本发明涉及自动驾驶汽车，和既能够自动驾驶也能够人驾驶的汽车。
背景技术：
维基百科限定了将自动驾驶汽车作为无人驾驶汽车、无人驾驶汽车、自动驾驶汽车或机器人汽车。其他术语包括网络车辆或发动机。这些术语可以互换使用，通常意味着自动驾驶汽车能够履行驾驶员操作的车辆的主要能力，至少满足那些自动操作所涵盖的任务。例如，允许汽车在高速公路上自动驾驶，但在某些其它道路上不能行驶，如当地道路或城镇街道上不允许自动驾驶。自动驾驶汽车能够通过雷达、激光雷达、超声波、声纳、全球定位系统和计算机视觉等技术，在不需要人工输入的情况下感测其环境和导航。先进的汽车控制系统解释感官信息，以确定合适的导航路径，以及障碍和相关的标志。关于自动驾驶汽车的背景和使用的信息可在“自动汽车技术-决策者指南”中找到，网址是www.ram.org。
本申请所关注的一个自动驾驶汽车使用领域是人体对自动驾驶汽车的反应。在第一种类型中，反应可能涉及极端情绪。其它司机在无人驾驶车辆接近时会感到恐惧或惊慌，或自动驾驶车辆的乘员在感知碰撞发生时会感到恐惧或惊慌。这两种情况都可能引起不满意和可能是危险的反应，例如错误的避免碰撞行动。
例如，当一名司机突然遇到一辆没有司机的车辆时，或者驾驶座位被一个显然没有注视着前方道路的人占据时，他/她可能会改变拐角处的驾驶路线，采取危险的回避行动。在另一个例子中，自动驾驶汽车的乘员可以坐在驾驶座位上，但在面临一个可感知的即将发生的碰撞时却不操作车辆。在后一种情况下，人体反应是准备从自动系统接受控制，即使可能的后果是车辆控制的全面损失，以及持续的自动操作会避免撞车带来的碰撞。
上述例子是人在自动驾驶的环境下作出极端人体反应的例子，但在其它情况下，人体反应对自动驾驶车辆可能会在行为上有不良的改变，例如，其它车辆的司机可能改变他们对自动驾驶车辆的驾驶方式，例如在道路上为自动驾驶车辆留出或多或少的空间，或害怕在自动驾驶车辆通过之前进行合法的道路操纵。后者会在道路交界处造成不必要的交通拥堵。此外，可以合理地假设，司机对自动驾驶车辆的道路谦让程度会较低，这可能会导致整体道路安全下降。
在关于自动驾驶车辆的不良行为变化的示例中，其它驾驶员可以预测自动驾驶车辆的反应并积极地利用这一知识。例如，来自辅路的司机可能会在知道接近的自动车辆会停下来以避免撞车的情况下，积极地推进交通安全。在另一个例子中，司机可以进入环形交叉路口，切断公用道路上的自动驾驶车辆，并知道自动驾驶汽车将感测到它的存在，计算碰撞即将发生，并采取回避行动。行人可以故意在迎面而来的自动车辆穿行，因为知道车辆会停下来，或者在红灯亮了以后继续穿行。这些对自动驾驶的反应将对交通流、其它道路使用者以及整个道路的安全造成破坏。
自动驾驶车辆的第三类可能的人体反应是反社会驾驶行为或具有近乎犯罪意图的驾驶。在反社会驾驶行为的一个例子中，司机可以根据预期的(或想象的)自动驾驶车辆的安全反应来提高他们在自动驾驶车辆上的驾驶速度。司机可对接近的自动车辆进行不安全的超车动作，知道车辆会自动驶入路旁，以避免必要时发生碰撞。在犯罪意图的一个例子中，司机可以故意在自动驾驶车辆上驾驶，知道车辆必须以可预测的方式作出反应以避免碰撞。
如果一辆能够自动驾驶的车辆在危险的情况下接受来自驾驶员的控制，那么它也可以成为反社会司机行为的来源。司机可在知道车辆的自动控制系统将采取行动以避免必要时发生碰撞的情况下，可能加速或使危险的道路成为安全演习。
众所周知，一些道路使用者有意识地或不自觉地改变他们的行为，这取决于他们的车辆的大小以及他们对其他道路使用者的易受伤害性。骑自行车的人是最易受伤害的道路使用者，一些司机利用这一点，特别是在城市驾驶条件下。如果一些司机不改变他们自动驾驶车辆的行为，而这项发明的目的是尽量减少不良反应和行为改变，那将会是令人惊讶的。
本发明最大限度地减少了一些人对自动驾驶车辆的反应。它提供了一种解决方案，能够将人们在自动驾驶车辆外部和/或内部的反应降到最低。
技术实现要素：
一种能够自动驾驶的道路车辆，所述车辆被配置为从两个或两个以上可电子切换光状态中有选择地控制其挡风玻璃的常规可见光透射率(透射)，所述两个或两个以上可电子切换光状态根据车辆的驾驶环境从车辆外部通过挡风玻璃提供两个或更多级别的视觉访问。
在实施例中，挡风玻璃具有第一光状态，其通过挡风玻璃提供从外部环境到车辆内部(即其它道路使用者)的视觉访问，同时提供从内部到外部的视觉访问(即针对车辆的乘员)；和第二光状态，其通过挡风玻璃阻止从外部到内部的视觉访问，并提供(无阻碍的)从内部到外部的视觉访问。
在实施例中，车辆的挡风玻璃包含实现光状态的一个或多个可切换的光调制器，并且车辆的控制系统控制自动驾驶，并在功能上配置到挡风玻璃的光调制器以选择性地操作光状态。
在实施例中，挡风玻璃是可由道路车辆控制系统选择性地操作的人机界面，通过提供响应于驾驶环境的两个或更多的级别的视觉访问来优化人的行为和人机工程学。
在实施例中，第二光状态的挡风玻璃都减弱内部亮度(即它传输的日光衰减)和从内部透射到外部的亮度(即它传输的普通光衰减)和阻碍来自外部的视觉访问；但是，外部的亮度不衰减，挡风玻璃仅衰减由此传送到内部的亮度和提供了从内到外的视觉访问。
在使用中的实施例中，乘员的眼睛适应于由第二光状态提供的车辆内的衰减亮度，结果是通过挡风玻璃观看的物体的亮度在第一和第二光状态之间保持接近对比度(在乘员的眼睛已经完成对每一个光状态的适应之后)，并且保持乘员对外部的视觉访问。
在一些实施例中，车辆控制系统动态地选择挡风玻璃的光状态响应于驾驶环境，包括：自动驾驶或人驾驶、车辆占用状况、驾驶环境的光线水平(即白天或夜晚、明亮或黑暗)、天气状况、其他道路使用者的接近程度、检测到的道路使用者类型(行人、常规车辆或自动车辆)、乘员类型(成人、儿童或残疾)、周围交通水平和流量、驾驶速度、城市或农村位置、道路类型(高速公路、区域或城市街道)、可能会报警的情况的检测、在某些地区/情况下提供或拒绝视觉访问的强制性要求、执法覆盖、某些基础设施的邻近性、隐私或安全要求、无视程序设置的操作员/乘员、进行自动驾驶转换，或在自动驾驶和在目的地停留之间转换。
在实施例中，可切换的挡风玻璃通过吸收、反射或散射光来衰减入射可见光光谱，并且优选的是，光吸收在第二光状态下导致常规可见光透射的最大损失。
在实施例中，挡风玻璃的第一光状态具有45％或更高的可见光透射率(或透射水平)，并提供来自外部的视觉访问，其第二光状态具有35％或更低的可见光透射率，并阻碍来自外部的视觉访问(至少对于某些驾驶环境中的一些道路使用者)。
在一些实施例中，车辆控制系统在有人驾驶时选择第一光状态，而第二光状态仅在自动驾驶时才可选择。
在实施例中，可切换光调制器包括下列电光类型之一或其混合版本：一电泳装置、一液晶装置、一宾主液晶装置、一掺染料液晶装置、一电致变色装置、含有电解液凝胶的电致变色装置、一电动装置、一悬浮粒子装置或一电润湿装置。
在一些实施例中，当在黑暗环境(例如夜间或黑暗隧道)中自动驾驶时，车辆控制系统选择第一光状态，而在明亮环境(例如，白天或光线良好的街道)中选择第二光状态。
在提供驱动模式的实施例中，车辆控制系统监视挡风玻璃中可切换光调制器的功能，确保提供所需的最小可见光透射率。
在一些实施例中，车辆通过在其中包含一个或多个可切换光调制器独立地操作其它窗口和/或开口的视觉访问。
在实施例中，挡风玻璃和可选的其他车辆窗口是自动驱动子系统，该自动驱动子系统能够被车辆控制系统选择性地操作。
