带有包括可切换遮光器阵列的自动变暗滤光器的视力保护性头戴装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了保护性头戴装置，其包括带有可切换遮光器阵列的自动变暗滤光器，并且包括遮光器控制系统、至少一个工作视域图像采集装置和至少一个眼睛位置监测装置，其中该遮光器控制系统能控制地连接到该可切换遮光器阵列中的每个可切换遮光器，以便控制该可切换遮光器中的每一者的切换，并且该遮光器控制系统能接收地连接到该至少一个工作视域图像采集装置和该至少一个眼睛位置监测装置。

Vision protective headwear with auto dimming filter including switchable sunshade array

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有包括可切换遮光器阵列的自动变暗滤光器的视力保护性头戴装置
技术介绍
自动变暗滤光器通常设置在保护性头戴装置上，以期望免受高强度光的伤害。
技术实现思路
总体来说，本文公开了一种视力保护性头戴装置，该视力保护性头戴装置包括带有可切换遮光器阵列的自动变暗滤光器，并且还包括遮光器控制系统、至少一个工作视域图像采集装置和至少一个眼睛位置监测装置。在以下具体实施方式中，这些方面和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的
技术实现思路
理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交申请的权利要求书中呈现还是在修订申请的权利要求书中呈现，或者另外是在申请过程中呈现。附图说明图1是包括安装在其中的示例性自动变暗滤光器的示例性视力保护性头戴装置的前侧透视图。图2是图1的示例性保护性头戴装置和自动变暗滤光器的后侧透视图。图3是弯曲的自动变暗滤光器的示例性可切换遮光器的部件的分离的分解侧面透视图。图4是弯曲的自动变暗滤光器的另一种示例性可切换遮光器的部件的分离的分解侧面透视图。图5是示例性弯曲的液晶盒的示意性剖视图。图6是弯曲的自动变暗滤光器的由液晶像素阵列提供的示例性可切换遮光器阵列的一部分的分离的分解侧面透视图。图7是弯曲的自动变暗滤光器的第一可切换遮光器阵列和第二可切换遮光器阵列的示例性布置的透视图。图8是自动变暗滤光器的一个实施方案的框图。图9是在安装在使用者头部上的保护性头戴装置中操作的包括可切换遮光器阵列的示例性弯曲的自动变暗滤光器的一般表示的顶视图。在各附图中，类似基准标号指示类似元件。一些元件可能以相同或相等的倍数存在；在这种情况下，可能仅通过基准标号来指定一个或多个代表性元件，但应当理解，此类基准标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明，否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本专利技术的不同实施方案的目的。具体地，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。尽管在本专利技术中可使用例如“顶部”、“底部”、“上面”、“下面”、“下方”、“上方”、“前部”、“背部”、“向外”、“向内”、“向上”和“向下”以及“第一”和“第二”的术语，但应当理解，除非另外指明，否则这些术语以其相对含义使用。如本文所用，作为对特性或属性的修饰语，除非另外具体地定义，否则术语“大致”意指将能容易被普通技术人员识别的特性或属性，而不需要高度近似(例如，对于可量化特性，在+/-20％以内)。除非另外具体地定义，否则术语“基本上”意指高度近似(例如，对于可量化特性，在+/-5％以内)。具体实施方式本文公开了一种包括自动变暗滤光器60的保护性头戴装置1。在各种示例性实施方案中，保护性头戴装置1可包括例如头盔、护罩或护目面罩(例如，焊工头盔、护罩或护目面罩)，应当注意，这些类别的保护性头戴装置之间可能并不总是存在明显的界限。如图1和图2的前侧透视图和后侧透视图中的示例性实施方案所示，示例性保护性头戴装置1包括主体20(其中头戴装置1通常由人佩戴)包括大致前侧81、大致后侧82、大致上或顶侧83(例如，朝向佩戴者头部的最顶部)和大致底侧84(例如，朝向使用者的颈部)。主体20还包括左侧85(从佩戴头戴装置的使用者的视角表示)和右侧86。主体20包括大致前向部分，该大致前向部分包括光学透射窗口2。在一些实施方案中，光学透射窗口2可采取贯穿开口的形式；在其它实施方案中，该光学透射窗口2可具有安装在其中的一个或多个透明窗格。在一些实施方案中，保护性头戴装置1可包括悬架90，该悬架90的一部分在图1中可见(为了便于展示头戴装置的其它部件，图2中省略了悬架)。悬架90可通过任何合适的附接机构91附接到保护性头戴装置1。可使用任何合适设计的任何悬架，并且其可包括例如额带、冠带、枕带等的任何合适的组合。