CN210243994U - 液晶电子防眩光偏振护目镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种液晶电子防眩光偏振护目镜，包括镜片固定框架(300)、左眼镜腿(600)、右眼镜腿(700)、左镜片(100)、右镜片(200)以及嵌入所述左眼镜腿(600)的液晶控制电路；所述左镜片(100)和所述右镜片(200)的结构相同，按从远眼端至近眼端方向，依次包含前保护层(111)、前偏振片(112)、前玻璃片(120A)、液晶可调层(130)、后玻璃片(120B)、后偏振片(113)和后保护层(114)。本实用新型提出一种基于分区控制的液晶电子防眩光偏振护目镜，实现夜间驾驶、逆光作业等一些局部强光环境下仍然需要观察操作的场合使用，实现局部滤光防眩目的功能。
Description
技术领域
本实用新型属于眼镜片设计技术领域，具体涉及一种液晶电子防眩光偏振护目镜。
背景技术
现有的防眩目眼镜主要包括普通墨镜、偏光太阳镜、变色眼镜等。普通墨镜通过在玻璃中加入不同的着色化合物，制成不同颜色的墨镜，它主要是靠本身对光线的吸收来达到降低阳光强度的目的。偏光太阳镜通过偏振过滤原理，将物体眩目的部分偏振光滤除，特别适合钓鱼、旅游、骑行、户外运动等场合佩戴。变色眼镜通过在玻璃镜片中添加少量卤化银作感光剂、微量铜作增感剂而实现变色效果，它平常在室内是无色透明的，而暴露在阳光下，很快变成灰色或其他颜色，因此，这种眼镜的颜色能随阳光的强弱自动变深或变浅，从而实现自动防眩光的功能。
在一般日常生活中，以上防眩目眼镜完全满足需求，然而在夜间驾驶、逆光作业等一些局部强光环境，并且仍然需要观察操作的场合，上述各类现有的眼镜无法满足人们的需要。因此，设计研究一种防眩目眼镜，又能滤掉强光源，实现防眩目的效果，同时又不降低环境光强，满足人们驾驶需求，是目前需要解决的事情。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种液晶电子防眩光偏振护目镜，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种液晶电子防眩光偏振护目镜，包括镜片固定框架(300)、左眼镜腿(600)、右眼镜腿(700)、左镜片(100)、右镜片(200)以及嵌入所述左眼镜腿(600)的液晶控制电路；
其中，所述镜片固定框架(300)的左右两侧各嵌入安装所述左镜片(100)和所述右镜片(200)，所述镜片固定框架(300)的左端通过左连接机构(400)与所述左眼镜腿(600)铰接；所述镜片固定框架(300)的右端通过右连接机构(500)与所述右眼镜腿(700)铰接；
所述左镜片(100)和所述右镜片(200)的结构相同，按从远眼端至近眼端方向，依次包含前保护层(111)、前偏振片(112)、前玻璃片(120A)、液晶可调层(130)、后玻璃片(120B)、后偏振片(113)和后保护层(114)；所述前偏振片(112)的偏振吸收轴方向设置为与左镜片(100)和右镜片(200)中心之间的连线平行；所述后偏振片(113)的偏振吸收轴方向设置为与左镜片(100)和右镜片(200)中心之间的连线垂直，即：所述前偏振片(112)的偏振吸收轴方向与所述后偏振片(113)的偏振吸收轴方向保持垂直；
所述液晶可调层(130)，从远眼端至近眼端依次包含：前电极层(131)、前取向层(132)、液晶层(133)、后取向层(134)和后电极层(135)；其中，所述前电极层(131)在整个镜片上被划分为多个子区域，每个子区域形成一个独立的子区域电极；所述前取向层(132)的取向方向与所述前偏振片(112)的偏振透射轴方向一致；所述后取向层(134)的取向方向与所述后偏振片(113)的偏振透射轴方向一致；
每个所述子区域电极均引出一根线缆，并连接到所述液晶控制电路；所述后电极层(135)引出一根线缆，并连接到所述液晶控制电路；
所述液晶控制电路包括串联连接的电池(610)、微控制器(620)、光敏电阻(630)、常规电阻和电压编码器(640)；所述电池(610)的输出端与所述微控制器(620)的输入端连接；所述微控制器(620)的ADC转换接口连接所述光敏电阻(630)和所述常规电阻；所述微控制器(620)与所述电压编码器(640)之间通过总线进行连；所述电压编码器(640)与每个所述子区域电极以及所述后电极层(135)形成的电路相连接。
