CN101592791A - 全自动电子变色镜结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全自动电子变色镜结构，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控制所述眼镜框内液晶镜片的透射率随外界光照度改变的控制模组，眼镜架或眼镜腿上设有感应外界光照度并给控制模组供电的光电转化电池，光电转化电池与控制模组电连接，光电转化电池位于能够感应到外界光照度的眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。本发明的全自动电子变色镜结构体积小、重量轻、成本低、电流消耗低，使用寿命长、节省能源的同时能够有效保证液晶镜片随着外界太阳光光照的强度变化而实时改变控制的电信号，进而自动调节眼镜片的透射率，保护人眼尽快适应光强度变化。

Description

全自动电子变色镜结构

技术领域

本发明涉及一种镜架结构，特别是涉及一种全自动电子变色镜结构。

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和角度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，这些电路系统有很多电子元件，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。

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体积小、重量轻、成本低、电流消耗低，使用寿命长、节省能源的同时能够有效保证随着外界太阳光光照的强度变化而实时改变控制的电信号，进而自动调节液晶镜片的透射率，保护人眼尽快适应光强度变化的全自动电子变色镜结构。

本发明的全自动电子变色镜结构，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控制所述眼镜架内液晶镜片的透射率随外界光照度改变的控制模组，所述眼镜架或眼镜腿上设有感应外界光照度并给所述控制模组供电的光电转化电池，所述光电转化电池与所述控制模组电连接，所述光电转化电池位于能够感应到外界光照度的所述眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。

本发明的全自动电子变色镜结构，相对于现有技术而言，具有的优点为：由于其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改变的控制模组，眼镜架或眼镜腿上设有感应外界光照度并给控制模组供电的光电转化电池，光电转化电池与控制模组电连接，光电转化电池位于能够感应到外界光照度的眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。这样，当外界的太阳光强度改变时，光电转化电池在给控制模组供电的同时，感应到太阳光的光照度，其输出的电压改变，使得与之连接的控制模组输出电压改变，进而改变液晶镜片相对两个表面上的控制电压，最终控制液晶镜片的透过率，当阳光比较强时，加载在液晶镜片上的控制电压超过设定的控制电压阈值但又低于所述控制电压的设定最大值时，透过率下降，加载控制电压越高，则透过率越低；当阳光比较弱时，加载在眼镜片上的控制电压没有超过设定的控制电压阈值，透过率提高，加载控制电压越低，则透过率越高。这样就能够有效保证随着外界太阳光光照的强度变化而实时改变控制的电信号，进而自动调节液晶镜片的投射率，保护人眼尽快适应光强度变化，同时，由于使用光电转化电池进行供电，利用的是太阳能对控制模组进行供电，使用时间长，节省能源，体积小，而且重量轻，电流消耗小、使用的寿命比较长。其最大的优点在于由于光电转化电池既对控制模组进行供电，同时对外界光照强度进行感应并传递感应的光电信号，避免使用其他的感光传感器，节省了极大的空间，减轻变色镜的重量，有利于推广应用。

