电子护目镜制造技术

本实用新型专利技术涉及护目镜。所述护目镜包括带液晶盒(LC)的护目镜镜片，其穿透度(TR)可以在透射与阻挡之间切换。此外，护目镜具有眼睛跟踪器(ET)，其可以确定眼睛的视觉方向。它们还包括至少一个传感器(IL、IR)来测量入射的可见光的亮度，所述传感器设置在护目镜镜片的眼睛侧并且通过至少一个护目镜镜片以空间分辨的方式测量亮度。传感器可以确定来自用眼睛跟踪器确定的眼睛视觉方向的可见光的亮度。护目镜还具有用于控制液晶盒的穿透度的闭环控制电路，其中在眼睛处预设亮度设置点值，其中控制电路采用传感器在眼睛的视觉方向上测量的作为实际值的亮度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子护目镜
本专利技术涉及电子护目镜和眩光抑制系统。
技术介绍
可以借助市场上可获得的多种液晶盒(TN、STN、Fe-LC等)来对通过光调制器的光强度进行电控制，从而达到至少两种状态，即可透射的透明状态或不透射的黑暗状态，这与目前的现有3D电视或影院护目镜(所谓的快门镜片)一样。根据该基本想法，在1960年代就已经试图研发"电子太阳镜"来向这种护目镜的穿戴者提供可变的穿透度。一些已知电子太阳镜以纯控制(而不是调节)方式操作，即，光电传感器位于护目镜的外部，因而只能测量从外部入射在护目镜上的亮度(例如，参见US5,172,256或DE102012217326A1)。因此，仅基于纯经验值的特征线相应地将LCD切换到光亮或黑暗。另外，接收方向同样非特定的传感器(传感器指向前方或指向天空)通常太少。这常常会导致完全错误并且甚至相反的眼镜反作用。例如，如果穿戴者看到观测的黑暗区域(暗角)，同时护目镜被一束杂散阳光捕获(通过在物体上的偶然反射或者移动树林中的具有微小深色图案的树叶)，那么LC是黑暗的，尽管由于穿戴者想要看见黑暗区域而在实际上应当是亮的。出于视觉增强目的而抑制眩光的电子系统已经提出80多年(例如，参见US2,066,680A)。在该1934的专利中，通过旋转机械狭缝或层状盘("斩波器")使某人自己头灯灯光被调制成方波信号(沿时间轴)，同时完全相同的狭缝或层状盘在使用者(护目镜)的视场前方进行完全相同的操作，即，频率和相位位置精确相同，其中使用者与被调制头灯灯光同步地感知外部世界。如果使用者的护目镜例如有50％的时间(脉冲-暂停比＝1:1)被封闭，那么50％的不需要的光(例如，低阶太阳光)被抑制，观看物体的能见度被增强。后来，可电子控制的光调制器代替了机械光调制器，具体地说，代替了液晶盒形式的机械光调制器，同时光源也变得越来越快速并且更容易电子控制(例如，参见DE10134770A1，DE2001086A，WO2013/143998A2)。专利技术目的本专利技术的目的是提供护目镜和在不同条件下向护目镜穿戴者提供视觉改进的系统。解决方案通过独立本专利技术的主题实现上述目的。所有采用的用语在此通过引用方式并入到说明书的内容中。在下面的部分中描述解决问题或对解决方案做出贡献的不同方面。本领域技术人员将会清楚，几乎所有这些不同方面可以相互组合。眼睛追踪器为了实现该目的，提出用于具有至少一只眼睛的穿戴者的护目镜。护目镜具有至少一个护目镜镜片，其中，所述至少一个护目镜镜片具有液晶盒，所述液晶盒的穿透度能够通过适当控制而变化。此外，护目镜具有能够确定眼睛的视觉方向的眼睛跟踪器，此外，具有至少一个传感器，用于测量入射的可见光的亮度，其中，所述传感器设置在护目镜镜片的眼睛侧，传感器可以测量通过至少一个护目镜镜片的亮度，并且-具有照相机的成像系统，或者-位于坐标系上的至少三个传感器，或者-复眼。电子复眼由许多个体眼睛组成，类似于在生物学中用于描述飞行昆虫的复眼的术语"小眼"，但是由电气的光电传感器组成，该光电传感器又位于导光斗(没有透镜)的下端，或者分别具有上游微透镜或两者组合(斗和微透镜)(例如，参见EP0813079A2)。