本發(fā)明涉及一種具有視頻速率光強(qiáng)分布映射傳感器的可調(diào)光衰減裝置，尤其涉及一種適用于汽車(chē)或飛機(jī)中的自動(dòng)光衰減裝置，以在車(chē)輛操縱人員的整個(gè)視野內(nèi)給操縱人員提供舒適的光照。

背景技術(shù)：

除了在授予給Yongwu Yang并且在這里引用其全部?jī)?nèi)容作為參考的美國(guó)專(zhuān)利8,083,385中所描述的問(wèn)題(見(jiàn)圖1)之外，駕駛員所見(jiàn)的太陽(yáng)光在他/她的視野內(nèi)不均勻。整個(gè)擋風(fēng)玻璃上太陽(yáng)光的分布不均勻(見(jiàn)圖2)，在一些區(qū)域內(nèi)的太陽(yáng)光比其它區(qū)域內(nèi)的太陽(yáng)光強(qiáng)很多。此外，橫跨擋風(fēng)玻璃的太陽(yáng)光的分布隨著駕駛方向和一天中的時(shí)間的變化而變化。從而存在一種需要，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和跟蹤太陽(yáng)光的分布并且根據(jù)橫跨駕駛員穿過(guò)擋風(fēng)玻璃的視野的光分布來(lái)衰減太陽(yáng)光，從而在駕駛員的視野內(nèi)給他/她提供相當(dāng)均勻和舒適的光分布。

現(xiàn)有的遮陽(yáng)板衰減技術(shù)包括遮光玻璃或液晶面板以用相同的程度過(guò)濾橫跨整個(gè)區(qū)域的太陽(yáng)光。在遮光玻璃的情況下，濾除的程度是固定的。從而其僅將太陽(yáng)光的強(qiáng)度降低到一定程度上，但是當(dāng)太陽(yáng)光直接照到駕駛員時(shí)其仍是十分有害的。在目前市場(chǎng)上液晶面板的情況下，雖然濾除的程度可根據(jù)太陽(yáng)光的強(qiáng)度自動(dòng)地或手動(dòng)地變化，但整個(gè)面板的光過(guò)濾率被以相同的程度來(lái)改變。從而為了在某個(gè)區(qū)域內(nèi)濾除強(qiáng)的太陽(yáng)光以達(dá)到舒適的水平，要將整個(gè)液晶面板調(diào)到濾除那個(gè)區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)太陽(yáng)光。然而，面板的其它部分會(huì)太暗了并且會(huì)影響駕駛員的視線。否則最強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的太陽(yáng)光對(duì)于舒適的觀看來(lái)說(shuō)仍然太強(qiáng)(例如參見(jiàn)圖3)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

遮陽(yáng)板包括2維的(2D)光探測(cè)器陣列、和/或幾個(gè)光探測(cè)器、信號(hào)處理器、電壓驅(qū)動(dòng)器、和2D多像素LCD濾光器面板。2D光探測(cè)器陣列諸如網(wǎng)絡(luò)攝像頭或者智能手機(jī)、平板電腦或平板設(shè)備等中的照相機(jī)中的2D光探測(cè)器陣列，至少具有操縱車(chē)輛的人(駕駛員)的視野，并且檢測(cè)車(chē)輛的擋風(fēng)玻璃中的光強(qiáng)分布。2D光強(qiáng)分布信息被以視頻速率傳送給信號(hào)處理器，信號(hào)處理器將測(cè)量的太陽(yáng)光強(qiáng)分布與駕駛員視野中的擋風(fēng)玻璃后的實(shí)際的光分布相關(guān)聯(lián)，并且根據(jù)光分布給電壓驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生2D電壓分布圖。電壓驅(qū)動(dòng)器從信號(hào)處理器接收電壓指令并且給LCD濾光器面板(諸如LCD計(jì)算機(jī)監(jiān)視器或LCD TV中使用的LCD濾光器面板)的單個(gè)像素提供電壓，以相應(yīng)地調(diào)整濾光度。具有強(qiáng)光的LCD面板的像素將接收高電壓從而減少更多的入射光而讓更少的光通過(guò)，反過(guò)來(lái)亦然。光強(qiáng)小于預(yù)設(shè)的閾值的LCD面板的像素將接收零電壓從而讓所有的光通過(guò)而沒(méi)有任何的進(jìn)一步衰減。因此，通過(guò)LCD面板，駕駛員的視野內(nèi)具有強(qiáng)太陽(yáng)光的部分被更強(qiáng)地濾除，而具有少太陽(yáng)光的部分被更弱地濾除。駕駛員從而在他/她的舒適范圍內(nèi)看到大致均勻的光分布。