在一些实施例中，处于第二光状态的挡风玻璃呈现强烈的着色或反射(像镜子一样)，并且降低透明度，在白天拒绝来自外部的视觉访问。
在一些实施例中，挡风玻璃具有第三光状态，并且在自动驾驶模式下是可选择的，它的常规可见光透光率明显低于第二光状态，并且它拒绝外部的视觉访问并减少从内部到外部的视觉访问。
在一些实施例中，车辆控制系统选择第三光状态，用于在紧急情况或可能使车辆乘员报警的情况下，阻碍对外部的视觉访问。
在一些实施例中，挡风玻璃有第四光状态，在自动驾驶模式下是可选择的，其常规透光率几乎可以忽略不计，当从任何一方看，挡风玻璃都是半不透明的，用于提供隐私和安全。
在一些实施例中，介于第一和第二、第三或第四光状态中的一个或多个之间的中间光状态是可选择的，并且在这些极端光状态之间提供具有可变可见光透过率的挡风玻璃。一些实施例使用中间光状态代替第一、第二、第三或第四光状态，以响应车辆的驾驶环境
在一些实施例中，在选择用于车辆的挡风玻璃和/或其他它窗口的第三或第四光状态时，车辆控制系统操作车内照明或增加天窗的可见光透射率去避免车内亮度的损失，从而防止(或最小化)乘员的眼睛适应。
在一些实施例中，当车辆处于自动驾驶模式或停放时，可以通过互联网远程选择挡风玻璃的光状态以及其它窗口和开口的光状态。
在一些实施例中，车辆控制系统在一段时间(例如，5分钟)使用其中间光状态提供挡风玻璃可见光透光率的渐进变化，从而允许乘员眼睛的至少部分调整以适应车内不断变化的亮度。在一些实施例中，处于自动驾驶模式的车辆控制系统在一段短时间内(例如，1-5分钟)使用从第二光状态(或另一个减少的光透射状态)到第一光状态的中间光状态，然后在目的地停车。
在实施例中，车辆控制系统通过布线或无线连接到嵌入式系统，该嵌入式系统向一个或多个可切换光调制器供电和提供驱动信号。
在一些正在使用的实施例中，车辆控制系统瞬间选择(或闪烁)第一光状态(响应于v2x通信)，以便远程照相机(例如，一个速度照相机)能够通过挡风玻璃捕获图像。
在一些实施例中，从车辆外部的视觉访问的状态在车内作为信息(即文本或图标)被显示。
在自动驾驶模式下，车辆控制系统可以通过使用其一个或多个可切换窗口的电可选光状态来显着地改变车辆内部的亮度，从而随着时间的推移改变乘员的眼睛适应能力。
在一些实施例中，车辆控制系统使用眼跟踪系统来监视一个或多个乘员的眼睛适应，并将该数据用作选择光状态的算法的输入。
在一些实施例中，当在当前光状态和最终状态之间的时间段转换时，一个眼跟踪系统向车辆控制系统提供乘员眼睛适应过程的反馈(或反馈环路)。
在一些大多数或所有自动车辆的窗口都是可切换的光调制器的实施例中，对比度在白天期间以自动驾驶模式进行控制(在夜间，可选地在明亮的亮度区域)，对比度限定为车辆外部与内部(即车内)的亮度比。在这些实施例中，车辆以2.0或更多的比率操作。
在具有多种功能的光调制器的车窗的某些实施例中，车辆控制系统可以独立地操作每个车窗，从而可以在车辆的一侧而不是另一侧拒绝视觉访问。
在实施例中，可切换挡风玻璃具有一个或多个透明的光状态，包括如下：一智能窗口、一可切换窗口、一电子调光窗口、一光快门、一光衰减器、一可变透光装置、一可变光吸收装置、一可变光反射装置、一可变光散射装置、一光控制装置、一电子皮肤、一单色显示器、一彩色显示器或一透明显示器。
在实施例中，通过作用于部分(即一个或多个波段)或整个可见光谱(即380nm至780nm)以及在一些实施例中不同的光状态具有不同的光谱，挡风玻璃的可切换光调制器可以改变其透明度，并同时改变其视觉访问。
在一些实施例中，可切换挡风玻璃的透明度和视觉访问通过选择改变镜面反射以及常规(镜面)透射率的光状态而改变。
在一些实施例中，可切换挡风玻璃包括一可切换光调制器薄膜，该薄膜叠压于夹层结构的玻璃板之间，所述夹层结构为带有光学粘合剂的夹层，所产生的整体层压板被粘合或固定在车辆的车身上。在一些实施例中，一个或两个玻璃板是透明玻璃(即未着色的)，并且在第一光状态下挡风玻璃的可见光透过率最大。在其他实施例中，挡风玻璃的外窗玻璃是上层玻璃板，可切换的光调制器叠压在在外窗玻璃与内窗玻璃之间。
在一些实施例中，预先组装的挡风玻璃具有可切换的光调制器，其粘结到挡风玻璃的内表面(即面向车内)。
在实施例中，可切换光调制器包括两个平行间隔的分开的透明薄膜基板，所述透明膜基板涂有透明电极，并且在电光单元之间的空间中，该单元响应于施加到电极上的电信号，以选择光状态。
在一些实施例中，电光单元是一个电泳单元，包含一个电子墨水和聚合物的结构，电泳单元粘结到基板，电泳墨水具有悬浮在悬浮流体中并且响应于施加到电极的电场以选择光状态的带电粒子；和在第一光状态的带电粒子最大限度地集中在电泳单元内将它们穿过挡风玻璃从可见光的路径移走，最大化可见光透过率和提供视觉访问，和第二光状态的带电粒子扩散至穿过挡风玻璃的可见光的路径，以减少光透过率与阻碍视觉访问。
在实施例中，可切换的挡风玻璃通过其可切换的光调制器驱动器和控制器系统使用无线链路、有线链路功能链接到车辆控制系统。
附图说明
现参照附图和举例的方式描述本发明的实施例，其中包括：
图1a显示了自动车辆系统的实施例100，具有第一光状态的挡风玻璃和从车辆的外部的人的视角看。
图1b还显示了实施例100，处于第一光状态但从车辆乘员的视角看。
图2a显示了实施例100，处于第二光状态和从车辆外部的人的视角看。
图2b还显示了实施例100，处于第二光状态但从车辆乘员的视角看。
图3a显示了实施例100，处于第三光状态和从车辆外部的人的视角看。
图3b显示了实施例100，处于第三光状态但从车辆乘员的视角看。
图4a显示了实施例100，处于第四光状态和从车辆外部的人的视角看。
图4b显示了实施例100，处于第四光状态但从车辆乘员的视角看。
图5显示了自动驾驶车辆的实施例500，在其所有窗口中嵌入可切换光调制器。
图6显示了实施例100的挡风玻璃10的横截面，具有嵌入式的可切换光调制器115。
图7显示了实施例700的挡风玻璃112的横截面。
图8显示了实施例800的挡风玻璃113的横截面。
具体实施方式
在实施例中，车辆控制系统使用嵌入在车辆挡风玻璃(或挡风玻璃)中的功能耦合可切换光调制器来最小化人对自动驾驶道路车辆的人体反应。车辆控制系统使用可切换光调制器以电子方式选择车辆的挡风玻璃或其一部分的透明度，可选地，选择其它窗口和/或开口。在选择挡风玻璃的透明度的同时，车辆控制系统通过挡风玻璃和其它窗口控制视觉访问。对于车辆外的司机，实施例的装有光调制器的挡风玻璃的可见光透过率在自动驾驶模式(即当被自动驾驶时)被充分降低，以阻碍对车辆内部的视觉访问。车辆的控制系统操作挡风玻璃，使其呈现强烈的着色或反光(即像镜子一样)，并充分降低透明度，最好是拒绝视觉访问。该车辆外的人没有令人满意的视觉提示：该车辆是否是自动驾驶，还是由司机驾驶，或司机座位是否空置。因此，对装有本实施例的自动驾驶车辆的不良反应被最小化，特别是，其它司机去寻求开发可预测的自动驾驶车辆的避免碰撞的不良行为被最小化(不良行为的例子在“发明的背景”一节中描述)。