至少一个传感器可以确定来自眼睛跟踪器确定的眼睛的视觉方向的可见光的亮度。护目镜还具有闭环控制电路，用于调节液晶盒的穿透度，其中对在眼睛处的亮度设置设置点值，并且其中，所述控制环路使用传感器在眼睛的视觉方向上测量的作为实际值的亮度。利用这种护目镜，可以对来自护目镜穿戴者的真实视觉方向的眩光快速而精确地调节亮度，例如当汽车驾驶员接近另一汽车时，或者当驾驶员在晴天驶入或驶出隧道时。然而，当今，在极端小型化和"可穿戴电子设备"的背景下，可以通过容易且简单集成到护目镜中的微型电子设备来实现这种强大、安全系统的视觉改进。为了扩展护目镜的范围，可取的是不将护目镜液晶盒的透射率调节到适当灰度，但是尽可能短地按顺序在透光周期与遮挡光周期之间切换护目镜。为了使人眼尽可能少地感知这种切换，透光周期与遮挡周期的循环(周期)应当持续最多二十四分之一(1/24)秒。这种系统在人不再感知调节时尤其运行良好，即，以大约60Hz的临界闪烁频率(CFF)以上的循环时间运行。为了实现此目的，液晶盒应当设计成：在最多10ms内其穿透度能够从90％变化到10％并且从10％变化到90％。如果使用这种液晶盒，液晶盒的穿透度可以在高穿透度状态与低穿透度状态之间切换。为此，必须具有用于控制或调节液晶盒的高穿透度状态和低穿透度状态的时间以及两种状态之间变化的装置。调节或闭环控制电路适当地设计成：高穿透度状态时间随着入射到至少一个传感器的可见光的亮度增加而变短(脉冲宽度调制，PWM)。如果控制电路设计成：当确定来自眼睛的视觉方向的亮度时，能够考虑特定用户眼睛/视网膜灵敏曲线以对亮度加权，那么控制会更精确并且对护目镜穿戴者的眼睛更柔和。特定用户眼睛/视网膜灵敏曲线例如考虑护目镜穿戴者的年龄和其他一般和/或个体特定眼睛参数，尤其相对于入射角，但也相对于其他光技术变量，该变量具有对感知的影响，例如，光源亮度、距离或光强度或光照强度(每个球面弧度角度的光通量)、照明度、其相应的绝对量级，例如在眼睛处的阈值、光通量、干涉源尺寸(点对面)、颜色或源的光谱分布及其时间变化、眼睛的预设(白昼视觉对暗视觉等)。这些灵敏度曲线可以试探地和逻辑地确定，但是通常凭经验确定，例如在DouglasMace，PhilipGarvey，RichardJ.Porter，RichardSchwab和WernerAdrian:"Counter-measuresforReducingtheEffectsofHeadlightGlare"中使用和分析；为AAAFoundationforTrafficSafety，2001年12月WashingtonDC而编写。前述的人眼灵敏度曲线被储存为在各种表格(查询表-LUT)中的加权倍数或可计算公式–至少以下述方式：在包括内部传感器、微控制器和预设设置点值的系统的闭环控制电路中，这些加权倍数实时并入到设定信号中以设置液晶盒的穿透度。例如，用来确定"在失能眩光情况下物体的不可见性和不可识别性"的Adrian和Bhanji的公式(Adrian，W.和Bhanji，A.(1991)"Fundamentalsofdisabilityglare.Aformulatodescribestraylightintheeyeasafunctionoftheglareangleandage."ProceedingsoftheFirstInternationalSymposiumonGlare，Orlando，Florida，pp.185–194)考虑了入眼光角度的依赖性，在此情况下逐渐不再识别。例如：如果入射光直接以眼睛垂直，则眩光最高(在权重公式中最大)。在眼睛跟踪器确定了视觉方向(向量ET(x，y，z))并且内部传感器和/或外部传感器确定了入射光方向(向量眩光(x，y，z))之后，微控制器可以检查者两个向量是否共线，即，具有相同的方向，并且相应地用前述权重曲线估算最大值。