CN111913311A - 一种具有自动调光功能的后视镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自动调光功能的后视镜，其包括镜面主体部分、壳体和支架，还包括至少一个光传感器和控制设备，光传感器探测环境光的变化并反馈信息至控制设备，控制设备根据信息电控调节镜面主体部分的反射率，其中镜面主体部分包括：吸收型偏光层、调光层和反射层，其中控制设备与调光层连接并电控调节通过调光层的偏振光的偏振状态的变化。本发明公开的后视镜可自动防眩光，且响应时间短，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及车载后视镜领域，具体涉及一种具有自动调光功能的后视镜。
背景技术
车载后视镜为驾驶员提供在驾驶过程中后方车辆的信息，从而增加驾驶的安全性。而研究表明，夜间行车过程中突然收到来自后方车辆造成的强眩光时，会造成驾驶员夜盲，即使眩光消失后，残留在眼睛内的影响也会造成盲点，极大地增加了事故发生的可能性。为了避免周围的环境光反射所造成的强眩光带来的不安全因素，为驾驶员更好地提供行车路况，需要在后视镜上引入根据周围环境光线自动调整反射率的功能。现有的防眩后视镜主要是利用电致变色技术来达到自动调光的效果，这种后视镜前后各设有一个光敏元器件，当前后两个光敏元器件接收到的不同的光强时，通过电路施加不同的电压至电致变色层上，电压越高，后视镜颜色越深，反射回驾驶员的光强就变弱，从而达到自动防眩功能。但电致变色技术存在一个相对缓慢的充电过程，一般颜色由最浅至最深需数秒时间，严重限制了其防眩功能的应用及安全性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种具有自动调光功能的后视镜，包括镜面主体部分、壳体和支架，后视镜还包括至少一个光传感器和控制设备，光传感器探测环境光的变化，并反馈信息至控制设备，控制设备根据信息电控调节镜面主体部分的反射率，其中镜面主体部分包括：吸收型偏光层，其基本上覆盖后视镜的全屏，吸收型偏光层并允许偏振方向与其透光轴方向平行的偏振光透过，并吸收偏振方向与其透光轴方向垂直的偏振光；调光层，调光层与吸收型偏光层基本上尺寸一致地设置在吸收型偏光层之下；反射层，反射层被与调光层基本上尺寸一致地设置在调光层之下，其中，控制设备与调光层连接，并电控调节通过调光层的偏振光的偏振状态的变化。
在优选实施方案中，调光层进一步包括依次层叠设置的上透明基板、上透明导电电极、上配向层、液晶层、下配向层、下导电电极、下基板，其中上透明导电电极和下导电电极分别与控制设备连接。在可选实施方案中，下导电电极和下基板为透明材料。在另一个可选的实施方案中，下导电电极为具有反射功能的金属膜或金属镀层。
在一些实施方案中，液晶层包括负介电各向异性的液晶分子，液晶层不加电时，液晶分子为基本垂直取向，且液晶层的光程差Δn·d的范围为95nm~195nm。在优选的实施方案中，上配向层的摩擦方向与下配向层的摩擦方向相反，上配向层的摩擦方向与吸收型偏光层的透光轴的夹角为45度。
在一些实施方案中，液晶层包括正介电各向异性的液晶分子，液晶层不加电时，液晶分子为基本平面取向，且液晶层的光程差Δn·d的范围为95nm~500nm，同时上配向层的摩擦方向与吸收型偏光层的透光轴的夹角为0度或90度，上配向层的摩擦方向与下配向层的摩擦方向的夹角为0~270度。在优选实施方案中，上配向层的摩擦方向与下配向层的摩擦方向的夹角为63.6度，液晶层的光程差Δn·d的范围为140nm~300nm。
在可选实施方案中，调光层进一步包括四分之一波片，四分之一波片位于吸收型偏光层和反射层之间，四分之一波片的光轴与吸收型偏光层的透光轴的夹角为45度。
在优选实施方案中，控制设备被设置为电池驱动。
在可选实施方案中，后视镜包括透明保护层，其被与吸收型偏光层基本上尺寸一致地设置在吸收型偏光层之上。在优选实施方案中，透明保护层为部分反射的材料，其可见光反射率为0.25%~15%。在另一可选实施方案中，后视镜保护保护层，其被与反射层基本上尺寸一致地设置在反射层之下。
在优选实施方案中，反射层为金属膜、金属镀层或高反射介质膜，其反射率大于85%。
