阳光衰减板的制作方法

本发明涉及一种具有视频速率光强分布映射传感器的可调光衰减装置，尤其涉及一种适用于汽车或飞机中的自动光衰减装置，以在车辆操纵人员的整个视野内给操纵人员提供舒适的光照。

背景技术：

除了在授予给Yongwu Yang并且在这里引用其全部内容作为参考的美国专利8,083,385中所描述的问题(见图1)之外，驾驶员所见的太阳光在他/她的视野内不均匀。整个挡风玻璃上太阳光的分布不均匀(见图2)，在一些区域内的太阳光比其它区域内的太阳光强很多。此外，横跨挡风玻璃的太阳光的分布随着驾驶方向和一天中的时间的变化而变化。从而存在一种需要，实时监测和跟踪太阳光的分布并且根据横跨驾驶员穿过挡风玻璃的视野的光分布来衰减太阳光，从而在驾驶员的视野内给他/她提供相当均匀和舒适的光分布。

现有的遮阳板衰减技术包括遮光玻璃或液晶面板以用相同的程度过滤横跨整个区域的太阳光。在遮光玻璃的情况下，滤除的程度是固定的。从而其仅将太阳光的强度降低到一定程度上，但是当太阳光直接照到驾驶员时其仍是十分有害的。在目前市场上液晶面板的情况下，虽然滤除的程度可根据太阳光的强度自动地或手动地变化，但整个面板的光过滤率被以相同的程度来改变。从而为了在某个区域内滤除强的太阳光以达到舒适的水平，要将整个液晶面板调到滤除那个区域内的强太阳光。然而，面板的其它部分会太暗了并且会影响驾驶员的视线。否则最强区域内的太阳光对于舒适的观看来说仍然太强(例如参见图3)。

技术实现要素：

遮阳板包括2维的(2D)光探测器阵列、和/或几个光探测器、信号处理器、电压驱动器、和2D多像素LCD滤光器面板。2D光探测器阵列诸如网络摄像头或者智能手机、平板电脑或平板设备等中的照相机中的2D光探测器阵列，至少具有操纵车辆的人(驾驶员)的视野，并且检测车辆的挡风玻璃中的光强分布。2D光强分布信息被以视频速率传送给信号处理器，信号处理器将测量的太阳光强分布与驾驶员视野中的挡风玻璃后的实际的光分布相关联，并且根据光分布给电压驱动器产生2D电压分布图。电压驱动器从信号处理器接收电压指令并且给LCD滤光器面板(诸如LCD计算机监视器或LCD TV中使用的LCD滤光器面板)的单个像素提供电压，以相应地调整滤光度。具有强光的LCD面板的像素将接收高电压从而减少更多的入射光而让更少的光通过，反过来亦然。光强小于预设的阈值的LCD面板的像素将接收零电压从而让所有的光通过而没有任何的进一步衰减。因此，通过LCD面板，驾驶员的视野内具有强太阳光的部分被更强地滤除，而具有少太阳光的部分被更弱地滤除。驾驶员从而在他/她的舒适范围内看到大致均匀的光分布。

与附图一起考虑，本发明的其它特征和各方面将从下面的详细描述中变得显而易见，附图通过例示的方式图示根据本发明实施方式的特征。此概术不旨在限制本发明的范围，本发明的范围仅由附加的权利要求书所限定。

附图说明

下面的附图根据一个或更多个不同实施方式详细描述本发明。提供附图仅是为了图示的目的，并且仅描述本发明的典型或代表实施方式。提供这些附图以便于读者对本发明的理解，不应认为这些附图限制本发明的宽度、范围或适用性。应该注意的是，为了图示的清楚和容易，这些附图不必按比例绘制。

这里一些附图包括从不同的视角图示本发明的不同实施方式。虽然后面的描述性文本会将这样的视野称为“顶部”、“底部”或“侧面”视野，但是这种指代仅是描述性的，不意味或需要本发明在特定的空间方位实施或使用，除非另外有明确的陈述。

