CN111373308B - 光学装置以及用于检测驾驶状况的器件 - Google Patents
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Abstract
一种旨在由能够驾驶车辆的使用者使用的光学装置，所述光学装置包括：a.可控变色镜片；以及b.控制器，其中，所述控制器被配置用于使所述光学装置在至少两种不同模式之间切换，其中，至少一种模式是驾驶模式，并且其中，当所述光学装置处于所述驾驶模式时，所述镜片的控制参数满足至少一种驾驶标准。
Description
技术领域
本发明涉及眼镜领域、更具体地涉及可以根据一组给定的参数对其光学特性(最重要的是透光度)进行控制的眼镜的领域。
背景技术
眼镜的合适的光学特性取决于所述眼镜的使用条件。最重要的是，低透光度值可能与驾驶不相容。实际上，驾驶需要不会由于透光度不足而受到阻碍的重要的反应性及很好的对周围环境的感知。
随着可控变色镜片(CVL)的发展，开发能够适应驾驶状况的光学装置指日可待。
从US 8706143已知，当检测到驾驶状况时，禁用驾驶员的智能手机的某些功能。可以发现类似的现有技术，包括用于检测驾驶状况的不同器件，例如手表等。
发明内容
已知用于检测驾驶状况的独立式器件包括运动分析仪、景观分析仪、GPS等。
然而，就申请人所知，仍然需要使得眼镜能够具有较大范围的透光度(包括例如可变的τv或可变的颜色)并且同时确保眼镜的使用者可以安全驾驶。
本发明通过提供旨在由能够驾驶车辆的使用者使用的光学装置来解决上述问题，所述光学装置包括：
a.至少一个可控变色镜片；以及
b.控制器，
其中，所述控制器被配置用于使所述光学装置在至少两种不同模式之间切换，其中，至少一种模式是驾驶模式，并且其中，当所述光学装置处于所述驾驶模式时，所述镜片的控制参数满足至少一种驾驶标准。
用于表征光学装置的光学特性的光学值例如包括τv和Q信号。
控制参数优选地是最小透光度。
根据本发明的优选的光学装置是眼镜，该眼镜包括可以包含多个传感器的镜架、以及可以手动或自动修改透光度的一对镜片。镜架可以包括用于与比如智能手机等外部装置相互配合的器件。镜架还可以包括用于执行算法以便根据一组输入参数对镜片的特性进行控制的器件。
当自动地控制镜片的透光度时，可以通过任何已知方法进行控制。用于自动地控制镜片的透光度的优选的方法是国际专利申请WO2017/009544中描述的方法。
方程(1)给出了τv的定义，其中SD65(λ)是光源D65的光谱重分，T(λ)是玻璃的光谱透光度曲线，并且V(λ)是与人眼的相对光谱发光效率相关联的曲线：
Q信号是与颜色相关联的归一化参数。存在对应于绿色、红色、蓝色和黄色的四个不同的Q信号。Q信号被设定为，确保如果其高于最小阈值，则交通灯的可见性是正确的。在太阳眼镜的标准ISO 12311中定义了Q系数。
典型地，车辆是机动车辆，例如汽车、摩托车或任何可驾驶的车辆。驾驶机动车辆典型地涉及高速且繁忙的交通。这样，为了保持安全性，重要的是保持使用者可靠地获得其周围环境的任何合适的光学信息的能力。驾驶这种车辆可以典型地涉及法律框架。典型地，多数城市的交通法规禁止在驾驶时处于4级状态及更暗，即眼镜的τv低于8％。
在比如黄昏或夜间驾驶等弱光条件的情况下，需要光学装置的透光度特别高。在很多时候，法律框架将这一要求考虑在内，并且在τv不是至少75％的情况下不能在夜间驾驶。
可控变色镜片是可以优选地通过集成在镜架中的电子器件来控制光学参数(例如其透光度)的眼镜。这种镜片的示例包括电致变色镜片和液晶镜片。