本发明所提供的后视镜，利用吸收型偏光层和调光层来调节后视镜的反射率，并通过光传感器和控制设备达到自动根据周围环境光强度调整后视镜反射光的强弱，起到自动防眩效果。同时利用液晶调光技术，缩短了防眩响应时间，更增加后视镜使用的安全性。
附图说明
通过参照本发明的实施方案的图示说明可以更好地理解本发明，在附图中：
图1是本发明的后视镜的镜面主体部分的结构示意图；
图2是根据本发明的实施方案的调光层的结构示意图；
图3是根据本发明的实施方案的后视镜在正常状态时的工作原理示意图。
具体实施方式
在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本发明有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本发明。本发明所列举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的保护范围并不受具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。
首先参照图1，其中示出一种根据本发明实施例的具有自动调光功能的后视镜，其可包括镜面主体部分10、壳体（未图示）和支架（未图示）。后视镜还包括至少一个光传感器（未图示）和控制设备20，光传感器可探测环境光的变化，并将信息反馈到控制设备，控制设备20根据反馈的信息电控调节镜面主体部分10的反射率，使镜面主体部分10的反射率在最小值和最大值中自动而连续变化，从而使后视镜达到自动防眩功能。光传感器可为光敏二极管或光敏电阻，具有微小的体积，避免影响光线的传播。光传感器可以为多个且均匀分布在后视镜的任意部位，包括镜面主体部分10、壳体的外表面和支架上。镜面主体部分10可以包括吸收型偏光层100、反射层300以及设置在吸收型偏光层100与反射层300之间的调光层200。
根据本发明的后视镜，其吸收型偏光层100可以基本上覆盖后视镜的全屏。其中，当非偏振的环境光通过吸收型偏光层100时，吸收型偏光层100将偏振方向与其透光轴垂直的偏振光吸收，同时允许偏振方向与其透光轴平行的偏振光透过，从而为后续的调光过程提供有效保障。吸收型偏光层可以是已经被广泛应用于液晶显示的偏光片，它们的生产厂家如国内的深圳市盛波光电科技有限公司，深圳市三利谱光电科技股份有限公司，日本的日东公司等。
调光层200可以被与吸收型偏光层100基本上尺寸一致地设置在吸收型偏光层100之下，调光层200与控制设备连接，并可通过控制设备电控调节通过调光层200的偏振光的偏振状态。偏振状态的变化可以包括偏振角度的变化，或者线偏振、圆偏振或椭圆偏振之间的转变。
反射层300可以被与调光层200基本上尺寸一致地设置在调光层200之下。反射层300可镜面反射通过调光层200的偏振光，使其再次通过调光层200，回到吸收型偏光层100。反射层为常用的金属膜、金属镀层或高反射介质膜（如3M公司生产的ESR反射膜），其反射率大于85%，以尽可能的反射通过调光层200的偏振光。金属型的反射层的材料可为铝、钛、铬、银、铜或不锈钢。但本发明不限于此，亦可以采用反射率符合要求的其他材料。
根据本发明的进一步实施方案，如图2所示，调光层200可包括依次层叠设置的上透明基板201、上透明导电电极202、上配向层203、液晶层204、下配向层205、下导电电极206以及下基板207。
上透明基板201可以为透明玻璃层或透明聚合物膜。上配向层203和下配向层205具有使表面附近的液晶分子规则排列的特性，可由液晶显示中常用的取向剂固化形成，包括基本上平面取向型和基本上垂直取向型。上透明导电电极202使用透明的导电材料，如ITO膜或纳米银线膜，以实现导电和光线的传播互不影响的目的，但本发明不限于此，亦可以采用不影响光线透过的其他材料。上透明导电电极202和下导电电极206的排布方式可以分别是整面的单个电极，也可以至少一个是被划分成不同形状、相互独立的多个电极区域的图案化的电极。下导电电极206可采用如上透明导电电极202一样的透明导电材料，也可采用兼具反射功能和导电功能的金属膜或金属镀层，从而实现导电的同时还能起到与反射层300相同的功能，提高正常状态（非防眩状态）下后视镜镜面主体部分10的反射率。液晶层204包括常见的液晶材料，不做赘述。
