CN101592792A

CN101592792A - 全自动分区调节太阳镜的镜架结构

Info

Publication number: CN101592792A
Application number: CNA2008101114004A
Authority: CN
Inventors: 陈明彻
Original assignee: BRIGHTEN OPTICS Ltd
Current assignee: BRIGHTEN OPTICS Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-02

Abstract

本发明公开了全自动分区调节太阳镜的镜架结构，包括眼镜架和与眼镜架左右两端连接的两个眼镜腿，眼镜架或眼镜腿上设有供电的电池，眼镜架或眼镜腿上设有感应外界阳光照射角度和光照度的光电传感模块，眼镜架或眼镜腿上设有控制眼镜架内液晶镜片的透射率随外界光照度和入射角度改变的控制模组，电池与控制模组和光电传感模块均电连接，光电传感模块与控制模组连接，光电传感模块位于能够感应到外界光的眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构根据太阳光位置和强度自动调节液晶镜片的透光率呈可变梯度式逐渐发生改变而自动调节液晶镜片的明暗程度。

Description

全自动分区调节太阳镜的镜架结构

技术领域

本发明涉及一种太阳镜的镜架结构，特别是涉及一种全自动分区调节太阳镜的镜架结构。

背景技术

目前，随着人们生活水平的不断提高，在炎热日照比较强的夏天，越来越多的人为保护眼睛不受外界强光的刺激通常采用预防措施是配戴太阳眼镜。但是使用最多的成本比较低的都是太阳镜眼镜的眼镜片都是单一透过率的，使用时不能根据太阳光的强弱对眼镜片的透过率进行调整，对使用者眼镜保护范围有一定的局限性。而目前市场上可以通过调节眼镜片的透过率的为变色太阳镜，这样的变色太阳镜有多种，一种是包含体积比较大的电子电路来控制眼镜片投射率改变的，这些电路***有很多电子元件，需要消耗很大的电流，这些电子电路包含模拟-数字转换器或运算放大器，方波发生器等。这些电子元件都增加了整个装置的成本和电流消耗，成本比较高，由于体积较大，这种太阳镜整体比较大、笨重而且价格比较贵。第二种是使用电子线路提供直流电信号给液晶镜片，不用这些电子元件，但是因为当对液晶眼镜片施加直流电信号时会发生离子移动，导致出现脱色点，极大地缩短液晶镜片的使用寿命。第三种是市场上的光敏变色太阳镜类眼镜，其不包含电子器件，取而代之的是，在液晶镜片上涂一层化学的涂层，当眼镜在紫外光照射下，液晶镜片的化学涂层产生化学反应，化学反应导致镜片变暗。这样光敏变色太阳镜的响应时间趋向于几秒到超过30秒的范围；变色的响应时间趋向于几分钟到超过30分钟的范围。与人的瞳孔调节以适应照明变化所需要的时间相比，这些响应时间太长，在遇到周围环境光突变时，如进入室内和隧道等，不能很快自动调节镜片的透过率，导致视线减弱，看不清周围的环境。而且，在滤掉紫外线后阳光下，不能发生变色的化学反应，因此在汽车挡风玻璃后，尽管阳光耀眼，但眼镜就不会变暗。而目前梯度不可改变的太阳镜来说，当强光光源在一个较低的位置，眼镜配戴者不得不低头遮挡光线，其结果是，只有在太阳位于天空中较高位置时，这种眼镜才能发挥最佳效果。针对视野中光照强度的不同，需要有可变的光照透过率与其对应，也就是说，在有较高光照强度的区域，更多光照应被镜片遮挡，在有较低光照强度的区域，更少光照应被镜片遮挡。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种成本较低、可以根据太阳光的位置和强度自动调节太阳镜的液晶镜片上划分的不同子区域内的透光率，使得液晶镜片的透过率呈可变梯度式逐渐发生改变进而导致自动调节液晶镜片不同子区域的明暗程度的全自动分区调节太阳镜的镜架结构。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，包括眼镜架和与眼镜架左右两端连接的两个眼镜腿，所述眼镜架或眼镜腿上设有供电的电池，所述眼镜架或眼镜腿上设有感应外界阳光照射角度和光照度的光电传感模块，所述眼镜架或眼镜腿上设有控制所述眼镜架内液晶镜片的透射率随外界光照度和入射角度改变的控制模组，所述电池与所述控制模组和所述光电传感模块均电连接，所述光电传感模块与所述控制模组连接，所述光电传感模块位于能够感应到外界光的所述眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，相对于现有技术而言，具有的优点为：由于眼镜架或眼镜腿上设有供电的电池，所述眼镜架或眼镜腿上设有感应外界阳光照射角度和光照度的光电传感模块，所述眼镜架或眼镜腿上设有控制所述眼镜架内液晶镜片的透射率随外界光照度和入射角度改变的控制模组，所述电池与所述控制模组和所述光电传感模块均电连接，所述光电传感模块与所述控制模组连接，所述光电传感模块位于能够感应到外界光的所述眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。这样，设置在外侧的光电传感模块感应到外界阳光的光入射角度和光照的强度，将感应后的信号传递给控制模组，控制模组对液晶镜片进行控制使得液晶镜片的透过率随之尽快改变，以适应外界光线变化，使得整体全自动分区调节太阳镜的镜架结构电流消耗小、可长时间使用，使用寿命长、整体体积小、使用方便、便于推广应用。

