CN111670405B - 可变光学透射率装置以及相关联的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种可变光学透射率装置(2)，包括：‑能够在初始透射率值(Tv(ti))与目标透射率值(Tv target)之间改变光学透射率的可变透射率光学器件(4a，4b)，以及‑被配置用于控制该可变透射率光学器件的透射率参数的控制单元(5)，其中，该控制单元(5)被配置用于根据该初始透射率值(Tv(ti))和该目标透射率值(Tv target)来控制该可变透射率光学器件的响应持续时间。

Description

可变光学透射率装置以及相关联的控制方法
技术领域
本发明涉及可变透射率光学器件。
背景技术
在可变透射率光学器件中，光学透射率可以根据配戴者的发光环境或者根据需求自动变化。
可变透射率光学器件可以用于眼科镜片、太阳镜、滑雪头盔、或甚至建筑物窗户、门或墙壁中。在眼科镜片、太阳镜、滑雪头盔、或建筑物窗户的情况下，光学透射率可以根据发光环境或者根据需求自动变化。在门或墙壁的情况下，光学透射率可以根据需求而降低，以对房间中的人提供一些私密性。
可变透射率光学器件可以包括例如电致变色部件、液晶部件或光致变色部件。
熟知的是，可变透射率镜片的响应持续时间影响配戴者的舒适度。当使用例如光致变色镜片时镜片的光学透射率变化太慢时，配戴者仍会因其环境的光度变化而感到不适。相反，当例如使用液晶镜片时镜片的光学透射率变化太快时，配戴者所体验到的光度变化太突然，也导致不适。
在光致变色镜片中，响应持续时间取决于光致变色组分的组成和浓度、并且可能无法适应配戴者的偏好。在电致变色镜片和液晶镜片中，响应持续时间由镜片的控制单元自动设定并且也可能不符合配戴者的偏好。
因此，需要改善可变透射率镜片的配戴者、或更一般地可变透射率光学器件的使用者的舒适度、并且改善响应持续时间与配戴者偏好的适应性。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的一个目的是减轻现有技术中的至少一些不便。
特别地，本发明的一个目的是改善可变透射率光学器件的配戴者的舒适度。
本发明的另一个目的是改善响应持续时间与配戴者偏好的适应性。为此，根据第一方面，提出了一种可变光学透射率装置，所述可变光学透射率装置包括：
-能够在初始透射率值与目标透射率值之间改变光学透射率的可变透射率光学器件，以及
-被配置用于控制所述可变透射率光学器件的透射率参数的控制单元，其中，所述控制单元被配置用于根据所述初始透射率值和所述目标透射率值来控制所述可变透射率光学器件的响应持续时间。
在实施例中，所述可变透射率装置可以进一步包括以下特征之一或组合：
-根据一个配戴者或一群配戴者的偏好来选择所述响应持续时间，
-所述控制单元被配置用于取决于所述初始透射率值与所述目标透射率值之差的符号来控制所述响应持续时间，其中，所述控制单元被配置用于控制：
ο用于将所述可变透射率光学器件的光学透射率从初始透射率值降低至目标透射率值的第一响应持续时间，以及
ο用于将所述光学透射率从所述初始透射率值增大至所述目标透射率值的第二响应持续时间，
所述第一响应持续时间与所述第二响应持续时间不同，
-所述可变光学透射率装置进一步包括被配置用于周期性地测量照度并且检测照度变化的环境光传感器，其中：
ο当在预定拖延持续时间(temporization duration)期间所测得的照度与参照照度不同时，检测到所述照度变化，
ο所述控制单元被配置用于在所述预定拖延持续时间之后检测到所述照度变化时控制所述可变透射率光学器件的透射率参数，并且
ο所述响应持续时间包括所述预定拖延持续时间。
-所述预定拖延是根据所述初始透射率值和所述目标透射率值来限定，
-所述参照照度包括第一参照照度和第二参照照度，并且所述预定拖延持续时间包括第一拖延持续时间和第二拖延持续时间，当在第一拖延持续时间期间所测得的照度大于第一参照时以及在第二拖延持续时间期间所测得的照度小于所述第二参照照度时，检测到所述照度变化，
-所述第一拖延持续时间与所述第二拖延持续时间不同，
-所述第一拖延持续时间和所述第二拖延持续时间取决于所述初始透射率值与所述目标透射率值之差的符号，
-所述可变透射率装置进一步包括：
ο远程配置单元，所述远程配置单元被配置用于向所述控制单元发送：
■至少第一响应持续时间和第二响应持续时间，所述配置单元旨在用于对所述可变透射率装置的配戴者测试不同的第一响应持续时间、第二响应持续时间，或者用于根据所述配戴者的偏好来将所述可变透射率装置配置为具有第一响应持续时间和第二响应持续时间。
根据实施例，所述可变透射率光学器件是在电致变色光学期间与液晶光学器件之一之间选择的，并且所述可变透射率光学器件的透射率参数是所述可变透射率光学器件的光学透射率。
根据这个实施例，所述可变透射率装置可以进一步包括以下特征之一或组合：
-所述控制单元被配置用于控制所述光学透射率值，使得所述光学透射率值根据下式变化：
Figure BDA0002600589540000041
其中τv(ti)是在时刻t＝ti时的初始透射率值，
τv(ti+t)是在时刻ti+t时的当前透射率值，并且