在实施例中，自动驾驶模式(或自动驾驶)可与自我驾驶模式互换，并特指无需人操作的车辆驾驶，在某些实施例中，指的是没有人占用的车辆驾驶。在一些实施例中，自动驾驶车辆具有人驾驶的选择，并提供驾驶模式。在其它实施例中，车辆不提供诸如方向盘和/或踏板之类的人驾驶的常规辅助装置。在具有驾驶模式的实施例中，车辆控制系统为其挡风玻璃选择光状态，该挡风玻璃提供最大可见光透光率和透明性，从而提供与常规车辆等同的视觉访问。自动车辆的实施例是指在公共道路上行驶的车辆，包括乘用车、商用车、轿车、货车、公共汽车、卡车和机器人车辆。
在一个最小的实施例中提供挡风玻璃(或有一部分)具有两个极端的可见光的透射率或光的状态，按照不同层次的透明度这些状态是可电子选择的。第一光状态提供了45％以上的可见光透射率(优选是57.5％或以上，更优选是62.5％或以上，最优选是65％或以上)和第二光状态提供了35％以下(优选是28％或以下，更优选是25％或以下，最优选是20％或以下)。在一些实施例中，在驾驶模式的车辆控制系统来限制第一个光状态的选择(或光超过最低水平的可见光透过率的挡风玻璃的光状态)，在自动驾驶模式下能够选择所有光状态。在不提供人驾驶车辆的实施例中，第一光状态给自动驾驶车辆提供最大的透明度。一些实例中，自动驾驶的情况为需要车辆控制系统选择最大的挡风玻璃透明度，包括当执法部门提出要求或者当乘客准备进入车辆，需要提供畅通无阻的进入车辆的视野。另一个例子中，在夜晚亮灯的道路上，自动驾驶车辆的控制系统可以选择最大的挡风玻璃的透明度(即第一光状态)以通过挡风玻璃最大化乘客的视野。
在实施例中，车辆控制系统响应于驾驶环境选择车辆挡风玻璃的光状态。驾驶环境的例子包括：自动驾驶或人驾驶、车辆占用状况、驾驶环境的光线水平(即白天或夜晚、明亮或黑暗)、天气状况、其它道路使用者的接近程度、道路使用者类型(行人、常规车辆或自动驾驶车辆)、乘员类型(成人、儿童或残疾)、周围交通水平和流量、驾驶速度、城市或农村位置、道路类型(例如高速公路、区域道路或城镇街道)、可能会报警的情况检测、在某些地区/情况下提供或拒绝视觉访问的强制性要求、特定基础设施的接近程度、隐私或安全要求、操作人员/乘客无视默认设置或程序设置、从事自动驾驶的转换，或在自动驾驶和在目的地停车之间转变。在实施例中，挡风玻璃是人机环境的界面，可以被道路车辆控制系统在驾驶环境中有选择地操作，从而通过选择视觉访问以及通过选择光线(从紫外线到红外线)的环境控制来优化人的行为、健康或人体工程学。
在图1a和1b所示的实施例100中，挡风玻璃的第一光状态为其它道路使用者提供从外部环境到车辆内部的视觉访问，同时类似于常规挡风玻璃为车辆的乘员提供从内到外的视觉访问。图2a和2b显示同一实施例100处于第二光状态，阻碍其它道路使用者从外部到内部的视觉访问，同时类似于单向反射镜为车辆的乘员提供从内到外的视觉访问(并在后面进行描述)。
图1a和1b显示了自动驾驶车辆的实施例100。车辆控制系统30采用了驾驶模式，挡风玻璃实施例10包含可切换光调制器115(后面描述和图6所示)，且处于第一光状态。图1a来自自动车辆实施例100之外的观看者2的视角，而图1b是从车辆驾驶室50中的司机1的视角。车辆控制系统30连接到嵌入式系统20，该嵌入式系统20向车辆100中的可切换光调制器提供驱动信号。
在图1a中，日光1100代表一个挡风玻璃10的外部表面上充分照明(例如，在阴天是1000勒克斯)。在第一光状态中，挡风玻璃10最大程度地透射可见光(例如，常规的有70％透过其表面)，如透射光1101的宽度略有缩小所指示的那样。在图中，光线以不同的宽度显示，这是根据所示的光状态的透光率来指示实施例的挡风玻璃10的任何一侧的不同的光强度。车内50由其挡风玻璃和窗户(和/或开口)透射的日光1101照明，其照明度约为700勒克斯(以阴天为例)。车内的此光照射在表面上，例如司机1的脸上，并产生从车辆外部可见的亮度。光线1102是在观看者2的方向。挡风玻璃10在第一光状态下以最小衰减的方式透射该光线，如光线1103的稍微缩小的宽度所指示的那样。司机1对观看者2可见，而车内50内的表面具有与常规车辆相似的亮度水平(即亮度)。
图1b从司机1的视角显示了实施例100的第一光状态。日光1110在观看者2的脸上提供亮度。如光线1111所示，在司机1的方向上光照是可见的。当光线1112和观看者2对于司机1是可见的时，挡风玻璃10透射光线1111。在白天通过挡风玻璃10观察到的车辆外部表面的亮度与常规车辆具有相似的亮度水平。
图2a和2b显示了具有处于第二光状态的挡风玻璃10的自动驾驶车辆100。车辆控制系统30采用了自动驾驶模式。第二光状态可由车辆控制系统30在自动驾驶模式下或在不处于驾驶模式时选择。在图2a中，日光1200在挡风玻璃10的外部表面提供了充分的亮度。处于第二光状态中的挡风玻璃10透射约35％或更少的可见光(垂直于其表面)，如透射光1201的缩小宽度所示。车内50由其挡风玻璃10和窗户(和/或开口)透射的日光1201照明，其强度可以是第一光状态的一半或更小。车内的光照射在表面上，例如乘员3的脸，并产生亮度。乘员3可以与图1a和1b所示的司机1是同一个人，但是，为了避免混淆，占据驾驶员座位的人被称为乘员，因为当车辆控制系统采用自动驾驶模式时，他/她不向车辆提供驾驶辅助。光线1202是在观看者2的方向。如射线1203的缩小宽度所示，处于第二光状态中的挡风玻璃10透射约35％或更少的可见光。在第二光状态下，乘员3和车内50的表面被挡风玻璃10遮挡。根据挡风玻璃10的透光率和观看者2(适应外部环境)的眼睛适应水平，乘员3或驾驶员座位上没有人，可以对观看者2隐藏。
有利的是，处于第二光状态中的挡风玻璃10既降低了车内50的亮度(即日光被透射到车内50)，又降低了观看者2感知乘员3的亮度，因为光(来自乘员3)必须第二次通过挡风玻璃10。在另一个例子中，处于第二光状态的挡风玻璃的透光率为25％，这会将车内的日光强度降低到室外的25％。因此，车内50的表面的亮度是车辆外部的25％。由于来自表面的光线必须通过挡风玻璃10才能到达观看者2，因此所感知的亮度进一步降低，约为乘员3在车外可能亮度的6.25％(即0.25x0.25)(否则在观看者2的视线内和在相同距离内)。
图2b从乘员3的角度显示了实施例100的第二光状态。日光1210在观看者2的脸上提供亮度。如光线1211所示，在乘员3的方向上光照是可见的。挡风玻璃10以第二光状态所提供的透射率作为光线1212透射这一光线1211。观看者2是可见的，因为乘员3的眼睛适应车内较低的光照(如图2a所述)。有利的是，乘员3认为观看者2与图1b所示的假定日光条件的第一光状态(对司机1)一样可见，因为乘员的眼睛适合于第二光状态提供的较低的舱室照度。此外，除了已适应较低车内照明(由实施例的第二光状态提供)的乘员的眼睛外，由乘员3通过挡风玻璃10观看的外部物体的亮度是观看者2观看的内部物体的对应亮度的倍数。这在图2b和2a中通过光线1212(亮度到达乘员3)和光线1203(亮度到达观看者2)之间的光线宽度的差异显示出来。
在给出的具有25％透光率的挡风玻璃的图2a的示例中，到达乘员3(图2b中的射线1212)的亮度是在车外(以射线1211表示)的25％，或比图2a中提供给观看者2(射线1203)的亮度大4倍(即25％/6.25％＝4)。值得注意的是，通过第二光状态，挡风玻璃10到达乘员3的亮度降低与乘员3相应的眼睛适应相匹配(一段时间后)，类似于由挡风玻璃10提供的车内光照降低。在一个实施例中，当挡风玻璃10和其他窗户在第二光状态下具有25％的透光率时，外部物体的亮度将降低到25％，同时车内的照明被降低到25％，一段时间后，乘员的眼睛会适应车辆内较低的光照，从而使车辆外的物体对处于第二光状态的乘员来说同样可见，与第一光状态一样(即，对于乘员而言，挡风玻璃10没有明显的透明度损失)。这说明了在自动驾驶模式中可选择的实施例的惊人的双重功能和原理：挡风玻璃10阻碍从车辆外部到内部的视觉访问，同时在第二光状态下提供从内到外环境的视觉访问。