图1-2图示与太阳光直射到车辆操纵者相关的问题。

图3图示根据本发明的设备的使用。

图4是光衰减过程的流程图。

图5A是自动跟踪、自动可调遮阳板的透视图。

图5B是自动跟踪、自动可调遮阳板的分解图。

图6A是处于未折叠位置的具有传统遮阳板的自动可调太阳光衰减装置的透视图。

图6B是处于折叠位置的具有传统遮阳板的自动可调太阳光衰减装置的实施方式的透视图。

图7是处于折叠位置的具有传统遮阳板的自动可调太阳光衰减装置的实施方式的后透视图。

图8是适合于与装有动力的收缩单元一起使用的太阳光衰减装置的实施方式的透视图。

图9是具有用于记录驾驶事件的模块并且具有用于接收存储器以记录和存储图像和视频的存储条狭缝510的自动可调太阳光衰减装置的实施方式的透视图。

图10是图示根据本发明原理的自动可调太阳光衰减的方法的流程图。

图11是图示安装有反馈光探测的自动可调太阳光衰减的方法的流程图。

附图不旨在排除或将本发明限制于公开的精确形式。应该理解的是，本发明可以修改或变化来实施，本发明仅由权利要求书或其等效物来限制。

具体实施方式

有时，在这里根据这些例示的环境来描述本发明。提供这些环境的描述以便在代表性应用的背景下讲解本发明的不同特征和实施方式。在阅读了本说明书之后，如何在不同的和可替换的环境中实施本发明将对于本领域普通技术人员来说变得显而易见。除非另外进行了限定，这里使用的所有技术和科学术语与本发明所属领域普通技术人员所通常理解的意思相同。

参见图4，描述了自动跟踪、自动可调遮阳板的方法和装置。在步骤70，至少具有驾驶员的视野的2D光探测器阵列诸如网络摄像头或者智能手机、平板电脑等中的照相机中的2D光探测器阵列，以视频速率实时跟踪太阳光分布170。

在步骤180，信号处理器处理2D太阳光分布并将挡风玻璃中的太阳光分布与LCD面板上的光分布关联起来，产生2D电压分布图，指示电压驱动器将电压的2D分布图发送给2D多像素LCD滤光器面板，此2D多像素LCD滤光器面板类似于没有滤色片或背光的LCD计算机显示屏或LCD TV中使用的面板。驱动器控制LCD使得更高光强度的区域与更高的电压相对应，给更低强度的区域施加更低的电压。对于那些根据某一标准或可调到驾驶员舒适范围设定的预定阈值以下的光强度的区域，电压则为零。此装置或者由12V的汽车电源插座或者通过太阳能电池提供电能供应。

LCD滤光器面板的每一个像素是单独指令的，滤除程度根据2D电压分布图中给这个像素提供的电压而变。给具有更强的光强度的像素提供更高的电压，从而使这些像素处的光衰减得多，给具有更弱的光强度的像素更低的电压，从而使那些像素处的光衰减得少。给光强低于预设阈值的像素提供零电压，从而使这些像素处的光没有任何衰减地透过。从而，驾驶员在舒适的范围内横跨他/她的整个视野内看到大致均匀的光分布，避免了强的太阳光刺眼睛，从而能够具有清楚的视野。

在另一个实施方式中，在LCD滤光器面板后面安装一个或更多个光探测器，其探测如驾驶员所看到的透射光。探测到的光强度反馈给信号处理器和电压驱动器以进一步控制透过LCD滤光器面板后面的光，以确保其在预定的光范围内。

组装本发明的部件可以从市场上其它产品的部件中获取，从而很容易获得，而不需要建立很昂贵的新产品生产线。例如，网络摄像头或手机、平板电脑等中的照相机可以用作2D光探测器阵列，没有白色的照明光和滤色片的LCD TV或LCD计算机显示屏中的LCD面板可以用作LCD滤光器面板。