Figure BDA0002600589540000042
是取决于所述初始透射率值τv(ti)和所述目标透射率值τv,target的过渡函数，其被定义为使得：
Figure BDA0002600589540000043
是在t＝ti之后没有检测到照度变化的情况下，
另外，所述过渡函数具有由所述过渡函数达到0，95(τV，target-τV(ti))透射率值所持续的时间区间所限定的总过渡持续时间，并且所述响应持续时间包括所述总过渡持续时间，
-所述总过渡持续时间被选择成大于或等于300毫秒且小于或等于10 500毫秒，
-所述总过渡持续时间是根据所述初始透射率值和所述目标透射率值来限定，
-当所述光学透射率从第一初始透射率值降低至第一目标透射率值时，所述光学透射率根据具有第一总过渡持续时间Δttrans,Dn的第一过渡函数而变化，
当所述光学透射率从第二初始透射率值增大至第二目标透射率值时，所述光学透射率根据具有第二总过渡持续时间Δttrans,Bl的第二过渡函数而变化，并且
所述第二总过渡持续时间与所述第一总过渡持续时间不同，
-0.2<Δttrans,Dn/Δttrans,Bl<0.8，
-当所述光学透射率从第一初始透射率值降低至第一目标透射率值时，所述光学透射率根据具有第一总过渡持续时间的第一过渡函数而变化，
当所述光学透射率从第二初始透射率值增大至第二目标透射率值时，所述光学透射率根据具有第二总过渡持续时间的第二过渡函数而变化，并且当所述第一初始透射率值等于所述第二目标透射率值并且所述第一目标透射率值等于所述第二初始透射率值时，
所述第二总过渡持续时间与所述第一总过渡持续时间不同。
根据另一个实施例，所述可变透射率光学器件是光致变色光学器件，所述可变透射率装置进一步包括透明加热元件，所述控制单元被配置用于通过设定在预定加热持续时间期间的预定温度来控制所述光致变色光学器件的响应持续时间，所述预定温度和加热持续时间是根据所述初始透射率值和所述目标透射率值确定的。
根据第二方面，还提出了一种用于控制可变透射率装置的透射率的方法，所述方法包括：
-控制所述可变透射率装置的可变透射率光学器件的透射率参数，其中所述方法进一步包括：
-根据初始透射率值和目标透射率值来控制所述可变透射率光学器件的响应持续时间。
在实施例中，所述方法可以进一步包括以下特征之一或组合：
-根据所述配戴者的偏好来选择所述响应持续时间，
-所述方法包括：
ο根据所述初始透射率值与所述目标透射率值之差的符号来控制所述响应持续时间，其包括：
■控制用于将所述可变透射率光学器件的光学透射率从初始透射率值降低至目标透射率值的第一响应持续时间，以及
■控制用于将所述光学透射率从初始透射率值增大至目标透射率值的第二响应持续时间，
ο所述第一响应持续时间与所述第二响应持续时间不同，
-所述方法包括：
ο使用环境光传感器来周期性地测量照度，
ο当在预定拖延持续时间期间所测得的照度与参照照度不同时，检测到测得照度的变化，
ο在所述预定拖延持续时间之后检测到所述照度变化时控制所述可变透射率光学器件的透射率参数，
-所述方法包括：
ο使用环境光传感器来周期性地测量照度，
ο当在第一拖延持续时间期间所测得的照度大于预定义范围时以及当在第二拖延持续时间期间所测得的照度小于预定义范围时，检测到照度变化，其中所述第一拖延持续时间与所述第二拖延持续时间不同，并且
ο所述控制单元在检测到所述照度变化时控制所述可变透射率光学器件的透射率参数，
根据第三方面，还提出了一种计算机程序、例如非暂态计算机程序，所述计算机程序包括一个或多个存储的指令序列，所述指令序列是处理器可存取的，并且在被所述处理器执行时致使所述处理器实施之前描述的方法的步骤。
还提出了一种存储介质、例如非暂态存储介质，用于存储前述的计算机程序。
附图说明
将仅以举例方式参考附图来描述所提出的解决方案的进一步细节、方面和实施例。
图1表示根据实施例的、包括可变透射率装置的眼镜，
图2表示根据实施例的控制单元，
图3表示根据实施例的用于以自动模式来控制可变透射率装置的、可以由控制单元执行的方法，
图3A展示了由传感器测量的照度的示例，
图3B示意性表示根据一个实施例的、可变透射率装置的如由控制单元控制的透射率值，
图3C展示了根据一个实施例由控制单元的命令信号发送的透射率值，
图4展示了关于第一和第二响应持续时间的、为一群使用者所偏爱的参数的示例，
具体实施方式
图1表示了一种系统、在此为眼镜1，该系统包括可变透射率装置2和镜架3。可变透射率装置2包括两个可变透射率光学器件4a、4b(在此为眼科镜片)以及至少一个控制单元5。在本文描述的实施例中，可变透射率光学器件可以是电致变色镜片或液晶镜片。每个可变透射率光学器件4a、4b由控制单元5控制，该控制单元被配置用于控制可变透射率光学器件的透射率参数、在此为电致变色镜片或液晶镜片的光学透射率。
系统、即眼镜1可以包括环境光传感器8，该环境光传感器例如放置在镜架3上、在这两个眼科镜片4a、4b之间。环境光传感器8可以被配置用于检测外部环境中的照度变化、和/或将测得的照度传输至控制单元5。因此，可变透射率装置2以“自动模式”被控制。
