專利名稱：全自動電子變色鏡結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鏡架結構，特別是涉及一種全自動電子變色鏡結構。
技術背景目前，隨著人們生活水平的不斷提高，在炎熱日照比較強的夏天，越來越 多的人為保護眼睛不受外界強光的刺激通常采用預防措施是配戴太陽眼鏡。但 是使用最多的成本比較低的都是太陽鏡眼鏡的眼鏡片都是單一透過率的，使用 時不能根據(jù)太陽光的強弱和角度對眼鏡片的透過率進行調整，對使用者眼鏡保 護范圍有一定的局限性。而目前市場上可以通過調節(jié)眼鏡片的透過率的為變色 太陽鏡，這樣的變色太陽鏡有多種， 一種是包含體積比較大的電子電路來控制 眼鏡片投射率改變的，這些電路系統(tǒng)有很多電子元件，需要消耗很大的電流， 這些電子電路包含模擬-數(shù)字轉換器或運算放大器，方波發(fā)生器等。這些電子元 件都增加了整個裝置的成本和電流消耗，成本比較高，由于體積較大，這種太 陽鏡整體比較大、笨重而且價格比較貴。第二種是使用電子線路提供直流電信 號給液晶鏡片，不用這些電子元件，但是因為當對液晶眼鏡片施加直流電信號 時會發(fā)生離子移動，導致出現(xiàn)脫色點，極大地縮短液晶鏡片的使用壽命。第三 種是市場上的光敏變色太陽鏡類眼鏡，其不包含電子器件，取而代之的是，在 液晶鏡片上涂一層化學的涂層，當眼鏡在紫外光照射下，液晶鏡片的化學涂層 產(chǎn)生化學反應，化學反應導致鏡片變暗。這樣光敏變色太陽鏡的響應時間趨向于幾秒到超過30秒的范圍；變色的響應時間趨向于幾分鐘到超過30分鐘的范圍。與人的瞳孔調節(jié)以適應照明變化所需要的時間相比，這些響應時間太長，在 遇到周圍環(huán)境光突變時，如進入室內和隧道等，不能很快自動調節(jié)鏡片的透過 率，導致視線減弱，看不清周圍的環(huán)境。而且，在濾掉紫外線后陽光下，不能 發(fā)生變色的化學反應，因此在汽車擋風玻璃后，盡管陽光耀眼，但眼鏡就不會 變暗。 發(fā)明內容本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術中的不足而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種 體積小、重量輕、成本低、電流消耗低，使用壽命長、節(jié)省能源的同時能夠有 效保證隨著外界太陽光光照的強度變化而實時改變控制的電信號，進而自動調 節(jié)液晶鏡片的透射率，保護人眼盡快適應光強度變化的全自動電子變色鏡結構。
本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構，包括眼鏡架和與眼鏡架左右兩端連接 的兩個眼鏡腿，所述眼鏡架或眼鏡腿上設有控制所述眼鏡架內液晶鏡片的透 射率隨外界光照度改變的控制模組，所述眼鏡架或眼鏡腿上設有感應外界光 照度并給所述控制模組供電的光電轉化電池，所述光電轉化電池與所述控制 模組電連接，所述光電轉化電池位于能夠感應到外界光照度的所述眼鏡架或 眼鏡腿外側和/或上側。
本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構，相對于現(xiàn)有技術而言，具有的優(yōu)點為 由于其眼鏡架或眼鏡腿上設有控制所述眼鏡架內液晶鏡片的透射率隨外界 光照度改變的控制模組，眼鏡架或眼鏡腿上設有感應外界光照度并給控制模 組供電的光電轉化電池，光電轉化電池與控制模組電連接，光電轉化電池位 于能夠感應到外界光照度的眼鏡架或眼鏡腿外側和/或上側。這樣，當外界 的太陽光強度改變時，光電轉化電池在給控制模組供電的同時，感應到太陽 光的光照度，其輸出的電壓改變，使得與之連接的控制模組輸出電壓改變， 進而改變液晶鏡片相對兩個表面上的控制電壓，最終控制液晶鏡片的透過 率，當陽光比較強時，加載在液晶鏡片上的控制電壓超過設定的控制電壓閾 值但又低于所述控制電壓的設定最大值時，透過率下降，加載控制電壓越高， 則透過率越低；當陽光比較弱時，加載在眼鏡片上的控制電壓沒有超過設 定的控制電壓閾值，透過率提高，加載控制電壓越低，則透過率越高。這樣 就能夠有效保證隨著外界太陽光光照的強度變化而實時改變控制的電信號， 進而自動調節(jié)液晶鏡片的投射率，保護人眼盡快適應光強度變化，同時，由 于使用光電轉化電池進行供電，利用的是太陽能對控制模組進行供電，使用 時間長，節(jié)省能源，體積小，而且重量輕，電流消耗小、使用的壽命比較長。 其最大的優(yōu)點在于由于光電轉化電池既對控制模組進行供電，同時對外界光 照強度進行感應并傳遞感應的光電信號，避免使用其他的感光傳感器，節(jié)省了極大的空間，減輕變色鏡的重量，有利于推廣應用。


