前车窗折射率的控制系统及前车窗的制作方法

本发明涉及车窗领域，具体涉及一种前车窗折射率的控制系统及前车窗。

背景技术：

为了避免在阳光强烈时，阳光透过前车窗照射在车内，影响驾驶员的视线，人们常通过设置遮光板来阻挡阳光的照射。但是，这种遮光板的使用，一方面遮挡了驾驶员部分视线，不利于驾驶员观察外界情况，另一方面，由于随着时间的变化，阳光的照射角度也随之变化，因此导致固定设置的遮光板不能很好得起到遮光效果。

另外，光照影响驾驶员视线的主要原因是由于光射入驾驶员眼部而造成的。因此，仅仅利用遮光板很难准确、有效地规避光照影响驾驶员视线情况的发生。

技术实现要素：

本发明提供一种前车窗折射率的控制系统及前车窗，可根据入射至驾驶员眼部的光照强度和视线区域来调节前车窗的折射率和透光率，由此可以有效规避光照引起的驾驶员视线不适应情况的发生。

在第一方面，本发明提供一种前车窗折射率的控制系统，包括：光强检测模块，其检测并采集入射至前车窗的入射光线的光照强度和入射角度的信息；视线检测模块，其检测并采集驾驶员的视线区域的信息；控制模块，其连接于所述光强检测模块和所述视线检测模块，接收来自所述光强检测模块和所述视线检测模块的信息，根据所接收的入射至所述前车窗的所述光照强度和所述光照入射角度的信息以及驾驶员的所述视线区域的信息，调节所述前车窗的磁流体磁场强度控制所述前车窗的折射率。

可选地，所述视线检测模块，具体包括：识别模块，用于通过识别驾驶员的虹膜定位眼睛；视线定位模块，用于定位驾驶员所述视线区域，所述视线区域包括视线高度和视线角度；映射模块，用于根据驾驶员所述视线区域确定所述前车窗的待控制折射率区域。

可选地，所述入射光线入射至所述前车窗后产生第一折射光线和第二折射光线；所述第一折射光线为空气中的所述入射光线入射至所述前车窗后在所述前车窗玻璃体内部形成的折射光线；所述第二折射光线为所述前车窗玻璃体内部的所述第一折射光线入射至车内空气中形成的折射光线；所述控制模块，还用于当所述入射光线对应的所述第二折射光线落入所述视线区域时，且所述光照强度达到预定的阈值时，通过调节所述前车窗的折射率，在所述前车窗的玻璃体内部控制所述第一折射光线入射至车内空气中之前所述第二折射光线发生全反射。

可选地，所述控制模块用于通过调节所述前车窗的折射率具体包括：计算模块，用于根据以下公式计算待控制折射率区域的折射率：

csinθ1＝nsinθ2(1)；

nsin(90°-θ2)＝csin90°(2)，

其中c为光在空气中的传播速度，θ1为入射角，θ2为所述第一折射光线形成的折射角，n为所述前车窗的所述待控制折射率区域的折射率；调节模块，用于根据计算得到的所述待控制折射率区域的折射率，通过调节所述前车窗内磁铁线圈中的电流，调节所述前车窗的磁流体磁场强度。

可选地，所述前车窗内设置有磁铁线圈，所述磁铁线圈位于靠近所述前车窗的顶部，所述前车窗顶部边缘设有凸起部，所述凸起部呈向上的凹槽状，所述凸起部呈向下的拱形状，所述凹槽底部设有沟道。

可选地，所述调节模块还用于根据如下公式得到所述磁场强度：所述待控制折射率区域的折射率与所述磁场强度的关系式如下，

其中，nmf(h)为所述待控制折射率区域的折射率，ns为所述待控制折射率区域内磁流体饱和的折射率，n0为临界磁场时的折射率,h为外加的磁流体磁场强度，hc,n为临界磁场,α为拟合参数。

可选地，所述前车窗整体结构呈微曲面形状，所述前车窗包括折射率变化区域和折射率不变区域，所述折射率变化区域位于所述前车窗的上部，所述折射率不变区域位于所述前车窗的下部；所述折射率变化区域的高度至少为所述前车窗高度的2/3。

可选地，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％fe3o4组成,磁性粒子的体积分数为1.5％；或者，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％fe2o3组成，磁性粒子的体积分数为1.4％；或者，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％mnfe2o4组成,磁性粒子的体积分数为0.8％；或者，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％cofe2o4组成,磁性粒子的体积分数为0.7％。