除此类悬架之外，一个或多个垫子可例如设置在头戴装置1的冠部部分的下侧上，这些垫子可起到保护性和/或缓冲功能。自动变暗滤光器60可以任何合适的方式(可移除地或永久性地)安装在保护性头戴装置1中。自动变暗滤光器60以无论什么方式安装在头戴装置1中，使得滤光器60与窗口2的至少一部分对准，以使得滤光器60可过滤穿过窗口2的电磁辐射(例如，可见光、紫外线辐射、红外线辐射等)。即，自动变暗滤光器60定位在保护性头戴装置1内，使得到达佩戴头戴装置的人的眼睛的任何电磁辐射必须首先穿过滤光器60以进行光学过滤，如本文所述。在至少一些实施方案中，自动变暗滤光器60至少一定程度地弯曲，如本文稍后所详细描述。通常，保护性头戴装置1可被配置成使得当使用者佩戴保护性头戴装置时，滤光器60的侧向中心区域定位在使用者的眼睛前面。在一些实施方案中，滤光器60可包括至少部分地围绕朝向保护性头戴装置的左侧面和右侧面包裹到所需范围(整体连接到侧向中心区域并从侧向中心区域延伸)的区域。虽然在图1的示例性设计中存在相对较小范围的侧面包裹，但可根据需要使用任何量的侧面包裹。如果需要，滤光器60可便利地位于一个或多个透明窗格、盖板等的后面，例如以便保护滤光器60免受损坏或碎屑。图3示出了示例性弯曲的自动变暗滤光器60的示例性可切换遮光器10的分解图。在一些实施方案中，遮光器110的一个(例如，无源)部件可为用来衰减来自高强度入射光的红外线(IR)和紫外线(UV)波长分量的带通滤光器112。在一些实施方案中，此类带通滤光器可包括柔性片材，各种层可在该柔性片材上沉积以形成反射IR辐射并吸收入射光的UV-A、UV-B和/或UV-C分量的干涉滤光器。在一些实施方案中，此类片材可用作遮光器10的柔性前盖片601。在一些实施方案中，遮光器10可包括定位在带通滤光器112前面的分开的柔性前盖片。(在一些实施方案中，遮光器10可包括如图2所示的柔性后盖片604。)如图3所描绘的示例性可切换遮光器10包括第一偏振滤光器114、第一光学旋转液晶盒116和第二偏振滤光器118。第一盒116可为位于(夹在)第一偏振滤光器114与第二偏振滤光器118之间的扭转向列型液晶盒。偏振滤光器114和118具有基本上正交的偏振方向，其中第一偏振滤光器114的偏振方向被取向成与第二偏振滤光器118的偏振方向成大约90°。当没有控制电压施加到盒116时，这些正交的偏振方向使盒116能够切换到亮状态并能够维持亮状态；并且当电压施加到盒116时，这些正交的偏振方向使盒116能够切换到暗状态并能够保持暗状态(即，电力变暗)，如本领域普通技术人员所熟知的。图3的示例性液晶盒还包括位于上述第二偏振滤光器118与第三偏振滤光器122之间的第二光学旋转液晶盒120。第二盒120也可为扭转向列型液晶盒。在例示的实施方案中，偏振滤光器122具有基本上平行于偏振滤光器118的偏振方向的偏振方向。当没有控制电压施加到盒120时，这些平行的偏振方向使盒120能够切换到暗状态并能够维持暗状态；并且当电压施加到盒120时，使盒120能够切换到亮状态并能够维持本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视力保护性头戴装置，其包括：/n弯曲的自动变暗滤光器，所述弯曲的自动变暗滤光器安装在所述视力保护性头戴装置的前向光学透射窗口中，所述弯曲的自动变暗滤光器包括各自能够至少在暗状态与亮状态之间切换的可切换遮光器阵列；和，/n遮光器控制系统，所述遮光器控制系统能控制地连接到所述可切换遮光器阵列的每个可切换遮光器，以便能够控制所述可切换遮光器中的每一者的切换，并且所述遮光器控制系统能接收地连接到至少一个工作视域图像采集装置和至少一个眼睛位置监测装置；/n其中所述遮光器控制系统被配置成从所述至少一个工作视域图像采集装置接收工作视域光强度映射信息并从所述至少一个眼睛位置监测装置接收眼睛位置信息，并且所述遮光器控制系统被配置成组合使用所述工作视域光强度映射信息和所述眼睛位置信息来选择将所述可切换遮光器切换到的状态。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170615 US 62/520,0101.一种视力保护性头戴装置，其包括：
弯曲的自动变暗滤光器，所述弯曲的自动变暗滤光器安装在所述视力保护性头戴装置的前向光学透射窗口中，所述弯曲的自动变暗滤光器包括各自能够至少在暗状态与亮状态之间切换的可切换遮光器阵列；和，
遮光器控制系统，所述遮光器控制系统能控制地连接到所述可切换遮光器阵列的每个可切换遮光器，以便能够控制所述可切换遮光器中的每一者的切换，并且所述遮光器控制系统能接收地连接到至少一个工作视域图像采集装置和至少一个眼睛位置监测装置；
其中所述遮光器控制系统被配置成从所述至少一个工作视域图像采集装置接收工作视域光强度映射信息并从所述至少一个眼睛位置监测装置接收眼睛位置信息，并且所述遮光器控制系统被配置成组合使用所述工作视域光强度映射信息和所述眼睛位置信息来选择将所述可切换遮光器切换到的状态。