在这方面，实施例的操作类似于单向反射镜(也称为双向镜)的原理，其中在黑暗侧(对应于车辆内部)的观看者看到提供视觉访问的透明开口，但在明亮侧(对应于外部环境)的观看者在镜子中看到它们的反射，并且没有通向黑暗侧的进行视觉访问开口。在一些实施例中，可切换光调制器是反射的(即提供具有不同水平的镜面光反射以及规则光透射的可选择光状态)，并且挡风玻璃是可切换的单向反射镜。
在实施例中，第一或第二光状态(或两者)的可见光透射率可以是固定级别，如法律规定的、由车辆制造商或车辆用户选择的预定级别，或使用算法计算出的动态级别，该算法使用从用于监视驾驶环境例如车辆外的光照的传感器输入的数据。与图1a的光线1103和图2a的光线1203之间的线宽(表示光强度)的差所示，与第一光状态相比，在第二光状态下提供从外部到内部的降低或减小可见性是足够的。在自动驾驶模式下操作的降低可见性在拒绝部分或所有道路使用者以及部分或所有驾驶环境下的外部视觉访问是有效的。例如，一些道路使用者对可见性降低的感觉可能是瞬间的，因为一辆行驶中的自动车辆在流动的交通中快速通过，而在一个路口的行人则有更多的时间专注于观看停下来的自动车辆的挡风玻璃。
尽管在自动驾驶模式下的实施例可以保持车辆乘员对外部环境的视觉访问，但也有一些实施例希望减少或拒绝这种视觉访问。在一些实施例中，车辆控制系统以第三光状态操作挡风玻璃，选择性地降低透明度，以减少车辆乘员对外部的视觉访问。在其它实施例中，车辆控制系统以半不透明且拒绝视觉访问的第四光状态操作挡风玻璃。在一些实施例中，在第一和第二、第三或第四光状态中的一个或多个之间的中间光状态是可选择的，在这些极端光状态之间提供具有可变，通常可见光透过率(或透射)的挡风玻璃。
图3a和3b分别从车辆外部的人和车辆的乘员的视角显示了第三光状态的挡风玻璃实施例10。自动驾驶车辆100的车辆控制系统30采用了自动驾驶模式。当进入自动驾驶模式时，车辆控制系统30可以选择第三光状态，其常见可见光透射率比处于第二光状态的挡风玻璃低，并且在一些实施例中处于第二光状态的挡风玻璃的可见光透射比为10％或更低。
需要第三种光线状态的情况包括紧急情况或可能引起车辆乘员警报的情况。当车辆检测到紧急情况(或远程被检测到并传送到车辆)时，车辆的控制系统瞬间减少对外部环境的视觉访问，以避免碰撞时乘员感受到的恐惧或惊恐。类似地，在可能被车辆的乘员视为危险或引起警报的其它安全操作中，在某些实施例中可以暂时拒绝对外部环境的视觉访问。后者的一个例子是，当两辆自动驾驶的车辆在时间上同步或协调并移动它们的驾驶时，例如在运输、超车或从相反的方向相互接近时，由于同步驾驶，它们会比被认为是安全的情况彼此更接近，如果两者都由人驾驶，当出于安全原因，车辆控制系统暂时覆盖驾驶模式(即从驾驶员那里获得控制)和采用自动驾驶模式的情况下，实施例的乘员的视觉访问暂时被减少。
在一些实施例中，车辆控制系统根据乘员的类型来操作挡风玻璃的光状态，特别地，如果乘员只属于一种类型。例如，如果乘员是儿童(即没有成人在场)，那么车辆控制系统使用第三或第四光状态在自动驾驶模式下操作挡风玻璃以提供隐私。在另一个例子中，如果驾驶座(或与驾驶员座位相对应的传统汽车中的座位)的乘员是盲人，他/她可以选择操作挡风玻璃，以提供类似于选择戴墨镜的隐私。在另一个示例中，车辆控制系统使用眼睛跟踪传感器监视驾驶员座位(或任何其他座位)中的乘员，以确定乘员的改变，并在检测到睡眠乘员时操作挡风玻璃以提供隐私(或降低车内亮度)。
在图3a中，日光1300在挡风玻璃10的外部表面提供了充分的光照。处于第三光状态的挡风玻璃10传输大约10％的可见光或更少的可见光(垂直于其表面)，如透射光1301的缩小宽度所示。车内50由其挡风玻璃和窗户(和/或开口)传输的日光1301光照，其光照是第一光状态的一个分数(例如，≤1/7)。车内的灯照射在表面上，如乘员3的脸上，并产生亮度。光线1302处于观看者2的方向。如光线1303的缩小宽度所示的第三光状态下，挡风玻璃10以常规可见光10％或更小的透射率传输该光线。乘员3和车内50的表面被第三光状态的挡风玻璃10遮挡。根据挡风玻璃10的透光率和观看者2(适应外部环境)的眼睛适应水平，乘员3或驾驶员座位上没有人，可以对观看者2隐藏。
在实施例中，第三光状态的透光率为5％，这将车内的日光照明降低到外部的5％。因此，车内50的表面亮度是车辆外部的5％。由于来自表面的光线必须通过挡风玻璃10才能到达观看者2，因此所感知的亮度进一步降低，并且仅相当于乘员3在车外的亮度的1/400(即0.05x0.05)。
图3b从乘员3的视角显示了实施例100的第三光状态。日光1310在观看者2的脸上提供亮度。如光线1311所示，亮度指向乘员3的方向。挡风玻璃10以第三光状态提供的透光率(10％或更低)传输光线1311作为光线1312。在切换到第三光状态时，通过挡风玻璃看到的景物会立刻减少，因为乘员3的眼睛没有时间适应车内较低的亮度(如图3a所示)。在具有5％透光率的挡风玻璃的图3a所提供的示例中，到达乘员3的亮度(图3b中的射线1312)是在车外(即光线1311)的5％，或者是图2b所附的示例中给出的亮度的大约五分之一(即在第二光状态下，挡风玻璃10的透光率为25％)。
在一些实施例中，车内照明用于在切换到第三光状态时保持车内照明，以补偿在第二光状态和第三光状态之间切换时的日光损失，并防止(或最小化)乘员的眼睛适应。在可替代实施例中，天窗用于保持车内亮度，并且车辆控制系统在车辆开口处操作光调制器，其透光率高于用于挡风玻璃的透光率(例如，当挡风玻璃处于第三光状态时，选择天窗处于第二光状态)。
在一些实施例中，车辆控制系统操作挡风玻璃，选择性地拒绝车辆乘员的视觉访问，以提供来自其他道路用户的隐私，这可以使用第四光状态或使用前面描述的第三光状态。实施例的第四光状态如图4a和4b所示。自动车辆100的车辆控制系统30采用了自动驾驶模式。在自主驾驶模式下，车辆控制系统30可以选择第四光状态。为了在白天或夜间的自动驾驶条件下提供有效的隐私功能，车辆窗口的可见光透光率和可选择的天窗玻璃(即透明面板或开口)由车辆控制系统选择性地操作，使其处于提供最低透明度或常规透光率的第四种光状态。优选地，实施例中的第四光状态是不透明的。在一些实施例中，车辆控制系统操作车内照明和/或与可切换光调制器同步的车辆显示器的亮度。这是有利的，例如，当在夜间自动驾驶模式位乘员提供隐私时。在夜间拒绝车辆外部的视觉访问，特别是当车辆无人时，这也是有利的。在后一种情况下，在某些实施例的自动驾驶模式中，车内照明和显示屏幕被关闭或调暗到最小水平。
在图4a中，日光1400在挡风玻璃10的外部表面提供了充足的亮度。在第四光状态下，挡风玻璃10传输约3％或更少的可见光(垂直到其表面)，如透射光1401的缩小宽度所示。车内50由其挡风玻璃和窗户(和/或开口)传输的日光1401的光照，其强度是第一光状态的一个分数(例如，≤1/23)。车内的灯照射在表面上，如乘员3的脸上，并产生亮度。光线1402处于观看者2的方向。第四光状态的挡风玻璃10以常规可见光3％或更小的透光率传输该光线，能够有效减少光强度至该点，其中挡风玻璃被认为对于观看者2是半透明的，车内是隐藏的。