可以将该器件包含在薄板中，如同图3中所描绘的遮光板，并且具有电源线，或者具有太阳能电池作为电源。可以将其安装在新生产的汽车中，也可以用其对已经在使用的汽车进行改造使更多人受益。

另一种可选使用方式，可以安装电动机，当在太阳光照到挡风玻璃的下部时(日出或日落时)将LCD面板自动降低到挡风玻璃的下部。可选地，2D光探测器阵列也可以用作仪表板照相机记录仪以记录驾驶事件。

图5A是自动可调太阳光衰减装置的优选实施方式的透视图。图5B是太阳光衰减装置100的分解图。在一个实施方式中，该装置包括：2D多像素LCD滤光器面板105；用于测量入射到光衰减装置上的光的2D光探测器阵列170；信号处理器和电压驱动器180；框架160，固定上面提到的元件。如在LCD计算机显示器或LCD TV中使用的面板的2D LCD滤光器面板105进一步包括：第一偏光器薄膜110；玻璃或塑料衬底120，具有涂覆在其上的透明氧化铟锡(ITO或锡掺杂的氧化铟)行电极125；LCD滤光器栅135，具有夹在LCD滤光器栅中的扭转向列的液晶，以形成多个单独的滤光器或像素；另一个玻璃或塑料衬底140，具有涂覆在其上的共用列电极膜(ITO)145；和第二偏光器薄膜150。第一偏光器薄膜110垂直取向，使透过第一偏光器110的光成为偏振光。约50％的光被第一偏光器110吸收，约50％的光通过并被垂直偏振。每一个像素中的液晶分子在两个玻璃或塑料板120、140之间扭转。当没有电压施加到电极125和145上时，随着光穿过液晶栅135，从第一偏光片110滤除后而透过的垂直偏振光在每一个随像素中的向列液晶的螺旋而旋转。当光从液晶栅135射出时，在零电压时光的偏振旋转90度。从而，光能够穿过水平取向的第二偏光器膜150。所以总体上，在没有电场时全部光的总共约50％透过装置100的实施方式。

每一个滤光器或像素是通过给125中的一列或145中的一行施加电压来独立指令。当给125中的列和145中的行施加电压时，在行和列的交叉点处产生电场，此交点处的像素中的向列液晶分子被迫旋转，使得其分子长轴转向电场方向。电场下分子的这种再排列使分子形成的螺旋结构扭曲。

如上所述，光穿过第一偏光片110后发生的偏振变化将取决于液晶分子的扭转螺旋结构。当由于施加的电场使螺旋结构扭曲时，被旋转的偏振光的量以及随后透过第二偏光器膜150的光的量减少，即那个像素的光透射系数降低了。当在高电场下其螺旋结构被扭曲，透过第一偏光器膜110的光的偏振状态在穿过液晶像素时未受影响，。因此，光将被第二偏光器150吸收，没有光将通过。换句话说，所有的光被阻挡，像素具有0％的透射率。简而言之，通过控制给横跨向列液晶栅130的行电极125和列电极145施加的电压，允许穿过每一个像素的光通量可在0％和约50％之间可调。

根据汽车的现在的标准或将来建立的标准，装置100的每一个像素的最小透射率设定为超过0％的某个值。在该装置的一个实施方式中，这可以通过设定使得每一个单独的像素达到所设的最小透射率的最大输出的电源来实现。从而该器件可以通过从零到其最大值调整电压，在50％的透光率和设定的最小值之间安全地运行。

LCD滤光器栅130中每一个像素的电压由2D光探测器170所收集的横跨挡风玻璃的光分布来决定。对于具有很强的光的像素，给那些像素的电压将是高的，从而将使光衰减得更多，反之亦然。由于每一个像素是根据光分布独立地指令，所以光衰减将在整个装置内独立地和实时地变化，使得驾驶员将在他/她的视野内看到基本均匀的光分布。

