CN215117044U - 一种全光谱智能自适应滑雪镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全光谱智能自适应滑雪镜，包括电采集供能模块、双曲变光镜片、耐冲击防风镜罩和线性信号调控模块，所述双曲变光镜片为设有中空层的PC偏光镜片，所述PC偏光镜片中装填有电压响应的柔性液晶材料；电采集供能模块设于两个双曲变光镜片之间，与所述双曲变光镜片电连接，实现感光区域内的光电转换与光强信息获取，所述电采集供能芯片包括一个或多个太阳电池芯片；线性信号调控模块与所述电采集供能模块电连接，线性信号调控芯片接收来自电采集供能模块的光强信号并向电采集供能模块发出指令信号。与现有技术相比，本实用新型在没有使用光敏传感器的前提下实现了滑雪镜根据阳光强弱变化实时自动调节镜片明暗度。

Description

一种全光谱智能自适应滑雪镜

技术领域

本实用新型涉及运动可穿戴设备技术领域，尤其是涉及一种全光谱智能自适应滑雪镜。

背景技术

滑雪运动滑雪镜，都是通过镜片染色来遮挡太阳。但阳光弱时，镜片染色显得太深而影响视野；阳光强或雪地反射强时，镜片颜色显得太浅而不足以遮挡阳光。事实上，染色不能适应光照环境的变化。

现在无论是国外还是国内的变色眼镜可分为传统滑雪镜和化学变色镜。传统变色镜采用染色镜片，材质多为树脂、塑料和玻璃，主要作用为紫外线阻隔、遮阳以及装饰作用，无法根据光线明暗进行调节。化学变色镜在适当波长光的辐照下改变其颜色，而移去光源时则恢复其原来颜色的，变色时间较慢。镜片主要材质为光致变色玻璃或光色玻璃。这些老式的变色眼镜在技术上已经相对落后了，不能满足人们对变色眼镜的需求。

因此亟需研发一种能够根据阳光强弱变化实时自动调节镜片明暗度的滑雪镜。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全光谱智能自适应滑雪镜，在没有使用光敏传感器的前提下实现了滑雪镜根据阳光强弱变化实时自动调节镜片明暗度。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型中的全光谱智能自适应滑雪镜，包括电采集供能模块、双曲变光镜片、耐冲击防风镜罩和线性信号调控模块，其中具体地：

耐冲击防风镜罩构成滑雪镜的框架结构；

双曲变光镜片固定于所述耐冲击防风镜罩上，所述双曲变光镜片为设有中空层的PC偏光镜片，所述PC偏光镜片中装填有电压响应的柔性液晶材料；

电采集供能模块设于两个双曲变光镜片之间，与所述双曲变光镜片电连接，实现感光区域内的光电转换与光强信息获取，所述电采集供能模块包括一个或多个太阳电池芯片；

线性信号调控模块与所述电采集供能模块电连接，线性信号调控芯片接收来自电采集供能模块的光强信号并向电采集供能模块发出指令信号。

进一步地，所述电采集供能模块包括多个串并联的太阳电池芯片阵列组。

进一步地，所述电采集供能模块还包括防静电PCB板，所述太阳电池芯片阵列组设于所述防静电PCB板上。

进一步地，所述太阳电池芯片阵列组为砷化镓太阳电池芯片阵列组。

进一步地，所述电采集供能模块还包括电压调节器，所述太阳电池芯片阵列组串并联并通过防静电PCB板背面电极引出并与电压调节器电连接。

进一步地，所述电采集供能模块还包括电流监测单元，所述电流监测单元与所述太阳电池芯片阵列组电连接，通过输出电流监测获取光强信息。

进一步地，所述线性信号调控模块包括FPGA，所述FPGA与所述电压调节器电连接。

进一步地，所述耐冲击防风镜罩为尼龙材料或橡胶材料。

进一步地，所述耐冲击防风镜罩中部设有空腔，所述线性信号调控模块设于所述空腔中。

进一步地，所述电流监测单元包括电流传感器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术优势：

1)本技术方案中的线性信号调控芯片与光电采集供能模块结合后安装于滑雪镜罩中间，实现了滑雪镜罩中间位置的充分利用，同时实现了基于光学环境响应的液晶镜片变色控制，本技术方案中直接采用了电采集供能模块产生的电流和电压强度来对应外部光线的强度，以此让线性信号调控模块基于预设电流的阈值进行指令输出，最终在没有使用光敏传感器的前提下实现了滑雪镜根据阳光强弱变化实时自动调节镜片明暗度。

2)本技术方案中的双曲一体化加强变光镜片不仅可以满足多种曲面结构应用，同时可有效地排除和滤除光束中的散射光线，所述耐冲击防风镜罩不仅可以较好的将芯片和控制器融入镜罩结构中，同时复合人体工学设计使佩戴更加舒适。

3)本技术方案中采用高效砷化镓太阳电池芯片串并联通过防静电PCB板背面电极引出，可实现小于5×5cm双并感光区域内的高效能量转换与光强信号获取，且输出电流与入射光强呈准线性关系，可通过获取电流信号表征所处光学环境，可满足日常可见光的表征，无需额外配备蓄电池。

4)本技术方案中采用FPGA可编程数字信号处理芯片技术，实现基于光学环境响应的液晶镜片变色控制。通过对反馈控制环路及拓扑结构的优化设计，提高从感光、运算到液晶变色控制的响应速度，以满足视觉防护的变色需求。

附图说明

图1为本实用新型中全光谱智能自适应滑雪镜的结构示意图；

图2为本实用新型中全光谱智能自适应滑雪镜的架构示意图。

图中：1、电采集供能模块，2、双曲变光镜片，3、耐冲击防风镜罩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