附图说明

图1为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构实施例示意图。

图2为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构实施例俯视图。

图3为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构实施例主视图。

图4为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构图3中A-A剖视图。

图5为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构横梁剖面图。

图6为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构眼镜片分区投射太阳光示意图。

图7为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构眼镜片分区示意图。

图8为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构加载于眼镜片子区域上信号时序波形图。

图9为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构光电传感模块示意图。

图10为本发明全自动分区调节太阳镜的镜架结构水平条块管脚示意图

图号说明

1…眼镜框 2…条块 3…液晶镜片 5…印刷电路板

4…光电传感模块 6…微处理芯片

7…连接器 8…后盖 9…横梁 10…孔洞

12…电池 15…人眼 17…公共电极

具体实施方式

下面结合附图图1至图9对本发明作进一步详细说明。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，请参考图1至图5，包括眼镜架和与眼镜架左右两端连接的两个眼镜腿，眼镜架可以包括左右两个眼镜框1以及连接两个眼镜框1的横梁9，当然眼镜架也可以是没有眼镜框和横梁的结构，眼镜架上可以设有鼻托，眼镜框1或横梁9或眼镜腿或鼻托上设有供电的电池12，在眼镜框1或横梁9或眼镜腿或鼻托上设有感应外界阳光照射角度和光照度的光电传感模块4，同时眼镜框1或横梁9或眼镜腿或鼻托上设有控制眼镜架1内液晶镜片3的透射率随外界光照度和入射角度改变的控制模组，电池12均与控制模组和光电传感模块4电连接，光电传感模块4与控制模组电连接，当然连接方式只要是电连接即可，可以是通过细的导线进行电连接，也可以通过在液晶镜片上镀导电透光膜电连接。光电传感模块4位于能够感应到外界光的眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧，进一步分解为，光电传感模块4可以位于眼镜架或眼镜腿外侧，也可以位于眼镜架或眼镜腿上侧，还可以一部分位于上侧一部分位于外侧。这样电池12对各电气元件进行供电，光电传感模块4感应外界太阳光的照射角度和光照的强度，将感应到的信号传递给控制模组，控制模组控制液晶镜片的透光率改变。具体的分布结构还可以是电池12位于眼镜框端部，光电传感模块4位于所述横梁9外侧。这样的结构安排比较均衡，而且避免眼镜的一端比较重的情况出现。控制模组包括印刷电路板和位于印刷电路板5上的微处芯片6。具体为光电传感模块后侧设有印刷电路板，印刷电路板后侧设有微处理芯片，微处理芯片通过印刷电路板分别与光电传感模块和对太阳光的透过率随加在其上的的电压变化而变化的液晶镜片电连接，电池通过印刷电路板供电给微处理芯片和所述光电传感模块。控制模组、光电传感模块和太阳能电池中至少一个位于所述鼻托上。具体的实施过程中，控制模组、光电传感模块和太阳能电池可以分置于眼镜框、眼镜腿、横梁或鼻托上，也可以是其中的两个或三个合置在眼镜框、眼镜腿、横梁或鼻托上，可以根据不同的镜架进行设置。

