TWI749962B - 感光防護之擋風玻璃變色系統 - Google Patents

Abstract

一種感光防護之擋風玻璃變色系統，適用於一擋風玻璃，該擋風玻璃係區分為數個區塊，包括：一光感應單元，係用以取得一光源位置及一環境光度值；一眼球追蹤單元，係用以追蹤並取得駕駛人之一眼球位置；一車載處理單元，係電性連接該光感應單元及該眼球追蹤單元，並依據該光源位置、該環境光度值及該眼球位置以產生一擋風玻璃區塊明暗操作指令；以及一擋風玻璃控制單元，係電性連接該擋風玻璃及該車載處理器，該擋風玻璃控制單元係依據該擋風玻璃區塊明暗操作指令以控制該擋風玻璃上各該些區塊之明暗。

Description

感光防護之擋風玻璃變色系統

本發明是有關於一種可依據環境光、對向光源或照射光源使擋風玻璃呈區塊性變色的感光防護之擋風玻璃變色系統。

就目前來說，市面上之汽車並無光源感應變色擋風玻璃的設置，只能選擇另外黏貼隔熱紙以隔熱，並不能提供合宜多樣的隔熱效果，遮陽或隔熱裝置結構者，如遮陽簾，於行車時無法裝設於汽車前擋風玻璃，亦即於行車時無法使用，不能為駕駛者阻擋在車外的光源(如其他車輛所投射的車燈、陽光或路燈…等)，因其會導致駕駛者產生眩光現象，進而影響視覺，尤其是在高速行駛中發生強光映入的情況下，更易導致行車危險。

再者，遮陽或隔熱裝置結構者，如遮陽板，由於行車時易阻隔駕駛者的視線，駕駛者須分心調整視線以觀察路況與來車，而且其大小與位置可調整的範圍有限，若遮蔽了駕駛者的視線高度將產生盲目駕駛之危險，亦即於行車時只能為駕駛者阻擋在車外的部分光源，並可能因此使駕駛者分心或阻隔駕駛者的 視線，因而影響視覺，易導致行車危險。

習用之隔熱紙為鍍膜或有色之隔熱紙，因僅具有固定的明暗度而無法改變，故當隔熱紙顏色太暗時，造成玻璃太暗影響視線，進而危及行車安全；反之，倘隔熱紙不夠暗時，又無法阻擋光線；因此，在有限的能力之下，隔熱紙並無法對駕駛者提供可控制遮陽或阻擋對向來車強光的作用。

本發明提供一種感光防護之擋風玻璃變色系統，提供可控制遮陽或阻擋對向來車強光的作用，用以防止駕駛者產生眩光現象及提高駕駛行車安全性。

本發明提出一種感光防護之擋風玻璃變色系統，適用於一擋風玻璃，該擋風玻璃係區分為數個區塊，包括：一光感應單元、一眼球追蹤單元、一車載處理單元及一擋風玻璃控制單元。光感應單元用以取得一光源位置及一環境光度值，眼球追蹤單元用以追蹤並取得駕駛人之一眼球位置，車載處理單元電性連接光感應單元及眼球追蹤單元，並依據光源位置、環境光度值及眼球位置以產生一擋風玻璃區塊明暗操作指令，以及，擋風玻璃控制單元電性連接該擋風玻璃及該車載處理器，該擋風玻璃控制單元係依據該擋風玻璃區塊明暗操作指令以控制該擋風玻璃上各該些區塊之明暗。

在本發明之一實施例中，上述之感光防護之擋風玻璃變色系統更包括一時間單元電性連接該車載處理單元。

在本發明之一實施例中，上述之時間單元若為白天時段，則該車載處理單元透過該擋風玻璃區塊明暗操作指令，控制該擋風玻璃控制單元使該擋風玻璃顯示為一遮陽模式。

在本發明之一實施例中，上述之車載處理單元係依據該光源位置與該眼球位置之連接線與該擋風玻璃之交會點週邊相鄰之該擋風玻璃的區塊為變色之區塊。

在本發明之一實施例中，上述之光感應單元為一車用CCD攝影機。

在本發明之一實施例中，上述之眼球追蹤單元用於確定駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛的注視方向。

