CN104350414A - 用于机动车辆驾驶员或乘客的自适应眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆(20)的驾驶员或乘客的自适应眼镜(28)，所述眼镜(28)包括具有屏幕的镜片，所述屏幕具有可在最大值(CT_MAX)和最小值(CT_min)之间变化的透射系数。根据本发明，使用无线通信协议来控制眼镜(28)的镜片的透射系数(CT)。本发明旨在用于机动车辆驾驶。

Description

用于机动车辆驾驶员或乘客的自适应眼镜

技术领域

本发明涉及适合于由机动车辆驾驶员和/或乘客佩戴的眼镜，该眼镜用于向他们提供在由他们占据的车辆前方的道路场景的改进的视场。

存在很多情形，其中在道路场景中存在的一个或多个元素可能干扰该道路场景的清晰视场，并且尤其可能使驾驶员或乘客目眩。虽然乘客可以把目光从道路场景移开以避免目眩，但是由于明显的安全原因，驾驶员无法将其眼睛从道路上移开。

当外部亮度可变化到相当大的程度(例如在晴朗的天气下)时，当各种事件可能替代地强烈照亮道路场景或使其变暗时，可能在日间遇到这些情形。

当外部亮度较低时，使得近光光束前灯(也被称为“法定”灯)必须被开启时，在夜间也可能遇到这些情形。

通过国际规范管理由被安装到车辆的照明设备所发出的光束，该国际规范指定了将被使用的最大和最小强度，例如在位于距照明设备的一定距离处的并且在该照明设备的轴线上的屏幕上测量的最大和最小强度。在近光光束前灯的具体情况中，这些规范的目的是同时：

-使得安装有该照明设备的车辆的驾驶员能够具有对其正在行驶的道路场景的满意照明，从而他能够以最佳的可能条件感知他的环境，并且

-避免使其它车辆的驾驶员目眩，无论他们是在相对的方向上行驶(接近的车辆)还是在相同的方向上行驶(跟随的车辆)。

如果接近车辆的近光光束前灯被开启并且发出近光光束的前灯被不良地调整或甚至略微失调，则这将足以引起目眩，因为接近的车辆的近光光束将包括比被称为明暗截止线(cut-off)水平的规范上限更高的光线，这些光线被规范所禁止。

而且，即使接近的车辆的照明设备被正确地调整，如果这些设备的外透镜(光线穿过该外透镜)被弄脏，则所发出的光束可能仍然产生目眩。这是因为存在于外透镜上的任何污物形成了光漫射的中心，即在所有方向上发光的次级光源。外透镜的污物越大，照明设备发出令人目眩的光束的趋势越大。

接近的车辆的近光光束前灯也可能在其中这些车辆的后备箱包含相当重的行李的另一情形下令人目眩。在该情况下，车辆的姿态被改变并且不再是水平的，车辆的前部被抬高。通常提供手动或自动操作的校正器以降低光束，从而使其重新符合规范。如果校正器未被操作或如果其是故障的，则近光光束将包括位于规范上限之上的光线，这些光线引起目眩并且被规范所禁止。

如果在相对方向上接近的车辆是重货物车辆，该车辆的前灯通常被安装为比轻型车辆的那些前灯更高，则增大了由该车辆带来的目眩的这些风险。

本发明处于该背景中，并且打算向车辆的驾驶员和乘客提供眼镜来使得他们能够避免在日间被强烈阳光照耀的道路场景弄得目眩，并且能够避免在夜间被其近光光束变得令人目眩的接近的车辆弄得目眩(尤其是在上述情形之一中)。

背景技术

已提出各种解决方案来对驾驶员的日间目眩进行补偿。

常规的解决方案是佩戴太阳镜，以避免被太阳弄得目眩，并且使得在车辆前方的道路场景的细节被更清晰地辨别。

用于驾驶员的这些太阳镜的缺点是每当车辆行驶穿过阴影地区或隧道时，或者当太阳被浓密的云掩盖时，他必须移除这些太阳镜。这是因为由太阳镜提供的本质上恒定的衰减在缺少由于太阳引起的任何不便的情况下具有同样的效果，使得驾驶员难以感知道路场景的细节。

这些常规太阳镜的改进是提供对环境光水平敏感的光致变色的眼镜镜片。这些镜片具有根据它们所受到的紫外辐射的量而改变颜色的属性。这些光致变色的镜片的熟知缺点是它们仅非常逐渐地返回到它们在缺少紫外辐射的情况下的较好清晰状态。返回到清晰状态所花费的时间远长于着色所花费的时间。

进一步的缺点是因为它们仅对紫外射线的存在做出反应，它们在驾驶机动车辆上的使用通常没有产生益处，因为大部分的现代车辆的风挡都阻挡了这些紫外射线的透射。光致变色的镜片因此无法防止机动车辆的驾驶员由于外部亮度的大变化所致的目眩。

已提出了比简单的太阳镜或光致变色的太阳镜更复杂的其它解决方案。例如，US3961181公开了用于车辆驾驶员的屏幕，该屏幕独立地保护两个眼睛，但是同时保护两个眼睛免除由于阳光所致的日间目眩和由于接近的车辆的前灯所致的夜间目眩的影响。该屏幕包括一系列可电气地控制的竖直的并置的连续单元(例如液晶)，这些单元在缺少施加的电压的情况下是透明的，并且根据所施加的电压而变暗。将电气阻抗随着亮度而增大的光敏传感器的阵列与该系列单元相关联。将遮蔽物放置在这些传感器前方以在这些传感器上建立阴影。将电气控制装置插入传感器和屏幕的单元之间以根据从各个传感器接收的信号来控制单元的透射因数。

该结构是相对难以构建和调整的，其目的在于仅使位于目眩的源和驾驶员的眼睛之间的那些单元变暗。

此外，US4848890公开了其镜片由液晶单元的矩阵形成并且其框架设置有方向性光敏传感器的眼镜。根据到来的太阳光线所来自的方向，单元被切换到不透明的状态以防止眼镜的佩戴者被太阳弄得目眩。该装置的主要缺点与以下事实有关：大部分的眼镜镜片(实际上每个镜片的表面的四分之一)变暗，引起与驾驶机动车辆不相容的视野的减小。