广义地说，单词电致变色可以涉及在施加电信号时可逆地改变颜色的任何材料。然而，如本文所使用的，其仅表示为通过氧化还原使光学特性发生可逆变化的材料。通常，电致变色材料可以在不施加电场时是无色的，并且可以在施加电场时是有色的。
比如电致变色镜片等电致变色装置(即，含有电致变色化合物的装置，其吸光度仅取决于电场的存在)可以因此具有至少两种状态，即有色状态(当电激活时)和脱色状态(处于非活化状态)。该装置的光学透过特性取决于电致变色化合物的性质。
本发明使用的控制器被配置用于与可控变色镜片相互配合，并且其性质可以取决于可控变色镜片。在可控变色镜片是电致变色镜片的情况下，控制器将能够施加合适的电信号，以便影响电致变色镜片。所述控制器优选地被配置用于与用于检测驾驶状况的器件相互配合。
用于自动检测驾驶状况的器件可以证明是非常有用的。实际上，可控变色镜片的配戴者很可能没有意识到，在使用透光度超过3级的镜片下驾驶是被禁止的。而且，已经意识到这一点的配戴者在驾驶时如果必须进行手动操作(例如经由其镜架上的按钮)以阻止其眼镜变暗超过3级，则他们将会受到干扰。
优选地，用于检测驾驶状况的器件选自于飞行时间传感器、惯性测量单元、GPS、用于识别汽车发出的通信信号的器件、景观分析器件、多个环境光传感器、和/或UV传感器。
例如，如果配戴者正在驾驶，则能够通过飞行时间传感器来检测车辆的挡风玻璃或车顶。如果飞行时间传感器测量到距离小于某个阈值(例如1m)，则能够确定使用者处于驾驶状况下。飞行时间传感器的一个小缺点在于其可能会受到非驾驶情况(例如透过车窗观看)的迷惑。
镜架内的惯性测量单元、或使用者的智能手机的惯性测量单元、或甚至手表内的惯性测量单元可以与算法一起使用以检测驾驶状况。
智能手机的GPS、或汽车的GPS、或甚至集成在镜架中的GPS能够用来评估驾驶员的加速度和速度。这将会是极为可靠的，但是将会导致更高的功率消耗。
镜架对具体地由车辆发出的任何信号的检测能够用于可靠地检测驾驶状况。典型地，新一代的汽车装备有比如蓝牙或Zigbee连接等内部连接，其很有可能变得越来越普遍。镜架或使用者的智能手机能够检测汽车的内部连接，以便确定驾驶状况。虽然这样的系统需要镜架嵌入内部连接芯片并且启用汽车的内部连接，但是这样的系统允许可靠地确定驾驶状况。
由景观分析器件组成的用于检测驾驶状况的器件包括信号处理，该信号处理应用于镜架内部的宽视场摄像头的传感器的数据。虽然这些被证明可以令人满意，但是需要在镜架中集成足够小的摄像头并且在镜架的微控制器中集成复杂的算法。
作为替代方案，能够在镜架中集成两个垂直于地面的环境光传感器，一个方向朝前，并且另一个方向朝上。如果第一环境光传感器检测到大量可见光、而第二环境光传感器检测到的量低得多，则可以确定配戴者位于内部并且朝外看，这对应于驾驶状况。因为车辆的顶部通常比房间的天花板低的多，能够以令人满意的准确性来确定配戴者是否在注视车窗或配戴者是否在车内。
用于检测驾驶状况的最优选的器件是使用(多个)UV传感器，这些传感器潜在地与镜架内部的一个或多个环境光传感器相关联。虽然大多数工业透明材料吸收UV，但是挡风玻璃与车窗之间的截止波长可能是不同的，如图1所展示的，该图示出了在两种汽车的挡风玻璃和侧前窗上获得的透光度的测量值。这样，通过在UV范围内、在UVA或UVB范围中选择一个或多个光谱范围，可以可靠地检测使用者是否坐在驾驶员座椅中。这个解决方案可以简单地在典型的可控变色镜片镜架中以低功率消耗实现。
优选地，不同算法用于使用传感器的数据来检测驾驶状况，这取决于季节、一天中的时间、天气条件和/或地球上的地方以及配戴者头部朝向太阳的位置。