在实施例中，第四光状态的透光率为1％，这将车内的日光强度降低到外部的1％。因此，车内50的表面(包括乘员3)的亮度是车辆外部的1％。由于来自表面的光线必须通过挡风玻璃10才能到达观看者2，因此，所感知的亮度进一步降低，并且仅相当于如果乘员3在车外的亮度的1/10000(即0.01x0.01)。即使在第四光状态下使用车内照明来提供车内光照时，挡风玻璃10的极低透光率也足以提供隐私。
图4b从乘员3的视角显示了实施例100的第四光状态。日光1410在观看者2的脸上提供亮度。如光线1411所示，光照指向乘员3的方向。挡风玻璃10以光线1412的形式传输，其透光率(3％或3％以下)由第四光状态提供。在切换到第四个光状态时，通过挡风玻璃的视图会减少，因为乘员3的眼睛没有时间适应车内较低的光照(如图4a所述)。在给出的具有1％透光率的挡风玻璃图4a的示例中，到达乘员3(图1b中的射线1412)的亮度是如果在车外(即射线1411)的亮度的1％，或者约为附图2b中所示亮度的1/25(即在第二光状态的挡风玻璃10的透光率为25％)。
类似于前面描述的第三光状态，在一些实施例中，车辆控制系统在切换到第四光状态时使用车内光照来保持车内照明，或者在车辆天窗中操作光调制器，其透光率高于用于挡风玻璃的光调制器。这样可以防止(或尽量减少)乘员的眼睛适应。
在一些实施例中，出于安全或保障的原因，在自动驾驶模式下最好持续阻止车辆从外部通过挡风玻璃和/或其他窗口进行的视觉访问，特别是如果车辆的控制系统感觉到(使用传感器)没有车辆乘员，或者远程指示控制系统没有乘员。在一些实施例中，负责监测乘员使用安全带的子系统以向车辆控制系统提供车辆的占用状态以及乘员的座位位置。
在一个执法实施例中，警车可以在无人驾驶的情况下自动驾驶，并用于在恶劣天气条件下控制交通速度，或者用于在遇到道路阻塞需要暂时降低允许车速的情况。如果其它道路使用者相信警车已被占用，而车辆控制系统会在自动驾驶模式下使用第二、第三或第四光状态通过挡风玻璃及侧窗阻碍视觉访问，则其他道路使用者可能会更顺从(即表现较佳)。
在专用运输实施例的一个例子中，一个从事现金交付的装甲车辆可以自动驾驶，并且可以是无人的。为了提高安全性，最好是大众保持不知道车辆的占用状态，因此车辆控制系统使用第二、第三或第四光状态操作挡风玻璃和侧窗以阻碍自动驾驶模式的视觉访问。当车辆到达目的地，脱离自动驾驶模式，车辆的挡风玻璃和其它窗户能够被编程实现提供的视觉访问的开关(即第一光状态)。上述是一些实施例的示例，其中，车辆控制系统使用车辆的占用状态来决定挡风玻璃的光状态的选择(即作为对控制光状态选择的决策算法的数据输入)。
在一些实施例中，乘员、用户/车主、客运车队经理(例如出租车车队)、货运车队经理(例如，速递车队)、车辆供应商/制造商或远程系统(即对远程的车辆)可以选择性地阻碍通过挡风玻璃(和其它窗口)到车辆内部的视觉访问，当处于自动驾驶模式或车辆停放时。阻碍视觉访问可以是在自动驾驶模式下的自动操作，或者，车辆可以提供自动选择启动自动模式功能的能力，或者允许在自动驾驶模式下选择该功能。相反，在一些实施例中，功能可以被取消选择，以便当处于自动驾驶模式时，自动响应被忽略并保持视觉访问。同样，在自动驾驶模式下，来自车辆内部到外部环境的视觉访问，可由乘员、用户/车主、客运车队经理(例如出租车车队)、货运车队经理(例如，速递车队)、车辆供应商/制造商或远程系统选择。在包括车辆对车辆(v2v)通信，或车辆对基础设施(v2i)通信，统称为车辆到x通信(v2x)或车辆通信系统的实施例中，远程系统通信的例子可以有选择地(即作为对挡风玻璃的程序响应)改变挡风玻璃透光率。
在一些实施例中，当车辆处于自动驾驶模式、停车或静止状态时，可以使用类似于远程中央锁定的密钥fob远程选择光状态，或者通过网络选择例如使用移动电话或互联网。在通过共享网络提供远程选择光状态的实施例中(在自动驾驶的环境内)，车辆控制系统向用于远程选择或调用自动车辆的安全级别(例如加密)提供适当级别的安全性。在一些实施例中，执法人员和第一响应者可以忽略操作并选择对应于最大可见性的第一光状态。这可以远程完成(例如，使用v2x通信)或使用车辆上可访问的紧急设施。在这两种情况下，车辆控制系统、子系统和网络在硬件(即使用电子设备)和软件(即可执行代码)中实现第一响应器支持。在一些实施例中，响应于外部信号或外部对象的检测，可以在短时间内提供可视访问。在一个示例中，当接近建筑物入口障碍时，实施例的挡风玻璃可以自动切换到第一光状态，以便为外部提供通畅的视觉访问，并且一旦通过挡风玻璃就恢复到其先前的光状态。在另一个示例中，实施例的挡风玻璃可以通过简单地选择或闪烁第一光状态来响应验证后的外部通信，以便外部摄像机(例如速度相机)能够通过挡风玻璃捕获图像，优选地，选择时间太短致使道路用户无法实现视觉访问。
在一些实施例中，车辆控制系统动态地操作挡风玻璃(和可选的其他窗口和开口)，以在自动驾驶模式或不处于驾驶模式时提供附加功能。例如，在选择能够从外部提供减少视觉访问的光状态，车辆控制系统减少了太阳光透射率(即从紫外线到红外的太阳光谱)，其优点是减少了车辆内部的太阳能加热。在另一个示例中，在选择从外部提供减少视觉访问的光状态时，车辆控制系统降低了车辆乘员免受阳光照射或迎面而来车辆的眩光。在一些实施例中，车辆控制系统可以使用一个或多个基于照相机的子系统来识别诸如太阳或夜间汽车前照灯等的眩光源，并暂时为视线中可切换的窗口选择合适的光状态，以最小化来自明亮光源的眩光，并在眩光源通过后恢复到先前的视觉访问水平。优选地，基于相机的子系统能够相对于车辆的方位识别眩光源的方向，并提供360度的覆盖。
在一些实施例中，车辆控制系统操作实施例的可切换光调制器，以根据车辆的状态(例如，是否停放或固定，或是否被占用)提供隐私。在本实施例中，车辆控制系统可以使用其安全和报警子系统提供的数据作为决定的输入，以便为车辆的窗口选择一个或多个光状态。在另一个示例中，在选择从外部提供减少视觉访问的光状态时，车辆控制系统(同时自动驾驶)对天气条件作出响应，并在明亮的阳光下降低车内的阳光强度(30000至100000勒克斯)。它在车辆乘员舒适的范围内提供光照，同时根据第二、第三或第四光状态(或中间光状态)的描述阻碍视觉访问。
在一些实施例中，车辆控制系统可以延迟从一个光状态切换到另一个光状态。例如，当采用自动驾驶模式时，车辆控制系统可以将切换到第二光状态的时间延迟一段时间(例如，秒到分钟)，或者直到驾驶环境发生变化，例如车辆离开停车场或需要提供视觉访问的受限区域(即选择第一光线状态)。在一些实施例中，车辆控制系统可以使用其中间光状态作为渐变(秒到分钟)来操作从第一光状态到第二光状态的转换(反之亦然)。在这些实施例中，车辆控制系统使用中间光状态在一段时间(例如，5分钟)内提供挡风玻璃可见光透光率的渐进变化，从而允许乘员的眼睛至少部分适应车内不断变化的光照。这确保了当挡风玻璃从第一光状态变化到第二光状态时，乘员对外部的视觉访问保持在适当高的水平上。在一些实施例中，处于自动驾驶模式的车辆控制系统在停车于目的地之前的短时间内(例如，1-5分钟)从第二光状态(或另一减少的透光状态)转换到第一光状态。这使得乘员的眼睛在离开前能够适应较高的外部照明，从而避免了离开车辆时的眩光体验。