另外，液晶镜片3内侧和外侧均有导电透光膜，内侧导电透光膜连接公共电极，外侧导电透光膜为至少两条水平条块2的子区域排列的纵向组合，每个条块2连接一个控制电极，横梁9前侧设有光电传感模块4，光电传感模块4后侧设有印刷电路板5，印刷电路板5后侧设有微处理芯片6，微处理芯片6通过印刷电路板5分别与光电传感模块4和液晶镜片3上的公共电极和各控制电极连接，液晶镜片3对太阳光的透过率随加在其公共电极和各控制电极上的的电压变化而变化，电池12通过印刷电路板5供电给所述微处理芯片6和光电传感模块4。这样，控制电压低于设定的液晶镜片3工作电压阈值时，相对于该水平条块2的水平条块2在空间各点的透过率不变；当控制电压高于设定的液晶镜片3工作电压阈值时该水平条块2的透过率下降，在相邻多个水平条块2上的控制电压间的相位相异且呈梯度变化，通过改变液晶镜片3不同子区域的透过率进而自动调节液晶镜片3不同子区域的明暗程度，以使得处于强光环境或强光与昏暗交替环境下，处于动态中的人眼依然能看清周围的环境。整体全自动分区调节太阳镜的镜架结构电流消耗小、可长时间使用，使用寿命长、整体体积小、使用方便、便于推广应用。在图中横梁9的外侧和前侧为使用者戴上眼镜后外部接触太阳光的一侧，内侧和后侧为佩带后距离佩戴者眼镜最近处。

本发明的一种全自动分区调节太阳镜的镜架结构，请参考图1至图5，还可以是液晶镜片3通过连接器7与印刷电路板5连接，连接器7的直端与印刷电路板5连接，连接器7的叉端设有夹口，液晶镜片3夹设于夹口内。连接器7的直端穿过横梁9上的孔洞10后与印刷电路板5连接，安装后可以将该孔洞10进行密封，以避免雨水或灰尘进入。当然还可以使用其他的连接方式将液晶镜片3与印刷电路板5电连接在一起。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，请参考图6、图7和图10，还可以是液晶镜片3内侧导电透光膜覆盖镜片的整体区域且与连接器7的公共管脚连接构成公共电极，液晶镜片3外侧导电透光膜的每个水平条块2分别与连接器7对应的管脚连接构成各控制电极。该镜片上每一个水平条块2对太阳光的透过率和加在所述每一个水平条块2的控制电极上的控制电压有关：当控制电压低于设定的镜片工作电压阈值时，相对于该水平条块2的水平条块2在空间各点的透过率不变；当控制电压高于设定的镜片工作电压阈值时所述该水平条块2的透过率下降，在相邻多个水平条块2上的控制电压间的相位相异且呈梯度变化。进一步，微处理芯片6的各控制信号电压输出端通过印刷板电路与液晶镜片3的公共电极和各控制电极连接。如图6所示，入射光角度和光照强度16被传感器模组测量，光电传感模块4将数据信息提供给微处理芯片6。微处理芯片6确定液晶镜片3上面需要被启动的条块2，这些条块2用来遮挡进入人眼15的光线，微处理芯片6也确定每一个有较小透过率状态的数值。第一个信号加在公共电极17上，相同的信号加载在第一个被选条块14上，以防止其被启动。根据单个条块2期望的透过率，每一个被启动的条块2上加载的信号相对于第一个信号存在一个相差。