如果，例如，权重曲线储存为LUT，那么后者随着眼睛移动的视觉方向向量ET(x，y，z)在微控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于具有至少一只眼睛的穿戴者的护目镜，包括1.1至少一个护目镜镜片；1.1.1其中所述至少一个护目镜镜片具有液晶盒(LC)，所述液晶盒的穿透度(TR)能够通过适当控制而变化；1.2眼睛跟踪器(ET)，能够确定眼睛的视觉方向；1.3至少一个传感器(IL，IR)，用于测量入射的可见光的亮度；1.3.1其中，所述至少一个传感器(IL，IR)设置在护目镜镜片的眼睛侧；1.3.2其中，所述至少一个传感器(IL，IR)能够测量通过至少一个护目镜镜片的亮度；1.3.3其中，所述至少一个传感器(IL，IR)包括1.3.3.1具有照相机的成像系统，或者1.3.3.2位于坐标系上的至少三个传感器，或者1.3.3.3复眼；1.3.4其中，所述至少一个传感器(IL，IR)能够确定从通过眼睛跟踪器(ET)确定的眼睛的视觉方向入射的可见光的亮度；以及1.4闭环控制电路(MC)，用于控制所述液晶盒(LC)的穿透度；1.4.1其中，对在眼睛处的亮度的预设设置点值；1.4.2其中，所述控制电路采用至少一个传感器(IL，IR)在眼睛的视觉方向上测量的作为实际值的亮度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.28 DE 102014107587.0;2014.06.11 DE 10201411.用于具有至少一只眼睛的穿戴者的护目镜，包括1.1至少一个护目镜镜片；1.1.1其中所述至少一个护目镜镜片具有液晶盒(LC)，所述液晶盒的穿透度(TR)能够通过适当控制而变化；1.2眼睛跟踪器(ET)，能够确定眼睛的视觉方向；1.3至少一个传感器(IL，IR)，用于测量入射的可见光的亮度；1.3.1其中，所述至少一个传感器(IL，IR)设置在护目镜镜片的眼睛侧；1.3.2其中，所述至少一个传感器(IL，IR)能够测量通过至少一个护目镜镜片的亮度；1.3.3其中，所述至少一个传感器(IL，IR)包括1.3.3.1具有照相机的成像系统，或者1.3.3.2位于坐标系上的至少三个传感器，或者1.3.3.3复眼；1.3.4其中，所述至少一个传感器(IL，IR)能够确定从通过眼睛跟踪器(ET)确定的眼睛的视觉方向入射的可见光的亮度；以及1.4闭环控制电路(MC)，用于控制所述液晶盒(LC)的穿透度；1.4.1其中，对在眼睛处的亮度的预设设置点值；1.4.2其中，所述控制电路采用至少一个传感器(IL，IR)在眼睛的视觉方向上测量的作为实际值的亮度。2.根据前一权利要求所述的护目镜，其特征在于液晶盒(LC)设计成：在最多10ms内其穿透度能够从90％变化到10％并且从10％变化到90％。3.根据权利要求2所述的护目镜，其特征在于3.1液晶盒(LC)设计成：液晶盒(LC)的穿透度(TR)能够在高穿透度状态与低穿透度状态之间切换；3.2用于控制或调节液晶盒(LC)的高穿透度状态(Ton)和低穿透度状态(Toff)的时间以及两种状态之间变化的装置；3.2.1其中，所述用于控制或调节液晶盒(LC)的高穿透度状态(Ton)和低穿透度状态(Toff)的时间以及两种状态之间变化的装置和闭环控制电路(MC)设计成：高穿透度(Ton)状态随着入射到至少一个传感器(IL，IR)的可见光的亮度增加而变短；3.2.2其中，以人眼不能分辨的临时频率进行所述高穿透度状态(Ton)与低穿透度状态(Toff)之间的变化。4.根据前述权利要求中任一项所述的护目镜，其特征在于所述控制电路设计成：当确定来自眼睛的视觉方向的亮度时，能够考虑特定用户眼睛/视网膜灵敏曲线以对亮度加权。5.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于护目镜框架(F)，其中所述护目镜框架使所述至少一个护目镜镜片所指定的眼睛以光密闭的方式相对于环境光密封。