與附圖一起考慮，本發(fā)明的其它特征和各方面將從下面的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)，附圖通過(guò)例示的方式圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的特征。此概術(shù)不旨在限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅由附加的權(quán)利要求書(shū)所限定。

附圖說(shuō)明

下面的附圖根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)不同實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明。提供附圖僅是為了圖示的目的，并且僅描述本發(fā)明的典型或代表實(shí)施方式。提供這些附圖以便于讀者對(duì)本發(fā)明的理解，不應(yīng)認(rèn)為這些附圖限制本發(fā)明的寬度、范圍或適用性。應(yīng)該注意的是，為了圖示的清楚和容易，這些附圖不必按比例繪制。

這里一些附圖包括從不同的視角圖示本發(fā)明的不同實(shí)施方式。雖然后面的描述性文本會(huì)將這樣的視野稱為“頂部”、“底部”或“側(cè)面”視野，但是這種指代僅是描述性的，不意味或需要本發(fā)明在特定的空間方位實(shí)施或使用，除非另外有明確的陳述。

圖1-2圖示與太陽(yáng)光直射到車(chē)輛操縱者相關(guān)的問(wèn)題。

圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的使用。

圖4是光衰減過(guò)程的流程圖。

圖5A是自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)可調(diào)遮陽(yáng)板的透視圖。

圖5B是自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)可調(diào)遮陽(yáng)板的分解圖。

圖6A是處于未折疊位置的具有傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的透視圖。

圖6B是處于折疊位置的具有傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的實(shí)施方式的透視圖。

圖7是處于折疊位置的具有傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的實(shí)施方式的后透視圖。

圖8是適合于與裝有動(dòng)力的收縮單元一起使用的太陽(yáng)光衰減裝置的實(shí)施方式的透視圖。

圖9是具有用于記錄駕駛事件的模塊并且具有用于接收存儲(chǔ)器以記錄和存儲(chǔ)圖像和視頻的存儲(chǔ)條狹縫510的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的實(shí)施方式的透視圖。

圖10是圖示根據(jù)本發(fā)明原理的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減的方法的流程圖。

圖11是圖示安裝有反饋光探測(cè)的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減的方法的流程圖。

附圖不旨在排除或?qū)⒈景l(fā)明限制于公開(kāi)的精確形式。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以修改或變化來(lái)實(shí)施，本發(fā)明僅由權(quán)利要求書(shū)或其等效物來(lái)限制。

具體實(shí)施方式

有時(shí)，在這里根據(jù)這些例示的環(huán)境來(lái)描述本發(fā)明。提供這些環(huán)境的描述以便在代表性應(yīng)用的背景下講解本發(fā)明的不同特征和實(shí)施方式。在閱讀了本說(shuō)明書(shū)之后，如何在不同的和可替換的環(huán)境中實(shí)施本發(fā)明將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)變得顯而易見(jiàn)。除非另外進(jìn)行了限定，這里使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員所通常理解的意思相同。

參見(jiàn)圖4，描述了自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)可調(diào)遮陽(yáng)板的方法和裝置。在步驟70，至少具有駕駛員的視野的2D光探測(cè)器陣列諸如網(wǎng)絡(luò)攝像頭或者智能手機(jī)、平板電腦等中的照相機(jī)中的2D光探測(cè)器陣列，以視頻速率實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)光分布170。

在步驟180，信號(hào)處理器處理2D太陽(yáng)光分布并將擋風(fēng)玻璃中的太陽(yáng)光分布與LCD面板上的光分布關(guān)聯(lián)起來(lái)，產(chǎn)生2D電壓分布圖，指示電壓驅(qū)動(dòng)器將電壓的2D分布圖發(fā)送給2D多像素LCD濾光器面板，此2D多像素LCD濾光器面板類(lèi)似于沒(méi)有濾色片或背光的LCD計(jì)算機(jī)顯示屏或LCD TV中使用的面板。驅(qū)動(dòng)器控制LCD使得更高光強(qiáng)度的區(qū)域與更高的電壓相對(duì)應(yīng)，給更低強(qiáng)度的區(qū)域施加更低的電壓。對(duì)于那些根據(jù)某一標(biāo)準(zhǔn)或可調(diào)到駕駛員舒適范圍設(shè)定的預(yù)定閾值以下的光強(qiáng)度的區(qū)域，電壓則為零。此裝置或者由12V的汽車(chē)電源插座或者通過(guò)太陽(yáng)能電池提供電能供應(yīng)。