附图说明

图1为本发明全自动电子变色镜结构实施例外观图。

图2为本发明全自动电子变色镜结构实施例横梁部分半剖图。

图号说明

1…镜框    2…横梁    3…液晶镜片    4…光电转化电池

5…印刷电路板    6…微处理芯片    7…连接器    8…后盖

9…内腔    10…孔洞

具体实施方式

下面结合附图图1和图2对本发明作进一步详细说明。

本发明的全自动电子变色镜结构，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2，眼镜架内均设有眼镜片，眼镜架也可以是没有横梁2没有眼镜框1的。这样的结构是通用眼镜的机构。在眼镜框1或眼镜腿或横梁2或是鼻托上设有控制眼镜框内液晶镜片3的投射率随外界光照度改变的控制模组，同时在眼镜框1或眼镜腿或横梁2或是鼻托上还设有感应外界光照度并给控制模组供电的光电转化电池4，光电转化电池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连接，也可以通过在液晶镜片上镀导电透光膜连接。光电转化电池位4位于能够感应到外界光照度的眼镜架或眼镜腿外侧，也可以位于眼镜架或眼镜腿上侧，还可以是其中一部分位于眼镜架或眼镜腿上侧外侧，一部分位于眼镜架或眼镜腿上侧。这样，位于外侧和/或上侧的光电转化电池4能够在供电的同时可以感测到照射到变色镜上的光照度，进而将该感应传递给控制模组，控制模组控制液晶镜片的投射率改变，由于光电转化电池4既进行供电，又替代了光传感器，有效节省了需要安装空间，减小体积，节省成本。更进一步优选的为光电转化电池与控制模组设置于靠近所述眼镜框位置处，这样可以节省体积而且全自动变色效果更好。控制模组、光电传感模块和光电转化电池中至少一个位于所述鼻托上。具体的实施过程中，控制模组和光电转化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合置在眼镜框、眼镜腿、横梁或鼻托上，可以根据不同的镜架形状进行设置。

请参考图1和图2，做为一个具体实施例，可以看出横梁2前侧，即外侧设有光电转化电池4，太阳光照射至光电转化电池4上，光电转化电池4后侧设有印刷电路板5，印刷电路板5上设有微处理芯片6，微处理芯片6通过印刷电路板5与光电转化电池4电连接，眼镜片通过印刷电路板5与微处理芯片6连接，微处理芯片6向眼镜片施加控制电压，眼镜片为透过率随着加载在眼镜片相对两个表面上的控制电压改变而改变的液晶镜片3。这样，当外界的太阳光强度改变时，光电转化电池4输出的电压改变，使得与之连接的微处理芯片6的输出电压改变，进而改变眼镜片相对两个表面上的控制电压，最终控制眼镜片的透过率，当阳光比较强时，加载在眼镜片上的控制电压超过设定的控制电压阈值但又低于所述控制电压的设定最大值时，透过率下降，加载控制电压越高，则透过率越低；当阳光比较弱时，加载在眼镜片上的控制电压没有超过设定的控制电压阈值，透过率提高，加载控制电压越低，则透过率越高。这样就能够有效保证随着外界太阳光光照的强度变化而实时改变控制的电信号，进而自动调节眼镜片的投射率，保护人眼尽快适应光强度变化，同时，由于使用光电转化电池4，利用的是太阳能对电子元件和微处理芯片6进行供电，使用时间长，节省能源，体积小，而且重量轻，电流消耗小、使用的寿命比较长。

本发明的一种全自动电子变色镜结构，还可以是在液晶镜片3设有一对管脚，液晶镜片3上处于相对的两个表面上设有两个电极，电极与管脚对应连接，微处理芯片6与两个管脚相连接。这样，眼镜片的透过率随着加载一对管脚上的控制电压改变而改变：当控制电压超过设定的控制电压阈值但又低于控制电压的设定最大值时，透过率下降，控制电压越高，则透过率越低。而微处理芯片6电压输入端通过印刷电路板5与光电转化电池4的电压输出端连接，微处理芯片6的控制电压输出端与眼镜片两个管脚连接，用于向液晶镜片3施加控制电压。这样光电转化电池4既给电子电路进行供电，而且光电转化电池4能够根据外界太阳光的强度大小输出的电压也随之变大或变小，进而通过印刷电路板5和微处理芯片6控制眼镜片的透光率，使得变色镜自动变暗或变亮。

本发明的全自动电子变色镜结构，微处理芯片6是一个模拟-数字混合电子系统，可以是将光能转换为交流电信号，交流电信号控制液晶镜片3的透过率，其系统能耗很小，光电转化电池4既充当传感器，又提供电能给整个电子系统。信号由微处理芯片6输出到两个输出管脚，当给微处理上施加足够运行的电压，两个控制端会输出交变信号，该信号加在液晶镜片3两端，改变了液晶镜片3的透过率。随所加电压的增大，光透过率下降。当微处理芯片6，即微处理芯片6上施加的电压小于阈值电压，整个芯片不工作，当加在镜片上的控制电压为零，这时镜片的透过率为最大。人眼瞳孔的大小是视场内光亮度的函数，随着亮度的增加，瞳孔尺寸减小，瞳孔直径通常在3mm-8mm变化。光电转化电池4和液晶镜片3的尺寸大小，及控制模组的功效，以上几个因素被确定以产生一种固定关系，也就是在光电转化电池4上接收的入射光能量和液晶镜片3上施加的电能之间的关系。

