CN107791800A - 汽车智能防眩遮阳板的实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车智能防眩遮阳板的实现方法和装置。本智能防眩遮阳板的关键是由TFT阵列驱动聚合物液晶屏进行像素级挡光，可以阻止前方射来的远光灯或阳光，防止眩目。本发明主要包括前视的深度摄像模块，用于观测前方的车辆射来的眩光；同时配有后视的深度摄像模块，用于观测驾驶员的瞳孔；包括TFT阵列驱动的聚合物液晶的遮阳板，可以做到像素级的灰度来遮挡光线，而透明的时候可以达到汽车安全技术标准要求的大于75%的要求。

Description

汽车智能防眩遮阳板的实现方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车遮阳板技术领域，尤其涉及一种用于夜间行车消除前面车辆大灯眩光，以及白天的行车时候遮蔽阳光，做到被动消除眩光的影响，提高行车安全的智能防眩遮阳板装置。

背景技术

汽车夜间行车会车的眩光是影响行车安全的关键因素和重要问题， 尤其是前照灯光偏弱的一方在对方前照灯强烈照射之下，在会车过程中形成盲区， 根本看不到己方的路况，非常危险，常常因此而发生重大交通事故。 即便双方都使用远光灯，但眩光依然存在，结果可能是相互伤害，影响行车安全。据统计，晚间的重特大交通事故中，30%~40%的原因是滥用远光灯引起的。

很多专利都在致力于解决被动眩光问题，目前一般都能在白天阻止阳光的眩光，这方面的典型有CN2011101267459，CN2013103635469，CN2010102074711，CN2008101151361等，他们的共同点都是基于液晶的遮阳板来遮挡眩光，然而普通液晶由于前后偏光片的存在，最大透光率低于50%，这个是低于国家安全标准的，虽然白天可以使用，但是在夜间会带来安全风险。

在这方面，专利TW098222386更进一步，提出了基于电致变色镜片的遮阳板，但是它的最大的缺点是电致变色变色较慢，寿命有限。专利CN2007101759601在这方面做的更好一点，它选择了PDLC作为遮阳板的屏幕，然而PDLC的驱动电压较高，且默认是不透明状态，这也会带来安全隐患。

CN2015105623499和CN2007101759601提出了通过像素点来控制液晶的透光率的办法，但是均未用TFT来驱动，单纯的矩阵驱动刷新率太慢，是不能适合在高速行驶的场合使用的。CN2015105623499也提出了使用两个摄像头监视驾驶员瞳孔的办法，但是没有考虑到晚上光线弱的情况下有可能无法识别驾驶员的瞳孔。

聚合物液晶玻璃一般叫做调光玻璃，是一款将聚合物和液晶的复合物夹在两层玻璃中间，经高温高压胶合后一体成型的夹层结构的新型特种光电玻璃产品。百度百科的资料表明，它具备安全玻璃的优点，包括破裂后防止碎片飞溅的安全性能，抗打击强度好。聚合物液晶玻璃一般由玻璃、有机聚合物(PET/EVB/PET等)膜、ITO膜以及聚合物液晶复合物层等组成。而聚合物液晶膜由有机聚合物膜，ITO膜以及聚合物液晶复合物层组成，一般叫做调光膜。如果在调光膜一侧使用自粘膜，可以轻松附着在玻璃上。

聚合物液晶显示设备中的常见的一般是PDLC(Polymer Dispersed LiquidCrystal，聚合物分散液晶)，它默认是模糊的，上电透明；而另外还有一种少见的是反转式PDLC，它默认透明，上电模糊，专利CN201110147796X描述了反转式PDLC显示屏的制备方法。聚合物液晶层可以设置散乱色，比如黄色、蓝色、灰色等，这样比单纯的白色更容易接受一些。

现在的深度摄像模块方面，使用的技术有多种，比如单目结构光，双目视觉，双目结构光，TOF飞行时间法等。双目视觉方面做的比较好的有大疆的精灵4无人机，可以做到15米的检测距离。而Intel RealSense R200利用了红外激光投影和两个红外摄像头做双目结构光，还有RGB摄像头辅助成像。Google自动驾驶基于的激光探测与测量(LIDAR，LaserImaging Detection and Ranging）设备，是飞行时间(TOF，Time of Flight)法的典型代表。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种汽车智能防眩遮阳板装置。

本发明中的聚合物液晶显示设备的优选材料是反转式的PDLC材料，其默认透明，上电模糊的特性可以保证很好的断电安全性。

为了实现更好的被动防眩，本发明采用了如下的技术方案：在遮阳板放下的时候来观察，它的前部安装前视的深度摄像模块，用于观测前方的车辆的眩光，同时遮阳板的后部安装后视的深度摄像模块，用于定位驾驶员的瞳孔。前视的深度摄像模块和后视的深度摄像模块的数据都送往控制器，然后计算出前方的光源相对于驾驶员瞳孔的立体定位，最终计算出驾驶员视线和车前眩光源之间的连线在遮阳板玻璃的交汇部分的数据，把该数据送往聚合物液晶驱动模块，驱动模块依靠TFT阵列驱动聚合物液晶层精确控制该部分的透明程度，减少眩光对驾驶员瞳孔的刺激。应当遮挡的部分可以根据需要减少透光度，比如降低到30%，而其他部分仍然保持最高的透光度，比如85%以上。如果在白天，可以针对太阳直射到瞳孔的部分降低透光度到30%，而其他部分保持60%左右。