本实施例中的全光谱智能自适应滑雪镜，包括电采集供能模块1、双曲变光镜片2、耐冲击防风镜罩3和线性信号调控模块，参见图1，其中耐冲击防风镜罩3 构成滑雪镜的框架结构，相相当于所有其他部件均设于框架结构上。

双曲变光镜片2固定于所述耐冲击防风镜罩3上，所述双曲变光镜片2为设有中空层的PC偏光镜片，所述PC偏光镜片中装填有电压响应的柔性液晶材料，采用低阈值电压响应的柔性液晶材料，以此适应于多种曲率条件下的设计和使用，并且与双层PC偏振镜片采用热合工艺结合，有效地排除和滤除光束中的散射光线，使光线能于正轨之透光轴投入眼睛视觉影像，使视野清晰自然，且耐冲击。

电采集供能模块1设于两个双曲变光镜片2之间，与所述双曲变光镜片2电连接，实现感光区域内的光电转换与光强信息获取，所述电采集供能模块1包括一个或多个太阳电池芯片。

线性信号调控模块与所述电采集供能模块1电连接，线性信号调控芯片接收来自电采集供能模块1的光强信号并向电采集供能模块1发出指令信号，参见图2。

电采集供能模块1包括多个串并联的太阳电池芯片阵列组。电采集供能模块1 还包括防静电PCB板，太阳电池芯片阵列组设于所述防静电PCB板上。电采集供能模块1还包括电压调节器，所述太阳电池芯片阵列组串并联并通过防静电PCB 板背面电极引出并与电压调节器电连接。电采集供能模块1还包括电流监测单元，电流监测单元与所述太阳电池芯片阵列组电连接，通过输出电流监测获取光强信息。电流监测单元包括电流传感器。具体实施时，太阳电池芯片阵列组为砷化镓太阳电池芯片阵列组。

线性信号调控模块包括FPGA，所述FPGA与所述电压调节器电连接。

具体实施时，耐冲击防风镜罩3为尼龙材料或橡胶材料。耐冲击防风镜罩3 中部设有空腔，所述线性信号调控模块设于所述空腔中。采用尼龙材料、橡胶材料等制造，镜罩中心具有芯片室，镜罩内部结合芯片电路连接镜片，可以较好的将芯片和控制器融入镜罩结构中，同时复合人体工学设计使佩戴更加舒适。

具体运行时：

1、FPGA对电流监测单元输出的信号进行判断，当电压、电流均小于设定的下限阈值时，FPGA不向电压调节器输出指令信号，电压调节器处于断开状态，来自太阳能电池片的电能不向外部输出电能，这时双曲变光镜片2的透光率大于等于 90％；

2、当电压、电流值均超过下限阈值但均小于上限阈值时，FPGA向电压调节器发出指令，FPGA控制电压调节器向液晶材料输出与光通量值呈正相关的电压值，具体实施时，电压调节器通过与液晶材料接触的电极向液晶材料施加电压，使得液晶材料的透光率与光通量呈负相关，可以给使用者提供实时的滤光效果调控。在具体实施时，可计算对电流和电压值进行加权平均计算，如各占50％的加权量，对加权平均后的光通量值与输出的电压值做出关联；

3、当电流和电压值超过上限阈值时，FPGA向电压调节器发出指令，使得液晶材料的透光率降至最低值，具体的透光率可设置为低于25％，此时可防止高通量的光对使用者眼镜产生伤害。

本全光谱智能自适应滑雪镜的性能参数为：

(1)太阳电池芯片能量密度：≥38mW/cm²(AM1.5，25℃)；

(2)开态透光率：≥35％；

(3)变色响应速度：≤0.1s；

(4)一体化复合重量：≤50g；

(5)全光谱智能无级变色；

(6)防水等级IP68。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，包括：

耐冲击防风镜罩（3），构成滑雪镜的框架结构；

双曲变光镜片（2），固定于所述耐冲击防风镜罩（3）上，所述双曲变光镜片（2）为设有中空层的PC偏光镜片，所述PC偏光镜片中装填有电压响应的柔性液晶材料；

电采集供能模块（1），设于两个双曲变光镜片（2）之间，与所述双曲变光镜片（2）电连接，实现感光区域内的光电转换与光强信息获取，所述电采集供能模块（1）包括一个或多个太阳电池芯片；

线性信号调控模块，与所述电采集供能模块（1）电连接，线性信号调控芯片接收来自电采集供能模块（1）的光强信号并向电采集供能模块（1）发出指令信号。

2.根据权利要求1所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述电采集供能模块（1）包括多个串并联的太阳电池芯片阵列组。

3.根据权利要求2所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述电采集供能模块（1）还包括防静电PCB板，所述太阳电池芯片阵列组设于所述防静电PCB板上。

4.根据权利要求2所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述太阳电池芯片阵列组为砷化镓太阳电池芯片阵列组。

5.根据权利要求2所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述电采集供能模块（1）还包括电压调节器，所述太阳电池芯片阵列组串并联并通过防静电PCB板背面电极引出并与电压调节器电连接。

6.根据权利要求5所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述电采集供能模块（1）还包括电流监测单元，所述电流监测单元与所述太阳电池芯片阵列组电连接，通过输出电流监测获取光强信息。

7.根据权利要求6所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述线性信号调控模块包括FPGA，所述FPGA与所述电压调节器电连接。

8.根据权利要求1所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述耐冲击防风镜罩（3）为尼龙材料或橡胶材料。

9.根据权利要求1所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述耐冲击防风镜罩（3）中部设有空腔，所述线性信号调控模块设于所述空腔中。

10.根据权利要求6所述的一种全光谱智能自适应滑雪镜，其特征在于，所述电流监测单元包括电流传感器。

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