圖1為本發(fā)明全自動電子變色鏡結構實施例外觀圖。
圖2為本發(fā)明全自動電子變色鏡結構實施例橫梁部分半剖圖。 圖號說明
1…鏡框 2…橫梁 3…液晶鏡片 4…光電轉化電
池
5…印刷電路板 6…微處理芯片7…連接器 8…后蓋 9…內腔 10…孔洞
具體實施例方式
下面結合附l和圖2對本發(fā)明作進一步詳細說明。 本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構，包括眼鏡架和與眼鏡架左右兩端連接 的兩個眼鏡腿，眼鏡架可以包括左右兩個眼鏡框1以及連接兩個眼鏡框1的 橫梁2，眼鏡架內均設有眼鏡片，眼鏡架也可以是沒有橫梁2沒有眼鏡框1 的。這樣的結構是通用眼鏡的機構。在眼鏡框1或眼鏡腿或橫梁2或是鼻托 上設有控制眼鏡框內液晶鏡片3的投射率隨外界光照度改變的控制模組，同 時在眼鏡框1或眼鏡腿或橫梁2或是鼻托上還設有感應外界光照度并給控制 模組供電的光電轉化電池4，光電轉化電池4與控制模組電連接，當然連接 方式只要是電連接即可，可以是通過細的導線進行連接，也可以通過在液晶 鏡片上鍍導電透光膜連接。光電轉化電池位4位于能夠感應到外界光照度的 眼鏡架或眼鏡腿外側，也可以位于眼鏡架或眼鏡腿上側，還可以是其中一部 分位于眼鏡架或眼鏡腿上側外側， 一部分位于眼鏡架或眼鏡腿上側。這樣， 位于外側和/或上側的光電轉化電池4能夠在供電的同時可以感測到照射到 變色鏡上的光照度，進而將該感應傳遞給控制模組，控制模組控制液晶鏡片 的投射率改變，由于光電轉化電池4既進行供電，又替代了光傳感器，有效 節(jié)省了需要安裝空間，減小體積，節(jié)省成本。更進一步優(yōu)選的為光電轉化電 池與控制模組設置于靠近所述眼鏡框位置處，這樣可以節(jié)省體積而且全自動 變色效果更好?？刂颇＝M、光電傳感模塊和光電轉化電池中至少一個位于所述鼻托上。具體的實施過程中，控制模組和光電轉化電池可以分置于眼鏡框、 眼鏡腿、橫梁或鼻托上，也可以是其中的兩個合置在眼鏡框、眼鏡腿、橫梁 或鼻托上，可以根據(jù)不同的鏡架形狀進行設置。
請參考圖1和圖2，做為一個具體實施例，可以看出橫梁2前側，即外側 設有光電轉化電池4，太陽光照射至光電轉化電池4上，光電轉化電池4后 側設有印刷電路板5，印刷電路板5上設有微處理芯片6，微處理芯片6通 過印刷電路板5與光電轉化電池4電連接，眼鏡片通過印刷電路板5與微處 理芯片6連接，微處理芯片6向眼鏡片施加控制電壓，眼鏡片為透過率隨著 加載在眼鏡片相對兩個表面上的控制電壓改變而改變的液晶鏡片3。這樣， 當外界的太陽光強度改變時，光電轉化電池4輸出的電壓改變，使得與之連 接的微處理芯片6的輸出電壓改變，進而改變眼鏡片相對兩個表面上的控制 電壓，最終控制眼鏡片的透過率，當陽光比較強時，加載在眼鏡片上的控制 電壓超過設定的控制電壓閾值但又低于所述控制電壓的設定最大值時，透過 率下降，加載控制電壓越高，則透過率越低；當陽光比較弱時，加載在 眼鏡片上的控制電壓沒有超過設定的控制電壓閾值，透過率提高，加載控 制電壓越低，則透過率越高。這樣就能夠有效保證隨著外界太陽光光照的 強度變化而實時改變控制的電信號，進而自動調節(jié)眼鏡片的投射率，保護人 眼盡快適應光強度變化，同時，由于使用光電轉化電池4，利用的是太陽能 對電子元件和微處理芯片6進行供電，使用時間長，節(jié)省能源，體積小，而 且重量輕，電流消耗小、使用的壽命比較長。
本發(fā)明的一種全自動電子變色鏡結構，還可以是在液晶鏡片3設有一對管 腳，液晶鏡片3上處于相對的兩個表面上設有兩個電極，電極與管腳對應連接， 微處理芯片6與兩個管腳相連接。這樣，眼鏡片的透過率隨著加載一對管腳上 的控制電壓改變而改變當控制電壓超過設定的控制電壓閾值但又低于控制電 壓的設定最大值時，透過率下降，控制電壓越高，則透過率越低。而微處理 芯片6電壓輸入端通過印刷電路板5與光電轉化電池4的電壓輸出端連接，微 處理芯片6的控制電壓輸出端與眼鏡片兩個管腳連接，用于向液晶鏡片3施加 控制電壓。這樣光電轉化電池4既給電子電路進行供電，而且光電轉化電池4能夠根據(jù)外界太陽光的強度大小輸出的電壓也隨之變大或變小，進而通過印刷