请参考图9，还可以是光电传感模块4为一维角度探测器，包括铅垂设置的测量光电流的上部光电管PA和下部光电管PB，在上部光电管PA与下部光电管PB连接处水平设有一遮光板，微处理芯片6与上部光电管PA和下部光电管PB连接。光电传感模块4是光电传感器单元，上部的上部光电管PAPA和下部的下部光电管PBPB，中间固定连接着一块遮光板，共同构成两个测光部，嵌在所述眼镜架的横梁9中，光电流输出端和印刷电路板5电连接，当入射光垂直入射到所述光电管时，两个光电管检测的光电流I_a与I_b相等，当入射光以一定角度θ入射时，在遮光板的影响下，两个光电管的有效感光面积不相等，光电流I_a、I_b也不相等，则(I_a-I_b)/(I_a+I_b)的量与入射角成正比，而(I_a+I_b)的值则正比于太阳光的照度。另外，如图9所示，光电传感模块4法线与眼镜片法线重合。在两个测光单元中间有一个遮挡层，当入射光垂直入射角度传感器时，PA与PB检测的光电流I_a与I_b相同，当光束以一定角度入射时，由于这挡板的影响，PA与PB的有效感光面积会有所不同，I_a与I_b检测的光电流也不同。(I_a-I_b)/(I_a+I_b)与入射角度成正比且最大检测角度为正负50度。CPU芯片(微处理芯片6)计算此量即可求得入射光角度。同时将I_a+I_b量与设定的光照度阈值进行比较，而决定是否对镜片的子区域进行控制。人眼到镜片的距离为L，镜片上条块2的宽度为W，镜片上共用N各条块2，第n个条块2与水平方向的夹角为θ，根据三角形特性有：tanθ＝nw/L。CPU芯片，即微处理芯片根据角度传感器检测的角度θ，利用上式可以计算得到n，并将n+1，n+2及n-1，n-2的各条块2加控制电压，遮挡强光，且以n为中心最黑上下两边呈渐变阴影。在液晶镜片3的一侧引出多个电极，一侧引出一个单独的公共电极，如图10，所有条块2的公共端上始终加一频率与占空比相同的波形，通过改变其与公共端信号的相位差，就可控制该条块2的透过率。如图8所示，波形a加载在被所有条块2共享的公共极上。波形b相对于波形a没有相移，当任何条块2上加载波形b，其电极上的电压和公共极上的电压没有差异，因而该条块2不会呈现透过率的减弱。波形c相对于波形a存在一个相差，当任何条块2上加载波形c，其电极上的电压和公共极上的电压有相对小的差异，则该条块2透过率有较小程度减弱。波形d和波形c相比，相对于波形a存在一个较大的相差，当任何条块2上加载波形d，则该条块2透过率有较大程度减弱。同样地，波形e相对于波形a存在一个最大的相差，当任何条块2上加载波形e，则该条块2透过率有最大程度减弱。所以在0-180度范围内改变控制端的信号相位，便可连续控制该条块2的透过率。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，请参考图1至图10中相关视图，进一步优选的为微处理芯片6的光电流输入端通过印刷线路板分别与上部光电管PA和下部光电管PB的光电流输出端连接进行光电流处理，用以把反映相对于所述法线方向的入射角和光照度的两个光电流I_a、I_b转换成模拟电压的值，微处理芯片6内的模数转换器将上述模拟信号转换为数字信号，供该微处理芯片6对该光电流进行处理，从而确定每个水平条块2子区域的运行状态是关闭至少一个水平条块2，或启动至少一个水平条块2。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，还可以是液晶镜片3的镜面为平面形或者是曲面形均可。液晶镜片3是STN-黄/绿型液晶镜片，尽管TN型、STN-灰型、FSTN型也同样适用，这些液晶镜片3的结构和制造是众所周知。液晶镜片3的每一面都有一层透明的导电膜层，镜片内有一个取向层。镜片其中一面的透明导电膜层有一种构成模式，将水平的条块2排列为一个纵向的组合，每一个条块2连接到附着在液晶镜片3的连接器7上单独的一个管脚。镜片另一面的透明导电膜层覆盖了液晶镜片3的整个区域，连接到相同的液晶镜片3连接器7上另外一个管脚，这个电极(管脚)就被认为公共极。水平条块2一直延伸到和液晶金片同样的宽度或接近同样的宽度，当交流电压加到一个条块2上，并且电压大到可以启动液晶镜片3时，则通过光-电作用的影响，液晶镜片3上会出现一个水平的条纹。当同样的电压加到其它条块2上，在同一时间会有多于一个的条纹被启动。任何其它类型的镜片，当加上电压后对应的光的透过率随之发生改变，这样的透镜都可能成为液晶镜片3的替代产品。如果其它材料的光透过率响应所加电压并随之改变，这些材料也同样适用，其中包括染料，染料和液晶材料构成一种宾主关系。现有样机当施加电压时遮挡光线，对某些应用，一个镜片也可以在通常情况下遮挡光线，当施加电压时透过光线。条块2也可以是纵向条纹水平方向排列或按照其它方向排列组合。而且各条块2构成的子区域宽度也可以不相等。