在一些实施例中，挡风玻璃(和/或其他窗口或开口)的一个或多个区域(或部分)不被可切换的光调制器覆盖，以允许传感器设置在那里并通过窗口具有通畅的视图。实施例中的可见光传感器或监视器可以是光度测量(优选的)或辐射测量，包括一个或多个：实时测量挡风玻璃的可见光透光率，最好是在多个位置，通过挡风玻璃捕获和分析照相机的图像，在一个或多个局部区域(例如在后视镜安装区)捕获和分析被测物体的相机图像，测量和分析挡风玻璃的反射率，测量和分析挡风玻璃两侧的光照度和发光(以勒克斯或流明/米2测量)，或测量和分析挡风玻璃两侧在可见光谱内(即380nm至780nm)的辐照度和辐射存在量(以瓦特/米特雷2为单位)。
在一些实施例中，车辆控制系统至少在驱动模式下监视挡风玻璃中可切换光调制器的正常功能，以确保提供所需的可见光透光率、透明度和视觉访问(即最小阈值)。在挡风玻璃实现了第一光状态之前，实施例不允许人驾驶，并且，如果检测到故障，则自动切换到自动驾驶模式。这是有效的故障安全功能，使用来自适当的光监测传感器的数据实现该功能。
在图5(平面图中)所示的车辆实施例500中，车辆控制系统30操作多个嵌入式可切换光调制器，以在自动驾驶模式下提供视觉访问控制，不仅通过挡风玻璃10，而且通过前侧窗口11、后侧窗口12、后窗13和天窗上的开口14。车辆控制系统30通过can网络45与子系统通信。图5所示的子系统包括一个或多个可切换的光模块控制器20、相关的光传感器和摄像机25、车载信息娱乐(ivi)系统35、远程信息处理40(包括自动驾驶传感器、gps和v2x)、安全和报警子系统55、安全带监测子系统60和眼跟踪子系统65。本申请中记载的任何子系统也可以是系统或电子控制单元(ecus)，并且可以与车辆控制系统和/或彼此交换数据。
信息娱乐系统35可以包括车内亮度的操作和用户界面，包括车辆控制系统30允许的光状态的用户选择。合适的用户界面包括安装在门板上的开关、仪表板中的触摸屏、或局部区域、手势、检测系统(即检测要更改的窗口附近的手的移动)。在一些实施例中，信息娱乐系统35或独立安装显示器的仪表板向使用者提供关于窗口的状态的信息，特别是关于车辆控制系统30是否可以在当前驾驶环境中提供隐私的信息。例如，在一些实施例中，第四光状态(在之前的图4a和图4b描述)可以足够不透明，以确保白天的隐私，而不是在打开车内照明的夜间。信息可以以图标或文本消息的形式显示。优选地，在实施例中，当车辆外部的观看者不可能通过挡风玻璃10(即挡风玻璃10处于第二、第三、第四或中间光状态)看到内部时，提供图标通知乘员。在一些实施例中，可以显示类似于图5的图形，以向乘员显示窗口的状态。当由于乘员的眼睛可以适应实施例中提供的车内较低的照明，乘员从关于车窗如何出现在车辆外面的反馈中受益，这将是令人感激的。
在实施例500中，车辆控制系统30可以通过使用其可切换窗口10、11、12、13和14的电子可选择的光状态来改变乘员的眼睛适应性，当与自动驾驶模式下的车外相比，显着地降低车辆内的光照。在一些实施例中，车辆控制系统30可以使用眼睛跟踪子系统65来监视一个或多个乘员的眼睛适应，并使用该数据作为对选择光状态的决定的输入。在一些实施例中，当在当前光状态和最终状态(如前面关于图3a至4b的描述)之间的一段时间内转换时，眼跟踪子系统65可以向车辆控制系统30提供关于与乘员的眼睛适应过程的反馈(或反馈环路)。
在一些实施例中，大部分或全部自主车辆的窗户是使用可转换的光调制器(即图5中的实施例500)进行控制，对比度定义车外和车辆内部(即车内)的光照比，其由日间(和任选地在夜间明亮的地方)的自动驾驶模式控制。对比度被用作从外部到内部的视觉访问的指示器，并且车辆控制系统选择其可切换光调制器的光状态以维持在适当范围内的操作。在实施例中，对比度比率优选为2.0或更大的(即挡风玻璃两侧测量的勒克斯的比率)，然而，在一些实施例中提供最低车内光照的要求可以在选择光状态时忽略对比度。在实施例中，可以通过挡风玻璃(或其它窗口，如后窗)通过不被其可切换的光调制器覆盖的区域来测量外部的光照。
在一些实施例中，窗口可以具有在自动驾驶模式之外的受到限制或不受限制的光状态的选择。在受限操作的示例中，车辆控制系统30操作具有可用光状态子集的可切换光调制器(即减小可见光透光率范围)。在另一个示例中，与挡风玻璃顶部的遮阳区相对应的光调制器的局部区域可以使用不受限制的光状态操作，以便根据需要将太阳炫光降到最低，而挡风玻璃的主要观察区域只能在驾驶模式下限制在第一光状态。在一些实施例中，实施例的可切换光调制器可以基于从传感器数据如照相机图像衍生的(或通知，或响应)计算，在区域、段或像素中进行本地控制。在具有多个光调制器窗口的一些实施例中，车辆控制系统可以独立地操作每个窗口，以便例如可以在车辆的一侧而不是在另一侧拒绝视觉访问，或者车辆控制系统可以允许乘员根据所使用的模式的操作规则选择用于特定窗口的光状态。
图6显示了具有可切换光调制器115的挡风玻璃实施例10，其层压在一对玻璃板155之间。可切换挡风玻璃10具有一个或多个透明的光状态，可以实现或作为智能窗口、可切换窗口、电子调光窗口、光快门、光衰减器、可变透光装置、可变光吸收装置、可变光反射装置、可变光散射装置、透明光控制装置、透明电子皮肤或透明显示器。实施例的挡风玻璃的可切换光调制器可以通过衰减部分(即一个或多个波段)或整个可见光光谱(即380nm到780nm)来改变其透明度，并同时改变其视觉访问。实施例的挡风玻璃通过吸收、反射或散射至少一些光波来衰减入射可见光光谱，并且通常可以使用这三个或全部三个中的两个组合。优选地，可见光的吸收、反射或散射的一种占主导地位，优选的，当通用光透光率被实施例的挡风玻璃降低时，光的吸收造成更大的光损失。在实施例中，透明度和视觉访问由挡风玻璃的通用可见光的传输提供。
普通光传输也被称为镜面光传输，镜面光折射，或直接光传输。这是一种物质的属性(也称为透明)，该物质是透过可见光的材料(也称为透明度)的属性，光线遵循斯涅耳定律并允许观看者通过材料看到物体。有规律的透射使光在没有散射的情况下传播(即被折射)。无规律的光传输被称为雾霾，在iso14782(塑料-透明材料的烟雾的测定)中，它被定义为“通过一个样品的透射光的百分比，它通过前向散射偏离入射光超过0.044rad(2.5度)”。在bs2782-5方法521a(测定薄膜和薄片的薄雾)采用直接透光率代替常规透光率，定义为“无偏差通过障碍的辐射与入射辐射的比值”。麦格劳-希尔科技术语词典将电磁学的透光率定义为“电磁辐射所携带的能量与进入人体的光束平行的功率与进入人体的光束所携带的功率之比”。
如在此使用的，普通光传输是通过偏离小于或等于4度的物质的光传输，优选的，小于或等于2.5度，通过正向散射和从而排除雾霾(即漫射/散射光传输)的材料进行的光传输。同样，可以区分来自实施例的挡风玻璃的镜面反射和漫反射。在实施例中，对于未传输或吸收的入射可见光部分，优选可见光的镜面反射(或光面反射)。
普通可见光透光度等于反射可见光减去可见光反射率、吸收率和散射率，包括构成挡风玻璃实施例的所有表面、界面和光学层的百分比损耗。在下面的方程中，入射可见光被表示为100％，其他项是它的百分比。普通光透过度为(rg_lt)，反射或反射可见光为(r_vl)，吸收或吸收可见光为(a_vl)，散射可见光为(sc_vl)：