EP0498143还公开了用于机动车辆驾驶员的主动抗目眩屏幕。被固定到车辆的风挡或可采取眼镜镜片的形式的该屏幕包括环境亮度传感器，同时还将所测量的值与阈值进行比较的测量电路控制形成该眼镜镜片的液晶的透明度状态。该镜片在没有测量信号的情况下是完全透明的。该装置的缺点是其以二进制模式，以开关(on-off)模式工作，镜片根据亮度是低于还是高于预定阈值而处于最大或最小透明度状态。

已测试其它解决方案来补偿驾驶员的夜间目眩。

例如，文档FR2846756公开了用于改进驾驶员的夜视的方法，包括在光源的附近的第一偏振滤光片和在驾驶员的视野中的偏振方向垂直于第一滤光片的偏振方向的第二偏振滤光片。

该解决方案理论上是令人满意的，但是为了变得有效，其将需要道路上的所有机动车辆在它们的照明设备的保护性外透镜上安装有偏振滤光片，并且其将要求驾驶员被提供有偏振眼镜。

此外，EP0498143A1公开了包括光学传感器的抗目眩设备，该光学传感器提供与在预定测量角内的环境亮度的值成比例的信号。该传感器将该信号传输到用于测量和与预定阈值比较的电路。如果所测量的值超过预定值，则比较电路发送用于开启电敏屏幕的信号，该电敏屏幕被设计为当该信号被传输时从在信号缺失的情况下全透明的状态改变到部分透明或着色状态，并且然后当信号结束时返回到透明状态。

该设备的缺点是其影响了对整个道路场景的感知。如果环境光水平超过所授权的阈值，则整个道路场景将是模糊的，尽管可通过形成道路场景中的单个点的仅一个元素来建立过量光水平。在该情况下，被提供有该抗目眩设备的驾驶员可能无法看到道路场景中的某些重要元素，例如即将来临的危险的交通标志警告，或由其自己的前灯光束照亮的道路表面。

文档US2009/213282公开了用于通过使用可调整的可变透射眼镜来治疗年龄相关性黄斑变性(ARMD)的医学眼镜。这些眼镜包括液晶，该液晶的透射根据取决于环境亮度的电位的施加而改变。液晶的透射取决于施加到该液晶的PWM信号的占空比。用于医学或治疗目的的该设备要求相对复杂的电子或数据处理基础架构，并且因此不能应用到车辆驾驶员。

文档WO92/10130公开了其镜片包括液晶膜的眼镜，该液晶膜根据电场而可选地成为透明的或不透明的，电场本身是由承载于眼镜框架上的传感器测量的环境亮度的函数。该文档还公开了，液晶膜被分为多个单元，当其位于亮光源和眼镜的佩戴者的眼睛之间的路径上时，可使每个单元可选地成为透明的或不透明的，并且该应用是针对机动车辆的夜间驾驶。

文档EP0459433、US3961181和GB2445365公开了用于车辆的夜间驾驶的抗目眩设备，具有对车辆前方的道路场景进行拍摄的相机以及具有像素的液晶屏，如果它们位于光源和驾驶员的眼睛之间的路径上，则根据道路场景中的光源来控制该像素的透明度。

这最后四种设备要求大量的计算能力，以便提供可接受的响应时间和准确性。因此它们是非常难以使用并且非常昂贵的。

发明内容

本发明出于在该背景中并且具有通过向车辆的驾驶员和乘客提供用于以下目的的眼镜来在对车辆前方的道路场景的观察方面提供对车辆的驾驶员和乘客的辅助的目的：

-在日间中：

●对强烈阳光照射的道路场景的亮度进行衰减，并且防止驾驶员和乘客的目眩，并且

●向道路场景的视场提供根据道路场景的亮度的降低而渐进地减小到当道路场景的亮度为低时的最大透明度点的衰减，

●衰减的该变化自动发生，并且

-在夜晚，提供：

●当道路场景被车辆的照明设备照亮时的道路场景的综合视场，以及

●存在于道路场景中并且不属于驾驶员和乘客所占据的车辆并且可能干扰他们对道路场景的感知的光源的衰减的视场，

这些眼镜不要求复杂和昂贵的基础架构，不阻碍驾驶员或乘客的移动，并且不限制他们的视野。

为此目的，本发明提出了用于机动车辆驾驶员或乘客的自适应眼镜，该眼镜包括具有透射系数可在最大值和最小值之间变化的屏幕的镜片。

根据本发明，根据无线通信协议来控制眼镜镜片的透射系数。

根据本发明的其它特性，独立地或组合地考虑：

-通过控制单元控制眼镜镜片的透射系数；

-通过无线电波、红外波或超声波来控制眼镜镜片的透射系数；

-通过测量车辆前方的道路场景的亮度的传感器来控制该控制单元；

-通过位于安装到车辆的风挡的内面上的传感器来测量车辆前方的道路场景的亮度；

-通过控制单元来控制眼镜镜片的透射系数，所述控制单元用于接收来自用于测量车辆前方的道路场景的亮度的传感器的信号以及来自用于测量眼镜镜片所透射的光量的传感器的信号；