電路板5和微處理芯片6控制眼鏡片的透光率，使得變色鏡自動變暗或變亮。
本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構，微處理芯片6是一個模擬一數(shù)字混合電 子系統(tǒng)，可以是將光能轉換為交流電信號，交流電信號控制液晶鏡片3的透過 率，其系統(tǒng)能耗很小，光電轉化電池4既充當傳感器，又提供電能給整個電子 系統(tǒng)。信號由微處理芯片6輸出到兩個輸出管腳，當給微處理上施加足夠運行 的電壓，兩個控制端會輸出交變信號，該信號加在液晶鏡片3兩端，改變了液 晶鏡片3的透過率。隨所加電壓的增大，光透過率下降。當微處理芯片6，即 微處理芯片6上施加的電壓小于閾值電壓，整個芯片不工作，當加在鏡片上的 控制電壓為零，這時鏡片的透過率為最大。人眼瞳孔的大小是視場內光亮度的 函數(shù)，隨著亮度的增加，瞳孔尺寸減小，瞳孔直徑通常在3mm-8mm變化。光電 轉化電池4和液晶鏡片3的尺寸大小，及控制模組的功效，以上幾個因素被確 定以產(chǎn)生一種固定關系，也就是在光電轉化電池4上接收的入射光能量和液晶 鏡片3上施加的電能之間的關系。
微處理芯片6被可以減低電流的消耗，其避免了使用模擬-數(shù)字轉換器或任 何其它意義上的采樣信號，任何時候當微處理芯片6不必啟動時都被設置為休 眠模式。避免使用模擬-數(shù)字轉換器和當不需啟動時關閉微處理芯片6，對減低 整個系統(tǒng)的電流消耗至關重要。發(fā)明所述的液晶鏡片3，其光線的透過率根據(jù) 照射在太陽鏡上的可見光變化而不同。透過率變化的時間被設定在0. 1秒到30 秒之間。光的透過率水平在最高值和最低值之間平緩持續(xù)地變化，最高透過率 的范圍在25%到85%之間，最低透過率的范圍在O. 5%到50%之間。本發(fā)明中的變 色鏡響應可見光，對光譜的響應高峰在波長450納米到700納米之間，因此， 任何足夠明亮的可見光都可以啟動液晶鏡片3，例如，本發(fā)明中使用的非晶硅 光電轉化電池4對光譜響應的高峰就是在可見光的范圍。
本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構，再進一步，液晶鏡片3為正性TN—液 晶鏡片3。進一步優(yōu)選的方案為液晶鏡片3為STN—黃/綠型液晶鏡片3或者是 STN—灰型液晶鏡片3。任何其它鏡片，如果其透過率是施加電壓的函數(shù)，該鏡 片也可能成為液晶鏡片3的替代品。在實施例中可以使用兩片STN-黃/綠型液晶鏡片3，尺寸為大約1000平方毫米，當然，TN型，STN-灰型，F(xiàn)STN型或 其它類型的液晶鏡片3也可能成為合適的替代產(chǎn)品。液晶鏡片3的電流消耗取 決于其尺寸大小，液晶鏡片3的尺寸取決于光電轉化電池4的尺寸，因此液晶 鏡片3的透過率和光電轉化電池4上接收的入射光能相匹配。啟動液晶鏡片3 的電壓應高于啟動微處理芯片6的電壓，這一點非常重要，液晶片從不啟動到 持續(xù)處于低透過率范圍之間，才可以保證透過率變化呈平滑狀態(tài)，因吃正性類 型液晶片優(yōu)選適用于該發(fā)明。
本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構，還可以是左眼鏡片和右眼鏡片通過對 稱設置的兩個連接器7分別與印刷電路板5的左端和右端連接。具體為每個 連接器7的直端與印刷電路板5連接，連接器7的叉口端設有夾口，眼鏡片 夾設于所述夾口內。更進一步，連接器7的直端穿過左眼鏡框1或右眼鏡框 1上的孔洞10與印刷線路板連接。在連接器7穿過孔洞10后還可以將鏡框 l密封起來，避免水和灰塵進入。還可以是在橫梁2后部設有后蓋8，后蓋 8密封橫梁2內腔9空間，也可以起到防止水或灰塵進入。