优选的，所述前保护层(111)和所述后保护层(114)采用树脂或者光学玻璃。
优选的，所述前玻璃片(120A)和所述后玻璃片(120B)为具有光焦度的弧面面型。
优选的，镜片在中央区域划分的所述子区域的面积，小于镜片在外侧区域划分的所述子区域的面积。
本实用新型提供的液晶电子防眩光偏振护目镜具有以下优点：
本实用新型提出一种液晶电子防眩光偏振护目镜，实现夜间驾驶、逆光作业等一些局部强光环境下仍然需要观察操作的场合使用，实现局部滤光防眩目的功能。
附图说明
图1为本实用新型提供的液晶电子防眩光偏振护目镜的总体结构图；
图2为本实用新型提供的液晶电子防眩光偏振护目镜中区域变光镜片的膜层剖面结构示意图；
图3为本实用新型提供的液晶电子防眩光偏振护目镜中区域变光的电子控制装置结构示意图
图4为本实用新型提供的单个变光区域的液晶电控开关示意图；
图5为本实用新型提供的液晶电子防眩光偏振护目镜的原理图。
其中：
100：左镜片；
110A：前偏振器；110B：后偏振器；111：前保护层；112：前偏振片；113：后偏振片；114：后保护层；
120A：前玻璃片；120B：后玻璃片；121：前玻璃片；122：后玻璃片；
130：液晶可调层；131前电极层、132前取向层、133液晶层、134后取向层、135后电极层；
198：左局部挡光区域；199：左镜片细分区域；
200：右镜片；298：右局部挡光区域；299：右镜片细分区域；
300：镜片固定框架；
400：左连接机构；
500：右连接机构；
600：左眼镜腿；610：电池；620：微控制器；630：光敏电阻；640：电压编码器；650：连接线路组；651：一支连接线路；
700：右眼镜腿。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
针对现有技术不能解决局部滤光的问题，本实用新型提出一种基于分区控制的液晶电子防眩光偏振护目镜，实现夜间驾驶、逆光作业等一些局部强光环境下仍然需要观察操作的场合使用，实现局部滤光防眩目的功能。
参考附图，本实用新型提供一种液晶电子防眩光偏振护目镜，包括镜片固定框架300、左眼镜腿600、右眼镜腿700、左镜片100、右镜片200以及嵌入左眼镜腿600的液晶控制电路；
其中，镜片固定框架300的左右两侧各嵌入安装左镜片100和右镜片200，镜片固定框架300的左端通过左连接机构400与左眼镜腿600铰接；镜片固定框架300的右端通过右连接机构500与右眼镜腿700铰接；
左镜片100和右镜片200的结构相同，其剖面结构按从远眼端至近眼端方向，依次包含前保护层111、前偏振片112、前玻璃片120A、液晶可调层130、后玻璃片120B、后偏振片113和后保护层114；
其中，前保护层111和后保护层114可采用树脂或者光学玻璃等透明材料制成，具有一定的抗划强度，用于保护内层的前后两层偏振片。
前偏振片112与后偏振片113在前保护层111与后保护层114之间，且分别紧贴前保护层111与后保护层114，用于外界自然光的起偏和检偏。前偏振片112的偏振吸收轴方向设置为与左镜片100和右镜片200中心之间的连线平行；后偏振片113的偏振吸收轴方向设置为与左镜片100和右镜片200中心之间的连线垂直，即：前偏振片112的偏振吸收轴方向与后偏振片113的偏振吸收轴方向保持垂直；
前玻璃片120A和后玻璃片120B夹在前后两偏振片之间，且分别紧贴前后两偏振片，用于液晶可调层的支撑。若前后玻璃层制成具有光焦度的弧面面型，则可以在实现局部滤光防眩目的基础上，同时具备屈光不正的视力矫正功能。液晶可调层130，夹在前后两玻璃片之间，从远眼端至近眼端依次包含：前电极层131、前取向层132、液晶层133、后取向层134和后电极层135；
其中，前电极层131在整个镜片上被划分为多个子区域，用于液晶可调变光的区域控制，其中，镜片在中央区域划分的子区域的面积，小于镜片在外侧区域划分的子区域的面积。每个子区域形成一个独立的子区域电极；前取向层132和后取向层134用于控制液晶分子的取向方向，前取向层132的取向方向与前偏振片112的偏振透射轴方向一致；后取向层134的取向方向与后偏振片113的偏振透射轴方向一致；
液晶层133夹在前后两取向层之间，作为光强调控的核心工作物质，通过电压控制实现通过镜片光强的区域可控调节。
后电极层为一个整块电极区域，作为前电极层不同子区域电极的公共零电位参考点。
本申请中，偏振片和取向层的设置原理为：