从深度摄像头的技术选择方面来说，后视的深度摄像摄像模块的用于观测驾驶员瞳孔位置和后面来的眩光的强度，可以使用双目结构光，在光线比较弱的时候，可以使用结构光辅助检测瞳孔，也可以使用红外光辅助观察瞳孔；而强光下，必须使用双目视觉方案。

前视的深度摄像摄像模块的技术方案的选择方面，可以使用双目结构光；也可以使用基于TOF飞行时间法的激光雷达，辅助RGB摄像头；最终都是为了更好的观测前车的位置。

附图说明

图1是系统的整体说明框图。

图2是遮阳板从车前视角的功能示意图。

图3是遮阳板从车内视角的安装示意图。

图4是反转式PDLC膜的示意图。

具体实施方式

首先看图1的整体说明框图，控制器需要是图形处理功能比较强的CPU/SOC/ASIC等，比如Movidius的MA2150，或者NVIDIA 的TEGRA系列。控制器从前视深度摄像头和后视深度摄像头读取数据，处理后送往遮阳板的聚合物液晶屏，或者遮阳板的聚合物液晶膜等。

本发明中涉及的遮阳板的玻璃一般是按照由钢化玻璃玻璃一般是按照由钢化玻璃，PVB/EVA等有机聚合物的胶片,ITO导电膜，摩擦取向层,聚合物液晶层,摩擦取向层,按照像素电极分割的ITO导电膜，TFT阵列，PVB/EVA等有机聚合物的胶片,钢化玻璃等次序组合而成；如果遮阳板的显示屏是聚合物液晶膜，那么此膜一般是按照PET等聚合物的胶片，ITO导电膜，摩擦取向层，聚合物液晶层，摩擦取向层，按照像素电极分割的ITO导电膜，TFT阵列，PET等聚合物的胶片等次序组成。

一般来说遮阳板玻璃是夹胶玻璃，中间层是反转式PDLC层，通过TFT阵列控制实现点阵级别的遮挡；或者是通过聚合物液晶膜实现像素或灰度遮挡。比如控制器根据需要控制遮阳板的聚合物液晶膜的TFT阵列。

图2中是遮阳板放下来后，从车前视角看去的示意图。1为遮阳板，在它的上部安装有前视的深度摄像模块，它是由两个摄像头构成的，其中一个摄像头标记为2。遮阳板的下部有3聚合物液晶屏部分，它是由TFT矩阵驱动聚合物液晶层实现选择性透光的。其中TFT矩阵的放大图如4所示。

如果远处车辆大灯发出的眩光射到了驾驶员的瞳孔中。在大灯到驾驶员瞳孔的连线和遮阳板玻璃的交汇处，分别有两个灰色的点遮蔽光线。4可以看作其中一个灰色点的放大图，可以看到其中有TFT矩阵，每个TFT都可以驱动对应的像素点的ITO电极。中间有一个TFT导通，电压通过ITO电极作用到液晶聚合物层，导致对应的聚合物液晶层动作，散射光线，部分遮挡从大灯发出到瞳孔的直射光。此处只是示意图，在实际应用中应当是多个点组成合适的形状来屏蔽眩光源。

其中前视深度摄像模块还可以作为行车记录仪使用，保存视频留作证据。

图3是遮阳板从车内视角看到的安装示意图。其中5为电源线，6为遮阳板，7是结构光投影仪模块，8为摄像头，一般来说摄像头8是成对出现的。其中7和8构成了后视深度模块，用于捕捉驾驶员的瞳孔。9是聚合物液晶模块，10和11是遮阳板固定模块。根据固定形式的不同，遮阳板可以上下旋转式，也可是上下/左右转动式。12为告警喇叭，可以在控制模块通过后视深度模块检测到驾驶员打瞌睡的时候，发出声音提醒。如果为遮阳板附加水银开关，那么可可以自动根据旋转的状态决定关闭和启动；或者附加重力感应模块实现类似功能，或者使用干簧管和磁铁实现类似功能。

图4是反转式PDLC膜的示意图， 左面是断电状态下的PDLC膜，可以看到液晶微粒按一定方向排列，光线可以直射透过，从PET膜，经过ITO导电膜，穿透聚合物液晶层，再穿透ITO导电膜，最后从一侧的PET膜透出。右面是通电状态下的PDLC膜，液晶微粒呈无序状，入射光线被散射。在图4中只画出了两侧ITO导电薄膜层，而没有画出TFT阵列。如果把一侧的ITO导电膜层按像素划分为多个电极，然后用TFT阵列驱动这些像素电极，就可以实现像素级别的控制了。