6.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于所述控制电路的设置点值规定在眼睛处的亮度为20至400lx。7.根据权利要求5所述的护目镜，其特征在于所述环境光的亮度从设置点值和控制电路的控制信号导出。8.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于至少一个其他亮度传感器(OL，OR)设置在护目镜背向眼睛的一侧并且确定环境光的亮度。9.根据权利要求7或8所述的护目镜，其特征在于9.1所述控制电路的设置点值能够作为环境光亮度的函数变化；并且9.2所述设置点值的变化比所述液晶盒穿透度的控制慢至少倍数10。10.根据权利要求9所述的护目镜，其特征在于10.1所述设置点值以预设步骤变化；10.2其中，所述设置点值的逐步变化比所述液晶盒穿透度的控制慢至少倍数100。11.根据权利要求10所述的护目镜，其特征在于所述液晶盒穿透度的控制设计成：在10μs到1s内对极端亮度值进行反应，以使所述液晶盒(LC)设置为低穿透度状态。12.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于12.1用于护目镜穿戴者的两只眼睛的护目镜镜片；12.2用于每个护目镜镜片的眼睛侧传感器，用于测量入射到相应眼睛中的可见光的亮度；以及12.3用于每个护目镜镜片的控制电路。13.根据前一权利要求所述的护目镜，其特征在于两只眼睛的设置点值相差1％至60％。14.根据权利要求12所述的护目镜，其特征在于当调节入射到一只眼睛的可见光的亮度时，考虑另一只眼睛的亮度的调节。15.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于15.1设置在所述护目镜的背向眼睛一侧的至少一个光源(S)；15.2其中，所述光源能够作为护目镜穿戴者的视觉方向的函数被控制。16.根据前一权利要求所述的护目镜，其特征在于16.1用于控制光源(S)的照明时间和照明强度的装置，以便在液晶盒(LC)的高穿透度(Ton)状态期间照射；16.2其中，以下乘积的时间积分：16.2.1光源(S)的发光强度，和16.2.2液晶盒(LC)的穿透度(TR)，在高穿透度(Ton)状态时间的变化期间在预定容差内保持恒定。17.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于-使活体生物、光学传感器或照相机耀眼的光源，和/或-护目镜镜片的背向眼睛一侧的显示器，和/或-护目镜镜片的眼睛侧的显示器，和/或-平视显示器(HUD)。18.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于所述传感器的被测量值和/或控制电路的设置点值和/或由此导出的环境亮度与地理坐标接收器的地理坐标信号连接并被记录。19.根据权利要求1所述的护目镜，其特征在于19.1所述至少一个护目镜镜片还具有另一个液晶盒，所述液晶盒的穿透度能够通过适当的控制而变化，19.2其中，所述另一个液晶盒沿着视觉方向设置在液晶盒(LC)的后面或前面。20.通过眩光抑制进行视觉增强的系统，包括：20.1用于具有至少一只眼睛的穿戴者的护目镜，包括20.1.1至少一个护目镜镜片；20.1.1.1其中，所述至少一个护目镜镜片具有液晶盒(LC)，所述液晶盒的穿透度能够通过适当控制而变化；20.1.1.1.1其中，所述液晶盒(LC)设计成：液晶盒(LC)的穿透度(TR)能够在高穿透度状态与低穿透度状态之间切换；并且具有20.1.2用于控制或调节液晶盒(LC)的高穿透度(Ton)状态的时间的装置；20.1.3至少一个传感器(IL，IR)，用于测量入射的可见光的亮度；20.1.3.1其中，所述至少一个传感器(IL，IR)设置在护目镜镜片的眼睛侧；20.