首先描述一下液晶电子防眩光偏振护目镜的基本工艺流程。将上下两块制作有透明电极的玻璃，在其表面各涂覆一层薄的取向材料(摩擦取向剂聚酰亚胺PI或者光取向剂SD1)。通过对取向层进行摩擦(针对PI材料)或者紫外曝光(针对SD1材料)等特定工艺处理后，在一块玻璃的取向层表面喷晒间隔子材料，将另外一块玻璃盖上去对齐压紧，保持两取向层都紧贴间隔子，且取向层的取向方向保持相互垂直。然后将四周进行封框，留一个液晶灌注口用于灌晶，从而制作形成一个几微米厚的液晶盒。在液晶盒中注入TN型液晶材料(比如E7材料)，由于取向层对液晶分子的锚定作用，TN型液晶的棒状分子平行地排列于上下电极之间，靠上电极的分子平行水平面排列，靠下电极的分子则垂直于水平面排列。也即：液晶层中上下电极之间的分子被逐步扭曲。
入射光为自然光，通过偏振透射轴方向与上电极面液晶分子排列方向相同的上偏振片(起偏器)形成偏振光。此偏振光通过液晶层后偏振方向扭曲了90°，到达下偏振片(检偏器)时，偏振方向保持与下偏振片透射轴方向相平行，偏振光通过下偏振片，液晶镜片呈透亮，因而可以清楚地看到物体。
当上下电极之间加上较高电压后，电极部位的液晶分子在电场作用下转变成与上下玻璃面垂直排列，这时的液晶层失去旋光性。偏振光通过液晶层没有改变方向，与下偏振片偏振透射轴方向相差90°，光被下偏光片吸收，没有光透射出来，因而就实现光的遮挡。
一般情况下，施加的电压介于高电压(比如4-5V)与低电压(比如0-1V)之间，从而实现通光和不通光之间的连续亮暗调节。
本申请中，每个子区域电极均引出一根线缆，并连接到液晶控制电路；后电极层135引出一根线缆，并连接到液晶控制电路，作为各子区域控制电极的公共参考电极；
液晶控制电路包括串联连接的电池610、微控制器620、光敏电阻630、常规电阻和电压编码器640；电池610的输出端与微控制器620的输入端连接，微控制器620的ADC转换接口连接光敏电阻630和常规电阻，其电压值通过ADC转换接口被微控制器实时采集，并转换为与环境光强对应的数字光强信息；微控制器与电压编码器之间通过总线进行连接，并将数字光强信息对应的液晶驱动电压值发送给电压编码器；电压编码器与每个子区域电极以及后电极层135形成的电路相连接，并将数字光强信息对应的液晶驱动电压值加载到各个对应的电极上，实现液晶可调层的控制和眼镜片透射光强的调节。
在具体实现上，镜片固定框架300作为左右两镜片的固定装置，将左右两镜片按照眼镜的标准尺寸连接固定起来，同时，镜片固定框架300里面含有驱动液晶镜片的电极连线。
左右两个眼镜腿作为眼镜与人体头部的连接机构，将整个眼镜按照眼镜的标准尺寸固定在人体头部上，同时，左右两个眼镜腿当中的一个眼镜腿里面含有驱动液晶镜片所需的电池、微控制器、电压编码器、光敏电阻以及电极连线等。
眼镜框架与左右两个眼镜腿之间的两个连接机构，根据眼镜标准尺寸，将眼镜框架与左右两个眼镜腿之间连接起来，同时连接机构里面含有驱动液晶镜片的电极连线。
嵌入眼镜腿中的液晶控制电路，固定在两眼镜腿当中的其中一个之中，包含：驱动液晶镜片所需的电池、微控制器、电压编码器、光敏电阻以及电极连线等。
本实用新型提供的一种液晶电子防眩光偏振护目镜，主要设计原理为：
(1)镜片能够根据外部光强实现整体的调光作用，实现防眩光功能。
此种情况下，每个子区域电极与后电极层135之间的电压大小保持一致，通过光敏电阻根据环境光强的变化自动调节镜片的整体亮暗。
由于镜片含有液晶材料，即：液晶层133，可以通过电压控制镜片的整体通光强弱，实现防眩光功能。
本申请中，液晶电子防眩光偏振护目镜的镜片在结构上被划分为多个可独立控制的子区域，每个子区域的通光亮暗程度通过其对应的驱动电压的大小进行调节和控制。当电压比较高时(比如4V～5V)，通光很暗，几乎挡光；当电压比较低时(比如0V～1V)，通光性很好，几乎透明。
参考图5，眼镜中有一个光敏电阻，光敏电阻放置在微控制器的ADC转换接口端，用于根据环境光线的亮暗，改变微控制器发送到电压编码器的输入电压，电压编码器根据相应输入电压的变化，自动调节液晶变光眼镜镜片所有子区域的整体通光强弱。比如，当外界环境光强比较弱时，光敏电阻的阻值比较大，加载到液晶上的电压比较小，液晶镜片的透射率比较高，不影响镜片的正常使用。当外界环境光强比较强时，光敏电阻的阻值比较小，加载到液晶上的电压比较大，液晶镜片的透射率随着下降，从而实现了自适应调光的功能。