控制器还可以被配置为被手动触发，以便在驾驶模式与所述至少两种不同模式中的另一种模式之间进行切换。在那种情况下，整个光学装置可以完全没有用于检测驾驶状况的器件。然而，可替代地，该光学装置还可以包括用于检测驾驶状况的器件，并且具有手动用法和自动用法两者。还可以组合两种用法。例如，能够手动改变光学装置的光学特性，但是每当用于检测驾驶状况的器件检测到配戴者实际上正在驾驶时，使用者可能被妨碍并且不再能够切换到非驾驶模式。
该至少一种驾驶标准优选地包括使所述镜片的最小透光度绝对高于阈值、更优选地绝对高于8％。实际上，绝对高于8％的最小透光度对应于4+级镜片，这对应于大多数国家的法律框架。
该至少一种驾驶标准可以包括使所述镜片的最小透光度绝对高于阈值，并且该阈值可以根据外部亮度而不同，优选地在夜间绝对高于75％。如本文所使用的，在夜间是指一天中因为太阳照亮地球的另一侧而不能见到太阳从而使得没有直射阳光到达配戴者的时间。然而，显然，只要外部亮度低于阈值，即使不是夜间，也可以有利地使用此阈值。实际上，当外部亮度更低时，光学信息对于车辆的驾驶员而言更难以感知。这样，需要光学装置的透光度更高，以便使配戴者可获得的光学信息的水平保持可接受。
驾驶标准还可以包括在每种驾驶状况中使透过镜片看到的Q信号系数高于阈值。实际上，重要的是光学装置的配戴者仍然能够适当地感知颜色。如果是汽车驾驶员，透过镜片看到的不同的Q信号优选地足够高以允许驾驶员区分交通灯的颜色。
可控变色镜片可以是电致变色镜片。可替代地，可控变色镜片还可以是液晶镜片。可替代地，可控变色镜片还可以通过“宾主”技术获得，并且可以包含嵌在液晶基质中的二色性染料和附加化合物。
控制器可以被配置用于使所述镜片的特性随着驾驶状况的改变、优选地亮度的改变、更优选地由隧道引起的亮度的改变而改变。这允许光学装置相应地适应于驾驶状况的改变。
本发明还涉及一种可控变色镜片，所述可控变色镜片被配置用于与能够使所述镜片在至少两种不同模式之间切换的控制器相互配合，其中，至少一种模式是驾驶模式，并且其中，当所述镜片处于驾驶模式时，所述镜片的最小透光度满足至少一种驾驶标准。
本发明还涉及一种根据本发明的光学装置的使用方法，所述方法包括以下步骤：在接收到与驾驶模式有关的数据时，控制所述镜片的透光度以将所述镜片的最小透光度设定为满足至少一种驾驶标准。
本发明还涉及一种计算机程序，包括用于每当由处理器执行所述计算机程序时执行上述方法的指令。
附图说明
结合附图，通过以下本发明的实施例的详细描述将更全面地理解本发明，但本发明不限于此，其中：
-图1是示出了在两辆汽车的挡风玻璃和侧前窗上获得的对比性透光度测量值的线图；
-图2是示出了根据本发明的光学装置的使用方法的步骤的流程图；
-图3是车内的驾驶员的示意性侧视图；以及
-图4是从图3的驾驶员上方观察的视图。
具体实施方式
在本发明的示例性实施例中，汽车的驾驶员具有电致变色镜片眼镜。所述电致变色镜片眼镜具有两种不同模式，一种模式适合于驾驶要求，使得当配戴者驾驶时，眼镜处于其驾驶模式，并且此模式确保使透光度条件顾及安全且舒适的驾驶。
该眼镜具有较大范围的透光度(具有可变的τv和可变的颜色)，同时确保配戴者安全驾驶。
两种不同模式之间的差异在于电致变色镜片的光学特性、具体地是其透光度。在本示例性实施例中，光学特性在τv和光谱特征(色相色度)两方面均不同。