微处理芯片6被可以减低电流的消耗，其避免了使用模拟-数字转换器或任何其它意义上的采样信号，任何时候当微处理芯片6不必启动时都被设置为休眠模式。避免使用模拟-数字转换器和当不需启动时关闭微处理芯片6，对减低整个系统的电流消耗至关重要。发明所述的液晶镜片3，其光线的透过率根据照射在太阳镜上的可见光变化而不同。透过率变化的时间被设定在0.1秒到30秒之间。光的透过率水平在最高值和最低值之间平缓持续地变化，最高透过率的范围在25％到85％之间，最低透过率的范围在0.5％到50％之间。本发明中的变色镜响应可见光，对光谱的响应高峰在波长450纳米到700纳米之间，因此，任何足够明亮的可见光都可以启动液晶镜片3，例如，本发明中使用的非晶硅光电转化电池4对光谱响应的高峰就是在可见光的范围。

本发明的全自动电子变色镜结构，再进一步，液晶镜片3为正性TN-液晶镜片3。进一步优选的方案为液晶镜片3为STN-黄/绿型液晶镜片3或者是STN-灰型液晶镜片3。任何其它镜片，如果其透过率是施加电压的函数，该镜片也可能成为液晶镜片3的替代品。在实施例中可以使用两片STN-黄/绿型液晶镜片3，尺寸为大约1000平方毫米，当然，TN型，STN-灰型，FSTN型或其它类型的液晶镜片3也可能成为合适的替代产品。液晶镜片3的电流消耗取决于其尺寸大小，液晶镜片3的尺寸取决于光电转化电池4的尺寸，因此液晶镜片3的透过率和光电转化电池4上接收的入射光能相匹配。启动液晶镜片3的电压应高于启动微处理芯片6的电压，这一点非常重要，液晶片从不启动到持续处于低透过率范围之间，才可以保证透过率变化呈平滑状态，因吃正性类型液晶片优选适用于该发明。

本发明的全自动电子变色镜结构，还可以是左眼镜片和右眼镜片通过对称设置的两个连接器7分别与印刷电路板5的左端和右端连接。具体为每个连接器7的直端与印刷电路板5连接，连接器7的叉口端设有夹口，眼镜片夹设于所述夹口内。更进一步，连接器7的直端穿过左眼镜框1或右眼镜框1上的孔洞10与印刷线路板连接。在连接器7穿过孔洞10后还可以将镜框1密封起来，避免水和灰尘进入。还可以是在横梁2后部设有后盖8，后盖8密封横梁2内腔9空间，也可以起到防止水或灰尘进入。

本发明的全自动电子变色镜结构，还可以是光电转化电池4为太阳能电池，其由多个非晶硅类电池组成，光电转化电池4输入信号为可见太阳光，输出信号为控制电压信号。具体微光电转化电池4是采用非晶硅类电池，由4到8个单独的电池组成一个序列，电池的尺寸大约是10毫米长，5毫米宽。任何其它类型的光电转化电池4都可能成为适用的替代品，然而，光电转化电池4的尺寸可能需要调整得小一些或大一些，从而获得同样的输出电能。