本发明具体实施方案中，上透明导电电极202和下导电电极206分别与控制设备连接，以达到通过控制设备向液晶层204上下两侧施加不同电压的目的，以调整液晶层204中液晶分子的排列结构，从而改变液晶层204的光学性能，最终改变通过液晶层204的光的偏振状态。具体的，当上透明导电极202和下导电电极206之间施加一个一定范围内的电压时，液晶层204中的液晶分子的指向矢发生偏转，并且其偏转角度可根据施加电压的大小改变，通过改变电压而改变液晶的旋光状态。由于液晶分子的双折射特性，当液晶分子指向矢发生偏转时，透过液晶层的光的偏振状态逐渐发生变化，液晶层204的光学性能也会随之发生变化，且此光学性能的变化程度也受施加电压的大小影响。最终造成被反射层300反射并再次通过液晶层204到达吸收型偏光层100的偏振光与原偏振光具有不同的偏振状态，使其只能部分透过吸收型偏光层100，从而实现反射率的调节，达到调光防眩目的效果。对于一般的液晶型的调光层，从最大反射到最小反射的响应时间只需10ms~100ms。
在本发明的一个可选的实施方案中，液晶层包含具有负介电各向异性的液晶分子，且上配向层和下配向层为基本垂直取向型，且液晶层的光程差Δn·d的范围为95nm~195nm，其中Δn为液晶分子的折射率差，d为液晶层的厚度。这样在正常状态（非 加电）时，液晶分子基本上垂直于液晶层表面排列，通过液晶层的偏振光不会改变其偏振状态，被反射层反射和再次通过液晶层后，以原有的偏振状态不受阻碍的通过吸收型偏光层，此时反射率最高，约为40%~45%。在调光状态（加电）时，液晶分子指向矢趋向于向平行于液晶层表面的方向转变，这时液晶层的光学性能会发生改变，从而使被反射层反射回来的偏振光具有与原始透过吸收型偏光层的偏振光不同的偏振状态，反射光只能部分透过吸收型偏光层，从而降低了镜面主体部分的反射率。同时随着施加电压的增加，反射率会逐渐降低，最低反射率为7%~12%。优选地，上配向层的摩擦方向与下配向层的摩擦方向相反，且上配向层的摩擦方向与吸收型偏光层的透光轴的夹角为45度。
在本发明的另一个可选实施方案中，液晶层包含具有正介电各向异性的液晶分子，且上配向层和下配向层为基本平面取向型，且液晶层的光程差Δn·d的范围为95nm~500nm。在本实施方案中，上配向层的摩擦方向与下配向层的摩擦方向成一定角度，优选0~270度，且上配向层的摩擦方向与吸收型偏光层的透光轴的夹角为0度或90度。这样在正常状态（非加电）时，液晶分子基本上平行于液晶层表面排列，且从上配向层到下偏向层，液晶分子会旋转一定角度，这样通过液晶层的偏振光的偏振方向会随着液晶分子旋转一定角度。如图3所示，从上配向层到下配向层，液晶分子旋转90度，这样透过液晶层的偏振光的偏振方向旋转90度。改变偏振方向的偏振光被反射层反射后，再次通过液晶层，反射光的偏振角度再次被反向旋转相同的角度（90度），最终以原有的偏振方向不受阻碍的通过吸收型偏光层，反射率最高，约为40%~45%。在调光状态（加电）时，液晶分子的指向矢趋向于向垂直于液晶层表面的方向排列，这时液晶层对偏振光的旋光效果被改变，使被反射层反射回来的偏振光具有与原始透过吸收型偏光层的偏振光不同的偏振方向，反射光只能部分通过吸收型偏光层，从而降低镜面主体部分的反射率。随着施加电压的增加，反射率逐渐降低，最低反射率为7%~12%。
在本实施方案中，优选地，上配向层的摩擦方向与下配向层的摩擦方向的夹角为63.6度，且液晶层的光程差为140nm~300nm，可进一步提高正常状态下的镜面主体部分的反射率。
在本实施方案中，调光层还可进一步包括四分之一波片，可使在正常状态（非加电）下呈现暗态（反射率不是最高）的镜面主体部分调整为反射率最高的状态，从而节省能源。四分之一波片可位于吸收型偏光层和反射层之间的任一层之间，如吸收型偏光层与调光层之间、调光层与反射层之间或调光层的任一层之间。四分之一波片的光轴与吸收型偏光层的透光轴的夹角为45度。
根据本发明实施例的后视镜还可包括透明保护层，其设置在吸收型偏光层100之上，可以基本上覆盖镜面主体部分10的全屏，用以保护设置在透明保护层之下的其他功能层，达到防刮、防眩及耐腐蚀等效果。透明保护层可以包括经过化学强化或物理强化的透明玻璃，或者刚性的或柔性的聚合物材料，本发明不限于此，亦可以采用透光率符合要求的其他材料。优选地，透明保护层为具有部分反射的材料，其可见光反射率为0.25%~15%，从而可进一步增加正常状态时后视镜的反射率。