驾驶模式使得滤光特征符合至少一种驾驶标准，选自以下项中的至少一项：在白天驾驶的情况下τv高于8％、在夜间驾驶的情况下τv高于75％，并且通过镜片的Q信号高于最小阈值，从而允许正确地区分交通灯。例如，这种驾驶模式可以防止使用较暗模式或具有不同颜色/光谱特征的模式，这些模式只能在非驾驶模式下使用。另一种模式适合于其他用途，并且具有至少一个不符合至少一种驾驶标准的不同的滤光特征。
另外，为了提高配戴者的舒适度，驾驶模式可以适应于符合至少一种驾驶标准。例如，可以调整响应持续时间或镜片的透光度水平、镜片颜色。
可以自动检测或手动选择驾驶模式。用于自动检测驾驶状况的器件可以直接集成到镜架中、或集成在配戴者环境中(例如他的智能手机或他的汽车本身)，只要该器件与配戴者的镜架(蓝牙、WiFi、IoT、LiFi等)通信即可。
在此示例性实施例中，用于检测驾驶状况的若干器件组合在一起，以便增加这些器件的可靠性和效率。
本发明中使用的用于检测驾驶状况的器件包括与眼镜的镜架内的两个环境光传感器相关联的UV传感器。虽然大多数工业透明材料吸收UV，但是挡风玻璃与车窗之间的截止波长可能是不同的，如图1所展示的，该图示出了在两种汽车的挡风玻璃和侧前窗上获得的透光度的测量值。这样，通过在UV范围内、在UVA或UVB范围中选择一个或多个光谱范围，可以可靠地检测使用者是否坐在驾驶员座椅中。这个解决方案可以简单地在典型的可控变色镜片镜架中以低功率消耗实现。
在图1上，曲线1对应于第一辆汽车的挡风玻璃，曲线2对应于第一辆汽车的侧前窗，曲线3对应于与第一辆汽车品牌不同的第二辆汽车的挡风玻璃，以及曲线4对应于第二辆汽车的侧前窗。
曲线1和曲线3具有相似的挡风玻璃线型，而曲线2和曲线4具有相似的侧前线型。侧前线型表明，对于低至350nm的波长，T(λ)高于20％。然而，挡风玻璃线型表明，对于每个低于约380nm的波长，T(λ)基本上为零。
通过评估例如在350n到380nm之间UV场中玻璃的T(λ)，可以因此以可接受的可靠性来确定玻璃是属于挡风玻璃或是属于侧前窗。
只能使用一个UV传感器。在那种情况下，当确定UV传感器在镜架中的位置时，也可以考虑挡风玻璃与侧前窗的光谱特性之间的差异。实际上，如果是驾驶员定位在左前座椅的汽车，在传感器定位在配戴者的面部的右边的情况下，UV传感器将只能或最多捕获来自挡风玻璃的光，这样将会允许大幅度增加准确度。
可替代地，可以使用两个UV传感器。第一UV传感器测量相对于配戴者的视线方向在侧向方向40上的T(λ)。同时；第二UV传感器测量相对于配戴者的视线方向在朝前方向50上的T(λ)。如果第一传感器检测对应于侧前窗的UV分布、并且同时第二UV传感器检测对应于挡风玻璃的UV分布，则向控制器发送信号，该信号是指根据用于检测驾驶状况的第一器件，电致变色镜片眼镜的配戴者处于驾驶状况。每当任何UV传感器不再能检测到以上状况，向控制器发送第一停止信号，该第一停止信号是指根据这个用于检测驾驶状况的第一器件，电致变色镜片眼镜的配戴者不再处于驾驶状况。
还在眼镜的镜架中集成两个垂直于地面的环境光传感器，一个指向可以与方向50完全相同的朝前方向30，并且另一个指向朝上方向35。如果第一环境光传感器检测到可见光的量高于第一阈值、而第二环境光传感器检测到可见光的量远低于第二阈值，则可以确定配戴者位于车内并且看向车外，并且向控制器发送第二信号，该第二信号是指根据这个用于检测驾驶状况的第二器件，电致变色镜片眼镜的配戴者处于驾驶状况。为了避免在配戴者在房间中的窗户前面时向控制器发送第二信号，第二阈值需要足够低。实际上，由于车辆的顶部比房间的天花板低的多，因此由第二环境光传感器在汽车中检测到的可见光的量低于房间中的可见光的量，这意味着能够以令人满意的准确度来确定配戴者是否在注视车窗或配戴者是否在车内。