-眼镜镜片所透射的光量的传感器测量由驾驶员的眼睛的角膜反射的光量；

-通过控制单元改变眼镜镜片的透射系数，该控制单元同步地控制由安装到车辆的至少一个前灯发出的光束的强度变化；

-控制单元接收来自用于测量由眼镜镜片所透射的光量的传感器的信号；

-由眼镜镜片所透射的光量的传感器测量由驾驶员的眼睛的角膜反射的光量；

-与由车辆仪表盘呈现的明亮视觉显示同步地并且与车辆的操作或环境相关地控制眼镜镜片的透射系数；

-与车辆的内部照明同步地控制眼镜镜片的透射系数，该内部照明仅当可变透射屏幕的透射系数位于其最小值时被开启；

-眼镜具有其自己的电源；

-眼镜具有液晶屏或微机电系统；

-透射系数是根据脉宽调制(PWM)模式可变的。

附图说明

根据参考附图在非限制的基础上提供的示例性实施例的以下描述，本发明的其它目的、特性和优点将变得清楚，在附图中：

-图1以局部截面示意性地示出其中使用了根据本发明的眼镜的车辆；

-图2示意性地示出根据本发明的设备的操作的图；

-图3A-3C示出处于日间驾驶配置中的本发明的电路中使用的各种信号的时序变化的图；

-图4示意性示出如可被车辆的驾驶员或乘客观察到的道路场景；

-图5以从上面的视图示意性示出车辆所发出的根据规范的近光光束；

-图6A和6B示出如由图1示出的车辆的驾驶员观察到的道路场景；图6A示出不具有根据本发明的设备的场景，而在图6B中车辆安装有根据发明的设备；

-图7示出车辆驾驶员的平均视野；

-图8A-8C示出处于夜间驾驶配置中的时序变化的图，图8A示出被供应到图1的车辆的前灯的光源的电功率，而图8B示出由这些前灯发出的发光强度，而图8C示出可变透射的屏幕的透射系数的时序变化，以及

-图9A和9B分别示出图8B和8C的变型，图9A是由前灯所发出的发光强度的时间变化的图，而图9B是可变透射的屏幕的透射系数的时间变化的图。

具体实施方式

图1示出穿过由附图标记20整体指示的车辆的局部截面，该车辆在道路10上行驶并且由通过其眼睛象征性指示的驾驶员24控制。

在本说明书的剩余部分中，将仅参照车辆20的驾驶员进行描述。然而，本发明可同样地应用于该车辆中的乘客。除非明确声明，术语“驾驶员”因此应被理解为还额外地表示车辆中的一个乘客或多个乘客。

如上所述，驾驶员24可能在以下情况下被车辆前方的道路场景SR的元素弄得目眩：

-在日间，在阳光非常充足的天气下，

-或在夜晚，被在相对方向上行驶的车辆的前灯弄得目眩。

下面描述这些状况。

日间行驶状况

如图1所示，在阳光充足的天气下，尤其在日末时当太阳S在水平线上低沉的时候，车辆20前方的道路场景SR被强烈地照亮，并且该驾驶员24可能不仅仅被弄得目眩，而且可能还无法辨别该道路场景中对其安全来说重要的细节(例如危险附近的交通标志警告或其正行驶的路面的状态)。

本发明因此提出向驾驶员24提供一对自适应眼镜28以调节到达驾驶员的眼睛24的光量。为了清楚的目的，已示出仅一个眼镜镜片。

眼镜镜片28被设计为具有非常短的响应时间并且允许其透射系数的快速变化。液晶使得能够制造具有可变透射系数且具有非常快的毫秒级别的反应时间的该类型的屏幕。也可使用微机电系统实现这些响应时间，例如US7684105中描述的类型。

有利地，眼镜28具有其自己的以纽扣电池或可再充电微型电池的形式的电源(未示出)，类似用于观看三维动画影像的眼镜的那些电源。

事实上，液晶屏或微机电系统的透明度状态或透射系数的控制仅要求最小的电功率，从而例如纽扣电池等微型电池是足以充分在相当长的时间长度上提供使用液晶或微机电系统的眼镜镜片的正确工作。

为了控制眼镜镜片28的透射系数，本发明提供了用于测量车辆前方的道路场景SR的亮度的光敏传感器31的使用。

有利地，光敏传感器31位于车辆20的风挡26的内面上，处于内后视镜(未示出)的水平处，即在风挡26的上部的中间处。该位置使得能够采集特别表示起始于道路场景SR的车辆外部的亮度的信息。而且有利地，光敏传感器31的测量信号也可被用于如在大多数现代车辆中那样，当道路场景SR的亮度降到预定阈值之下时使近光光束前灯被开启。

如在图2中的更多细节示出的，由电路33接收和处理光敏传感器31的输出信号S_L，电路33适合于将该输出信号S_L转换为用于控制眼镜镜片28的透射系数的信号S_C，该信号S_C转而由控制单元30接收，控制单元30用于控制可变透射的眼镜镜片28的透射系数。

控制单元30控制用于控制眼镜镜片的透射系数的电路34，电路34本身包括发射器38，发射器38用于例如根据无线通信协议，例如根据蓝牙或Wi-Fi(注册商标)标准，来发射无线电波、红外波或超声波。

这些波在说明书的剩余部分中被称为“远程控制波”O_T。眼镜28设置有这些远程控制波O_T的接收器40。

根据本发明，眼镜镜片28的透射系数的调节根据由光敏传感器31所测量的道路场景SR的亮度实时发生。

为此目的，响应于表示车辆20前方的道路场景SR的亮度的光敏传感器31的输出信号S_L，电路33产生控制信号S_C，信号S_C是信号S_L的函数。然后通过控制电路34的发射器38将控制信号S_C经由波O_T和接收器40发射到眼镜镜片28。

因此根据已知的原理，根据接收的信号S_C，即根据传感器31所测量的亮度，来调节眼镜镜片28的透射系数。

因此，随着传感器31所测量的亮度增大，信号S_L变得越强，并且眼镜镜片的透射系数变得越小，或换言之，眼镜镜片28变得越不透明。

如果车辆20从强烈阳光照射的区域移动到阴影区域(例如隧道)，则道路场景SR的亮度急剧下降。信号S_L的值同样急剧改变，信号S_C的值同样如此。通过波O_T将该变化传输到眼镜镜片28，眼镜镜片28的透射系数突然增大，因此允许驾驶员立刻具有对该新的变暗的环境的清楚视野。

在驾驶员的眼睛的瞳孔扩大以适应突然的黑暗之前，眼镜镜片28变得清楚。因此通过以下事实来增强根据本发明的眼镜的优点：因为眼镜镜片28已变得更清楚，比起在驾驶员未佩戴任何眼镜的情况，到达眼睛的光量的变化具有更低的幅度，并且不得不扩大到较小的程度的瞳孔更快地到达其新的孔径。