可选地，所述系统还包括：天气信息监测装置，用于在汽车运行状态下，实时检测并采集汽车所处位置的天气信息，并根据所述天气信息发送开启或关闭的指令至所述控制模块；所述控制模块，还用于在开启状态下，根据接收的所述天气信息为晴天时，发送握手指令给所述光强检测模块和所述视线检测模块；以及根据接收的所述天气信息为雾或霾天气时，启动除雾剂和雨刮器。

在第二方面，本本发明提供一种前车窗，包括：透光率可变区域，其包括多个透光率可控单元，多个所述透光率可控单元沿着所述前车窗的横向及纵向进行排列；透光率不变区域，位于所述透光率可变区域的下方；控制模块，其与所述透光率可变区域电连接，根据入射到所述前车窗的所述透光率可变区域的光照强度和光照入射角度的信息以及驾驶员的视线区域的信息，调节所述透光率可变区域的多个所述透光率可控单元的透光率。

可选地，所述前车窗包括前车窗控制开关，所述前车窗控制开关与所述控制模块电连接，包括控制所述驾驶位的透光率可变区域的第一控制开关和控制所述副驾驶位的透光率可变区域的第二控制开关；所述前车窗包括太阳能储能电池，所述太阳能储能电池与所述前车窗电连接，用于为所述控制模块和所述前车窗控制开关供电。

本申请提供的前车窗折射率的控制系统及前车窗，可以根据不同身高驾驶员的视线高度和视线角度以及入射至前车窗的光照强度和光照入射角度，调节所述前车窗的磁流体磁场强度控制所述前车窗的折射率，由此可以有效避免光照引起的驾驶员视线受损和不适应情况的发生，保证了驾驶员的行驶安全。

附图说明

图1为本发明实施例提供的前车窗折射率的控制系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的前车窗示意图；

图3为本发明实施例提供的前车窗与前车窗控制开关的位置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述，实施例并不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示为一种前车窗折射率的控制系统的示意图，所述系统包括：光强检测模块10，其检测并采集入射至前车窗的入射光线的光照强度和入射角度的信息；视线检测模块20，其检测并采集驾驶员的视线区域的信息；控制模块30，其连接于所述光强检测模块和所述视线检测模块，接收来自所述光强检测模块和所述视线检测模块的信息，根据所接收的入射至所述前车窗的所述光照强度和所述光照入射角度的信息以及驾驶员的所述视线区域的信息，调节所述前车窗的磁流体磁场强度控制所述前车窗的折射率。

光强检测模块10为一种传感器，其可以位于车窗玻璃的任意位置上。光强检测模块10可实时检测并采集入射至前车窗的光照强度和光照入射角度。光强检测模块10可以是一个传感器检测并采集入射至前车窗的光照强度和光照入射角度，也可以是多个传感器，例如光照强度传感器和光照角度传感器，分别检测并采集入射至前车窗的光照强度和光照入射角度。

光强检测模块10与控制模块30建立通信连接，光强检测模块10通过信号的方式将检测并采集的入射至前车窗的光照强度和光照入射角度信息传输给控制模块30。

视线检测模块20为一种驾驶员眼部信息检测装置，该装置可设置于车内，通过实时检测驾驶员眼部信息，实时检测并采集驾驶员的视线区域包括视线高度和视线角度。视线检测模块20可以是一种虹膜识别装置，也可以是检测并采集驾驶员视线区域信息的其他检测装置，如光传感器。

视线检测模块20与控制模块30建立通信连接，视线检测模块20将检测并采集的驾驶员的视线高度和视线角度的信息传输给控制模块30。

可选地，所述视线检测模块，具体包括：识别模块，用于通过识别驾驶员的虹膜定位眼睛；视线定位模块，用于定位驾驶员所述视线区域，所述视线区域包括视线高度和视线角度；映射模块，用于根据驾驶员所述视线区域确定所述前车窗的待控制折射率区域。

控制模块30与光强检测模块10和视线检测模块20电连接，并接收来自光强检测模块10和视线检测模块20的信息，根据所接收的有关入射至前车窗的光照强度和光照入射角度的信息以及有关驾驶员的视线高度和视线角度的信息，计算前车窗上的光源基线位置。

可选地，所述入射光线入射至所述前车窗后产生第一折射光线和第二折射光线；所述第一折射光线为空气中的所述入射光线入射至所述前车窗后在所述前车窗玻璃体内部形成的折射光线；所述第二折射光线为所述前车窗玻璃体内部的所述第一折射光线入射至车内空气中形成的折射光线；所述控制模块，还用于当所述入射光线对应的所述第二折射光线落入所述视线区域时，且所述光照强度达到预定的阈值时，通过调节所述前车窗的折射率，在所述前车窗的玻璃体内部控制所述第一折射光线入射至车内空气中之前所述第二折射光线发生全反射。