根据本发明实施例的后视镜还可包括另一个保护层，其设置在反射层300之下，保护层的尺寸与反射层基本上之一，用于保护反射层，达到防刮、耐腐蚀、防氧化的作用。
在本发明的实施方案中，控制设备可以设置在壳体的内部或表面。由于调光层在正常状态（非调光状态）时，无需控制设备向调光层施加电压；同时在调光状态时，调光层所需的最大驱动电压仅为5V左右，因此控制设备可设置为电池驱动，电池可安装在壳体内部，从而避免了外部电源接线问题，结构更加简洁。
综上所述，本发明提供一种可自动调光的后视镜，利用吸收型偏光层和调光层来调节后视镜的反射率，并通过光传感器和控制设备达到自动根据周围环境光强度调整后视镜反射光的强弱，起到防眩效果。同时利用液晶调光技术，缩短了防眩响应时间，从而增加后视镜使用的安全性。
尽管已经在上面以细节描述了数个示例性实施方案，但是所公开的实施方案仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员将容易意识到，在示例性实施方案中很多其他修改、改动和/或替换是可能的，而不实质偏离本公开的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改动和/或替换意图被包括在如所附权利要求书所限定的本公开的范围内。
Claims (11)
1.一种具有自动调光功能的后视镜，所述后视镜包括镜面主体部分、壳体和支架，其特征在于，所述后视镜还包括至少一个光传感器和控制设备，所述光传感器探测环境光的变化并反馈信息至所述控制设备，所述控制设备根据所述信息电控调节所述镜面主体部分的反射率，所述镜面主体部分包括：
吸收型偏光层，所述吸收型偏光层基本上覆盖所述后视镜的全屏，所述吸收型偏光层允许偏振方向与所述吸收型偏光层的透光轴方向平行的偏振光透过，并吸收偏振方向与所述透光轴方向垂直的偏振光；
调光层，所述调光层被与所述吸收型偏光层基本上尺寸一致地设置在所述吸收型偏光层之下；和
反射层，所述反射层被与所述调光层基本上尺寸一致地设置在所述调光层之下，
其中，所述控制设备与所述调光层连接并电控调节通过所述调光层的偏振光的偏振状态的变化。
2.如权利要求1所述的后视镜，其特征在于，所述调光层进一步包括依次层叠设置的上透明基板、上透明导电电极、上配向层、液晶层、下配向层、下导电电极、下基板，其中所述上透明导电电极和所述下导电电极分别与所述控制设备连接。
3.如权利要求2所述的后视镜，其特征在于，所述下导电电极为具有反射功能的金属膜或金属镀层。
4.如权利要求2所述的后视镜，其特征在于，所述液晶层包括负介电各向异性的液晶分子，所述液晶层不加电时，所述液晶分子为基本垂直取向，所述液晶层的光程差Δn·d的范围为95nm~195nm。
5.如权利要求4所述的后视镜，其特征在于，所述上配向层的摩擦方向与所述下配向层的摩擦方向相反，所述上配向层的摩擦方向与所述吸收型偏光层的透光轴的夹角为45度。
6.如权利要求2所述的后视镜，其特征在于，所述液晶层包括正介电各向异性的液晶分子，所述液晶层不加电时，所述液晶分子为基本平面取向，所述液晶层的光程差Δn·d的范围为95nm~500nm，其中所述上配向层的摩擦方向与所述吸收型偏光层的透光轴的夹角为0度或90度，所述上配向层的摩擦方向与所述下配向层的摩擦方向的夹角为0~270度。
7.如权利要求6所述的后视镜，其特征在于，所述上配向层的摩擦方向与所述下配向层的摩擦方向的夹角为63.6度，所述液晶层的光程差Δn·d的范围为140nm~300nm。
8.如权利要求6所述的后视镜，其特征在于，所述调光层进一步包括四分之一波片，所述四分之一波片位于吸收型偏光层和反射层之间，所述四分之一波片的光轴与所述吸收型偏光层的透光轴的夹角为45度。
9.如权利要求1或2所述的后视镜，其特征在于，所述控制设备被设置为电池驱动。
10.如权利要求1或2所述的后视镜，其特征在于，所述后视镜包括保护层，所述保护层被与所述反射层基本上尺寸一致地设置在所述反射层之下。
11.如权利要求1或2所述的后视镜，其特征在于，所述反射层为金属膜、金属镀层或高反射介质膜。
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