rg_lt＝100％–r_vl-a_vl-sc_vl
图1a显示了为处于第一光状态的其他道路使用者提供通过挡风玻璃进行视觉访问的实施例，图2a显示在第二光状态下被阻碍的视觉访问。在第一光状态中，有足够的普通光透射度以从车辆外部通过实施例的挡风玻璃提供视觉访问，并且观看者的可见性与车内表面的光照(以烛光/米2测量)成正比。在日光下，车内物体亮度的来源是阳光(直接和间接地入射到物体上)，进入车内的标准由车辆控制系统为实施例的光调制器选择的光状态控制。在夜间，车内照明是物体亮度的来源(在没有街道照明的区域)，在实施例中，可以由车辆控制系统控制以拒绝外部的视觉访问。
在自动驾驶模式中的一些实施例中，挡风玻璃的可见光透过率在夜间驾驶时被操作为第一光状态和/或类似于驾驶模式，并且在白天的操作方式与前面对第二光状态的描述不同。一些实施例使用中间光状态来提供响应于车辆周围光照(或车辆外部亮度)的第一和第二光状态之间的转换。例如，实施例的挡风玻璃可以在自动驾驶的同时对光线的变化作出响应，例如从阳光充足的道路进入光线昏暗的隧道或室内停车场，在另一个例子中，实施例的挡风玻璃可以响应变化的光线水平，在夜间自动驾驶时，从一段没有路灯的道路到光线良好的城市街道。这些和前述的例子描述了车辆的控制系统如何操作挡风玻璃作为人机界面，为车辆的乘员优化人机工程学，并对驾驶环境作出反应。
在一些实施例中，可切换光调制器使用光散射(即入射光的散射)来减少通过挡风玻璃的视觉访问，这导致普通光透过率的降低，但可见光光谱透光率没有显著降低，而挡风玻璃可能出现半透明或雾度。可以与磨砂玻璃的外观进行类比。在一些实施例中，挡风玻璃中的雾度水平是电子可选择的，并且当显著地增加时拒绝视觉访问。如后面所述，具有光散射调制器的实施例可以使用手性向列液晶作为其电光类型。
在一些实施例中，对于车外的观看者，可通过加入一个或多个高折射率层来提高来自挡风玻璃的反射可见光的水平，特别是当这些层被应用于外玻璃板的表面时。这具有理想的效果，使挡风玻璃从外部(对于其他道路使用者)比从内部(对于乘员)看上去更像镜子(即镜面反射率和光泽度的增加)。
在实施例中，一种合适的可切换光调制器包括下列电光类型之一或其混合类型：一电泳装置、一液晶装置、一主客液晶装置、一掺染料液晶装置、一电致变色装置、一含有电解液凝胶的电致变色装置、一电动装置、一悬浮粒子装置或一电润湿装置。这些电光器件中的大部分都包含了流体层，但只有一些只有固体层电致变色器件是例外。在一些实施例中，可切换光调制器在其一个或多个光状态中提供颜色或颜色色调。优选地，在第一光状态下，实施例是中性颜色的。彩色的第二光状态可以与车辆的油漆进行匹配或对比，然而，对于光状态的外观，则更倾向于黑色、金属色调或中性。
在电泳实施例中，可切换光调制器包括两个平行间隔的透明薄膜基板，可以描述为电泳膜。所述基板之间的空间包括含有电泳墨水的电泳单元，所述电泳单元与所述基板在光学上结合(即施加)。电泳墨水具有带电粒子，最好是黑色，并且最好具有相同极性(即相同类型)悬浮在悬浮液中。基片上涂有导电电极，这些电极对阳光的可见光谱基本上是透明的。电泳膜具有至少一个对可见光透明的光状态，以在驾驶模式下提供视觉访问。带电粒子响应施加在电泳薄膜电极上的电场，以在光状态之间移动(或切换)。
通过将电信号应用到嵌入在挡风玻璃中的电泳光调制器来选择第一光状态，以便最大限度地将带电粒子集中在电泳层/单元内，以将其从通过挡风玻璃的可见光路径中移除，并最大限度地提高可见光的透光率并提供视觉访问。通过施加电信号使电泳单元内带电粒子扩散到通过挡风玻璃的可见光的路径上，从而选择第二种光状态(使用自动驾驶模式)，以降低透光率和阻碍视觉访问。在中间光状态中，带电粒子在其极端光态之间移动到可变位置，以提供可变可见光透光率、可变黑色外观(优选的)和变量模糊(或损害或减少)视觉访问。如前所述，第三和/或第四光状态对应于在单元内带电粒子的最大扩散，以达到最小可见光透过率。此外，第四种光态还可以利用光散射带电粒子，例如一小部分(小于总粒子的10％)的白色粒子来扩散任何未被吸收或反射的可见光，并使挡风玻璃(或准不透明)变得不透明。
本申请人在题为“具有透明光状态的电泳设备”的申请wo/2014/146937中更细地描述了电泳、可切换光调制器。在液晶装置中，流体最好是手性向列型液晶，申请人在欧洲专利申请15182332.5中描述了一个适当的装置，名为“手性向列相液晶光开关”(律师参考v14-1346-14ep)。
在一些电致变色实施例中，电解凝胶与覆盖在一个基板上的电极的电致变色层和覆盖在另一个基板上的另一个电极的离子存储层接触。gentex的美国专利6934067描述了这种电致变色装置的一个例子。在许多电致变色实施例中，电解层是一个固体，并且该装置可以用玻璃或薄膜/箔衬底制造。前者的例子在saintgobain的美国专利5985486中描述，后者在chromogenicswo/2014/204387中描述。在混合电致变色/光致变色实施例中，可切换材料是液体或凝胶。可切换材料的美国专利8837032描述了可切换的液体或凝胶。
电动装置是一种电泳装置的混合体，包括含有悬浮在流体中的带电粒子的墨水。一种电动显示的例子记载在hp的美国专利7957054。在悬浮粒子装置，流体是各向异性的悬浮液，多碘化合物粒子分散在高分子液体中，背景信息可以在研究前沿的美国专利6900923。在缺乏排斥液体至揭开的表面时，电润湿装置使用一个电场使光吸收液体的基底表面湿润，在该领域的缺失能揭示表面流体的表面。电润湿装置的一个例子是在太阳化学公司美国专利8854714。
在实施例中，可切换光调制器的基板可以是柔性的或刚性的，由聚合物或玻璃制成，并且包括薄的柔性玻璃基板。至少一个基板具有透明电极(te)层，包括氧化铟锡、pedot(一个导电聚合物)、银纳米线或石墨烯。其它可能的基底涂层包括：无机介电层、有机介电层、金属或半导体层、包括前面的增反射层、分子对准层、电致变色层、离子存储层、微和/或纳米聚合物结构层或活性基质层。
在一些实施例中，可切换光调制器构成包含安全玻璃结构的层压板结构的一部分，除可切换光调制器功能外，还包括至少一个聚合物片、一个刚性玻璃板和一个将聚合物片连接到玻璃上的光学透明粘着层(如后面关于图6、7和8所描述的)。可切换光调制器功能可以被加入聚合物片(即层压板结构)，也可以是玻璃板上的涂层，或者是与一个或多个塑料板或玻璃板结合的单独装置。
在实施例中，控制自动驾驶模式和驾驶模式的车辆控制系统通过一个或多个子系统20(见图1至图5)或分布式嵌入式系统，在功能上连接(即操作连接)到可切换的光调制器。子系统20连接到光调制器，包括提供驱动信号、程序和数据存储、cpu、车辆网络支持的驱动输出，并可选择地与用于选择光状态的光传感器连接。后一种情况已在前面描述过。在实施例中，挡风玻璃和可选的其它车辆窗口是自动驾驶子系统，因为它们被车辆控制系统选择性地控制。有关自动车辆控制系统的硬件和软件的背景信息可在谷歌的专利wo2012/154208、格雷和公司的美国专利8126642或英特尔的专利wo2014/116898中找到。自动车辆中的车辆控制系统是一台计算机(w.r.t.它的硬件架构)，可以运行高级计算机操作系统，包括以下几个特定版本的汽车操作系统：linux系统、microsoftwindows系统、unix系统、apple/mac系统、android系统、专有车辆制造商系统，或许多完全确定的实时操作系统之一。车辆控制系统集车载信息娱乐(ivi)系统、远程信息处理系统和各种车载嵌入式子系统于一体。