1.3.2其中，所述至少一个传感器(IL，IR)测量通过至少一个护目镜镜片的亮度；以及20.1.4闭环控制电路(MC)，用于调节液晶盒(LC)的穿透度；20.1.4.1其中，所述调节设计成：高穿透度(Ton)状态的时间随着眩光增加而变短；20.1.4.2其中，预设在护目镜穿戴者眼睛处的亮度的设置点值；20.1.4.3其中，所述控制电路使用所述传感器测量的作为实际值的亮度；以及20.2显示器，具有20.2.1用于控制照明时间和显示器发光强度的装置，以便在液晶盒(LC)的高穿透度(Ton)状态期间照射；20.2.2其中，以下乘积的时间积分：20.2.2.1所述显示器的发光强度，和20.2.2.2液晶盒(LC)的穿透度(TR)，在高穿透度(Ton)状态时间的变化期间在预定容差内保持恒定。21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于所述显示器包括：-护目镜镜片的背向眼睛一侧的显示器，和/或-护目镜镜片的眼睛侧的显示器，和/或-平视显示器(HUD)。22.根据权利要求20-21中任一项所述的系统，其特征在于液晶盒(LC)设计成：在最多10ms内其穿透度能够从90％变化到10％并且从10％变化到90％。23.根据权利要求20所述的系统，其特征在于23.1所述护目镜具有护目镜框架，其中23.2所述护目镜框架使护目镜穿戴者的至少一只眼睛以光密闭的方式相对于环境光密封。24.根据权利要求20所述的系统，其特征在于所述控制电路的设置点值规定在眼睛处的亮度为20至400lx。25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于所述环境光的亮度从设置点值和控制电路的控制信号导出。26.根据权利要求20所述的系统，其特征在于至少一个其他亮度传感器(OL，OR)设置在护目镜背向眼睛的一侧并且确定环境光的亮度。27.根据权利要求20所述的系统，其特征在于27.1所述控制电路的设置点值能够作为环境光亮度的函数变化；并且27.2所述设置点值的变化比所述液晶盒穿透度的控制慢至少倍数10。28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于28.1所述设置点值以预设阶段变化；28.2其中，所述设置点值的逐步变化比所述液晶盒穿透度的控制慢至少倍数100。29.根据权利要求20所述的系统，其特征在于用于调节液晶盒(LC)的穿透度的所述闭环控制电路(MC)设计成：在10μs到1s内对极端亮度值进行反应，以使所述液晶盒(LC)设置为低穿透度状态。30.根据权利要求20所述的系统，其特征在于眼镜包括：30.1用于护目镜穿戴者的两只眼睛的护目镜镜片；30.2用于每个护目镜镜片的眼睛侧传感器，用于分别测量入射到相应眼睛中的可见光的亮度；以及30.3用于每个护目镜镜片的控制电路。31.根据权利要求30所述的系统，其特征在于两只眼睛的设置点值相差1％至60％。32.根据权利要求29所述的系统，其特征在于当调节入射到一只眼睛的可见光的亮度时，考虑另一只眼睛的亮度的调节。33.根据权利要求20所述的系统，其特征在于33.1提供能够确定眼睛的视觉方向的眼睛跟踪器(ET)；33.2其中，所述至少一个传感器(IL，IR)，包括：33.2.1具有照相机的成像系统，或者33.2.2位于坐标系上的至少三个传感器，或者33.2.3复眼；33.3，其中，所述至少一个传感器(IL，IR)能够确定从通过眼睛跟踪器(ET)确定的眼睛的视觉方向入射的可见光的亮度；以及33.4其中，所述控制电路(MC)采用传感器在眼睛的视觉方向上测量的作为实际值的亮度。34.根据权利要求20所述的系统，其特征在于所述控制电路设计成：当确定来自眼睛的视觉方向的亮度时，能够考虑特定用户眼睛/视网膜灵敏曲线以对亮度加权。35.