微处理芯片6和印刷电路板5可以使用的电能有限，是由光电转化电池4的能量来提供。电容器被用来在整个时序循环中储存能量，从而降低施加给微处理芯片6上电能可能增加或减少的比率。如果光电转化电池4有足够的电容，从电子电路系统中剔除电容器也是可能的。微处理芯片6选用了TexasInstruments公司的产品，产品型号是MSP430F2001，当然任何其它微处理芯片6也可以作为替代产品，微处理芯片6的选择是基于低能量消耗和尺寸。附加的电阻器和电容器被用来配置MSP430F2001。根据微处理芯片6的不同，内部电子电路系统也可以有不同的设计。在微处理芯片6上施加的电压差值，即在参考地电压输出管脚和供应电压输出管脚之间的电压差值，是直接从光电转化电池4上获得的。微处理芯片6没有使用模拟-数字转换器或其它任何方式的采样信号。微处理芯片6的输出管脚工作状态类似于切换开关：输出管脚先前是“开”的要“关”，输出管脚先前是“关”的要“开”。不采用信号采样或运算对降低微处理芯片6的电能消耗至关重要。当施加在微处理芯片6上的电压大到足以启动它，微处理芯片6产生两个信号。在第一个输出管脚上的第一个信号，随着固定的时序，在微处理芯片6的参考地电压和供应电压之间交替变化；在第二个输出管脚上的第二个信号，随着固定的时序，在微处理芯片6的参考地电压和供应电压之间交替变化，在一个固定的相差下和第一个信号异相。当施加在微处理芯片6上的电压不足以启动它，微处理芯片6输出参考地电压到两个输出管脚上。微处理芯片6输出到两个输出管脚上的交流电压信号，加在至少一个液晶镜片3的两个管脚上。

微处理芯片6焊接在印刷电路板5上，微处理芯片6上的管脚通过细线和电路板上较大的电焊盘连接。电路板上的焊盘和液晶镜片3上的管脚建立电路连接，或者直接焊接起来，或者通过电线分别焊接在管脚，也可以采用其它连接方式，电路板上的焊盘最好和液晶镜片3的管脚相邻。每一个液晶镜片3有两个管脚，每一个管脚和位于液晶镜片3玻璃的两个内表面的电极连接。当给管脚上施加电压时，在液晶镜片3的两个电极之间会形成一个电场矢量，电场的存在扭转了液晶分子的双极力矩，使其平均与电场反向排列，阻止液晶分子扭转通过液晶镜片3的偏振光，从而通过贴在液晶镜片3上的偏光片来降低光的透过率。

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 (10)

1、全自动电子变色镜结构，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控制所述眼镜架内液晶镜片的透射率随外界光照度改变的控制模组，所述眼镜架或眼镜腿上设有感应外界光照度并给所述控制模组供电的光电转化电池，所述光电转化电池与所述控制模组电连接，所述光电转化电池位于能够感应到外界光照度的所述眼镜架或眼镜腿外侧和/或上侧。

2、根据权利要求1所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述眼镜架包括眼镜框和连接眼镜框的横梁，所述光电转化电池与所述控制模组设置于靠近所述眼镜框位置处。

3、根据权利要求1所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述眼镜架上设有鼻托，所述控制模组和所述光电转化电池至少一个位于所述鼻托上。

4、根据权利要求1或2或3所述的全自动电子变色镜结构，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，所述微处理芯片通过印刷电路板与所述光电转化电池电连接，所述微处理芯片通过印刷电路板与所述液晶镜片连接，所述微处理芯片向所述液晶镜片施加控制电压，所述液晶镜片为透过率随着加载在所述液晶镜片相对两个表面上的控制电压改变而改变的液晶镜片。

5、根据权利要求4所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述微处理芯片电压输入端通过印刷电路板与所述光电转化电池的电压输出端连接，所述微处理芯片的控制电压输出端与所述液晶镜片连接。

6、根据权利要求1或2或3所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述左液晶镜片和右液晶镜片通过左右对称设置的两个连接器分别与所述印刷电路板的左端和右端连接。

7、根据权利要求6所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述连接器的直端与所述印刷电路板连接，所述连接器的叉口端设有夹口，所述眼镜片夹设于所述夹口内。

8、根据权利要求7所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述连接器的直端穿过所述左眼镜框或右眼镜框上的孔洞与所述印刷线路板连接。

9、根据权利要求1或2或3所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述横梁后部设有后盖，所述后盖密封横梁内腔空间。

10、根据权利要求1或2或3所述的全自动电子变色镜结构，其特征在于：所述控制模组和所述光电转化电池通过导线连接或者通过在液晶镜片上镀导电透光膜连接。

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