入射至前车窗的入射光线，在前车窗的玻璃体内发生第一次折射形成的第一折射光线，第一折射光线作为第二次折射的入射光线，第一折射光线在前车窗的玻璃体内发生第二次折射形成的第二折射光线，第一折射光线发生第二次折射时发生全反射，使得第二折射光线在前车窗玻璃体内反射，不折射出前车窗玻璃体外。因此，在驾驶员的视线区域内，前车窗外的入射光线不入射至驾驶车内，避免光线入射至驾驶员眼睛引起驾驶员的不适，从而保证了驾驶员的行驶安全。

可选地，所述控制模块用于通过调节所述前车窗的折射率具体包括：计算模块，用于根据以下公式计算待控制折射率区域的折射率：

csinθ1＝nsinθ2(1)；

nsin(90°-θ2)＝csin90°(2)，

其中c为光在空气中的传播速度，θ1为入射角，θ2为所述第一折射光线形成的折射角，n为所述前车窗的所述待控制折射率区域的折射率；调节模块，用于根据计算得到的所述待控制折射率区域的折射率，通过调节所述前车窗内磁铁线圈中的电流，调节所述前车窗的磁流体磁场强度。

具体地，第一折射光线入射至车内空气中之前所述第二折射光线发生全反射，sin90°表示发生第二次折射发生全反射时第二折射角为90度。根据公式(1)和(2)计算待控制折射率区域的折射率的理论值。根据计算得到的待控制折射率区域的折射率的理论值计算磁流体磁场强度的理论值，根据磁流体磁场强度的理论值，调节实际的前车窗的磁流体磁场强度。具体地外加磁场强度，通过增大前车窗的磁流体磁场强度，来增大前车窗内磁流体的折射率；通过降低前车窗的磁流体磁场强度，来降低前车窗内磁流体的折射率。

可选地，所述前车窗内设置有磁铁线圈，所述磁铁线圈位于靠近所述前车窗的顶部，所述前车窗顶部边缘设有凸起部，所述凸起部呈向上的凹槽状，所述凸起部呈向下的拱形状，所述凹槽底部设有沟道。

可选地，所述调节模块还用于根据如下公式得到所述磁场强度：所述待控制折射率区域的折射率与所述磁场强度的关系式如下，

其中，nmf(h)为所述待控制折射率区域的折射率，ns为所述待控制折射率区域内磁流体饱和的折射率，n0为临界磁场时的折射率,h为外加的磁流体磁场强度，hc,n为临界磁场,α为拟合参数。

可选地，所述前车窗整体结构呈微曲面形状，所述前车窗包括折射率变化区域和折射率不变区域，所述折射率变化区域位于所述前车窗的上部，所述折射率不变区域位于所述前车窗的下部；所述折射率变化区域的高度至少为所述前车窗高度的2/3。

可选地，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％fe3o4组成,磁性粒子的体积分数为1.5％；或者，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％fe2o3组成，磁性粒子的体积分数为1.4％；或者，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％mnfe2o4组成,磁性粒子的体积分数为0.8％；或者，所述磁流体由30％煤油、30％庚烷、40％cofe2o4组成,磁性粒子的体积分数为0.7％。

可选地，所述系统还包括：天气信息监测装置，用于在汽车运行状态下，实时检测并采集汽车所处位置的天气信息，并根据所述天气信息发送开启或关闭的指令至所述控制模块；所述控制模块，还用于在开启状态下，根据接收的所述天气信息为晴天时，发送握手指令给所述光强检测模块和所述视线检测模块；以及根据接收的所述天气信息为雾或霾天气时，启动除雾剂和雨刮器。

本申请提供的前车窗折射率的控制系统，可以根据不同身高驾驶员的视线高度和视线角度以及入射至前车窗的光照强度和光照入射角度，调节所述前车窗的磁流体磁场强度控制所述前车窗的折射率，由此可以有效避免光照引起的驾驶员视线受损和不适应情况的发生，保证了驾驶员的行驶安全。

如图2所示为本申请一实施例公开的一种前车窗示意图，所述前车窗包括：透光率可变区域201，其包括多个透光率可控单元，多个所述透光率可控单元沿着所述前车窗的横向及纵向进行排列；透光率不变区域202，位于所述透光率可变区域的下方；控制模块，其与所述透光率可变区域电连接，根据入射到所述前车窗的所述透光率可变区域的光照强度和光照入射角度的信息以及驾驶员的视线区域的信息，调节所述透光率可变区域的多个所述透光率可控单元的透光率。