LCD濾光器面板的每一個(gè)像素是單獨(dú)指令的，濾除程度根據(jù)2D電壓分布圖中給這個(gè)像素提供的電壓而變。給具有更強(qiáng)的光強(qiáng)度的像素提供更高的電壓，從而使這些像素處的光衰減得多，給具有更弱的光強(qiáng)度的像素更低的電壓，從而使那些像素處的光衰減得少。給光強(qiáng)低于預(yù)設(shè)閾值的像素提供零電壓，從而使這些像素處的光沒(méi)有任何衰減地透過(guò)。從而，駕駛員在舒適的范圍內(nèi)橫跨他/她的整個(gè)視野內(nèi)看到大致均勻的光分布，避免了強(qiáng)的太陽(yáng)光刺眼睛，從而能夠具有清楚的視野。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在LCD濾光器面板后面安裝一個(gè)或更多個(gè)光探測(cè)器，其探測(cè)如駕駛員所看到的透射光。探測(cè)到的光強(qiáng)度反饋給信號(hào)處理器和電壓驅(qū)動(dòng)器以進(jìn)一步控制透過(guò)LCD濾光器面板后面的光，以確保其在預(yù)定的光范圍內(nèi)。

組裝本發(fā)明的部件可以從市場(chǎng)上其它產(chǎn)品的部件中獲取，從而很容易獲得，而不需要建立很昂貴的新產(chǎn)品生產(chǎn)線。例如，網(wǎng)絡(luò)攝像頭或手機(jī)、平板電腦等中的照相機(jī)可以用作2D光探測(cè)器陣列，沒(méi)有白色的照明光和濾色片的LCD TV或LCD計(jì)算機(jī)顯示屏中的LCD面板可以用作LCD濾光器面板。

可以將該器件包含在薄板中，如同圖3中所描繪的遮光板，并且具有電源線，或者具有太陽(yáng)能電池作為電源?？梢詫⑵浒惭b在新生產(chǎn)的汽車(chē)中，也可以用其對(duì)已經(jīng)在使用的汽車(chē)進(jìn)行改造使更多人受益。

另一種可選使用方式，可以安裝電動(dòng)機(jī)，當(dāng)在太陽(yáng)光照到擋風(fēng)玻璃的下部時(shí)(日出或日落時(shí))將LCD面板自動(dòng)降低到擋風(fēng)玻璃的下部?？蛇x地，2D光探測(cè)器陣列也可以用作儀表板照相機(jī)記錄儀以記錄駕駛事件。

圖5A是自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的優(yōu)選實(shí)施方式的透視圖。圖5B是太陽(yáng)光衰減裝置100的分解圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置包括：2D多像素LCD濾光器面板105；用于測(cè)量入射到光衰減裝置上的光的2D光探測(cè)器陣列170；信號(hào)處理器和電壓驅(qū)動(dòng)器180；框架160，固定上面提到的元件。如在LCD計(jì)算機(jī)顯示器或LCD TV中使用的面板的2D LCD濾光器面板105進(jìn)一步包括：第一偏光器薄膜110；玻璃或塑料襯底120，具有涂覆在其上的透明氧化銦錫(ITO或錫摻雜的氧化銦)行電極125；LCD濾光器柵135，具有夾在LCD濾光器柵中的扭轉(zhuǎn)向列的液晶，以形成多個(gè)單獨(dú)的濾光器或像素；另一個(gè)玻璃或塑料襯底140，具有涂覆在其上的共用列電極膜(ITO)145；和第二偏光器薄膜150。第一偏光器薄膜110垂直取向，使透過(guò)第一偏光器110的光成為偏振光。約50％的光被第一偏光器110吸收，約50％的光通過(guò)并被垂直偏振。每一個(gè)像素中的液晶分子在兩個(gè)玻璃或塑料板120、140之間扭轉(zhuǎn)。當(dāng)沒(méi)有電壓施加到電極125和145上時(shí)，隨著光穿過(guò)液晶柵135，從第一偏光片110濾除后而透過(guò)的垂直偏振光在每一個(gè)隨像素中的向列液晶的螺旋而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)光從液晶柵135射出時(shí)，在零電壓時(shí)光的偏振旋轉(zhuǎn)90度。從而，光能夠穿過(guò)水平取向的第二偏光器膜150。所以總體上，在沒(méi)有電場(chǎng)時(shí)全部光的總共約50％透過(guò)裝置100的實(shí)施方式。