优选的，TFT阵列也可以使用最新的OTFT技术实现，以提供一定的柔韧性。

本发明的内容是易于理解的一种实现，凡是基于本发明原理且易于推知的实现，俱属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车智能防眩遮阳板的装置，其特征在于，包括前视的深度摄像模块，可以用来定位前方的光源；同时安装有后视的深度摄像模块，用于观测驾驶员的眼睛；由控制器收集前视和后视的深度摄像模块的数据并把计算后的结果送往遮阳板玻璃的TFT驱动阵列，根据需要遮挡车前光源射来的眩光。

2.按照权利要求1所述的智能防眩遮阳板，它配备有多个深度摄像模块，每个深度摄像模块可以由以下的技术实现：1)单目结构光；2)双目视觉；3)双目结构光；4)飞行时间(TOF,Time of Flight)法；比如前视的深度摄像模块由双目视觉技术实现，而后视的深度摄像模块由单目结构光技术实现；或者前视的深度摄像模块由双目结构光技术实现，而后视的深度摄像模块由也由双目结构光技术实现。

3.按照权利要求1实现的智能防眩遮阳板，其控制器是CPU/ASIC/DSP/SOC/FPGA/CPLD中的一种或多种组合实现，负责从各个深度摄像模块读取数据，发送控制指令和数据到各个聚合物液晶屏幕(包括玻璃夹层或者膜)或者结构光投影仪；控制器和深度摄像模块的摄像头之间的连接是MIPI CSI/IP/USB/Camera link/CVBS/S-VIDEO/IEEE-1394/IDB-1394/LVDS /GigE Vision/VGA/DVI/HDMI/SDI/HS-LINK/CoaXPress等高速连接中的一种或多种，而控制器和聚合物液晶屏幕/结构光投影仪的连接可以是MIPI DSI/HDMI/MHL/DVI/DisplayPort/ LVDS/eDP/IP/USB/WIDI/WiHD/CVBS/S-VIDEO/FPD-Link/VGA/UVC等高速连接中的一个或多个；控制器可以使用方波或正弦波通过TFT阵列驱动屏幕做到像素级别的控制，也可以做整体电压调节来改变整块玻璃的灰度。

4.按照权利要求1实现的智能防眩遮阳板，其遮阳板的主体一般是按照由钢化玻璃，PVB/EVA等有机聚合物的胶片，ITO导电膜，摩擦取向层，聚合物液晶层，摩擦取向层，按照像素电极分割的ITO导电膜，TFT阵列，PVB/EVA等有机聚合物的胶片，钢化玻璃等次序组合而成；如果遮阳板的主体是聚合物液晶膜，那么此膜一般是按照PET等聚合物的胶片，ITO导电膜，摩擦取向层，聚合物液晶层，摩擦取向层，按照像素电极分割的ITO导电膜，TFT阵列，PET等聚合物的胶片等次序组成。

5.按照权利要求1实现的智能防眩遮阳板，其聚合物液晶层可以是聚合物分散液晶(PDLC,Polymer Dispersed Liquid Crystal)，其特性为默认模糊，通电透明；优选的，其聚合物液晶层应当使用反转式PDLC，其特性为默认透明，通电模糊；优选的聚合物液晶层可以设置散乱色，比如黄色、蓝色、灰色等。

6.按照权利要求1实现的智能防眩遮阳板，其控制器可以与ECU通过CAN-BUS,LIN,VAN-BUS,MOST,Byteflight,FlexRay,J1850,A-BUS,I-BUS,ST-FIAT,MI-BUS,K-BUS,BEAN,CAN等汽车总线连接，交换数据，接受指令。

7.按照权利要求1实现的智能防眩遮阳板，包括外壳、将外壳与车身连接的固定装置，还包括可插拔的、部分固定在外壳中的聚合物液晶滤光屏，围绕聚合物液晶滤光屏位于外壳之外部分四周的包边保护条，以及固定在外壳中的作为整个汽车用智能遮阳板控制中枢的主板，其上集成有控制模块、前视深度摄像模块、后视深度摄像模块、液晶TFT驱动模块、可选的声音告警模块等。

8.根据权利要求7所述的汽车用智能防眩遮阳板，其特征可以是以下功能任意组合：1)所述保护条采用一体注塑成型，其截面为圆形或椭圆形，留有供所述聚合物液晶滤光屏放入的凹槽；2)所述固定装置为两处，分别为卡扣和铰链机构；3)所述铰链机构的结合位置的左右两端都设置有硅胶减震装置；4)所述的遮阳板在结构形式上可以是上下旋转式，也可是上下/左右转动式。

9.根据权利要求7所述的汽车用智能防眩遮阳板，它还可以有以下的功能：1)后视深度摄像模块还可以检测驾驶员的眨眼情况，如果发现驾驶员有瞌睡的情况，可以发声提醒；2)它的前视深度摄像模块还可以作为行车记录仪使用，保存视频留作证据；3)可以附加水银开关自动根据旋转的状态决定关闭和启动，或者附加重力感应模块实现类似功能，或者使用干簧管和磁铁实现类似功能。