透光率可变区域的垂直高度h1和透光率不变区域的垂直高度h2，可以根据前车窗的整体垂直高度的大小来设置。例如，透光率可变区域的垂直高度h1大于前车窗的整体垂直高度的1/2，小于前车窗的整体垂直高度的3/4。

若透光率可变区域的垂直高度h1小于前车窗的整体垂直高度的1/2，则可能无法充分满足不同身高驾驶员的需求。若透光率可变区域的垂直高度h1大于前车窗的整体垂直高度的3/4，则将导致车窗成本过高。

透光率可变区域201包括纵向和横向排列的多个透光率可控单元2011。例如，在本申请一实施例的前车窗中，可以包括10列*10行的多个透光率可控单元2011。然而本申请并不限定于此，可以根据车窗的大小来设置多个透光率可控单元的大小和个数。多个透光率控制单元的大小可以相同，也可以不相同。

进一步地，透光率可控单元2011可由独立的电致变色玻璃构成。这种玻璃通常包含导电层及位于导电层之间的含有致电变色材料的材料层，通过在导电层施加相应的电压，致使材料层中的电致变色材料的颜色发生变化，进而使得该玻璃的透光率发生变化。

进一步地，透光率可变区域与前车窗控制模块电连接，根据控制模块的控制信号来分别调整多个透光率可控单元的透光率。

前车窗及控制模块可以通过线路与汽车电源连接，通过汽车电源实现供电，进而保证前车窗及控制模块的正常运行。

控制模块可以对每一个透光率可控单元分别进行透光率的调整，控制模块也可以以一行或多行为单位，对每一行的透光率可控单元的透光率进行统一的调整。

进一步地，透光率可变区域可以根据驾驶位和副驾驶位的位置关系分为驾驶位可变区域和副驾驶位可变区域。其中，副驾驶位可变区域的水平宽度w1可以大于或等于前车窗的整体水平宽度w的1/3，小于或等于前车窗的整体水平宽度w的1/2。

进一步地，驾驶位可变区域和副驾驶位可变区域可彼此独立工作，调整其相应的透光率。根据副驾驶位是否有乘客，前车窗控制模块可以对副驾驶位可变区域的透光率可控单元进行控制。当副驾驶位有乘客时，控制模块对副驾驶位可变区域的透光率可控单元的透光率进行控制；当副驾驶位没有乘客时，控制模块不对副驾驶位可变区域的透光率可控单元的透光率进行控制。

如图3所示为前车窗与前车窗控制开关的位置示意图，在一例中，前车窗还可以包括前车窗控制开关，前车窗控制开关与控制模块电连接，包括控制驾驶位可变区域的第一控制开关和控制副驾驶位可变区域的第二控制开关304。其中，第一控制开关303和第二控制开关304可以位于驾驶位一侧的车门上，也可以位于汽车方向盘上，驾驶员通过第一控制开关303和第二控制开关304便于分别对驾驶位可变区域和副驾驶位可变区域透光率的控制。

在一例中，第一控制开关303可设置在驾驶位一侧的车门上，第二控制开关304设置在副驾驶位一侧的车门上。将第一控制开关303和第二控制开关304分别置于驾驶位和副驾驶位一侧的车门上，方便驾驶员和副驾驶员独立控制本人所对应的前车窗的可变区域的透光率。在行驶过程中，副驾驶员独立操作第二控制开关304来控制副驾驶位可变区域的透光率，进而避免因要求驾驶员对副驾驶位可变区域的透光率进行调节而造成的对驾驶员行驶过程中的干扰。

在一例中，前车窗还可以包括太阳能储能电池，太阳能储能电池与所述前车窗电连接，用于为所述控制模块和所述前车窗控制开关供电。所述太阳能储能电池位于前车窗的任何位置，与前车窗电连接，太阳能储能电池通过将吸收并储存的太阳能转化为电能，保证前车窗正常工作。前车窗通过设置太阳能储能电池可有效降低能耗，提高光能资源利用率。

本申请一实施例前车窗控制模块还可以包括天气信息监测装置，其可通过网络实时检测并采集汽车所处位置的天气情况，控制模块接收来自天气信息监测装置的信息，确定前车窗控制模块的开闭。

本申请的前车窗，可以根据不同身高驾驶员的视线高度和视线角度以及入射至前车窗的光照强度和光照入射角度，变更光源基线及调整前车窗的透光度，由此可以有效避免光照引起的驾驶员视线受损和不适应情况的发生，保证了驾驶员的行驶安全。

详细说明本申请一相关实施例的前车窗折射率的控制系统的工作过程。

信息采集步骤s1：在汽车行驶过程中，控制系统通过光强检测模块实时检测并采集入射至前车窗的光照强度和光照入射角度，通过视线检测模块实时检测并采集驾驶员的视线区域，视线区域包括视线高度和视线角度。光强检测模块和视线检测模块可以同时工作，也可以依次工作。

控制步骤s2：控制模块接收来自光强检测模块和视线检测模块的信息，根据接收的信息调节所述前车窗的磁流体磁场强度控制所述前车窗的折射率。

详细说明本申请一相关实施例的前车窗透光率的控制系统的工作过程。

信息采集步骤：在汽车行驶过程中，控制系统通过光强检测模块实时检测并采集入射至前车窗的光照强度和光照入射角度，通过视线检测模块实时检测并采集驾驶员的视线区域，视线区域包括视线高度和视线角度。光强检测模块和视线检测模块可以同时工作，也可以依次工作。

控制步骤：控制模块其与透光率可变区域电连接，接收来自光强检测模块和视线检测模块的信息，根据接收的信息调节所述透光率可变区域的多个所述透光率可控单元的透光率。

控制模块根据所接收的有关入射至前车窗的光照入射角度以及有关驾驶员的视线高度，计算在前车窗上形成的光源基线位置，即光照入射角度与驾驶员的视线高度在前车窗上形成的在水平方向上的交线。

进一步地，控制模块实时根据所接收的有关入射至前车窗的光照强度，按照预先设定的算法计算出光源基线的相应透光率。也可以预先制作光照强度和透光率之间的对应表，根据入射至前车窗的光照强度，选择相对应的透光率。

进一步地，控制模块根据前车窗上的光源基线的透光率，设定前车窗不同区域的透光率。以前车窗上的光源基线的透光率为基值，令光源基线以上的前车窗不同区域的透光率按一定的公差递增，公差值可是5％～15％之间的任意值，直至递增至透光率为100％；令光源基线以下的前车窗不同区域的透光率按照一定的公差递增，公差值可以是10％～20％之间的任意值，直至递增至透光率为100％。

一种可能的实施例中，以前车窗上的光源基线的透光率为基值，令光源基线以上的前车窗不同区域的透光率与光源基线处的透光率一致；令光源基线以下的前车窗不同区域的透光率按照一定的公差递增，公差值可以是10％～20％之间的任意值，直至递增至透光率为100％。

又一种可能的实施例中，控制模块根据所接收的有关入射至前车窗的光照入射角度以及有关驾驶员的视线角度，计算在前车窗上形成的光源基线，即光照入射角度与驾驶员的视线角度的下限角度在前车窗上形成的在水平方向上的交线。

进一步地，控制模块实时根据所接收的有关入射至前车窗的光照强度，按照预先设定的算法计算出光源基线的相应透光率。控制模块根据前车窗上的光源基线的透光率，设定前车窗不同区域的透光率。以前车窗上的光源基线的透光率为基值，令光源基线以上的前车窗不同区域的透光率按一定的公差递增，公差值可是5％～15％之间的任意值，直至递增至透光率为100％；令光源基线以下的前车窗的透光率为100％。

一种可能的实施例中，以前车窗上的光源基线的透光率为基值，令光源基线以上的前车窗不同区域的透光率与光源基线处的透光率一致；令光源基线以下的前车窗的透光率为100％。

前车窗透光率的控制系统还可以包括天气信息监测装置，用于在汽车运行状态下，实时检测并采集汽车所处位置的天气信息，并根据所述天气信息发送开启或关闭的指令至所述控制模块；所述控制模块，还用于在开启状态下，根据接收的所述天气信息为晴天时，发送请求信息给所述光强检测模块和所述视线检测模块；以及根据接收的所述天气信息为雾或霾天气时，启动除雾剂和雨刮器。

具体地，在汽车启动时或行驶过程中，天气信息监测装置实时检测并采集汽车所处位置的天气情况，并将该信息发送前车窗折射率控制系统开闭的指令至控制模块。当天气信息监测装置的信息为阴天、雨天、雪天、多云等天气时，发送前车窗折射率控制系统关闭或不开启的指令至控制模块，控制模块将自行关闭；当控制模块接收开启指令，天气信息为晴天时，发送握手指令给所述光强检测模块和所述视线检测模块；以及根据接收的所述天气信息为雾或霾天气时，启动除雾剂和雨刮器。

需要说明的是，以上举例虽然是针对本申请对于白天阳光照射前车窗情况的应用，但本申请并不对此进行限制。本申请对于驾驶员在夜晚行车，有效规避会车车灯照射的情况也具有良好的效果。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明实施例的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本发明实施例的保护范围，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。