在来自隧道的出口处，同一现象以相反方向重复，眼镜镜片28实质上瞬间返回到其较低的透明度，并且向驾驶员快得多地提供阳光照射的道路场景的被衰减的视场。

因此，根据本发明，已提供一对具有镜片的眼镜，该镜片具有可变透射并且具有根据驾驶员所观察的道路场景的亮度实时调整的透射系数：随着亮度增大，眼镜镜片变得越暗，并且反之亦然。

在亮度极其可变的环境中行驶的车辆20的驾驶员24因此能够经由上述眼镜28观察其车辆前方的道路场景SR，这些眼镜

-对强烈阳光照射的道路场景的亮度进行衰减，并且防止驾驶员的目眩，

-向道路场景的视场提供根据道路场景的亮度的降低而渐进地减小到当道路场景的亮度为低时的最大透明度点的衰减，

-该衰减的变化自动发生，

-眼镜28不引起不便，因为它们未被连接到任何有线连接，根据无线通信协议来控制眼镜镜片28的透射系数CT。

为了找到精确地产生所期望的变暗的透射系数，如图2所示，可以在该系数的控制中包括反馈回路。

在该回路中，眼传感器50测量由驾驶员的眼睛24的角膜反射的光量。传感器50例如被并入到由驾驶员佩戴的眼睛28的框架中。

假设眼睛所接收的光已穿过眼镜镜片28。由传感器50对眼睛24的角膜所反射的光量的测量在初步校准或校正(如果必要的话)之后提供了对到达该眼睛24的光量的测量，并且因此提供了对透过眼镜镜片28的光量的间接测量。

通过链路52将透过眼镜镜片28并且撞击眼睛24的光的这一测量结果L_I传输到控制单元30。以虚线示出的链路52可有利地通过无线链路形成，例如通过使用根据无线通信协议(例如根据蓝牙或Wi-Fi(注册商标)标准)的无线电波、红外波和超声波来形成。

因此，控制单元30可同时访问：

-由传感器31提供的道路场景SR的亮度的直接测量结果，以及

-由传感器50提供的在眼镜镜片28的衰减之后的道路场景的亮度。

控制单元30包含比较器，比较器将在光穿过眼镜镜片28之后撞击眼睛24的光的测量值L_I与存储器54中包含的设定点值V_C进行比较。根据测量值L_I和设定点值V_C之间的差别，并且根据信号S_C(其本身是车辆外部的亮度值的函数)，控制单元30不断调整经由波O_T传输的控制信号以使测量值L_I等于设定点值V_C。

该设定点值V_C可被固定在存储器54中，或优选地，可以是可调整的，例如由驾驶员经由如图1所示的车辆20的仪表盘来调节。

因此驾驶员24能够将眼镜镜片28的变暗程度设定为任何期望值，以便以最佳可能的条件观察车辆前方的道路场景，到达其眼睛的光量保持恒定并且等于如由驾驶员指派到存储器54中的预定值。

根据本发明的优选实施例，可以使信号的传输不以如上所述的连续、模拟的方式发生，而是根据图3的图，以数字的方式，即以交变的方式，优选以PWM(代表表述“脉宽调制(pulse widthmodulation)”)模式，以预定的频率发生。

根据该优选实施例，光敏传感器31发送模拟信号，该模拟信号的值是其从车辆前方的道路场景接收的发光强度的函数。传感器31与将该模拟信号转换为PWM编码的数字信号S_L的电路相关联。

如图3A所示，该信号S_L在对应持续时间(t₁)的S_Lmin的值和对应持续时间t₂的S_LMAX的值之间变化，持续时间t₁和t₂的和定义了交变信号S_L的周期T，交变信号S_L进一步由占空比β来表征。

应当注意的是，信号S_L的占空比β由信号处于最大时所对应的持续时间t₂与该周期的持续时间T之间的比率来确定，并且因此从0变化到100％：

$\mathrm{\β}=\frac{t_2}{T}$

该信号S_L的占空比β因而表现为由传感器31接收的发光强度的直接函数。

由电路33接收该信号S_L，电路33将其转换成图3B中所示的控制信号S_C。

信号S_C在对应持续时间t₁的最大值S_CMAX和对应持续时间t₂的最小值S_Cmin之间变化，具有与信号S_L相同的周期T＝t₁+t₂，并且具有占空比α，使得

$\mathrm{\α}=\frac{t_1}{T}1-\mathrm{\β}$

总之，响应于由光敏传感器31提供的信号S_L(其是车辆20前方的道路场景SR的亮度值的函数)，电路33产生根据图3B的图的如下交变信号S_C：

-处于脉宽调制(PWM)中，

-处于预定频率

并且具有占空比α，图3B示出如由传感器31测量的车辆前方的道路场景的亮度。

经由控制电路34通过远程控制波O_T将该信号S_C发送到接收器40，接收器40然后控制眼镜镜片28的透射系数，如果必要的话允许通过信号L_I和V_C做出的校正。

如图3C所示，该透射系数响应于信号S_C在对应持续时间t₁的CT_MAX的值和对应持续时间t₂的CT_min的值之间变化，具有与信号S_C相同的占空比α以及相同的频率v。

值CT_MAX是眼镜镜片28具有其最大透射度时所对应的值。在大多数情况下，液晶屏在缺少任何电气激励的情况下具有该状态，换言之在休止状态下，并且仅在电场的影响下是不透明的。在这些情况下，值CT_MAX对应于形成眼镜镜片28的液晶的最小激励。

在一些情况下，液晶屏或具有微机电系统的屏幕的休止状态可以是：其中其具有最大不透明度，仅在电场的影响下变得透明。在该可能发生的事中，值CT_MAX对应于形成眼镜镜片28的液晶或微机电系统屏幕的最大激励。

经过必要的修改(mutatis mutandis)，上述解释应用于眼镜镜片28的透射系数的值CT_min。

因此，图3C的图示出眼镜镜片28的透射系数CT的变化，而不是这些眼镜镜片的激励信号的变化。

驾驶员24因此能够透过眼镜镜片28观察道路场景SR，根据道路场景的亮度实时调整眼镜镜片28的透射系数：随着道路场景变得更亮，可变透射眼镜镜片渐增地使到达驾驶员24的光衰减。