每当任何环境光传感器不再能检测到以上状况，向控制器发送第二停止信号，该第二停止信号是指根据这个用于检测驾驶状况的第二器件，电致变色镜片眼镜的配戴者不再处于驾驶状况。
根据本发明的本实施例的眼镜中包括的控制器位于镜架中。如图2展示的，该控制器与以上用于检测驾驶状况的器件相互配合。该控制器可以被设定处于两个位置：手动位置和自动位置。当控制器被设定在手动位置时，使用者可以手动地使眼镜在驾驶模式与非驾驶模式之间切换。当控制器被设定在自动位置时，只要控制器没有同时接收到第一信号和第二信号，就将眼镜设定为非驾驶模式。每当控制器同时接收到第一信号和第二信号，就将眼镜设定为驾驶模式。只要控制器没有从任何用于检测驾驶状况的器件接收到停止信号，控制器就保持在驾驶模式。
为了将眼镜设定在任一模式，控制器向电致变色镜片施加合适的电信号，以便将其透光度更改为驾驶范围。如以上解释的，驾驶范围可以与τv和Q信号有关。
应当理解，在此描述的实施例不限制本发明的范围，并且有可能在不脱离本发明范围的情况下实现改进。
除非另有明确说明，否则单词“或”等同于“和/或”。类似地，除非另有说明，否则单词“一个/一种(one或a)”等同于“至少一个/一种”。
Claims (15)
1.一种旨在由驾驶车辆的使用者配戴的光学装置，所述光学装置包括：
a.至少一个可控变色镜片，以及
b.控制器，所述控制器被配置用于使所述光学装置在所述至少一个可控变色镜片的至少两种不同的透光度模式之间切换，至少两种透光度模式中的至少一种模式是在检测到所述使用者正在驾驶车辆时限定的驾驶模式，并且所述至少两种透光度模式中的另一种模式是在检测到所述使用者没有正在驾驶车辆时限定的非驾驶模式，其中，当所述光学装置处于所述驾驶模式时，所述镜片的控制参数包括所述镜片的最小透光度满足至少一种驾驶标准，并且
其中，所述控制器被配置用于与用于检测驾驶状况的器件相互配合，所述用于检测驾驶状况的器件能够通过检测所述使用者是否实际上正在驾驶车辆来分别检测至少一个驾驶模式和所述非驾驶模式。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述用于检测驾驶状况的器件选自于飞行时间传感器、惯性测量单元、GPS、用于识别汽车发出的通信信号的器件、景观分析器件、多个环境光传感器、和/或UV传感器或其任何组合。
3.根据权利要求2所述的光学装置，其中，所述用于检测驾驶状况的器件能够通过检测所述使用者是否坐在驾驶员座椅中来分别检测所述至少一个驾驶模式和所述非驾驶模式，并且其中所述用于检测驾驶状况的器件包括与至少一个环境光传感器组合的至少一个UV传感器。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其中，所述光学装置包括镜架，所述至少一个UV传感器和所述至少一个环境光传感器被集成在所述镜架中，并且其中，
-所述至少一个UV传感器在所述车辆的挡风玻璃和侧前窗上执行透光度测量，以通过在UVA或UVB范围中选择一个或多个光谱范围来检测所述使用者是否坐在驾驶员座椅中，考虑了所述挡风玻璃与所述侧前窗的光谱特性之间的差异，并且
-两个环境光传感器包括指向前方的第一环境光传感器和指向与地面垂直的上方的第二环境光传感器，其中，如果所述第一环境光传感器检测到可见光的量高于第一阈值、而所述第二环境光传感器检测到可见光的量远低于第二阈值，则可以确定所述使用者位于车内并且看向车外，
其中，与所述两个环境光传感器组合的所述至少一个UV传感器允许检测所述使用者是否实际上正在驾驶车辆。
