекаться таким образом, чтобы нить при этом продолжалась от одной оси к другой оси через единственную точку пересечения, как показано на фиг. 8. Осью является прямая линия, соединяющая конец нити у первой шины питания с ближайшим концом нити у второй шины;

3) ответвления могут быть созданы участками периметра эллипса, где ответвление имеет Т-образную форму, как показано на фиг. 6. Нить ответвления, по существу перпендикулярная "родительской" нити, является преимущественной для исключения близко расположенных одна к другой параллельных линий, как это пояснено выше применительно к фиг. 7.