相关申请的交叉引用
本申请主张2015年4月8日申请并且全文以引用方式并入本文中的第62/144,541号美国临时申请的权益。
本发明总的来说涉及用于先进驾驶员辅助系统(adas)等的车辆系统，并且明确地说，涉及用于允许车辆外的成像相机在恶劣天气条件下操作的加热器系统。
背景技术：
先进驾驶员辅助系统(adas)(例如，向驾驶员提供辅助以导引车辆的先进驾驶员辅助系统)可使用被定位成监视车辆的环境的多个电子相机。例如，汽车环视相机系统可使用面向不同方向围绕车辆而安装的四到六个相机而向驾驶员提供围绕车辆的区域的360度视角。类似相机系统可用于车道偏离警告系统、行人避让系统、死角监视器、自动泊车等。
这些相机为了适当功能而进行的定位可使这些相机容易因霜、冰、雾和水雾而遭受图像降级。
技术实现要素：
本发明提供“镜头盖”加热器，其中所述“镜头盖”加热器可在相机镜头上方附接到相机以提供被加热的组件，所述被加热的组件驱除并消散可使相机提供的图像降级的液体和冷冻水。在一个实施例中，所述组件提供外壳，其中所述外壳具有支撑水驱除透明窗口的独立加热元件。加热器通过加热窗口附近的较小空气体积来将热施加到窗口区域而不阻挡窗口区域，以便将热传递到窗口而不阻挡镜头。加热器可使用会提供自动温度调节的聚合物正温度系数(ptc)材料，从而简化加热器的控制。
具体来说，本发明提供一种用于先进驾驶员辅助相机的加热器，所述加热器具有外壳，所述外壳具有第一开口和第二开口，其中所述第一开口被设定大小成穿过所述第一开口而将所述先进驾驶员辅助相机的镜头接纳在外壳容积中，并且所述第二开口提供透明窗口区域，当所述镜头定位在所述外壳容积中时，所述驾驶员辅助相机可穿过所述透明窗口区域而接收图像。加热器元件可在所述透明窗口区域外处于所述外壳中，以通过传导和对流中的至少一种而加热所述透明窗口区域。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供一种加热器系统，其中所述加热器系统可与各种不同先进驾驶员辅助相机一起工作以加强这些相机不受雾和冰的阻碍。
所述透明窗口可用疏水材料来处理。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是促进液态水流下以提高加热器的效力。
所述第一开口可与所述镜头的大小相符以相对于所述相机来支撑所述外壳。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供容易在相机上安装和替换的“镜头盖”型设计。
所述加热器外壳可以是实质上圆柱形的。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供将水侵入的机会最小化的轻型加热器组件。
所述加热器元件可以是柔性聚合物片。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供可容易适用于附接到外壳的各种表面的加热器元件。
所述加热器元件可通过粘合剂而附接到所述外壳。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供可适用于与独立制造的注射成型部件一起工作的加热器元件。
所述加热器元件可以是正温度系数材料。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是以稳固、抗振的形式提供温度调节，从而消除双金属恒温元件等。
所述加热器可包含电压源，其中电压源用于穿过所述加热器元件而施加电流以将所述透明窗口区域加热到防止冰和雾的积聚的温度。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是提供可实际上使冷冻水融化并使雾消散的加热器元件。
所述外壳可固持所述镜头以在所述镜头与向所述加热器暴露的所述透明窗口区域之间提供气隙，以加热所述气隙中的空气，因此将热从所述加热器传导到所述透明窗口。
因此，本发明的至少一个实施例的特征是避免需要直接加热相机镜头来从相机镜头移除冰或雾，其中直接加热可由于如下问题而被阻止：相机镜头对加热元件的可及性以及相机镜头材料的高热阻。
本发明的其它特征和优点对于本领域的技术人员来说将在查阅具体实施方式、权利要求书和附图之后变得明显，在附图中，相同附图标记用于表示相同特征。
附图说明
图1是汽车的俯视平面图，示出如用于先进驾驶员辅助系统的那些相机的实例相机位置和视野；
图2是图1的一个相机和本发明的镜头盖加热器系统的分解立体图；
图3是沿着图2的线3-3截取的横截面图，示出包含圆柱形加热器元件和透明窗口元件的镜头盖加热器系统的部件；
图4是具有所涂覆的加热器元件的第一实施例中的镜头盖加热器系统的分解立体图；以及
图5是与图3的横截面图垂直的横截面图，示出使用包覆成型的正温度系数材料的本发明的第二实施例。
在详细解释本发明的实施例之前，应理解，本发明的应用不限于以下描述中所阐述或附图中所图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例，并且以各种方式实践或进行。并且，应理解，本文所使用的用语和术语是出于描述的目的且不应视为限制性的。“包含”和“包括”及其变化的使用希望涵盖之后列出的项目与其等同物以及额外项目与其等同物。
具体实施方式
现参照图1，车辆10可提供多个相机12，例如，用于实施汽车环视相机系统的ccd相机，其中所述相机各自具有背离车辆10的中心的视野以提供360度成像。这些相机12可例如在安装在穿过车辆10的车体而暴露的位置处或例如安装在侧翼后视镜上时暴露于环境污染。
现参照图2，相机12可提供圆柱形镜头筒14，其中圆柱形镜头筒14支撑镜头16以收集光来产生图像。镜头筒14的后基座可附接到相机主体18，其中相机主体18包含用于处理所接收的图像的电路并提供用于例如经由串行端口通信协议而从相机12传达高速图像数据的线束组件20。相机主体18可还包含用于将相机主体附接到车辆10的安装部19，其中镜头16从相机主体18面向外而进入到车辆10周围的环境中。
现参照图2和图3，根据本发明的镜头盖加热器22可提供圆柱形套管24，其中圆柱形套管24被设定大小成提供紧密装配在镜头筒14的外径上的内径，以使得圆柱形套管24可在镜头筒14上滑动以覆盖镜头筒14的近端。圆柱形套管24例如可由低热传导性的成型热塑性材料制成，并且可理想上是不透明的以提供抗离轴光的能力。齿或棘爪表面26可从圆柱形套管24的后唇缘向内延伸以将套管相对于镜头筒14中的凹槽而固持在适当位置中，或粘合剂或另一紧固机构可被设置成将圆柱形套管24在镜头筒14上固持在适当位置中。圆柱形套管24的前基座由圆盘形透明窗口28覆盖并在其周边处密封到圆柱形套管，以使得镜头盖加热器22在镜头16之前(当安装在镜头筒14时)提供密封容积29，从而保护镜头16免受直接环境接触。处于圆柱形套管24内(因此不受阻碍)的圆盘形透明窗口28的部分界定透明窗口区域25。透明窗口28可以是透明热塑性材料或玻璃，其中所述透明热塑性材料或玻璃密封到圆柱形套管24的一端以防止水在透明窗口28与圆柱形套管24之间的界面处侵入。理想上，透明窗口28具有一定热阻和厚度以便容易穿过其表面将热从容积29传导到透明窗口28的外表面。就这来说，透明窗口28可以是具有小于1/16英寸的厚度的热塑性材料或具有小于1/8英寸的厚度的玻璃。
透明窗口28的前表面可用例如硅酮材料等疏水材料来处理，或用纳米级表面来纹理化，或用类似材料涂布以在保持光学透明的同时驱除水。
现参照图4，圆柱形套管24可提供管状元件32，其中管状元件32紧密装配在镜头筒14上并粘合到大体上平面的透明窗口28或与大体上平面的透明窗口28模内成型。管状元件32可例如附接到柔性加热器带34，其中柔性加热器带34可装配在管状元件32的内壁上，并可提供内部涂层或可由例如正温度系数材料36形成。
在一个实施例中，正温度系数材料36可提供柔性聚合物片，其中柔性聚合物片可挠曲或卷曲以容易与管状元件32的内表面相符。
电极38可被涂覆成与正温度系数材料36接触，并且可与端子40连通，以使得电力(通常是12伏)可穿过电极38并接着穿过正温度系数材料36。正温度系数材料36可每平方英寸的加热器区域提供至少0.25瓦，并且视情况每平方英寸的加热器区域提供超过2瓦。正温度系数材料36可适用于每平方英寸的透明窗口区域提供至少0.75瓦，并且优选每平方英寸的透明窗口区域提供超过1.25瓦。
柔性加热器带34可例如使用粘合剂或压敏胶带或膜而粘合到管状元件32的外圆周或内圆周，或可在注射成型工艺期间模内成型到圆柱形元件32。
正电阻温度系数导致穿过材料的电流量的量根据材料的温度而变化，其中在较低温度下，电流量增加，并且在较高温度下，电流量减少。当跨越正温度系数材料36而施加实质上恒定的电压源时，此性质实现柔性加热器带34的自调节温度。适用于本发明的正温度系数(ptc)加热器还公开在授予lesliem.watts的第4,857,711号和第4,931,627号专利中，所述专利的全部内容以引用方式并入本文。或者或另外，柔性加热器带34可被提供经脉宽调制的电压，从而提供恒定的平均电压或根据例如温度信号等反馈信号而变化的平均电压。
使用集成电路技术或各种其它制造工艺，电极38可例如使用导电金属墨水而丝网印刷，或例如由银、铝等气相沉积，或作为薄贴膜而涂覆，或从所粘合的膜蚀刻而成。
因为例如经由上文所述的棘爪表面26而定位在相机12上并保持在相机12上，所以镜头16的前表面与透明窗口28的后表面间隔开以在镜头16的前表面与透明窗口28的后表面之间提供空气容积29。此空气容积29被设定大小成允许热从加热器带34传导到透明窗口区域25上方的透明窗口28的整个表面。加热器带34可因此通过对流并通过穿过接近加热器带34的透明窗口28的周边的沿边热传导而加热透明窗口区域25。
现参照图5，在替代实施例中，端子40可在开槽的相对侧上附接到正温度系数材料36的固体成型开槽管，以使得电力必须被传导穿过正温度系数材料36的圆周。正温度系数材料36可用外部绝缘层42包覆成型，其中外部绝缘层42还在开槽内的端子40之间提供绝缘隔膜。
在这些实施例中的任一个中由正温度系数材料36产生的通常指向内的热将集中在容积29中，以加热透明窗口28，因此允许透明窗口28阻止雾、冰或雪在此窗口的外表面上聚集。窗口28的疏水或超疏水外表面将通常还使液态水48从透明窗口28的外表面流下。
导电引线44可附接到端子40并且通往电连接器46(示出在图2中)，其中电连接器46可连接到汽车线束以从例如汽车系统等电压源提供电力。
前述内容的变化和修改处于本发明的范围内。应理解，本文所公开且定义的本发明延伸到所描述或从文字和/或附图知悉的个别特征中的两个或两个以上的所有替代组合。所有这些不同组合构成本发明的各种替代方面。本文所述的实施例解释已知用于实践本发明的最佳模式，并且将使本领域的技术人员能够利用本发明。权利要求书应被解释为在现有技术所允许的程度内包含替代实施例。
本发明的各种特征阐述在随附权利要求书中。