可选地，可变透射率装置2可以包括控制元件9，该控制元件可以用于在自动模式与手动模式之间切换。在自动模式中，使用者可以使用图形用户界面来指示要使用的控制配置，该控制配置包括可变透射率光学器件4a、4b要达到的目标透射率值、以及可以用于设定特定的响应持续时间以达到该目标透射率值的参数。控制元件9可以是例如触觉滑块、具有不同位置的开关、或智能电话。
电致变色镜片(或更一般地光学器件)包括两个透明层，例如由有机玻璃或矿物玻璃制成的两个板，其上放置了至少两个电极。这两个透明层的内表面限定了小室，该小室被填充有包含电致变色化合物的电致变色混合物。这些电致变色化合物具有在由于氧化和还原反应而施加电压时可逆地改变其颜色的特性。因此，通过在这至少两个电极之间施加电场，可以使该小室的、并且因此光学器件的光学透射率变化。电极应传输足够的可见光以使得配戴者在不变暗的情况下透过镜片看到。
液晶镜片(或更一般地光学器件)具有类似的结构并且包括其上沉积了电极的两个透明层。这些透明层的内表面限定的小室填充有液晶结构。当对电极施加电场时，液晶改变其取向并且因此修改光穿过液晶小室的路径。因此可以通过对电极施加不同的电压来使穿过液晶镜片或光学器件的光的强度变化。电极应传输足够的可见光以使得配戴者在不变暗的情况下透过镜片看到。可以考虑不同类型的液晶光学器件。例如，可以考虑放置在两个交叉的偏振器之间的向列液晶。还可以考虑宾主液晶。宾主液晶包括与二色性染料相关联的向列液晶。当在两个电极之间施加电场时，二色性染料与向列液晶在相同的方向上定向，并且液晶光学器件的总体透射率取决于所施加的电场。因此，宾主液晶由于没有交叉偏振器而呈现大于50％的透射率值。
因此，可以通过对电致变色小室或液晶小室的电极施加不同的电压函数来控制电致变色或液晶镜片或光学器件的光学透射率。
为了控制电致变色或液晶镜片或光学器件的光学透射率，系统还包括电压驱动器7，该电压驱动器被配置用于接收来自控制单元5的命令信号、并且输出旨在施加至可变透射率光学器件的电极的电压信号。
系统还包括安装在镜架3的镜腿3a上的电能源、例如电池6，如图1所示。该电池对控制单元5和其他电动部件比如传感器8、控制元件9、和/或电压驱动器7供电。
系统还可以包括可视化单元10、例如发光二极管(LED)，该可视化单元可以例如在电池为空时或者当环境光传感器未恰当地起作用时将故障告知眼镜的配戴者。
系统还可以包括位于镜架3的一个镜腿(例如镜腿3b)上的关闭检测元件11。该关闭检测元件被配置用于检测镜腿3b何时打开或关闭、并且与控制单元5通信以开启或关掉控制单元5。关闭检测元件11可以例如是磁阻效应元件，其与镜架上的位于镜腿3b与可变透射率光学器件4a之间的磁体相关联。
图2表示根据实施例的控制单元5，其中可变透射率装置2以自动模式操作。控制单元5可以包括处理器PROC、时钟TIM、存储器MEM、相应的输入接口IN和输出接口OUT、以及通信接口COMM。输入接口IN接收由环境光传感器8发送的信号、并且将其发送至处理器PROC。处理器PROC根据从环境光传感器8所发送的信号接收到的输入数据来计算表示可变透射率光学器件的透射率值的一个或多个命令信号，所述命令信号旨在经由输出接口OUT传输至电压驱动器7。电压驱动器7生成对应的电压信号，该电压信号被施加至电致变色或液晶镜片4a、4b内包含的电致变色或液晶小室的电极CELL ELECTR。处理器PROC还可以经由输出接口OUT来配置传感器。为了计算命令信号，处理器PROC从存储器MEM中检索指令。存储器MEM还可以包含不同的变量，这些变量在计算不同的命令信号时被处理器PROC使用。处理器PROC还可以在必要时在存储器MEM中保存或更新一些变量。
时钟TIM用于对处理器PROC记时、并且是发送和接收不同信号的时间参照。电压驱动器7和传感器8可以集成在控制单元5中。通信接口COMM被配置用于建立处理器PROC与远程配置单元RCU之间的通信。
远程配置单元RCU与控制单元5的处理器PROC通信以配置该控制单元5。远程配置单元RCU可以例如是包括用于配置控制单元的包括专用应用程序的智能电话。特别地，配置单元可以更新或加载将由处理器PROC执行的指令、和/或可以保存在存储器MEM上的各个变量或参数。远程配置单元RCU可以经由通信接口使用BluetoothTM协议与控制单元5通信。
远程配置单元RCU还可以用于对可变透射率装置的使用者测试不同的参数，以使可变透射率镜片或光学器件的响应持续时间适应其偏好。特别地，远程配置单元RCU可以用于根据可变透射率装置的透射率是降低还是增大、或者根据初始透射率值和目标透射率值来测试不同的响应持续时间。
可选地，可变透射率装置2包括控制元件9，使用者可以使用该控制元件来在自动模式与手动模式之间切换。控制元件9还可以用于选择特定的控制配置，该控制配置包括要达到的目标透射率值和可以用于设定特定的响应持续时间以达到目标透射率值的参数。根据实施例，控制单元被配置用于控制根据目标透射率值和初始透射率值确定的响应持续时间。可以取决于要达到的目标透射率值和可变透射率光学器件的初始透射率值，使用不同的响应持续时间。也可以取决于光学透射率是被降低还是增大以达到目标透射率值，来选择响应持续时间。