2.根据权利要求1所述的视力保护性头戴装置，其中所述遮光器控制系统被配置成组合使用所述工作视域光强度映射信息和所述眼睛位置信息，以将所述可切换遮光器阵列的第一组可切换遮光器标识为定位在工作视域中的高强度光源与所述视力保护性头戴装置的使用者的眼球的至少瞳孔之间的直接光学路径上，并且其中所述遮光器控制系统被配置成选择性地将所述第一组可切换遮光器从亮状态切换到暗状态并将它们维持在所述暗状态；并且，
其中所述遮光器控制系统被进一步配置成组合使用所述工作视域光强度映射信息和所述眼睛位置信息，以将所述可切换遮光器阵列的第二组可切换遮光器标识为未定位在所述工作视域中的高强度光源与所述视力保护性头戴装置的所述使用者的眼球的至少瞳孔之间的直接光学路径上，并且其中所述遮光器控制系统被配置成将所述第二组可切换遮光器中的至少一些可切换遮光器维持在亮状态并且/或者将所述第二组可切换遮光器中的至少一些可切换遮光器切换到中间状态并将它们维持在所述中间状态。


3.根据权利要求2所述的视力保护性头戴装置，其中所述至少一个工作视域图像采集装置包括左工作视域图像采集装置和右工作视域图像采集装置，并且其中所述至少一个眼睛位置监测装置包括左眼位置监测装置和右眼位置监测装置。


4.根据权利要求3所述的视力保护性头戴装置，
其中所述遮光器控制系统被配置成从所述左工作视域图像采集装置接收工作视域光强度映射信息并从所述左眼位置监测装置接收眼睛位置信息，并且所述遮光器控制系统被配置成组合使用该信息，以标识所述第一组可切换遮光器的左子组，并且其中所述遮光器控制系统被配置成选择性地将所述第一组可切换遮光器的所述左子组从亮状态切换到暗状态并将所述左子组的可切换遮光器维持在所述暗状态；
并且，
其中所述遮光器控制系统被配置成从所述右工作视域图像采集装置接收工作视域光强度映射信息并从所述右眼位置监测装置接收眼睛位置信息，并且所述遮光器控制系统被配置成组合使用该信息，以标识所述第一组可切换遮光器的右子组，并且其中所述遮光器控制系统被配置成选择性地将所述第一组可切换遮光器的所述右子组从亮状态切换到暗状态并将所述右子组的可切换遮光器维持在所述暗状态。


5.根据权利要求1所述的视力保护性头戴装置，其中所述至少一个工作视域图像采集装置是表现出至少140dB的动态范围的高动态范围图像采集装置。


6.根据权利要求1所述的视力保护性头戴装置，其中所述至少一个工作视域图像采集装置是表现出小于140dB的动态范围的低动态范围图像采集装置。


7.根据权利要求1所述的视力保护性头戴装置，其中所述至少一个眼睛位置监测装置被配置成监测使用者的眼球的至少所述瞳孔相对于所述视力保护性头戴装置的至少一个基准位置而言的位置，但所述眼睛位置监测装置未被配置成作为监测所述使用者正注视的方向的眼睛跟踪装置起作用。


8.根据权利要求7所述的视力保护性头戴装置，其中所述至少一个眼睛位置监测装置被配置成监测所述使用者的眼球的至少所述瞳孔相对于所述视力保护性头戴装置的至少三个基准位置而言的位置。


9.根据权利要求1所述的视力保护性头戴装置，其中所述至少一个眼睛位置监测装置被配置成监测使用者的眼球的至少所述瞳孔相对于所述视力保护性头戴装置的至少一个基准位置而言的位置，并且其中所述眼睛位置监测装置被进一步配置成作为监测所述使用者正注视的方向的眼睛跟踪装置起作用。


10.根据权利要求9所述的视力保护性头戴装置，其中所述至少一个眼睛位置监测装置包括眼睛跟踪相机，所述眼睛跟踪相机监测来自所述视力保护性头戴装置的使用者的眼睛的至少角膜反射。


11.根据权利要求1所述的视力保护性头戴装置，其中所述弯曲的自动变暗滤光器包括第一玻璃基底和第二玻璃基底，所述第一玻璃基底和所述第二玻璃基底弯曲成使得所述基底中的每一个基底上的至少一个位置表现出150mm或更小的曲率半径，并且至少在所述弯曲的自动变暗滤光器的整个光学活性区域上所述第一玻璃基底和所述第二玻璃基底是局部彼此平行的。


12.根据权利要求1所述的视力保护性头戴装置，其中所述可切换遮光器阵列包括至少约20、40、60、100、200或400个可切换遮光器。

【专利技术属性】
技术研发人员：布里顿·G·比林斯利，肯尼思·亚雷福斯，克里斯蒂娜·M·芒努松，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US