挡风玻璃实施例中的可切换光调制器115及其相关控制器20可以使用无线链路、有线链路、车辆总线或其中的任何组合功能耦合到车辆控制系统30。后者的一个例子是controllerareanetworkbus(can总线)45，如图5所示。其它有线示例包括lin、ttp、flexray和以太网。无线网络的例子包括点对点和视线，例如近场通信(nfc)或蓝牙。
优选地，在实施例中使用的可切换光调制器只在改变光状态而不是保持光状态时才需要电源(即驱动应用于电极的信号)。这种光调制器被称为双稳态。有利的是，一些电泳可切换光调制器具有这一特性。申请人题为“具有透明光状态的电泳装置”的申请wo/2014/146937描述了双稳态电泳光调制器，以及光调制器合适的子系统控制器和驱动器的示例，并描述了选择双稳态光状态的驱动信号。
图6显示了通过挡风玻璃10(包括所示箭头之间的所有元素)的横截面，该部分是已经在图1a至4b中描述的自动驾驶车辆实施例100的一部分。它包括可切换的光调制器膜115(包括所示箭头之间的元件)，该膜使用光学粘着层210(称为夹层)层压在玻璃板155之间。在图6中，挡风玻璃实施例10显示在第一光状态中。整体式挡风玻璃10被粘合或以其它方式永久固定在汽车车身198上，例如使用汽车级聚氨酯粘合剂。在一些实施例中，外部玻璃板可以是一种类型，例如太阳能玻璃，而内部玻璃板可以是另一种类型，例如透明玻璃。在一些实施例中，外部和内部玻璃板155的厚度是不同的。在一些实施例中，一个或两个玻璃板155是透明玻璃(即未着色的)，以使挡风玻璃10在第一光状态下的可见光透光率最大化。挡风玻璃10具有曲率，可切换的光调制器115符合曲率，没有明显的压力相关的人工制品。
可切换光调制器115包括涂有透明电极260的基板290。在可切换光调制器的电极260之间，有一个或多个构成电光功能或单元275的层，如前面关于合适的可切换光调制器类型所描述的那样。在相对的基板(即相对ito电极260)上，制备连接级：电源或信号引线222被焊接到铜带221或其它高导电柔性材料，而后者又通过导电粘合剂或导电油墨220连接到ito电极表面260。玻璃层压板的四边用适当的硅酮或其他密封胶223密封。车身198可以被塑造成为挡风玻璃实施例10(即l或u形)提供座椅，并且保护层压板边缘，并且可以无缝地将其结合到车身中。车身198和挡风玻璃10之间的接触区域可以包括密封剂，也可以包括一个通道和功率引线222的拉紧释放。
玻璃层压板10包括基本覆盖其表面的单个可切换光调制器115，但薄膜115也可以仅覆盖层合板10的一部分，并且所述裸露区域可以具有额外的夹层或pet片，以在所述一对板155之间创建均匀的厚度。在一些实施例中，夹层具有容纳可切换光调制器115的切断区域，并且在这种情况下，玻璃层压板有三个或更多的独立的具有三明治纹理的夹层片。此外，玻璃层压板10可以具有以平铺或分区方式分布的多个薄膜115(即不重叠)。
在实施例中，可以使用夹层210来添加功能，例如以下一个或多个功能：紫外线过滤(>99％)、安全性和保密性(w.r.t.破损和碰撞中的穿透)、隔声、防火和装饰或着色。夹层210可以是聚乙烯醇丁醛(pvb)，乙烯-醋酸乙烯酯(eva)或聚氨酯(pu)，并有利地结合了紫外线过滤功能，吸收99％或更多的入射紫外光。优选地，eva夹层被使用，因为这些具有最低的最高加工温度和良好的与pet基板的粘着性。真空袋玻璃层压工艺优于高压釜。适用于本发明的夹层膜包括日本普利司通公司的evasafe和日本sekisui的s-lecen。两家供应商都提供了将pet薄膜层压成玻璃的工艺指南。
图7显示了通过挡风玻璃112(包括所示箭头之间的所有元素)的横截面，该横截面是自主车辆实施例700的一部分。它包括可切换的光调制器膜115(与前面的图6有关)使用光学粘着层145应用于预先组装的玻璃层压板157的内面(即先前的组件是常规挡风玻璃)。在图7中，实施例112的挡风玻璃显示了第二光状态，并且实施例700的车辆控制系统具有自动驾驶模式。其玻璃层压板157支持所应用的可切换光调制器115，并与车辆车身198结合。可以有可选择的掩蔽元件124(例如搪瓷或油漆)以隐藏可切换光调制器115的边缘区域，并且这些元件可以从车辆700内外创建无缝外观。
将可切换光调制器薄膜115应用于玻璃表面的合适的粘接剂类型145包括压敏胶，以及适当的技术，包括在一对nip辊之间进行叠层。优选地，该粘合剂以一层(在使用前用释放衬垫保护)的形式出现，例如光学透明粘合剂(oca)，或者，可选的该粘合剂是光学透明树脂(ocr)。优选地，所述粘合剂是可重复使用的，或者提供使用外部手段(例如适当的溶剂)去除的能力。如果尚未提供，则粘合剂层145可以包含紫外线(uv)过滤器，并且在使用中将阳光紫外光谱的99％或更多过滤用于屏蔽所应用的可切换光调制器115。合适的粘合剂145可以负载紫外吸收纳米粒子，具有可忽略的可见吸收性。oca薄膜和ocr树脂以及uv过滤膜和树脂可从3m公司、nittodenko公司、mactac公司、胶粘剂研究公司、日立化工公司和sekisui公司等公司获得。
玻璃层压板157是预先组装好的，符合常规挡风玻璃的规范要求。优选地，玻璃层压板157包括使用pvb中间层148和高压釜工艺以光学方式相互结合的一对薄玻璃板155。pvb中间层包含一个或多个聚合物载体片，两边都有粘合剂。pvb中间层148过滤99％或更多的阳光紫外光谱来屏蔽薄膜115。
图8显示了通过挡风玻璃113(包括所示箭头之间的所有元素)的横截面，该横截面是自动驾驶车辆实施例800的一部分。它结合了挡风玻璃10(图6)和挡风玻璃112(图7)中的元素，并且有相同的数字。在挡风玻璃实施例113中，可切换光调制器薄膜115(与之前的图6有关)使用夹层210被层压在先前组装的玻璃层压板157和第三玻璃板155之间。内板155(即与车内环境的接触)密封和保护可切换的光调制器115。在一些实施例中，内板可以是薄、透明的聚合物片，在这种情况下，光透明粘合剂145可以代替图8所示的夹层210。在其它实施例中，内板可以是薄的刚性玻璃板，或者是薄的柔性玻璃膜(例如，175微米厚)。
在一些实施例中，挡风玻璃是透明的刚性聚合物窗板，可切换的光调制器使用光学粘着层应用到其内部表面。在其它实施例中，可切换光调制器被层压在类似于图6所示的玻璃层压板10的一对刚性聚合物窗板之间。
其它车窗和开口中的可切换光调制器可与图8所示的挡风玻璃113、图7所示的挡风玻璃112或图6所示的挡风玻璃10类似。可选的，可切换光调制器可以使用光学粘着层应用于透明刚性板或层压板(玻璃或透明聚合物)的内面。在这些实施例中，可切换光调制器可以具有柔性玻璃薄膜基板以提供环境保护(例如密封)以及机械耐久性(例如，抗划痕)。
在一些实施例中，一个或多个其它车辆窗口不可切换，而是可以着色(提供从1％至75％范围内的可见光透光率的固定水平)，或不透明或半透明。优选地，在实施例中，非切换窗口具有固定的透光率，其可调节范围为10％至30％之间，这在法规允许的范围内(例如，对于后窗，而不是在驾驶模式下的前窗)。