每一個(gè)濾光器或像素是通過(guò)給125中的一列或145中的一行施加電壓來(lái)獨(dú)立指令。當(dāng)給125中的列和145中的行施加電壓時(shí)，在行和列的交叉點(diǎn)處產(chǎn)生電場(chǎng)，此交點(diǎn)處的像素中的向列液晶分子被迫旋轉(zhuǎn)，使得其分子長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)向電場(chǎng)方向。電場(chǎng)下分子的這種再排列使分子形成的螺旋結(jié)構(gòu)扭曲。

如上所述，光穿過(guò)第一偏光片110后發(fā)生的偏振變化將取決于液晶分子的扭轉(zhuǎn)螺旋結(jié)構(gòu)。當(dāng)由于施加的電場(chǎng)使螺旋結(jié)構(gòu)扭曲時(shí)，被旋轉(zhuǎn)的偏振光的量以及隨后透過(guò)第二偏光器膜150的光的量減少，即那個(gè)像素的光透射系數(shù)降低了。當(dāng)在高電場(chǎng)下其螺旋結(jié)構(gòu)被扭曲，透過(guò)第一偏光器膜110的光的偏振狀態(tài)在穿過(guò)液晶像素時(shí)未受影響，。因此，光將被第二偏光器150吸收，沒(méi)有光將通過(guò)。換句話說(shuō)，所有的光被阻擋，像素具有0％的透射率。簡(jiǎn)而言之，通過(guò)控制給橫跨向列液晶柵130的行電極125和列電極145施加的電壓，允許穿過(guò)每一個(gè)像素的光通量可在0％和約50％之間可調(diào)。

根據(jù)汽車(chē)的現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)或?qū)?lái)建立的標(biāo)準(zhǔn)，裝置100的每一個(gè)像素的最小透射率設(shè)定為超過(guò)0％的某個(gè)值。在該裝置的一個(gè)實(shí)施方式中，這可以通過(guò)設(shè)定使得每一個(gè)單獨(dú)的像素達(dá)到所設(shè)的最小透射率的最大輸出的電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。從而該器件可以通過(guò)從零到其最大值調(diào)整電壓，在50％的透光率和設(shè)定的最小值之間安全地運(yùn)行。

LCD濾光器柵130中每一個(gè)像素的電壓由2D光探測(cè)器170所收集的橫跨擋風(fēng)玻璃的光分布來(lái)決定。對(duì)于具有很強(qiáng)的光的像素，給那些像素的電壓將是高的，從而將使光衰減得更多，反之亦然。由于每一個(gè)像素是根據(jù)光分布獨(dú)立地指令，所以光衰減將在整個(gè)裝置內(nèi)獨(dú)立地和實(shí)時(shí)地變化，使得駕駛員將在他/她的視野內(nèi)看到基本均勻的光分布。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)置在第二偏光器150的外側(cè)152后面的一個(gè)或更多個(gè)光探測(cè)器155測(cè)量透過(guò)裝置100的光(即駕駛員看到的光通量)。所有光探測(cè)器155的輸出或平均輸出給電壓驅(qū)動(dòng)器180提供反饋。電壓驅(qū)動(dòng)器然后自動(dòng)調(diào)整行電極125和列電極155的電壓水平以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的光透射率。雖然太陽(yáng)光強(qiáng)度和亮度變化(受一天中的時(shí)間、天氣條件、一年中的時(shí)間、路的方向和路的弧度的影響)，該裝置自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的位置并且測(cè)量駕駛員視野中的光分布，根據(jù)其分布實(shí)時(shí)地自動(dòng)濾除適當(dāng)量的太陽(yáng)光，使得在整個(gè)裝置中產(chǎn)生相對(duì)恒定和均勻量的光。通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)橫跨液晶柵130的行電極125和列電極145的電壓，自動(dòng)調(diào)節(jié)太陽(yáng)光的衰減量，以維持恒定的透射率。從而，該裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是與太陽(yáng)位置、一天中的時(shí)間和路的弧度無(wú)關(guān)，駕駛員無(wú)論什么時(shí)候都能在他/她的視野內(nèi)感知到相對(duì)均勻、恒定、和舒適的光線水平。將使駕駛員從強(qiáng)的太陽(yáng)光刺眼中解放出來(lái)，駕駛員的視野從而大大地增強(qiáng)了。