具体的，微控制器通过电源供电后开始工作，其中一个I/O接口输出一个适当的电压值，比如U0＝5V，然后通过一个光敏电阻(比如R0＝10KΩ-1MΩ可调)与常规电阻(比如R1＝100KΩ)组合成的分压电路，得到一个可变的分压电压值U1。然后通过微控制器的ADC接口对可变的分压电压值U1进行数字采集，即可实时将环境光强的变化进行数字转换。其中，分压电压值U1与微控制器I/O接口输出U0之间的关系为：U1＝U0*R1/(R0+R1)。
光敏电阻的电阻大小R0随着环境光强的增大而减小，比如夜晚无光时电阻为R0＝1MΩ，晴天太阳强烈时电阻减小为R0＝10KΩ。设定一个合适的常规电阻，比如R1＝100KΩ，则可得到：
晴天太阳强烈时：U1＝U0*R1/(R0+R1)＝4.54V；通光暗，实现防眩目功能；
夜晚无光时：U1＝U0*R1/(R0+R1)＝0.45V，通光性好，满足正常使用。
(2)镜片能够实现局部区域滤光的功能，实现局部滤光防眩目的功能
当在一个均匀的环境光中出现一个局部的强光源时，比如迎着阳光或者夜晚驾车会车时，特别需要一个局部的防眩目设计。
此时，根据个人用眼习惯，一个或多个特定位置的子区域的驱动电压值在电压编码器中提前设置好，与光敏电阻的变化无关。当用户有应用需求时，手动开启局部防眩光开关K，与开关K相连接的微，在对应的特定子区域开启专门施加的高电压(比如4V-5V)，而其他区域仍然由光敏电阻进行调控，从而实现区域挡光和防眩目功能。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种液晶电子防眩光偏振护目镜，其特征在于，包括镜片固定框架(300)、左眼镜腿(600)、右眼镜腿(700)、左镜片(100)、右镜片(200)以及嵌入所述左眼镜腿(600)的液晶控制电路；
其中，所述镜片固定框架(300)的左右两侧各嵌入安装所述左镜片(100)和所述右镜片(200)，所述镜片固定框架(300)的左端通过左连接机构(400)与所述左眼镜腿(600)铰接；所述镜片固定框架(300)的右端通过右连接机构(500)与所述右眼镜腿(700)铰接；
所述左镜片(100)和所述右镜片(200)的结构相同，按从远眼端至近眼端方向，依次包含前保护层(111)、前偏振片(112)、前玻璃片(120A)、液晶可调层(130)、后玻璃片(120B)、后偏振片(113)和后保护层(114)；所述前偏振片(112)的偏振吸收轴方向设置为与左镜片(100)和右镜片(200)中心之间的连线平行；所述后偏振片(113)的偏振吸收轴方向设置为与左镜片(100)和右镜片(200)中心之间的连线垂直，即：所述前偏振片(112)的偏振吸收轴方向与所述后偏振片(113)的偏振吸收轴方向保持垂直；
所述液晶可调层(130)，从远眼端至近眼端依次包含：前电极层(131)、前取向层(132)、液晶层(133)、后取向层(134)和后电极层(135)；其中，所述前电极层(131)在整个镜片上被划分为多个子区域，每个子区域形成一个独立的子区域电极；所述前取向层(132)的取向方向与所述前偏振片(112)的偏振透射轴方向一致；所述后取向层(134)的取向方向与所述后偏振片(113)的偏振透射轴方向一致；
每个所述子区域电极均引出一根线缆，并连接到所述液晶控制电路；所述后电极层(135)引出一根线缆，并连接到所述液晶控制电路；
所述液晶控制电路包括串联连接的电池(610)、微控制器(620)、光敏电阻(630)、常规电阻和电压编码器(640)；所述电池(610)的输出端与所述微控制器(620)的输入端连接；所述微控制器(620)的ADC转换接口连接所述光敏电阻(630)和所述常规电阻；所述微控制器(620)与所述电压编码器(640)之间通过总线进行连；所述电压编码器(640)与每个所述子区域电极以及所述后电极层(135)形成的电路相连接。
2.根据权利要求1所述的液晶电子防眩光偏振护目镜，其特征在于，所述前保护层(111)和所述后保护层(114)采用树脂或者光学玻璃。
3.根据权利要求1所述的液晶电子防眩光偏振护目镜，其特征在于，所述前玻璃片(120A)和所述后玻璃片(120B)为具有光焦度的弧面面型。
4.根据权利要求1所述的液晶电子防眩光偏振护目镜，其特征在于，镜片在中央区域划分的所述子区域的面积，小于镜片在外侧区域划分的所述子区域的面积。
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2019
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