可变透射率光学器件的响应持续时间由控制单元控制。响应持续时间对应于在可变透射率光学器件以自动模式被控制时响应于发光环境的变化、或在可变透射率光学器件以手动模式被控制时响应于控制元件的激活，光学透射率从初始透射率值变成目标透射率值所持续的时间区间。目标透射率值对应于在响应持续时间结束时光学器件所达到的静态透射率值。
在电致变色或液晶光学器件的情况下，可以根据环境光传感器测得的当前照度来选择目标透射率值。
可以以多种不同的方式来控制响应持续时间，这在说明书的其余部分中进行展示。
可变透射率装置2可以例如以自动模式进行操作。在自动模式中，环境光传感器8周期性地测量外部环境的照度、并且指示外部环境中何时发生照度变化。环境光传感器8还可以提供当前测得照度的指示。控制单元5的处理器PROC可以使用当前测得照度的值来计算目标透射率值。接着处理器PROC生成使光学透射率在初始透射率值与目标透射率值之间变化的一个或多个命令信号，所述命令信号被发送至电压驱动器7。电压驱动器7生成对应的电压信号，该电压信号被施加至电致变色或液晶镜片4a、4b的命令电极。该电压信号可以是例如可以改变占空比以控制液晶镜片或光学器件的光学透射率的脉宽调制(PWM)信号。还可以例如通过施加幅度与电致变色或液晶镜片或光学器件的预定光学透射率相对应的电压信号、或者通过施加具有变化的频率的电压信号来改变光学透射率。
图3表示根据实施例的用于以自动模式控制包括电致变色或液晶光学器件的可变透射率装置的方法。本文描述的方法使得能够控制可变光学透射率装置的响应持续时间。
该方法包括初始化步骤S000、检测照度变化的步骤S100、以及控制可变光学透射率装置的光学透射率的步骤S200。
初始化步骤S000包括：向控制单元5的存储器MEM中加载旨在被处理器PROC使用以计算命令信号从而控制响应持续时间和光学透射率的指令和参数。此外，初始化步骤S000包括测量当前照度并且通过发送表示要达到的透射率值的命令信号来设定第一透射率值。
在步骤S100期间，环境光传感器8周期性地测量照度并且检测是否已经发生照度变化。如果环境光传感器8检测到照度变化，则环境光传感器向控制单元指示已经发生照度变化，并且将当前测得照度传输至控制单元的处理器PROC，以开始步骤S200。
在步骤S200中，处理器PROC使用当前测得照度来计算可变光学透射率装置的目标透射率值。处理器PROC接着生成用于控制可变光学透射率装置的透射率参数的一个或多个命令信号。
可以以多种方式改变响应持续时间。
在步骤S100中，可以在传感器8向控制单元5的处理器PROC指示照度变化之前应用拖延Δttempo。在这种情况下，当在预定拖延持续时间Δttempo期间，测得照度与参照照度不同时，检测到照度变化。
在步骤S200中，可以使用具有预定持续时间的过渡函数来使光学透射率在初始透射率值与目标透射率值之间变化。根据下式来确定在给定时刻t时的光学透射率值：
Figure BDA0002600589540000111
其中τv(ti)是在时刻t＝ti时的初始透射率值，在自动模式下对应于检测到照度变化时可变透射率光学器件的透射率值，
τv(ti+t)是在时刻ti+t时的当前透射率值，
并且
Figure BDA0002600589540000121
是取决于初始透射率值τv(ti)和目标透射率值τv,target的过渡函数，其被定义为使得：
Figure BDA0002600589540000122
是在t＝ti之后没有检测到照度变化的情况下。
另外，该过渡函数具有由该过渡函数达到透射率值0，95(τV，target-τV(ti))所持续的时间区间所限定的总过渡持续时间Δttrans。
因此，在电致变色或液晶镜片的情况下，响应持续时间包括拖延持续时间和/或过渡函数的持续时间(被称为总过渡持续时间)。
根据参见图3A、图3B、图3C进一步展示的实施例，在如参见图1和图2描述的可变光学透射率装置的情况下描述了该方法。
图3A、图3B、和图3C展示了以下实施例：其中针对不同照明范围P1、P2、P3,…Pn以及两个不同的拖延持续时间Δttempo,Bl和Δttempo,Dn来检测照度变化。在这个实施例中，光学透射率值根据具有总过渡持续时间的过渡函数在初始透射率值与目标透射率值之间变化，该过渡函数取决于所考虑的初始透射率值和目标透射率值。出于展示的目的，将过渡函数表示为线性过渡函数。可以考虑其他形式的过渡函数，如稍后描述的。
图3A表示由环境光传感器8测得的照度的示例。图3B示意性表示如由控制单元控制的可变透射率装置的透射率值，并且图3C展示了由控制单元的命令信号发送给电压过渡器的透射率值的示例。
在这个实施例中，控制单元5可以限定多个照度范围、例如四个照度范围P1、P2、P3、P4，这些照度范围被存储在控制单元5的存储器MEM中。每个照度范围分别包括最小照度值和最大照度值Imin,1、Imax,1；Imin,2、Imax,2；Imin,3、Imax,3。这些照度范围可以彼此相邻，即Imax,1＝Imin,2，max,2＝Imin,3，Imax,3＝Imin,4(如图3A所示)，或者可以部分地重叠，如WO 2017/009544中进一步描述的。为清楚起见，本文进一步考虑了彼此相邻的照度范围，但是相同的理由可以适用于重叠的范围。在这个实施例中，根据与检测到照度变化时所测得的照度相对应的照度范围来确定透射率值。
特别地，在本文描述的实施例中，可以使用以下参数：
-对于照度范围P1：[Imin,1；Imax,1]＝[0；1000lx]并且τv,1＝0.9。
-对于照度范围P2，[Imin,2；Imax,2]＝[1000lx；3000lx]并且τv,2＝0.55。
-对于照度范围P3，[Imin,3；Imax,3]＝[3000lx；10000lx]并且τv,3＝0.25。
-对于照度范围P4，[Imin,4＝10000lx；Imax,4]并且τv,4＝0.1。
-Δttempo,Bl＝1.6s并且Δttempo,Dn＝1.2s。
限定照度范围的值可以与使用条件相适配。通过对每个照度范围关联单一目标透射率值，可以降低可变透射率光学器件的电消耗。在替代方案中，可以根据由传感器传输至处理器的当前测得照度来确定目标透射率值。
用于控制电致变色或液晶光学器件的方法如下。
在初始化阶段S000期间，测量初始照度值并且将其经由输入接口IN传输至控制单元5的处理器PROC。处理器PROC确定照度范围，对于该照度范围，初始照度值被包含在预定义照度范围之一的最小照度值与最大照度值之间。接着，将当前照度范围的对应最小照度值和最大照度值发送至传感器8的存储器。控制单元5的处理器还经由控制单元5的输出接口OUT发送第一拖延持续时间Δttempo,Dn和第二拖延持续时间Δttempo,Bl的值。
在步骤S100期间，传感器8(还包括集成的微处理器)周期性地测量照度以在第一拖延持续时间Δttempo,Dn期间当当前测得照度大于当前照度范围的最大照度值时、或者在第二拖延持续时间Δttempo,Bl期间当当前测得照度小于当前照度范围的最小照度值时，检测照度变化。当检测到照度变化时，将当前测得照度、即最新测得照度的值经由输入接口IN发送至控制单元5的处理器PROC。
在步骤S200期间，处理器确定哪个照度范围对应于测得照度、并且确定与该照度范围相对应的目标透射率值。接着，处理器生成用于使光学透射率在检测到照度变化之前的初始透射率值与目标透射率值之间变化的一个或多个命令信号，该透射率值根据(1)变化，其中，该过渡函数是线性过渡函数。处理器将实际照度范围的最小照度和最大照度的更新后的值发送至传感器8，并且传感器周期性地测量照度，如步骤S100中描述的，直至检测到另一照度变化。
图3A示出了环境光传感器8周期性测得的照度的示例。照度首先是包含在范围P2内、并且接着降低为包含在范围P1内并且进一步增大至在范围P3内。初始地，将可变透射率镜片的透射率值设定为具有值τv,2，因为测得的照度值在范围P2内，如在图3B中可以看到。
当测得照度在大于t＝t0-Δttempo,Bl与t＝t0之间的第二拖延持续时间Δttempo,Bl时间区间上小于Imin,2时，传感器8检测到第一照度变化。接着，传感器8将在例如t＝t0时测得的照度值(在照度范围P1内)发送至控制单元5的处理器。处理器生成用于使透射率根据具有总过渡持续时间Δttrans[τv2,τv1]的线性过渡函数在τv,2与τv,1之间变化的一个或多个命令信号，这些命令信号被发送至电压驱动器7。处理器还将包括照度范围P1的最小照度值Imin,1和最大照度值Imax,1的信号经由输入接口IN发送至传感器8。
接着当测得照度在大于t＝t1-Δttempo,Dn与t＝t1之间的第一拖延持续时间Δttempo,Dn的时间区间上大于Imax,1时，传感器8检测到第二照度变化。接着，传感器8将在例如t＝t1时测得的当前测得照度值(在照度范围P3内)发送至控制单元5的处理器。处理器生成用于使透射率根据具有总过渡持续时间Δttrans[τv(t1),τv3]的线性过渡函数在τv(t1)与τv,3之间变化的一个或多个命令信号，这些信号被发送至电压驱动器7。处理器还将包括照度范围P3的最小照度值Imin,3和最大照度值Imax,3的信号经由输入接口IN发送至传感器8。
在本文描述的实施例中，每个响应持续时间ΔtBl、ΔtDn分别包括拖延持续时间Δttempo,Bl、Δttempo,Dn和所用过渡函数的总过渡持续时间Δttrans[τv2,τv1]、Δttrans[τv(t1),τv3]。
在本文描述的实施例中，第一拖延持续时间Δttempo,Dn与第二拖延持续时间Δttempo,Bl不同、并且取决于初始透射率值与目标透射率值之差的符号。换言之，如果目标透射率值大于初始透射率值，例如当τv,1大于τv(t0)＝τv,2时，应用拖延持续时间Δttempo,Bl，并且如果目标透射率值小于初始透射率值，例如当τv,3小于τv(t1)时，应用拖延持续时间Δttempo,Dn。
根据另一个实施例，可以根据照度已经变化之后不久测得的在用于检测的当前照度范围之外的照度来确定第一和第二拖延持续时间。
优选地，将总过渡持续时间Δttrans、在此为Δttrans[τv2,τv1]和Δttrans[τv(t1),τv3]选择成大于或等于300毫秒且小于或等于10 500毫秒。已经在包括可变透射率装置的眼镜的配戴者上测试了这些值，并且配戴者认可了视觉舒适度得到改善。
在替代方案中，第一拖延持续时间Δttempo,Dn和第二拖延持续时间Δttempo,Bl可以彼此相等或等于零。当第一拖延持续时间Δttempo,Dn和第二拖延持续时间Δttempo,Bl等于零时，响应持续时间对应于过渡函数
Figure BDA0002600589540000151
的总过渡持续时间Δttrans。
如之前描述的，总过渡持续时间Δttrans的值取决于初始透射率值和目标透射率值。总过渡持续时间Δttrans的值可以取决于初始透射率值与目标透射率值之差的绝对值，和/或总过渡持续时间的值可以取决于初始透射率值与目标透射率值之差的符号。
根据实施例，总过渡持续时间的值可以是不同的，取决于透射率是增大还是降低。当透射率降低时，即当可变透射率光学器件变暗时，可以应用总过渡持续时间Δttrans,Dn。当透射率增大时，即当可变透射率光学器件变亮时，可以应用总过渡持续时间Δttrans,Bl。
根据变体，总过渡持续时间Δttrans,Dn、Δttrans,Bl的值是恒定的，并且Δttrans,Dn与Δttrans,Bl不同。要选择的总过渡持续时间的值仅取决于初始透射率值与目标透射率值之差的符号。
根据另一个变体，总过渡持续时间Δttrans,Dn、Δttrans,Bl可以变化。要选择的总过渡持续时间的值取决于初始透射率值与目标透射率值之差的符号和绝对值两者。相应地，例如，当光学透射率从τv,3增大至τv,2以及从τv,3增大至τv,1时，可以使用不同的过渡持续时间Δttrans,Bl。此外，将透射率例如从τv,2降低至τv,3所使用的总过渡持续时间Δttrans,Dn与将透射率从τv,3增大至τv,2所使用的总过渡持续时间Δttrans,Bl不同。
如图3C所示，控制单元5可以发送表示电致变色或液晶光学器件将达到的透射率值的多个命令信号。所述多个命令信号可以包括例如表示包含在初始透射率值τv(ti)＝τv,2与目标透射率值τv,target＝τv,1之间的中间水平透射率值的多个命令信号，并且可以包括在线性过渡函数的情况下表示目标透射率值τv,目标的命令信号。每个中间水平透射率值可以具有由控制单元5控制的不同持续时间、并且优选地可以是配戴者无法感知到的，即，中间水平透射率值以小于典型地在30Hz数量级的视觉暂留的频率变化。如图3C中可以看到，中间透射率值基本上根据等式(1)变化。
过渡函数
Figure BDA0002600589540000161
可以是任何过渡函数，其被定义为使得：
Figure BDA0002600589540000162
根据实施例，过渡函数
Figure BDA0002600589540000163
可以是指数函数，其被定义为：
Figure BDA0002600589540000171
其中τv(ti)是在时刻t＝ti时的初始透射率值，
τv,target是目标透射率值，
t是当前时刻，并且
Figure BDA0002600589540000172
是过渡函数的时间常数。
可以根据初始透射率值和目标透射率值来确定指数过渡函数的时间常数
Figure BDA0002600589540000173
于是，当过渡函数是指数函数时，过渡函数
Figure BDA0002600589540000174
的总过渡持续时间Δttrans等于时间常数
Figure BDA0002600589540000175
的三倍。
根据实施例，时间常数、并且因此总过渡持续时间可以取决于初始透射率值τv,(ti)与目标透射率值τv,target之差的符号，使得：
当
Figure BDA0002600589540000176
并且
当
Figure BDA0002600589540000177
因此，TDn与tBl不同，使得指数过渡函数取决于透射率是增大还是降低而具有不同的时间常数
Figure BDA0002600589540000178
而与所考虑的初始透射率值和目标透射率值无关。
另外，可以将TDn和TBl优选地选择成大于100毫秒且小于3500毫秒。已经在包括可变透射率装置的眼镜的配戴者上测试了这些值，并且配戴者认可了视觉舒适度得到改善。根据另一个实施例，可以取决于光学透射率值是降低还是增大，即取决于初始透射率值与目标透射率值之差的符号，使用不同的过渡函数。
图4示出了对包括液晶镜片的眼镜的配戴者进行的实验的结果。通过使用远程配置单元，控制单元5被配置为具有第一和第二指数过渡函数，其中时间常数TDn和TBl的值不同，这些值由一群使用者设定。图4示出了对每个使用者提供最佳视觉舒适度的值(TDn和TBl)的曲线图。如从曲线图可以看到，对于不同的TDn、TBl值，使用者可以获得最佳视觉舒适度，每对(TDn，TBl)对于每个使用者是不同的。还得到的是，对于一些配戴者或一群特定的配戴者，当眼镜的透射率增大时、即当可变透射率光学器件变亮时所应用的响应持续时间(取决于TBl)与当眼镜的透射率降低时、即当可变透射率光学器件变暗时应用的响应持续时间(取决于TDn)不同时，视觉舒适度提高。如在图4中可以看到，这些对(TDn，TBl)不在斜率为1的线性函数上。
可以了解的是，还可以通过改变所用的过渡函数的总过渡持续时间、和/或改变拖延持续时间，来改善使用者的视觉舒适度。
因此，可以使用远程配置单元对配戴者或不同的配戴者群体测试不同的总过渡持续时间、和/或不同的拖延持续时间、和/或不同的过渡函数。取决于测试的结果，可以根据已经进行测试的配戴者的偏好或者一群配戴者的偏好来向配戴者提出特定的过渡函数、和/或特定的拖延持续时间、和/或特定的总过渡持续时间。
在本文描述的实施例中，可变透射率光学器件是电致变色或液晶镜片，并且以自动模式通过控制可变透射率光学器件的光学透射率来控制响应持续时间。
在替代方案中，可以以手动模式来控制控制单元。使用者可以使用控制元件9来设定可变透射率光学器件4a、4b要达到的目标透射率值。可以使用远程控制单元来预先设定可以用于设定特定的响应持续时间以达到目标透射率值的参数，该控制单元可以可选地包括专用用户接口。
在另一个实施例中，可变透射率光学器件可以是光致变色镜片。在这种情况下，目标透射率值对应于一旦在发光环境变化之后完成光致变色反应，光学器件所达到的静态透射率值。
可以通过控制将光致变色镜片加热而使得光学透射率变化的速度来控制响应持续时间。
光致变色镜片或光学器件包括嵌入聚合物层中或在镜片或光学器件内的光致变色化合物。镜片或光学器件的光学透射率的变化产生化学反应，该化学反应由光致变色化合物吸收的光引发。光学透射率变化的速度取决于光致变色化合物的组成和浓度。光致变色镜片或光学器件的光学透射率变化的速度还可以通过加热嵌在聚合物层中或在镜片或光学器件内的光致变色化合物来控制，例如在文献WO2014/071179中披露的。
因此，可以通过在预定持续时间期间施加预定温度来控制光致变色镜片或光学器件的响应持续时间。为此目的，光致变色镜片或光学器件可以包括透明加热器，该透明加热器被放置成与包含光致变色化合物的聚合物层接触或与光致变色镜片或光学器件接触。透明加热器可以是导电材料层，该导电材料层具有给定电阻率、并且传输足够的UV光以致使光致变色元件变暗或变亮、并且传输足够的可见光以供配戴者在不变暗的情况下透过镜片看到。透明加热器包括连接至电压源的两个电极。因此，当电流流经形成透明加热器的导电材料层时，附近的包含光致变色化合物的材料由于焦耳效应被加热。适合的导电材料的示例是铟锡氧化物(ITO)。光致变色化合物还可以嵌在导电聚合物内、和/或具有导电纳米颗粒的导电聚合物内。因此，具有低电阻率的两个导电电极放置在包含光致变色化合物和可选地导电纳米颗粒的导电聚合物的两侧上。在这种情况下，通过焦耳效应直接产生热量进入该层中。
在光致变色镜片的情况下，通过在预定持续时间期间施加预定温度来控制可变透射率的响应持续时间。可以根据初始透射率值和目标透射率值来确定响应持续时间。可以通过传感器来测量初始透射率值，该传感器被配置用于测量镜片或光学器件的透射率值。可以根据由环境光传感器测量的照度测量值来推测目标透射率值。取决于初始透射率值与目标透射率值之差的值，可以确定响应持续时间、并且更具体地确定温度Temp、和加热持续时间Δtheat。通过控制器、并且更具体地通过控制单元发送至电压驱动器7的命令信号来设定温度Temp和加热持续时间Δtheat。通过在透明加热器的两个电极之间施加对应的电压来设定旨在向光致变色镜片施加的温度Temp。
根据另一个实施例，根据初始透射率值与目标透射率值之差的符号来确定响应持续时间的值、并且更具体地确定温度和加热持续时间。在这种情况下，响应持续时间的值仅取决于光致变色的光学透射率是降低还是增大、即取决于光致变色光学器件变暗还是变亮来确定。
因此，如果目标透射率值小于初始透射率值，则可以由控制器来设定第一温度TempBl和第一加热持续时间Δtheat,Bl，并且如果目标透射率值大于初始透射率值，则由控制器来设定第二温度TempDn和第二加热持续时间Δtheat,Dn。可以通过使用控制闭环来控制镜片或光学器件的当前透射率来微调加热持续时间。如之前描述的，可以使用环境光传感器来根据之前描述的方法之一检测可变透射率光学器件周围的发光环境的照度变化。
同样如之前描述的，根据另一个实施例，可以在传感器8向控制单元5的处理器PROC指示照度变化之前，施加拖延。
根据其他实施例，该可变透射率装置可以包含在其他类型的眼镜中，比如太阳镜、滑雪头盔或虚拟显示眼镜、并且更一般地头戴式显示器中。因此，该可变透射率光学器件可以由一个或两个眼科镜片形成，这取决于眼镜的类型，该眼镜也可以不是专门设计来矫正配戴者的屈光不正的(如果不需要矫正的话)。可变透射率装置还可以被纳入建筑物窗口、门或墙壁中。在这种情况下，可变透射率光学器件由安装在矩形框架上的有机玻璃或矿物玻璃平面基材形成。

Claims (14)

1.一种可变光学透射率装置，包括：
-能够在初始透射率值与目标透射率值之间改变光学透射率的可变透射率光学器件，所述可变透射率光学器件是在电致变色光学器件与液晶光学器件之一之间选择的，以及
-被配置用于控制所述可变透射率光学器件的光学透射率的控制单元，其中，所述控制单元被配置用于根据所述初始透射率值和所述目标透射率值来控制所述可变透射率光学器件的响应持续时间，
其中，所述控制单元被配置为通过发送多个命令信号来控制所述可变透射率光学器件的光学透射率，所述多个命令信号表示包含在初始透射率值与将要由所述可变透射率光学器件达到的目标透射率值之间的中间透射率值。
2.根据权利要求1所述的可变光学透射率装置，其中，根据一个配戴者或一群配戴者的偏好来选择所述响应持续时间。
3.根据权利要求1所述的可变光学透射率装置，其中，所述控制单元被配置用于取决于所述初始透射率值与所述目标透射率值之差的符号来控制所述响应持续时间，其中，所述控制单元被配置用于控制：
ο用于将所述可变透射率光学器件的光学透射率从初始透射率值降低至目标透射率值的第一响应持续时间，以及
ο用于将所述光学透射率从所述初始透射率值增大至所述目标透射率值的第二响应持续时间，
所述第一响应持续时间与所述第二响应持续时间不同。
4.根据权利要求1所述的可变光学透射率装置，其中，所述可变光学透射率装置进一步包括被配置用于周期性地测量照度并且检测照度变化的环境光传感器，其中：
-当在预定拖延持续时间期间所测得的照度与参照照度不同时，检测到所述照度变化，
-所述控制单元被配置用于在所述预定拖延持续时间之后检测到所述照度变化时控制所述可变透射率光学器件的透射率参数，并且
-所述响应持续时间包括所述预定拖延持续时间。
5.根据权利要求1所述的可变光学透射率装置，其中，所述控制单元被配置用于控制所述光学透射率值，使得所述光学透射率值根据下式变化：
Figure FDA0003738657440000021
其中τv(ti)是在时刻t＝ti时的初始透射率值，
τv(ti+t)是在时刻ti+t时的当前透射率值，
并且
Figure FDA0003738657440000022
是取决于所述初始透射率值τv(ti)和所述目标透射率值τv,target的过渡函数，其被定义为使得：
Figure FDA0003738657440000023
在t＝ti之后没有检测到照度变化的情况下，
所述过渡函数具有由所述过渡函数达到透射率值0，95(τV，target-τV(ti))所持续的时间区间所限定的总过渡持续时间，并且
其中，所述响应持续时间包括所述总过渡持续时间。
6.根据权利要求5所述的可变光学透射率装置，其中，所述总过渡持续时间被选择成大于或等于300毫秒且小于或等于10500毫秒。
7.根据权利要求5所述的可变光学透射率装置，其中，
-当所述光学透射率从第一初始透射率值降低至第一目标透射率值时，所述光学透射率根据具有第一总过渡持续时间的第一过渡函数而变化，并且
-当所述光学透射率从第二初始透射率值增大至第二目标透射率值时，所述光学透射率根据具有第二总过渡持续时间的第二过渡函数而变化，并且
所述第二总过渡持续时间与所述第一总过渡持续时间不同。
8.根据权利要求7所述的可变光学透射率装置，其中，所述第一初始透射率值等于所述第二目标透射率值，并且所述第一目标透射率值等于所述第二初始透射率值。
9.根据权利要求1所述的可变光学透射率装置，其中，所述可变透射率光学器件是光致变色光学器件，所述可变光学透射率装置进一步包括透明加热元件，所述控制单元被配置用于通过设定在预定加热持续时间期间的预定温度来控制所述光致变色光学器件的响应持续时间，所述预定温度和加热持续时间是根据所述初始透射率值和所述目标透射率值确定的。
10.根据权利要求1所述的可变光学透射率装置，其中，所述可变光学透射率装置进一步包括：
-远程配置单元，所述远程配置单元被配置用于向所述控制单元发送：
ο至少第一响应持续时间和第二响应持续时间，
所述配置单元旨在用于对所述可变光学透射率装置的配戴者测试不同的第一响应持续时间、第二响应持续时间，或者用于根据所述配戴者的偏好来将所述可变光学透射率装置配置为具有第一响应持续时间和第二响应持续时间。
11.一种用于控制可变光学透射率装置的方法，包括：
-控制所述可变光学透射率装置的可变透射率光学器件的光学透射率，所述可变透射率光学器件是在电致变色光学器件与液晶光学器件之一之间选择的，
其中，所述方法进一步包括：
-根据初始透射率值和目标透射率值来控制所述可变透射率光学器件的响应持续时间，
其中，通过发送多个命令信号来控制所述可变透射率光学器件的光学透射率，所述多个命令信号表示包含在初始透射率值与将要由所述可变透射率光学器件达到的目标透射率值之间的中间透射率值。
12.根据权利要求11所述的用于控制可变光学透射率装置的方法，其中，根据配戴者的偏好来选择所述响应持续时间。
13.根据权利要求11所述的用于控制可变光学透射率装置的方法，其中，所述方法包括：
-根据所述初始透射率值与所述目标透射率值之差的符号来控制所述响应持续时间，其包括：
-控制用于将所述可变透射率光学器件的光学透射率从初始透射率值降低至目标透射率值的第一响应持续时间，以及
-控制用于将所述光学透射率从初始透射率值增大至目标透射率值的第二响应持续时间，
所述第一响应持续时间与所述第二响应持续时间不同。
14.一种非暂态计算机可读存储介质，包括存储在其上的计算机程序并且包括指令，该指令用于在被处理器执行时实施根据权利要求11至13中任一项所述的方法。
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