通过具有频率v并且具有占空比α的这些眼镜镜片的最大和最小透明度的状态序列，来实现眼镜镜片28的透射系数的自动调整。频率v被选择为足够高以防止对于车辆20的驾驶员24来说的任何闪烁现象。频率v将例如比100Hz大，以完全从视觉暂留现象获益。

如在具有模拟操作的实施例的情况下，可提供反馈回路。在该情况下，光敏传感器50发送模拟信号，该模拟信号的值是其从驾驶员的眼睛的角膜接收的发光强度的函数。传感器50与将该模拟信号转换为PWM编码的数字信号L_I的电路相关联。

在该实施例中，控制单元30接收：

-由传感器31提供的道路场景SR的亮度的直接测量结果的信号，以及

-由传感器50提供的在由眼镜镜片28衰减之后的道路场景的亮度的测量结果的信号。

以与表示设定点值V_C的信号相同的方式对这两个信号进行PWM编码。

如在具有模拟操作的实施例中，控制单元30的比较器可使用这些信号来不断地调整经由波O_T传输的控制信号，以使所测量的值L_I等于设定点值V_C。

夜间行驶条件

其它事件可能干扰驾驶员对道路场景的观察，尤其是在夜间驾驶时，这些干扰元素采用尤其是在相对方向上行驶的车辆的前灯的形式。

最初参考图4，道路场景SR被示意性示为其可由驾驶员或其乘客在规则的夜间驾驶情形下感知。图6A和图6B示出在夜间驾驶中，在近光光束前灯已被开启之后该道路场景的视图。

道路场景SR除了道路10本身之外通常包括如结构等路边元素，或如在所示出的本示例中的路肩和树木，交通标志和跟随或接近的其它车辆。

可将被车辆的近光光束前灯照亮的道路场景中的可见元素分类为若干个种类：

-被动元素或被动源，例如风景元素，例如道路10，路肩和树木12、相邻结构等，即接收由车辆前灯发出的光并且在所有方向上相同地漫射(或换言之，仅具有诱发的亮度)的元素，因为它们被照亮得越多，它们就越亮；

-半主动元素或半主动源，例如交通标志14、路面上的荧光标志线16、跟随(在相同方向上行驶)的其它车辆的反射体19等，即接收由车辆前灯发出的光并且在优选的方向上(通常大约在其所来自的方向上)反射该光的显著部分；换言之，这些元素也仅具有诱发的亮度，但是该亮度比被动元素的亮度更大，

-主动元素或主动源，例如其它接近的车辆(在相对方向上移动的那些车辆)的照明设备18、三色交通信号灯、路灯等，即不管它们所接收的照明如何，本身是光源并且自身发光的元素；换言之，这些元素不管它们所接收的照明如何，都具有固有的亮度。

因此道路场景的所有元素被驾驶员感知为具有为以下亮度的和的亮度：

-它们的固有亮度，其对于被动和半主动元素来说是零，以及

-它们的诱发亮度，其对于主动元素来说是可忽略的。

因此，在图4的道路场景中，可看到以下：

-被动源，例如道路10、路肩和树木12，

-半主动源，例如交通标志14、路面上的标记线16和跟随的车辆的反射体19，以及

-主动源，例如在相对方向上行驶的车辆的前灯18。

根据一般规则，被动和半主动源并不产生不可接受的目眩问题，因为具有可能创建该类型的不便的大表面积的交通标志通常被定位为不与道路紧邻。

因此，由于在上文的引文中解释的各种理由，目眩的问题仅仅产生于例如在相对方向上行驶的车辆的前灯18等主动元素。

根据本发明的自适应眼镜28还通过减小作为为目眩的潜在源的主动元素的亮度，而不改变可能对于安全来说重要的被动或半主动元素的亮度，来提供用于该问题的解决方案。为此目的，本发明提出由驾驶员和乘客佩戴的眼镜28将：

-一方面，对来自于主动源的可能令人目眩的光线进行过滤，以及

-另一方面，针对来自被动和半主动源的光线是透明的，从而不掩蔽由它们包含的安全信息。

根据本发明，前灯22发出可变强度的光束，由前灯22发出的近光光束的强度的变化与眼镜镜片28的透射系数的变化同步。

换言之，由前灯22发出的发光强度的最大水平与眼镜镜片28的透射系数的最大水平一致，并且由前灯22发出的发光强度的最小水平与眼镜镜片28的透射系数的最小水平一致。

因此，当以最大光强度照亮道路场景时，驾驶员透过眼镜28对道路场景的感知是最优的。为了实现该目的，本发明提出了控制单元30应当控制：

-调节电路或驾驶员32，用于对前灯22的光源进行供电，以及

-包括发射器38的电路34，用于控制眼镜镜片28的透射系数。

当来自传感器31的测量信号对应于低于预定阈值的道路场景SR的亮度的测量信号，并且因此引起近光光束前灯被开启时，自动触发控制单元30的工作。当车辆的驾驶员本人在仪表盘处开启近光光束前灯时，则还可手动触发控制单元30的工作。

因此，根据现在将提供的描述，控制单元工作如下：

-处于“白天”模式，根据之前的描述，当前灯22被关闭时，通过控制用于控制眼镜镜片28的透射系数的电路34来实现，

-或处于“夜晚”模式，当前灯22被手动或自动地开启以发出近光光束时，通过同时控制以下电路来实现：

●用于控制眼镜镜片28的透射系数的电路34，以及

●用于调节用于前灯22的光源的电源的电路32。

在“夜晚”模式中，由控制单元30提供的控制使得：

-调节电路32引起前灯22的光源被供电，以使得前灯22发出具有在最大值和最小值之间的周期性可变强度的光束，并且

-电路34控制眼镜镜片28的透射系数，从而这些镜片周期性地从最大透明度改变到最小透明度，并且

-以同步方式控制电路32和34，当眼镜镜片28的透明度最大时由前灯22发出的强度最大，并且反之亦然，当眼镜镜片28的透明度最小时前灯22发出的强度最小。

因为前灯22提供的照明是可变的，所以被安装到这些前灯的光源应当不具有过多的惰性；换言之，发出的发光功率应当是它们所接收的电功率的直接函数。白炽灯以及放电灯只能以不适合解决本发明的问题的响应时间来满足该条件，因此，本发明提供用于前灯22的光源的半导体源的使用。