在另一个实施方式中，设置在第二偏光器150的外侧152后面的一个或更多个光探测器155测量透过装置100的光(即驾驶员看到的光通量)。所有光探测器155的输出或平均输出给电压驱动器180提供反馈。电压驱动器然后自动调整行电极125和列电极155的电压水平以实现预设的光透射率。虽然太阳光强度和亮度变化(受一天中的时间、天气条件、一年中的时间、路的方向和路的弧度的影响)，该装置自动跟踪太阳的位置并且测量驾驶员视野中的光分布，根据其分布实时地自动滤除适当量的太阳光，使得在整个装置中产生相对恒定和均匀量的光。通过自动调节横跨液晶栅130的行电极125和列电极145的电压，自动调节太阳光的衰减量，以维持恒定的透射率。从而，该装置的一个优点是与太阳位置、一天中的时间和路的弧度无关，驾驶员无论什么时候都能在他/她的视野内感知到相对均匀、恒定、和舒适的光线水平。将使驾驶员从强的太阳光刺眼中解放出来，驾驶员的视野从而大大地增强了。

参照图8，在另一个实施方式中，安装电动机，当太阳在地平线上并且太阳光线通过挡风玻璃的下部照耀时，自动将装置向下滚动到挡风玻璃的下部。

在另一个实施方式中，LCD滤光器面板采用有源矩阵设计。在这个设计中，在前玻璃或塑料面板125中，每一个滤光器(像素)另外与一个薄膜晶体管成对。增加了叫做栅极线的新指令线作为晶体管的单独开关。当电压高，比方说5V时，晶体管打开，当电压低，比方说0V时，晶体管关闭。从而仅当建立了行和列的交叉场并且晶体管打开时，LCD滤光器或像素才会得到指令。

在另一个实施方式中，2D光探测器阵列也可以用作安装有存储器芯片510的仪表板照相机或行车记录仪，诸如手机、照相机等中所使用的那些。路上的驾驶事件通过2D光探测器阵列被实况记录并存储到存储器上。

图6A是处于未折叠位置的具有传统遮阳板的自动可调太阳光衰减装置的透视图，图6B是处于折叠位置的具有传统遮阳板的自动可调太阳光衰减装置的实施方式的透视图。图7是处于折叠位置的具有传统遮阳板的自动可调太阳光衰减装置的实施方式的后透视图。图9是具有用于记录驾驶事件的模块并且具有用于接收存储器以记录和存储图像和视频的存储条狭缝510的自动可调太阳光衰减装置的实施方式的透视图。

图10是图示根据本发明原理的自动可调太阳光衰减的方法的流程图。参照图10，在操作中，至少具有驾驶员的视野的2D光强探测器阵列170测量1005横跨挡风玻璃的光分布，并且以视频速率向信号处理器180发送1010 2D光分布信息。在步骤1015中，信号处理器处理2D强度信息并根据预设的光强阈值1020为电压驱动器产生2D电压分布图。对于小于阈值的光强，电压设置为零。对于阈值之上的光强，电压从0到预设的最高电压与测量的光强线性相关。电压分布图的行和列的数量与每一列和行中像素的数量相对应。在步骤1025，电压驱动器然后根据2D电压分布图给LCD滤光器面板的每一个单个像素发送电压。光分布中光强越强，LCD滤光器面板的像素的电压越高，以将驾驶员看到的光水平降低到预设的舒适的水平。光强越低，像素的电压越低，从而光衰减得越少。因此，驾驶员将在他/她的视界内横跨挡风玻璃看到相当均匀和舒适的光分布水平。

参照图11，在另一个实施方式中，流程图图示安装有反馈光探测的自动可调太阳光衰减的方法。在LCD面板的背面安装一个或更多个另外的光探测器155，探测穿过LCD滤光器面板后的光强，并在步骤1030中给电压驱动器提供实时反馈以将光衰减到预定的范围内。