微处理芯片6将光的入射角度和光强读数反映到特定的条块2，并加上特定的电压给液晶镜片3。在每一段时间内，平均时间加在所有条块2上的电压应尽可能接近零值。给液晶镜片3加直流电压会导致离子移动，减低液晶镜片3的寿命。加给每个条块2的标准差电压可能因振幅、占空比或相移而不同，相移涉及信号中的驱动模式，一个信号在确定的占空比下加到公共条块2，在相同的占空比下其它信号加到其它条块2上。当加在单个条块2上的信号和加在公共条块2上的信号之间没有相移时，加在液晶镜片3这一区域的标准差电压为零。当加在单个条块2上的信号和加在公共条块2上的信号之间的相差不是零值，如果相差大到足以启动液晶镜片3的该条块2子区域，那么镜片的这一区域就会变暗。这种模式被用来启动一个或多个条块2，同时其它条块2保持不被启动。这种模式采用数字式输出且不能提供负电压，可以被用来驱动有一个公共条块2的多条块2液晶镜片3。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，请参考图1至图5，还可以是横梁9的后部设有后盖8，所述后盖8密封横梁9内腔空间。这样就可以将印刷电路板5和微处理芯片6等部件密封在横梁9内，避免水和灰尘进入横梁9内而造成微处理芯片6和印刷电路板5的损坏，影响整体太阳镜的寿命。另外，电池12是必需的，需要它提供至少足够的电压来启动微处理芯片6和液晶镜片3。电池12可以用太阳能电池，附带或不附带调压器均可，也可以用锂离子电池或镍镉电池。优选的为太阳能电池12，因为太阳能电池12使用太阳能，有效节省能源。

本发明的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，另一个实施例可以是光电传感模块4包括角度探测器和光照度传感器；微处理芯片6包括两个运作放大器。角度探测器和光照度传感器是由两个光敏二极管构成，安置在一个阴影遮挡层后面。角度探测器和光照度传感器被安置在眼镜架某一位置，和液晶镜片3保持相对固定的连接方式。角度探测器可以采用HamamatsuPhotonics公司提供的产品，零件号是S6560。它可以根据每一个光敏二极管感应到的光照度，输出电流到探测器的两个管脚。任何其它光电探测器的组合，如果能够感应到光照的强度和入射角度，也可以用作角度探测器和光照度感应器，两个能感应可见光和紫外线的光敏二级管，其组合可以作为S6560探测器的替代品。一个对方位感应灵敏的探测器可以替代角度探测器和光照度传感器中的两个光敏二级管。运作放大器将每一个电流信号转换为电压信号，微处理芯片6中的模数转换器将所有模拟信号转换为数字信号，光源的方向和光照的强度因此而被计算出来。通过每个光敏二极管和其它类型光传感器的电压可以直接测量得出，而不需要这样的电流和电压的转换。