根据权利要求20所述的系统，其特征在于所述传感器的被测量值和/或控制电路的设置点值和/或由此导出的环境亮度与地理坐标接收器的地理坐标信号连接并被记录。36.根据权利要求20所述的系统，其特征在于36.1所述至少一个护目镜镜片还具有另一个液晶盒，所述液晶盒的穿透度能够通过适当的控制而变化，36.2其中，所述另一个液晶盒沿着视觉方向设置在液晶盒(LC)的后面或前面。37.通过眩光抑制进行的可见度增强的系统，具有37.1用于具有至少一只眼睛的穿戴者的护目镜，具有37.1.1至少一个护目镜镜片；37.1.1.1其中，所述至少一个护目镜镜片具有液晶盒(LC)，所述液晶盒的穿透度(TR)能够通过适当控制而变化；37.1.1.1.1其中，所述液晶盒(LC)设计成：液晶盒(LC)的穿透度(TR)能够在高穿透度状态与低穿透度状态之间切换；并且具有37.1.2用于控制或调节液晶盒(LC)的高穿透度(Ton)状态时间的装置；并且具有37.2光源(S)，包括：37.2.1用于控制光源(S)的照明时间和照明强度的装置，以便在液晶盒(LC)的高穿透度(Ton)状态期间照射；37.2.2其中，以下乘积的时间积分：37.2.2.1光源(S)的发光强度，和37.2.2.2液晶盒(LC)的穿透度(TR)，在高穿透度(Ton)状态时间的变化期间在预定容差内保持恒定；37.3其中，所述液晶盒(LC)和光源(S)的调节或控制构造成：37.3.1能够在高穿透度状态时间(Ton)和低穿透度状态时间(Toff)的周期内连续或不连续地改变高穿透度状态时间(Ton)的时间位置；和/或37.3.2能够连续或不连续地改变高穿透度状态时间(Ton)和低穿透度状态时间(Toff)的周期的持续时间；37.3.3其中，所述改变通过编码密钥确定。38.根据权利要求37所述的系统，其特征在于38.1所述护目镜还包括至少一个传感器(IL，IR)，用于测量入射到所述传感器的可见光的亮度；38.1.1其中，用于测量可见光的亮度的所述至少一个传感器(IL，IR)设置在护目镜镜片的眼睛侧；38.1.2其中，用于测量可见光的亮度的所述至少一个传感器(IL，IR)测量通过至少一个护目镜镜片的亮度；38.2所述护目镜还包括闭环控制电路(MC)，用于调节液晶盒(LC)的穿透度；38.2.1预设在护目镜穿戴者眼睛处的亮度的设置点值；38.2.2其中，所述控制电路使用所述传感器测量的作为实际值的亮度。39.根据前一项权利要求所述的系统，其特征在于39.1所述至少一个传感器(IL，IR)包括：39.1.1具有照相机的成像系统，或者39.1.2位于坐标系上的至少三个传感器，或者39.1.3复眼；39.2所述护目镜还包括能够确定眼睛的视觉方向的眼睛跟踪器(ET)；39.3所述至少一个传感器能够确定从通过眼睛跟踪器(ET)确定的眼睛的视觉方向入射的可见光的亮度；并且39.4所述控制电路采用传感器在眼睛的视觉方向上测量的作为实际值的亮度。40.根据权利要求37所述的系统，其特征在于40.1使活体生物、光学传感器或照相机耀眼的第二光源，40.2所述系统在液晶盒(LC)的低穿透度(Toff)状态期间照射。41.根据权利要求37所述的系统，其特征在于所述光源是使活体生物、光学传感器或照相机耀眼的光源。42.根据权利要求37所述的系统，其特征在于所述光源是显示器。43.用于使活体生物、光学传感器或照相机耀眼的系统，包括：43.1用于具有至少一只眼睛的穿戴者的护目镜，具有43.1.1至少一个护目镜镜片；43.1.1.1其中，所述至少一个护目镜镜片具有液晶盒(LC)，所述液晶盒的穿透度能够通过适当控制而变化；43.1.1.1.1其中，所述液晶盒(L...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·G·J·科诺，
申请(专利权)人：因诺比迪克有限公司，德国分公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE