用于確定透明對(duì)象的折射力的方法以及相應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于確定透明對(duì)象例如擋風(fēng)玻璃、助視器具、駕駛艙玻璃、頭盔遮 護(hù)玻璃或諸如此類的折射力/折射能力的方法以及相應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在擋風(fēng)玻璃（WSS)中最大允許的折射力在法律規(guī)定如ECE-R43或歐盟準(zhǔn)則 2001/92/EG中規(guī)定并且必須被玻璃或相應(yīng)車輛的制造商遵循。
[0003]為了測(cè)量這種玻璃的折射力，已知如下方法，在該方法中將具有多個(gè)以例如24毫 米的固定間隔設(shè)置的、具有例如8毫米直徑的圓盤的格柵/光柵透過(guò)擋風(fēng)玻璃投影到屏幕 上。在該方法中，被投影的亮的圓盤的變形的大小是對(duì)折射力的存在于玻璃中的空間分布 的度量。在透過(guò)具有非球形的透鏡（一般情況）的玻璃進(jìn)行投影時(shí)，格柵的每個(gè)圓盤畸變 為轉(zhuǎn)動(dòng)了角度Ψ的橢圓。換言之，圓盤沿一個(gè)方向例如壓縮并且沿另一方向伸長(zhǎng)。圓盤7 變形為橢圓9的情形在圖1中示出。在球形透鏡的情況下，圓盤被放大或縮小。
[0004]利用該已知的圓形格柵方法可以通過(guò)測(cè)量橢圓軸或圓直徑直接確定在擋風(fēng)玻璃 的被選擇用于對(duì)圓盤進(jìn)行投影的點(diǎn)中折射力的極值。非球形透鏡的位置通過(guò)同樣可測(cè)的角 度φ給出。透鏡坐標(biāo)系相對(duì)于測(cè)量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)動(dòng)了角度φ。
[0005]然而該已知方法的缺點(diǎn)在于，如上所述，圓盤相互間具有特定的預(yù)先給定的間隔， 即，為了測(cè)量整個(gè)擋風(fēng)玻璃必須在使格柵相對(duì)于擋風(fēng)玻璃移動(dòng)的情況下實(shí)施多個(gè)測(cè)量。在 此檢測(cè)人員嘗試手動(dòng)地如此確定圓盤的位置，使得其檢測(cè)具有折射力極值的區(qū)域。緊接著 借助于屏幕上的模板確定：在擋風(fēng)玻璃的相應(yīng)點(diǎn)處擋風(fēng)玻璃的折射力是否有別于要求。這 是具有高的易出錯(cuò)性的非常費(fèi)事的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的目的在于，提出一種方法，該方法通過(guò)簡(jiǎn)單的方式自動(dòng)化地并且以 小的易出錯(cuò)性確定透明對(duì)象的折射力。本發(fā)明的目的還在于，實(shí)現(xiàn)一種用于實(shí)施這種方法 的相應(yīng)裝置。
[0007]上述目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法實(shí)現(xiàn)。
[0008]按照本發(fā)明，借助于攝像機(jī)在對(duì)象（例如擋風(fēng)玻璃）的至少一個(gè)預(yù)先確定的部位 處檢測(cè)第一直線格柵透過(guò)所述對(duì)象所成的第一圖像，接著借助于計(jì)算單元（或中央處理單 元）根據(jù)在所述對(duì)象的所述至少一個(gè)預(yù)先確定的部位處的第一圖像確定所述第一圖像的 線間隔和/或線相對(duì)于所述第一直線格柵的旋轉(zhuǎn)度并由此確定在對(duì)象的所述至少一個(gè)預(yù) 先確定的部位處的折射力。特別是，在對(duì)象的至少一個(gè)預(yù)先確定的部位處（在相應(yīng)的體積 元中）的折射力的確定包括確定在該部位的任意方位角方向上的折射力連同折射力的極 值。特別優(yōu)選地，按照本發(fā)明，確定第一圖像的與第一直線格柵的線橫向的線間隔，并由此 在考慮線的旋轉(zhuǎn)度的情況下確定在對(duì)象的至少一個(gè)預(yù)先確定的部位處的折射力。
[0009]在此優(yōu)選假定：例如線形的或條形的直線格柵的第一圖像通過(guò)對(duì)象的線形的或條 形的區(qū)域、亦即通過(guò)對(duì)象的多個(gè)設(shè)置在線上或設(shè)置在條帶中的部位同時(shí)生成。為了檢測(cè)在 整個(gè)對(duì)象的每個(gè)部位處的折射力，直線格柵的圖像通過(guò)對(duì)象的所有并排的線區(qū)域或條帶區(qū) 域依次生成。
[0010] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對(duì)象的部位理解為對(duì)象的體積元，該體積元具有特定的折射 力。優(yōu)選為盤形的對(duì)象（該對(duì)象相應(yīng)地沿一個(gè)空間方向（沿盤厚度的方向）具有比較小的 伸展尺寸）的體積元從對(duì)象的前側(cè)延伸直至后側(cè)并且占據(jù)對(duì)象的整個(gè)厚度。整個(gè)對(duì)象由多 個(gè)體積元組合而成，這些體積元的行為表現(xiàn)如以下要示出的那樣近似于透鏡的模型。
[0011] 本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)如下：即任意形狀的透鏡的曲率可以通過(guò)其在透鏡的經(jīng)過(guò)橢圓軸 的每個(gè)點(diǎn)上的主曲率ki、k2來(lái)描述，而橢圓軸關(guān)于固定的兩維測(cè)量坐標(biāo)系5 (坐標(biāo)X、y)的 方位角位置可以通過(guò)角度來(lái)描述（參見(jiàn)圖2)。這樣的具有表面曲率ki、k2的透鏡的折射 力（折射值）例如可以通過(guò)以下適用于雙凸透鏡的公式來(lái)近似：
[0013] 在此，f是透鏡的焦距，η是折射率，而變量^2描述透鏡表面的曲率半徑。折射 力是Ι/f而曲率是Ι/r。如果對(duì)于球形透鏡k1=k2=k并且對(duì)于玻璃假設(shè)折射力η= 1. 5， 那么例如有：
[0015] 對(duì)于玻璃因此折射力Ι/f等于曲率k。對(duì)于曲率適用歐拉公式：
[0016]k=ki·cos2γ+k2 ·sin2γ(3)
[0017] 其中角度γ是在透鏡坐標(biāo)系中的角度，其中對(duì)于γ=0,k=ki，而對(duì)于γ= 90。，k=k2〇
[0018] 本發(fā)明利用來(lái)自歐拉公式（等式⑶）和圖2的認(rèn)知，即為了完整地描述任意透鏡 的曲率的特征并因此為了描述在每個(gè)部位上（在具有厚度h的每個(gè)體積元中）的折射力的 特征，兩個(gè)主曲率h、k2和透鏡相對(duì)于位置固定的坐標(biāo)系5的取向f必須是已知的。在圖 3中作為用于將對(duì)象分解為多個(gè)體積元的例子示出透明體10的一個(gè)部段，例如擋風(fēng)玻璃的 一個(gè)部段，其中，該部段分解為10X7個(gè)體積元11。
[0019] 按照本發(fā)明的方法此外還基于如下認(rèn)知，即直線格柵的線通過(guò)非球形的透鏡按照 方位角旋轉(zhuǎn)并且改變其線間隔。這意味著，直線格柵的圖像根據(jù)在各個(gè)部位上的折射力而 具有與（原始的）直線格柵不同的線間隔并且所成圖像的線附加地相對(duì)于（原始的）直線 格柵旋轉(zhuǎn)。這在直線格柵透過(guò)透鏡所成的圖像中可以看見(jiàn)。
[0020] 示例性地對(duì)于該效應(yīng)在圖4中示出直線格柵透過(guò)圓柱透鏡在所選角度下所成的 圖像。如果圓柱透鏡的軸線示出為沿格柵線的方向，那么僅發(fā)生線間隔的變化。如果圓柱 軸線垂直于格柵線，那么格柵線不變。在所有其他情況下發(fā)生與折射力有關(guān)的線間隔的變 化和旋轉(zhuǎn)。
[0021] 上述效應(yīng)按照本發(fā)明用在格柵方法中，借助于該格柵方法逐個(gè)元素地或逐個(gè)部位 地檢測(cè)整個(gè)透明對(duì)象。借助于攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一直線格柵的圖像的逐個(gè)部位的檢測(cè)。計(jì)算 單元根據(jù)所成圖像確定線間隔和/或線相對(duì)于直線格柵的旋轉(zhuǎn)度。由此可以通過(guò)計(jì)算單元 確定在對(duì)象的每個(gè)部位處的折射力，如以下要示出的。
[0022] 在本發(fā)明的描述的范圍內(nèi)，將線間隔表示為交替地并列的黑（暗）線或黑（暗） 條帶和/或白（亮）線或白（亮）條帶的沿橫向于線的方向的線寬。在本發(fā)明中，在測(cè)量 直線格柵透過(guò)對(duì)象所成的圖像時(shí)優(yōu)選垂直于用于測(cè)量的相應(yīng)直線格柵的線來(lái)確定線間隔。
[0023] 在圖7中現(xiàn)象地示出傾斜延伸的直線格柵透過(guò)非球形透鏡（k#k2)所成的圖像。 透鏡在格柵線前方按照方位角旋轉(zhuǎn)?？梢钥闯?，格柵線根據(jù)轉(zhuǎn)角不僅改變其方向而且改變 其間隔。僅在例外情況下方向和間隔保持不變。
[0024] 詳細(xì)地，在圖7中可看到具有相對(duì)于位置固定的坐標(biāo)系5的主軸X'和y'（坐標(biāo)系 25)的透鏡。透鏡將直線格柵13成像，該直線格柵相對(duì)于位置固定的坐標(biāo)系5旋轉(zhuǎn)了角度 σ。透鏡所成的圖像使直線格柵13旋轉(zhuǎn)，從而所成圖像的直線格柵23與位置固定的坐標(biāo)系 5形成角β。原始的直線格柵13的線間隔g在所成圖像的坐標(biāo)系25中變?yōu)閐。此外在原 始的直線格柵13上的點(diǎn)（e，s)以因子v和μ轉(zhuǎn)變?yōu)樵趫D像的直線格柵23上的點(diǎn)（ve， μs)。點(diǎn)（0，s)成像到（0,μs)上。由圖7于是可以看出以下關(guān)系式：
[0025]
[0026] 其中，參數(shù)具有以下含義：
[0027] 〇 =原始的直線格柵13 (虛線）相對(duì)于位置固定的坐標(biāo)系5的角度；
[0028] 咿=透鏡（透鏡坐標(biāo)系25)相對(duì)于位置固定的坐標(biāo)系5的轉(zhuǎn)角；
[0029] β=被成像的直線格柵23相對(duì)于位置固定的坐標(biāo)系5的角度。
[0030] 因子V和μ由透鏡的成像公式得到：
[0032] 這里，a是在格柵與要測(cè)量的對(duì)象之間的間距（參見(jiàn)圖5)。因此也清楚的是，其不 涉及Moir6方法，而是確定條帶的由于借助于透鏡的成像而導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)和條寬。
[0033] 對(duì)于在透鏡坐標(biāo)系中的點(diǎn)（ve，μs)現(xiàn)在應(yīng)找到在位置固定的坐標(biāo)系中的坐標(biāo) (X、y)。坐標(biāo)系相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)了角度φ，從而得到如下關(guān)系式：
[0034]
[0035] 通過(guò)透鏡成像的直線格柵23與位置固定的坐標(biāo)系形成角度β并且d是被成像的 格柵的線寬。對(duì)于d而言，在《r-t()=0aS9O°的情況下得到臨界部位。隨后適用第一等 式或第二等式。
[0036] 對(duì)于水平的格柵，有：σ= 〇。因此得到：
[0038] 對(duì)于球形透鏡，有：ν=μ。在該情況下人們得到：
[0039]<