这些源可以采取发出白光的发光二极管、或“LED”的形式，例如安装到现代车辆的那些。它们还可以采取激光二极管的形式，在激光二极管中光线撞击荧光体层，荧光体层转而发出白光。

这些二极管对它们的电源的任何变化在光发射方面的反应是实质上瞬时的，从而它们允许对车辆前方的道路场景的照明的精确控制，并且因此能够使该照明以相对高的频率周期性变化。

类似地，液晶或微机电系统类型的眼镜镜片28提供了非常短的响应时间以及其透射系数的快速变化。

如上所述，

-眼镜28具有其自己的电源(未示出)，该电源成纽扣电池或可再充电微型电池的形式，例如用于观看三维动画影像的眼镜的那些电源，并且

-以无线方式凭借远程控制波，经由发射器38和接收器40控制眼镜镜片28的透射系数。

如果，作为环境亮度的减小的结果，通过驾驶员手动地或通过环境亮度传感器自动地开启前灯22的光源，以便发出近光光束，即如图5中以从上面的视图所示的光束42，则控制单元30控制调节电路32，使得根据图8A中的图周期性地对前灯22的光源进行供电。

因此前灯22的光源接收例如处于PWM(表示表述“脉宽调制(Pulse Width Modulation)”)模式中、处于预定频率并且具有占空比的可在对应持续时间t₁的最大值P_MAX和对应持续时间t₂的最小值P_min之间周期性变化的电功率P。

被安装到前灯22的LED或激光二极管瞬时地周期性地对供应给它们的电功率的变化做出反应，并且因此发出如图8B中的图所示，处于相同的频率并且具有相同的预定占空比α的可在对应持续时间t₁的最大照度E_MAX和对应持续时间t₂的最小照度E_min之间周期性变化的照度E。

图8B中没有考虑光源的响应时间，其可被认为是可忽略的。如果期望光源的响应时间被显示在图8B中，这将意味着照度E从一个状态到另一状态的“转换”将示出相对于图8A所示的供应到这些光源的功率P的延迟。

应当注意的是，占空比α由电功率最大时所处的持续时间t₁与该周期的持续时间T之间的比率来确定的，并且因此从0变化到100％：

$\mathrm{\α}=\frac{t_1}{T}$

LED或激光类型的二极管几乎瞬时地对供应给它的电功率的变化做出反应。因此，由前灯22的光源发出的照度基本上以相同的占空比_α变化。

如果供应到光源的功率的最小值P_min是零，则最小照度E_min也等于零。在这些条件下，以具有占空比α的PWM模式供电的光源发出的平均照度等于：

$\stackrel{\‾}{E}=\mathrm{\α}\·E_{\mathrm{MAX}}$

因此为了确保道路场景的照度符合规范，由以PWM模式供电的光源提供的平均照度仅仅必须等于它们为了提供根据规范的照度E_REG将必须以连续条件发出的照度E_REG，即：

$E_{\mathrm{MAX}}=\frac{1}{\mathrm{\α}}\·E_{\mathrm{REG}}$

若给定使用的LED或激光二极管的特性，则容易从该特性推导出对二极管供电从而它们提供以以下频率的、在时间t₁内的期望照度E_MAX所需要的电功率P_REG，该频率为：

$v=\frac{1}{T}.$

该频率v被选择为足够高以防止对于车辆20的驾驶员和对于接近或跟随的其它车辆的驾驶员来说的任何闪烁现象。频率v将例如大于100Hz，以完全从视觉暂留现象获益。

因此将由车辆20的驾驶员和由其它驾驶员感知前灯22对道路场景的照明，如同常规的连续照明。

然而，根据本发明，车辆20的驾驶员经由眼镜28观察该道路场景，眼镜28的透射系数如图8C的图所示，可以以与前灯22的操作相同的频率并且以相同的占空比变化。

眼镜28因此具有如图8C所示的、在以下值之间变化的透射系数CT：

-在时间t₁期间镜片的透明度为最大时所对应的最大值CT_MAX，和

-在时间t₂期间镜片的透明度为最小时所对应的最小值CT_min。

优选地，如图9所示，透射系数具有其最大值CT_MAX所对应的持续时间t’₁大于照度具有其最大值E_MAX所对应的持续时间t₁，从而其在t₁之前瞬时Δt开始并且在t₁之后瞬时Δ’t结束。使用该变型实施例，可以确保：

-当光源22切换到其最大照度状态E_MAX时，透射系数CT已经具有其最大值CT_MAX，并且

-当透射系数CT已经切换到其最小值CT_min时，光源22已经切换到其最小照度状态E_min。

然而，可以布置问题，使得在照度E和透射系数CT之间的偏移Δt是在另一方向上，即：

-当透射系数CT切换到其最大值CT_MAX时，光源22已经处于其最大照度状态E_MAX，并且

-当光源22切换到其最小照度状态E_min时，透射系数CT已经切换到其最小值CT_min。

偏移Δt或Δ’t的值相对于持续时间t₁或t₂是小的，无论该偏移Δt或Δ’t是位于t₁或t₂的开始之前，还是在t₁或t₂的结束之前。因此可以说，在所考虑的所有示例中，基本上当屏幕(26、F、28)的透射系数(CT)达到其最大值(CT_MAX)时，照度(E)达到其最大值(E_MAX)。

换言之，上述第一变型(当源22已达到E_MAX时CT变得等于CT_MAX，并且当CT已经等于CT_min时源22切换到E_min)使得能够确保透射系数将在光源处于其最大照度状态E_MAX所对应的整个持续时间具有其最大值CT_MAX，并且因此驾驶员将具有如同道路场景被光源22照亮的道路场景的最佳视图。