使用的微处理芯片6型号是MSP430F2234，这种微处理芯片6在其设计中已含两个运作放大器，可以直接测量角度探测器中光敏二级管的电流，从而缩小电路板的尺寸。还有其它种类的微型处理芯片可以作为适合的替代品，使用运作放大器并不必需。

为了将从光敏二级管测量的光照度以适当的数值范围反映给模数转换器，考虑到此应用中光源在一个动态范围变化，必需选用一个决定运作放大器增益的反馈电阻器，这个电阻器可以是不变的，也可以是通过电位计可调节的。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims

1、全自动分区调节太阳镜的镜架结构，包括眼镜架和与眼镜架左右两端连接的两个眼镜腿，其特征在于：所述眼镜架或眼镜腿上设有供电的电池，所述眼镜架或眼镜腿上设有感应外界阳光照射角度和光照度的光电传感模块，所述眼镜架或眼镜腿上设有控制所述眼镜架内液晶镜片的透射率随外界光照度和入射角度改变的控制模组，所述电池与所述控制模组和所述光电传感模块均电连接，所述光电传感模块与所述控制模组连接，所述光电传感模块位于能够感应到外界光的所述眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。

2、根据权利要求1所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述眼镜架包括眼镜框和连接眼镜框的横梁，电池位于所述眼镜框端部，所述光电传感模块位于所述横梁外侧和/或上侧。

3、根据权利要求1所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述眼镜架上设有鼻托，所述控制模组、所述光电传感模块和所述太阳能电池中至少一个位于所述鼻托上。

4、根据权利要求1或2或3所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述控制模组件包括印刷电路板和位于印刷电路板上的微处理芯片，所述光电传感模块后侧设有印刷电路板，所述印刷电路板后侧设有微处理芯片，所述微处理芯片通过所述印刷电路板分别与所述光电传感模块和所述对太阳光的透过率随加在其上的的电压变化而变化的液晶镜片电连接，所述电池通过印刷电路板供电给所述微处理芯片和所述光电传感模块。

5、根据权利要求4所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述液晶镜片通过连接器与所述印刷电路板连接，所述连接器的直端与印刷电路板连接，所述连接器的叉端设有夹口，所述液晶镜片夹设于所述夹口内。

6、根据权利要求5所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述液晶镜片内侧导电透光膜覆盖所述镜片的整体区域且与连接器的公共管脚连接构成公共电极，所述液晶镜片外侧导电透光膜的每个水平条块分别与连接器对应的管脚连接构成各控制电极，所述微处理芯片的各控制信号电压输出端通过印刷板电路与所述液晶镜片的公共电极和各控制电极连接。

7、根据权利要求1或2或3所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述光电传感模块为一维角度探测器，包括铅垂设置的测量光电流的上部光电管和下部光电管，在上部光电管与下部光电管连接处水平设有一遮光板，所述微处理芯片与所述上部光电管和所述下部光电管连接。

8、根据权利要求7所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述微处理芯片的光电流输入端通过印刷线路板分别与上部光电管和下部光电管的光电流输出端连接进行光电流处理，将上部光电流和下部光电流转换为模拟电压，所述微处理芯片内的模数转换器将所述模拟信号转换为数字信号，所述微处理芯片关闭或启动至少一个条块子区域。

9、根据权利要求1或2或3所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述横梁的后部设有后盖，所述后盖密封横梁内腔空间。

10、根据权利要求1或2或3所述的全自动分区调节太阳镜的镜架结构，其特征在于：所述电池为太阳能电池或锂离子电池或镍镉电池。