在本發明之一實施例中，上述之車載處理單元係判斷該環境光度值是否超過一閥值，並依據該環境光度值以判斷是否使該擋風玻璃之該區塊變色。

本發明更提出一種感光防護之擋風玻璃變色系統，適用於一擋風玻璃，該擋風玻璃係區分為數個區塊，包括：一光感應單元，係用以取得一光源位置及一環境光度值；一眼球追蹤單元，係用以追蹤並取得駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛之一眼球位置及目光方向；一時間單元，係用以取得駕駛狀態之時段；一車載處理單元，係電性連接該光感應單元、該眼球追蹤單元及該時間單元，且該車載處理單元依據該光源位置、該環境光度值及該眼球位置以產生一擋風玻璃區塊明暗操作指令；以及一擋風玻璃控制單元，係電性連接該擋風玻璃及該車載處理器，該擋風 玻璃控制單元係依據該擋風玻璃區塊明暗操作指令以控制該擋風玻璃上各該些區塊之明暗，其中，當該時間單元判別為白天時段，則該車載處理單元透過該擋風玻璃區塊明暗操作指令，控制該擋風玻璃控制單元使該擋風玻璃顯示為一遮陽模式。

本發明因採用光感應結構，因此變色擋風玻璃可依據外部環境光跟對向來車的車燈，以調節擋風玻璃的明暗，更進一步是以區塊性調節擋風玻璃的明暗度，藉此，可有效的適度調節擋風玻璃明暗，以防止駕駛者產生眩光現象及提高駕駛行車安全性。

110:光感應單元

120:眼球追蹤單元

130:微處理器

140:擋風玻璃變色控制器

150:變色擋風玻璃

200:車體

210:車用CCD攝影機

220:眼球追蹤器

240:擋風玻璃變色控制器

250:變色擋風玻璃

250’:擋風玻璃變色區塊

圖1是本發明之系統元件方塊圖。

圖2A是本發明之第一實施例中車體外觀示意圖。

圖2B是本發明之第一實施例中雙方會車示意圖。

圖2C是本發明之第一實施例中光源位置及駕駛人眼球位置的關係示意圖。

圖3是本發明中擋風玻璃係區分為數個區塊的示意圖。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1是本發明之系統元件方塊圖。在圖1中，感光防護之擋風玻璃變色系統適用於一擋風玻璃，包括：一光感應單 元110、一眼球追蹤單元120、一微處理器(車載處理單元)130、一擋風玻璃變色控制器140及一變色擋風玻璃150，且該變色擋風玻璃150之擋風玻璃係區分為數個變色區塊，。

光感應單元110用以取得一光源位置及一環境光度值，眼球追蹤單元120用以追蹤並取得駕駛人之一眼球位置，微處理器(車載處理單元)130電性連接光感應單元110及眼球追蹤單元120，並依據光源位置、環境光度值及眼球位置以產生一擋風玻璃區塊明暗操作指令，以及，擋風玻璃變色控制器140電性連接變色擋風玻璃150及微處理器130，擋風玻璃變色控制器140係依據該擋風玻璃區塊明暗操作指令以控制變色擋風玻璃150各該些變色區塊之明暗。

於本實施例中，感光防護之擋風玻璃變色系統更包括一時間單元電性連接微處理器130。

於本實施例中，微處理器130即為車載處理單元，係依據該光源位置與該眼球位置之虛擬連接線與該擋風玻璃之交會點週邊相鄰之該擋風玻璃的區塊為變色之區塊。

於本實施例中，光感應單元為一車用CCD攝影機。

於本實施例中，眼球追蹤單元用於確定駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛的注視方向。

於本實施例中，微處理器係判斷該環境光度值是否超過一閥值，並依據該環境光度值判斷是否使該擋風玻璃之該些區塊變色。

請參閱圖2A，圖2A是本發明之第一實施例中車體外觀示意圖。在圖2A中，由於在習知的技術缺陷中，我們可以得知，若使用一般常見的遮陽板，或其他車用的遮陽裝置，容易對於行車安全造成威脅，導致行車時無法於汽車前擋風玻璃裝設遮陽板以用來遮檔強光的照射，因此，當車外有強光照射時，沒有可以有效為駕駛者阻擋在車外光源(如其他車輛所投射的車燈、陽光或路燈…等)的可供使用的遮陽器具，因此，為了能夠讓駕駛人在行車時，可以同時達到遮陽、遮光又可以確保行車安全的前提之下，本發明即利用車體上原有之擋風玻璃，加以技術上之改良，以達成上述之目標。

在本發明中，首先，利用車體200上常見的車用CCD攝影機210再加上眼球追蹤器220，來作為本發明的主要玻璃區塊明暗控制的操作參數的來源依據，主要是因為通常會影響駕駛人行車視線的光源大多是來自擋風玻璃的方向，也就是駕駛人的視線方向，因此，要做到有效的遮蔽會影響駕駛人的光線又不影響駕駛人行車的前提下，主要需考量的因素即是將來自駕駛人的視線方向的光源照度遮蔽到是駕駛人的眼睛視覺可接受的程度。

車用CCD攝影機210是一種積體電路，上有許多排列整齊的電容，能感應光線，並將影像轉變成數字訊號，含格狀排列像素的CCD應用於數位相機、光學掃瞄器與攝影機的感光元件。其光效率可達70%(能捕捉到70%的入射光)，因此，車用CCD攝影機210所獲取的影像經透鏡成像於電容陣列表面後，依其亮 度的強弱在每個電容單位上形成強弱不等的電荷。攝影機所用的平面式CCD一次會捕捉一整張影像，或從中擷取一塊方形的區域。一旦完成曝光的動作，控制電路會使電容單元上的電荷傳到相鄰並電性連接的車載處理單元(MCU)。

眼球追蹤器220主要是運用眼動追蹤(Eye Tracking)技術，是指通過測量眼睛的注視點的位置或者眼球相對頭部的運動而實現對眼球運動的追蹤。眼動儀是一種能夠跟蹤測量眼球位置及眼球運動信息的一種設備，在視覺系統、心理學、認知語言學的研究中有廣泛的應用。目前眼動追蹤有多種方法，其中最常用的無創手段是通過影像拍攝設備來獲取眼睛的位置。有創的手段包括在眼睛中埋置眼動測定線圈或者使用微電極描記眼動電圖。一般常見的眼球追蹤技術的相關技術原理相差不大，常見原理有：

1、主動投射紅外線等光束，到虹膜來提取特徵；

2、根據眼球和眼球周邊的特徵變化，進行跟蹤；

3、根據虹膜角度變化，進行跟蹤；

這三大類。

除各自單獨設立的車用CCD攝影機210及眼球追蹤器220，更進一步來說，兩者主要是使用影像擷取的技術來做光源的照度分析及駕駛人眼球位置的視線分析，因此，可進一步將兩者直接整合成一體，利用車用CCD攝影機210之鏡頭朝向車室外而眼球追蹤器220之鏡頭朝車室內。具有多個變色區塊的變色擋 風玻璃250上區分成數個變色區域，一般而言，並未如圖式所示的區塊如此明顯，圖式部分是為了便於說明，而有明顯的區塊分界線。

請參閱圖2B，圖2B是本發明之第一實施例中雙方會車示意圖。當駕駛人在行車中，車體200在與對向來車會車時，先透過車用CCD攝影機210用以取得對向來車車燈的光源位置、照射於車體200變色擋風玻璃250上的照度及目前車體200所處的週邊環境的環境光度值。

值得一提的是，倘若時間單元是白天時段，且CCD攝影機210所接受到的環境照度數值高於一閥值時，則車載處理單元即透過擋風玻璃變色控制器240使變色擋風玻璃250呈現為一遮陽模式，但在遮陽模式之下，倘若，仍有超過預設光照度閥值的強投射光，則車載處理單元(MCU)仍然會依照強投射光的光源及駕駛人的視野範圍，使強投射光與駕駛人視野交會處的擋風玻璃區塊在可安全駕駛範圍之下的暗度調整的比遮陽模式下更暗一些，當然，若非為白天的強陽光照射時段，則變色擋風玻璃250呈現為一般模式。

在兩車交會時，眼球追蹤器220用以追蹤並取得駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛之一眼球位置及眼球所注視方向，意即，眼球追蹤器220根據眼球和眼球周邊的特徵，獲取駕駛人的視野範圍，除了先前所說的，駕駛人眼球與光源的連線以外，一般而言，人眼的視野大約是向外95°、向內60°、向上60°、向下 75°。視神經的非感光點或是盲點位於顳部12-15°、水平向下1.5°處，大約是7.5°高和5.5°寬處，以此作為駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛的視線範圍。

此時，當取得車體200外的影像經車用CCD攝影機210的透鏡成像於CCD電容陣列表面後，依照亮度的強弱在每個電容單位上形成強弱不等的電荷，控制電路會使電容單元上的電荷傳到相鄰的車載處理單元(MCU)，藉此以分析光照區域的強弱，一般而言，對向車的車燈照射，光圈由外向內是光弱至光強，當車載處理單元(MCU)分析出光照度超過閥值時，即將範圍內的光照區域與擋風玻璃交會處標示為需遮蔽的警示區域。

車載處理單元即依據對向來車車燈的光源位置、照射於車體200變色擋風玻璃250上的照度及所處環境的環境光度值及駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛之一眼球位置及眼球所注視方向以產生一擋風玻璃變色區塊明暗操作指令，當擋風玻璃變色控制器240接收來自車載處理單元所發出的指定變色區塊明暗操作訊息時，則變色擋風玻璃250之變色區塊將對應產生明暗變化，或更進一步來說，在取得眼球位置後，依據駕駛人的視野範圍分析駕駛人的視線範圍與需遮蔽的警示區域的交集(交會在擋風玻璃上的那些區塊)，車載處理單元(MCU)依據交會在擋風玻璃上的那些區塊位置，產生操作指令，控制擋風玻璃變色控制器240將交集處的擋風玻璃區塊顏色調暗以遮蔽對向來車之強光。

以本實施例為例，如圖2B，對向來車車燈的光源位 置、照射於車體200變色擋風玻璃250上的照度、所處環境的環境光度值及駕駛人與乘客的一隻或多隻眼睛之一眼球位置及眼球所注視方向所對應的變色擋風玻璃250的位置在擋風玻璃變色區塊250’(圖中以粗框標示之)。

為更進一步說明，請參閱圖2C，在會車時，車用CCD攝影機210用以取得對向來車車燈的光源位置、照射於車體200變色擋風玻璃250上的照度及目前車體200所處的週邊環境的環境光度值，眼球追蹤器220用以追蹤並取得駕駛人之眼球位置及眼球所注視方向。

車載處理單元即依據對向來車車燈的光源位置、照射於車體200變色擋風玻璃250上的照度、所處環境的環境光度值及駕駛人的眼球位置及眼球所注視方向以產生一擋風玻璃區塊明暗操作指令，最後，擋風玻璃變色控制器240即依據對向來車車燈的光源位置與駕駛人眼球所注視方向的交集線(虛擬的連線)與變色擋風玻璃250的交會點鄰近區塊產生變色，以阻擋駕駛者因對向來車的光線產生眩光現象，並藉此及提高駕駛行車安全性。

其中，擋風玻璃的變色區塊的變色是指使該區塊上的玻璃變暗，但其變暗程度必須依照環境光度值，而有不同程度的變暗，重要的是，變暗的程度會維持在不影響駕駛人行駛的視線的範圍內，以維持駕駛人行車之安全。

請參閱圖3，圖3是本發明中擋風玻璃係區分為數個變色區塊的示意圖。在圖3中，具有多個區塊的變色擋風玻璃250 上區分成數個變色區域，一般而言，並未如圖式所示的區塊如此明顯，圖式部分是為了便於說明，而有明顯的區塊分界線。

在本發明中，主要重點在於依據駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛之一眼球位置及眼球所注視方向所對應的變色擋風玻璃250的位置在變色擋風玻璃區塊250’，如果駕駛人身高較高，則變色擋風玻璃250的位置在變色擋風玻璃區塊250’可以是圖中的G、H、K、L區塊，而副駕駛座的乘客身高較嬌小的話，變色擋風玻璃250的位置在變色擋風玻璃區塊250’可以是圖中的I、J區塊，該些區塊的變色，取決於駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛之一眼球位置及眼球所注視方向與對向來車車燈的光源位置的交集線(虛擬的連線)，所以，區分為數個區塊，可以更有效的達到防止駕駛者及乘客因對向來車的光線所產生眩光現象，導致眼睛不適。

綜上所述，本發明所提供之感光防護之擋風玻璃變色系統可有效改善習用之隔熱紙之缺失，並進一步依據外部環境光跟對向來車的車燈，以區塊性調節擋風玻璃的明暗度，藉此，可有效的適度調節擋風玻璃明暗，以防止駕駛者產生眩光現象及提高駕駛行車安全性及乘客的舒適度。

雖然本發明以前述實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。

110:光感應單元

120:眼球追蹤單元

130:微處理器

140:擋風玻璃變色控制器

150:變色擋風玻璃

Claims (8)

1. 一種感光防護之擋風玻璃變色系統，適用於一擋風玻璃，該擋風玻璃係區分為數個區塊，包括：一光感應單元，係用以取得一光源位置及一環境光度值；一眼球追蹤單元，係用以追蹤並取得駕駛人之一眼球位置，以及用以確定駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛的目光方向；一車載處理單元，係電性連接該光感應單元及該眼球追蹤單元，並依據該光源位置、該環境光度值及該眼球位置以產生一擋風玻璃區塊明暗操作指令；以及一擋風玻璃控制單元，係電性連接該擋風玻璃及該車載處理器，該擋風玻璃控制單元係依據該擋風玻璃區塊明暗操作指令以控制該擋風玻璃上各該些區塊不同程度之明暗；其中，該車載處理單元依據該光源位置與該眼球位置之連接線與該擋風玻璃之交會點週邊相鄰之該擋風玻璃的區塊為變色之區塊；其中，該光感應單元為一車用CCD攝影機。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感光防護之擋風玻璃變色系統，更包括一時間單元電性連接該車載處理單元。
3. 如申請專利範圍第2項所述之感光防護之擋風玻璃變色系統，其中該時間單元若為白天時段，則該車載處理單元透過該擋風玻璃區塊明暗操作指令，控制該擋風玻璃控制單元使該擋風玻璃顯示為一遮陽模式。
4. 如申請專利範圍第1項所述之感光防護之擋風玻璃變色系統，其中該車載處理單元為一微處理器(MCU)，該擋風玻璃控制單元為一擋風玻璃變色控制器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之感光防護之擋風玻璃變色系統，其中該車載處理單元係判斷該環境光度值是否超過一閥值，並依據該環境光度值以判斷是否使該擋風玻璃之該區塊變色。
6. 一種感光防護之擋風玻璃變色系統，適用於一擋風玻璃，該擋風玻璃係區分為數個區塊，包括：一光感應單元，係用以取得一光源位置及一環境光度值；一眼球追蹤單元，係用以追蹤並取得駕駛人及乘客的一隻或多隻眼睛之一眼球位置及目光方向；一時間單元，係用以取得駕駛狀態之時段；一車載處理單元，係電性連接該光感應單元、該眼球追蹤單元及該時間單元，且該車載處理單元依據該光源位置、該環境光度值及該眼球位置以產生一擋風玻璃區塊明暗操作指令；以及一擋風玻璃控制單元，係電性連接該擋風玻璃及該車載處理器，該擋風玻璃控制單元係依據該擋風玻璃區塊明暗操作指令以控制該擋風玻璃上各該些區塊不同程度之明暗，其中，當該時間單元判別為白天時段，則該車載處理單元透過該擋風玻璃區塊明暗操作指令，控制該擋風玻璃控制單元使該擋風玻璃顯示為一遮陽模式； 其中，該車載處理單元依據該光源位置與該眼球位置之連接線與該擋風玻璃之交會點週邊相鄰之該擋風玻璃的區塊為變色之區塊；其中，該光感應單元為一車用CCD攝影機。
7. 如申請專利範圍第6項所述之感光防護之擋風玻璃變色系統，其中該車載處理單元係依據該光源位置與該眼球位置之連接線與該擋風玻璃之交會點週邊相鄰之該擋風玻璃的區塊為變色之區塊。
8. 如申請專利範圍第6項所述之感光防護之擋風玻璃變色系統，其中該車載處理單元係判斷該環境光度值是否超過一閥值，並依據該環境光度值以判斷是否使該擋風玻璃之該區塊變色。

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