如已关于日间驾驶状况所陈述的，值CT_MAX是眼镜镜片28具有其最大透明度所对应的值。在大多数情况下，液晶或微机电系统类型的屏幕在缺少任何电气激励的情况下具有该状态，换言之在休止状态，并且仅在电场的影响下是不透明的。在这些情况下，值CT_MAX对应于形成眼镜镜片28的液晶或微机电系统的最小激励。

在一些情况下，液晶屏或微机电系统类型的屏幕的休止状态可以是：其中其具有最大不透明度，仅在电场的影响下变得透明。在该可能发生的事中，值CT_MAX对应于形成眼镜镜片28的液晶或微机电系统的最大激励。

经过必要的修改，上述解释也以与针对日间行驶状况相同的方式，适用于眼镜镜片28的透射系数的值CT_min。

因此，图3C的图示出眼镜镜片28的透射系数CT的变化，而不是这些眼镜镜片的激励信号的变化。

优选地，透射系数CT的最小值CT_min在时间t₂期间基本上为零，或换言之，可变透射屏幕在时间t₂期间基本上是不透明的。

在这些条件下：

-眼镜28在时间t₂期间，即在前灯22的光源被关闭的时候是不透明的，并且

-眼镜28的透明度在时间t₁期间，即在前灯22的光源以最大强度照射道路场景SR的时候是最大的。

驾驶员24因此具有观看道路场景SR仿佛其被提供连续照明的常规前灯照亮的印象。

然而，由于本发明的眼镜，并且如图4所示，驾驶员在当眼镜28具有其最大透明度时的时间t₁期间看到：

-道路场景中的被近光光束42照亮的所有被动元素，例如道路10和路肩12，

-在该光束42中接收来自前灯22的光并且将该光向着车辆20和驾驶员反射回的所有半主动元素，例如交通标志14和跟随的车辆的反射体19，以及

-所有主动元素，例如接近车辆的前灯18。

在时间t₂期间，眼镜是不透明的，因此驾驶员24看不到道路场景的任何东西。

因为时间t₁和t₂以大于大约100Hz的频率v相互跟随，所以驾驶员的眼睛24在被动元素在时间t₁期间被周期性照亮的过程中，

-以频率v，

-以占空比α，

-以照度 $E_{\mathrm{MAX}}=\frac{1}{\mathrm{\α}}\·E_{\mathrm{REG}},$

来执行对他的观察的整合。

因此被动元素的连续观察的平均等于以恒定照度E_REG将做出的观察。因此，驾驶员24具有并不与常规照明提供的被动元素的视图不同的被动元素的视图。

以与被动元素相同的条件照亮半主动元素，并且它们大致以光所来自的方向反射它们接收的光的相当大部分。例如，如果占空比α等于50％，则它们在长度为一半的时间期间将接收为根据规范的量Q_REG的两倍的光量Q₂。它们将因此反射与当它们被以根据规范的量Q_REG连续照亮时的光同样多的光。

因此半主动元素的连续观察的平均等于以恒定照度E_REG将做出的观察。因此驾驶员24具有并不与由常规照明提供的半主动元素的视场不同的半主动元素的视场。

主动元素接收相对于它们所发出的量是完全可忽略的光量。然而，它们仅在时间t₁期间能够被驾驶员24观察，在时间t₁期间，眼镜镜片28提供其最大透射。

因此，主动元素仅在等于占空比α的比例的时间期间是可见的。因此它们透过可变透射屏幕的表观亮度相对于它们的实际亮度减小了比例α。

因此实现了期望的结果：参考图5，位于近光光束42中的所有被动和半主动元素在与常规照明的情况下相同的条件下是可见的。然而，所有主动元素，例如接近的车辆的前灯，以减小了比例α的亮度被观察到。

这实际上是图6A和6B所示的观察到的现象。

图6A示出常规道路场景，其中能够看到道路、道路外部的元素、交通标志和接近的车辆的前灯。

图6B示出经由本发明的眼镜28观察到的相同道路场景。显然，除了例如接近的车辆的前灯等亮度已被减小的主动元素之外，该道路场景的所有元素以与图6A中的相同条件下是可见的，无论它们是被动元素还是例如交通标志等半主动元素。

因为本发明，可以通过改变占空比α来维持被动和半主动元素的恒定可见性，并且来提供对存在于道路场景中的主动元素的亮度的期望的减小。即使接近的车辆的前灯是令人目眩的，本发明使得它们的亮度能够被减小直到它们是较不令人目眩的，而不改变对道路场景的其它细节的感知。

本发明提供若干进一步的优点。这是因为如图7所示，驾驶员的视野除了透过风挡26在他前面的道路场景之外，包括示出对于驾驶员是有用的各种视觉显示的车辆的仪表盘。

这些视觉显示可以是速度表或转速计算器的刻度盘44，或指示车辆的仪器的某些项的工作的指示器灯46。刻度盘44和指示器灯46在前灯22被开启时被开启，并且提供被照亮的视觉显示。

其它被照亮的视觉显示48可以在仪表盘之外被呈现给驾驶员，例如图7中所示的，通过利用风挡26的帮助形成虚拟图像的被已知为“平视显示器(head up display)”(HUD)的查看系统。

由车辆仪表盘或查看系统呈现的这些视觉显示因此与车辆(20)的工作或环境有关，并且本质上对于安全是重要的。驾驶员因此应当具有对它们的最清楚的可能视图。本发明还使得能够通过这些视觉显示的开启提供与可变透射屏幕(在该情况下是眼镜28)的透射系数的变化同步，来获得该结果。

根据本发明，在时间t₁期间，视觉显示44、46和/或48的亮度被增大了等于占空比α的倒数的比例。因此眼镜28具有减小位于驾驶员的视野中除了以下对象之外的所有对象的亮度的效应：

-被其自己的前灯照亮的道路场景，

-视觉显示、仪表盘或平视显示系统。

驾驶员的不便的另一可能来源是车辆的内部照明系统(例如当一个或多个乘客希望使用其以便阅读时)。如图1象征性示出的顶灯60的使用可能通过照亮在其视野中可能使其注意力分散的细节来打扰驾驶员。