參照?qǐng)D8，在另一個(gè)實(shí)施方式中，安裝電動(dòng)機(jī)，當(dāng)太陽(yáng)在地平線上并且太陽(yáng)光線通過(guò)擋風(fēng)玻璃的下部照耀時(shí)，自動(dòng)將裝置向下滾動(dòng)到擋風(fēng)玻璃的下部。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，LCD濾光器面板采用有源矩陣設(shè)計(jì)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，在前玻璃或塑料面板125中，每一個(gè)濾光器(像素)另外與一個(gè)薄膜晶體管成對(duì)。增加了叫做柵極線的新指令線作為晶體管的單獨(dú)開(kāi)關(guān)。當(dāng)電壓高，比方說(shuō)5V時(shí)，晶體管打開(kāi)，當(dāng)電壓低，比方說(shuō)0V時(shí)，晶體管關(guān)閉。從而僅當(dāng)建立了行和列的交叉場(chǎng)并且晶體管打開(kāi)時(shí)，LCD濾光器或像素才會(huì)得到指令。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，2D光探測(cè)器陣列也可以用作安裝有存儲(chǔ)器芯片510的儀表板照相機(jī)或行車(chē)記錄儀，諸如手機(jī)、照相機(jī)等中所使用的那些。路上的駕駛事件通過(guò)2D光探測(cè)器陣列被實(shí)況記錄并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器上。

圖6A是處于未折疊位置的具有傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的透視圖，圖6B是處于折疊位置的具有傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的實(shí)施方式的透視圖。圖7是處于折疊位置的具有傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的實(shí)施方式的后透視圖。圖9是具有用于記錄駕駛事件的模塊并且具有用于接收存儲(chǔ)器以記錄和存儲(chǔ)圖像和視頻的存儲(chǔ)條狹縫510的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減裝置的實(shí)施方式的透視圖。

圖10是圖示根據(jù)本發(fā)明原理的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減的方法的流程圖。參照?qǐng)D10，在操作中，至少具有駕駛員的視野的2D光強(qiáng)探測(cè)器陣列170測(cè)量1005橫跨擋風(fēng)玻璃的光分布，并且以視頻速率向信號(hào)處理器180發(fā)送1010 2D光分布信息。在步驟1015中，信號(hào)處理器處理2D強(qiáng)度信息并根據(jù)預(yù)設(shè)的光強(qiáng)閾值1020為電壓驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生2D電壓分布圖。對(duì)于小于閾值的光強(qiáng)，電壓設(shè)置為零。對(duì)于閾值之上的光強(qiáng)，電壓從0到預(yù)設(shè)的最高電壓與測(cè)量的光強(qiáng)線性相關(guān)。電壓分布圖的行和列的數(shù)量與每一列和行中像素的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。在步驟1025，電壓驅(qū)動(dòng)器然后根據(jù)2D電壓分布圖給LCD濾光器面板的每一個(gè)單個(gè)像素發(fā)送電壓。光分布中光強(qiáng)越強(qiáng)，LCD濾光器面板的像素的電壓越高，以將駕駛員看到的光水平降低到預(yù)設(shè)的舒適的水平。光強(qiáng)越低，像素的電壓越低，從而光衰減得越少。因此，駕駛員將在他/她的視界內(nèi)橫跨擋風(fēng)玻璃看到相當(dāng)均勻和舒適的光分布水平。

參照?qǐng)D11，在另一個(gè)實(shí)施方式中，流程圖圖示安裝有反饋光探測(cè)的自動(dòng)可調(diào)太陽(yáng)光衰減的方法。在LCD面板的背面安裝一個(gè)或更多個(gè)另外的光探測(cè)器155，探測(cè)穿過(guò)LCD濾光器面板后的光強(qiáng)，并在步驟1030中給電壓驅(qū)動(dòng)器提供實(shí)時(shí)反饋以將光衰減到預(yù)定的范圍內(nèi)。