5.根据权利要求4所述的光学装置，其中，所述用于检测驾驶状况的器件包括与所述两个环境光传感器组合的两个UV传感器，所述两个UV传感器包括：
-第一UV传感器，测量相对于所述使用者的视线方向在侧向方向上的玻璃的光谱透光度曲线T(λ)，并且
-第二UV传感器，同时测量相对于所述使用者的视线方向在朝前方向上的玻璃的光谱透光度曲线T(λ)，
使得所述第一UV传感器检测对应于侧前窗的UV分布并且同时所述第二UV传感器检测对应于挡风玻璃的UV分布，向所述控制器发送信号，该信号是指所述使用者正在驾驶车辆。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光学装置，其中，所述控制器被配置为手动触发，以便在所述驾驶模式与所述非驾驶模式之间进行切换。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的光学装置，其中，所述至少一种驾驶标准包括使所述至少一个可控变色镜片的最小透光度绝对高于阈值，即，绝对高于8％。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的光学装置，其中，所述至少一种驾驶标准包括使所述至少一个可控变色镜片的最小透光度绝对高于阈值，并且其中，所述阈值根据外部亮度而不同，并且所述至少一个可控变色镜片的最小透光度在夜间绝对高于75％。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的光学装置，其中，所述驾驶标准包括使Q信号系数高于阈值。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的光学装置，其中，所述至少一个可控变色镜片是电致变色镜片。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的光学装置，其中，所述至少一个可控变色镜片是液晶镜片。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的光学装置，其中，所述控制器被配置用于使所述至少一个可控变色镜片的特性随着驾驶状况的改变而改变，随着亮度的改变而改变，所述亮度的改变包括由隧道引起的亮度的改变。
13.一种旨在由驾驶车辆的使用者配戴的可控变色镜片，所述可控变色镜片被配置用于与能够使所述可控变色镜片在不同的至少两种透光度模式之间切换的控制器相互配合，
其中，至少两种透光度模式中的至少一种透光度模式是在所述使用者实际上正在驾驶车辆时限定的驾驶模式，并且所述至少两种透光度模式中的另一种模式是在所述使用者没有正在驾驶车辆时限定的非驾驶模式，并且其中，当所述可控变色镜片处于所述驾驶模式时，所述镜片的最小透光度满足至少一种驾驶标准，并且
其中，所述控制器被配置用于与用于检测驾驶状况的器件相互配合，所述用于检测驾驶状况的器件能够通过检测所述使用者是否实际上正在驾驶车辆来分别检测至少一个驾驶模式和所述非驾驶模式。
14.一种根据权利要求1至12中任一项所述的光学装置的使用方法，所述方法包括以下步骤：在接收到与所述驾驶模式有关的数据时，控制所述至少一个可控变色镜片的透光度以将其最小透光度设定为满足所述至少一种驾驶标准。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序包括用于每当由处理器执行所述计算机程序时执行根据权利要求14所述的方法的指令。
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