本发明还使得该问题能够被克服。这是因为本发明还提供了内部照明60仅在时间段t₂期间被开启，即仅在眼镜镜片28是不透明的时间段期间被开启。然后，驾驶员不能感知内部照明被开启的事实，然而乘客可以根据他们的希望使用该照明。

因此本发明提供了通过在白天和夜晚两者使得车辆的驾驶员能够改进其对在其车辆前方的道路场景的视场来帮助车辆的驾驶员的眼镜。

这些眼镜的工作提供了总体的安全性，因为如果当外部亮度已变得相当低时由于驾驶员已关闭了这些前灯的自动控制并且还未启动手动开启控制而前灯22未被开启，则控制单元30维持在“白天”工作模式，并且因此控制眼镜镜片28使得它们具有最大透明度。

在“白天”工作模式中，根据驾驶员所观察的道路场景的亮度来实时调整镜片的透射系数：随着亮度增大，眼镜镜片变得越暗，反之亦然。

在“夜晚”工作模式中，眼镜28使驾驶员能够在其视野中具有：

-在道路场景中被其车辆的前灯发出的近光光束照亮的所有被动和半主动元素具有等于对驾驶员来说惯常的发光强度的发光强度，

-所有的主动元素具有降低的发光强度，该降低是固定的或可通过改变其前灯和其眼镜镜片的通常或公共占空比而变化的，以及

-与车辆的夜间驾驶有关的所有视觉显示也具有等于对驾驶员来说惯常的发光强度的发光强度，并且

不具有由车辆中的驾驶员认为是干扰的其它光源(例如乘客舱的顶灯)带来不便。

明显地，本发明不限于已经描述的实施例；事实上，本领域技术人员可以对本发明做出若干修改，所有的修改落入其范围内。

因此，在“白天”工作模式中，车辆的驾驶员和其乘客可均佩戴根据本发明的自适应眼镜，这些对眼镜中的每对接收作为车辆外部的亮度的函数的相同控制信号。本领域技术人员可以提供眼镜以包括适配器，使得它们的佩戴者能够根据每个佩戴者的视觉敏感度来调节由眼镜镜片提供的衰减度。因此，如果道路场景被强烈的照射，乘客可以调整其眼镜，使得他们与驾驶员相比，变暗程度较小。

类似地，在“夜晚”工作模式中，本领域技术人员能够根据本发明的教导提供可变透射的屏幕，该屏幕不是由眼镜镜片形成，而且由可类似于遮阳板那样折叠起来的屏幕形成，或者由车辆的风挡形成。然后将可以使用两个连续的可变透射的屏幕，例如：

-风挡26和遮阳板类型的可移动屏幕，以提供具有比驾驶员视野的下部的衰减(仅经由风挡自己)更大的衰减的驾驶员视野的上部(经由遮阳板类型的屏幕和风挡)，或

-风挡26和由驾驶员佩戴的眼镜28。利用该配置，驾驶员将由风挡提供的固定衰减和补充有他能在仪表盘上控制的可调整衰减中获益，同时乘客将从由风挡自己提供的固定衰减获益。

有利地，车辆中的乘客可使用相同的眼镜，以防止他们在日间被阳光照射的道路场景弄得目眩，以及在夜间被在相对方向上行驶的车辆的前灯弄得目眩，或以使得他们能够开启顶灯而不给驾驶员带来不便。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆(20)的驾驶员或乘客的自适应眼镜(28)，所述眼镜(28)包括具有屏幕的镜片，所述屏幕的透射系数能够在最大值(CT_MAX)和最小值(CT_min)之间变化，其特征在于，根据无线通信协议来控制眼镜镜片(28)的透射系数(CT)。

2.根据前一权利要求所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，通过控制单元(30)来控制眼镜镜片(28)的透射系数(CT)。

3.根据权利要求2所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，通过无线电波、红外波或超声波来控制眼镜镜片(28)的透射系数(CT)。

4.根据前一权利要求所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，控制单元(30)通过传感器(31)来控制，所述传感器(31)测量所述车辆(20)前方的道路场景(SR)的亮度。

5.根据前一权利要求所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，通过位于安装在所述车辆(20)上的风挡(26)的内面上的传感器(31)来做出对所述车辆(20)前方的道路场景(SR)的亮度的测量。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，通过控制单元(30)控制眼镜镜片(28)的透射系数(CT)，所述控制单元(30)接收来自用于测量所述车辆(20)前方的道路场景(SR)的亮度的传感器(31)的信号和来自用于测量眼镜镜片(28)所透射的光量的传感器(50)的信号。

7.根据前一权利要求所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，由用于测量所述眼镜镜片(28)透射的光量的所述传感器(50)测量由所述驾驶员的眼睛(24)的角膜反射的光量。

8.根据权利要求2所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，通过所述控制单元(30)改变所述眼镜镜片(28)的透射系数，所述控制单元(30)同步地控制由安装在所述车辆(20)的至少一个前灯(22)发出的光束的强度的变化。

9.根据前一权利要求所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，所述控制单元(30)接收来自用于测量由眼镜镜片(28)透射的光量的传感器(50)的信号。

10.根据前一权利要求所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，由用于测量所述眼镜镜片(28)透射的光量的所述传感器(50)测量由所述驾驶员的眼睛(24)的角膜反射的光量。

11.根据权利要求8-10中的任一项所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，与由车辆仪表盘呈现的并且与所述车辆(20)的工作或环境有关的发光视觉显示(44、46、48)同步地控制眼镜镜片(28)的透射系数(CT)。

12.根据权利要求10和11中的任一项所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，与所述车辆(20)的内部照明(60)同步地控制眼镜镜片(28)的透射系数(CT)，所述内部照明(60)仅在可变透射屏幕的透射系数(CT)处于其最小值(CT_min)时被开启。

13.根据权利要求1-12中的任一项所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，其包括其自己的电源。

14.根据权利要求1-13中的任一项所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，其包括液晶屏或微机电系统。

15.根据权利要求1-14中的任一项所述的自适应眼镜(28)，其特征在于，所述透射系数(CT)是根据脉宽调制(PWM)模式可变的。