本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構，還可以是光電轉化電池4為太陽能電 池，其由多個非晶硅類電池組成，光電轉化電池4輸入信號為可見太陽光， 輸出信號為控制電壓信號。具體微光電轉化電池4是采用非晶硅類電池，由 4到8個單獨的電池組成一個序列，電池的尺寸大約是10毫米長，5毫米寬。 任何其它類型的光電轉化電池4都可能成為適用的替代品，然而，光電轉化 電池4的尺寸可能需要調整得小一些或大一些，從而獲得同樣的輸出電能。 微處理芯片6和印刷電路板5可以使用的電能有限，是由光電轉化電池4 的能量來提供。電容器被用來在整個時序循環(huán)中儲存能量，從而降低施加給微 處理芯片6上電能可能增加或減少的比率。如果光電轉化電池4有足夠的電容， 從電子電路系統(tǒng)中剔除電容器也是可能的。微處理芯片6選用了 Texas Instruments公司的產(chǎn)品，產(chǎn)品型號是MSP430F2001 ，當然任何其它微處理芯片 6也可以作為替代產(chǎn)品，微處理芯片6的選擇是基于低能量消耗和尺寸。附加 的電阻器和電容器被用來配置MSP430F2001。根據(jù)微處理芯片6的不同，內部 電子電路系統(tǒng)也可以有不同的設計。在微處理芯片6上施加的電壓差值，即在參考地電壓輸出管腳和供應電壓輸出管腳之間的電壓差值，是直接從光電轉化
電池4上獲得的。微處理芯片6沒有使用模擬-數(shù)字轉換器或其它任何方式的采
樣信號。微處理芯片6的輸出管腳工作狀態(tài)類似于切換開關輸出管腳先前是 "開"的要"關"，輸出管腳先前是"關"的要"開"。不采用信號采樣或運
算對降低微處理芯片6的電能消耗至關重要。當施加在微處理芯片6上的電壓 大到足以啟動它，微處理芯片6產(chǎn)生兩個信號。在第一個輸出管腳上的第一個 信號，隨著固定的時序，在微處理芯片6的參考地電壓和供應電壓之間交替變 化；在第二個輸出管腳上的第二個信號，隨著固定的時序，在微處理芯片6的
參考地電壓和供應電壓之間交替變化，在一個固定的相差下和第一個信號異相。
當施加在微處理芯片6上的電壓不足以啟動它，微處理芯片6輸出參考地電壓 到兩個輸出管腳上。微處理芯片6輸出到兩個輸出管腳上的交流電壓信號，加 在至少一個液晶鏡片3的兩個管腳上。
微處理芯片6焊接在印刷電路板5上，微處理芯片6上的管腳通過細線 和電路板上較大的電焊盤連接。電路板上的焊盤和液晶鏡片3上的管腳建立 電路連接，或者直接焊接起來，或者通過電線分別焊接在管腳，也可以采用 其它連接方式，電路板上的悍盤最好和液晶鏡片3的管腳相鄰。每一個液晶 鏡片3有兩個管腳，每一個管腳和位于液晶鏡片3玻璃的兩個內表面的電極 連接。當給管腳上施加電壓時，在液晶鏡片3的兩個電極之間會形成一個電 場矢量，電場的存在扭轉了液晶分子的雙極力矩，使其平均與電場反向排列， 阻止液晶分子扭轉通過液晶鏡片3的偏振光，從而通過貼在液晶鏡片3上的 偏光片來降低光的透過率。
上述僅對本發(fā)明中的幾種具體實施例加以說明，但并不能作為本發(fā)明的 保護范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設計精神所作出的等效變化或修飾，均應認 為落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、全自動電子變色鏡結構，包括眼鏡架和與眼鏡架左右兩端連接的兩個眼鏡腿，其特征在于所述眼鏡架或眼鏡腿上設有控制所述眼鏡架內液晶鏡片的透射率隨外界光照度改變的控制模組，所述眼鏡架或眼鏡腿上設有感應外界光照度并給所述控制模組供電的光電轉化電池，所述光電轉化電池與所述控制模組電連接，所述光電轉化電池位于能夠感應到外界光照度的所述眼鏡架或眼鏡腿外側和/或上側。
2、 根據(jù)權利要求1所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述 眼鏡架包括眼鏡框和連接眼鏡框的橫梁，所述光電轉化電池與所述控制模組 設置于靠近所述眼鏡框位置處。
3、 根據(jù)權利要求1所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述 眼鏡架上設有鼻托，所述控制模組和所述光電轉化電池至少一個位于所述鼻 托上。
4、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在 于所述控制模組件包括印刷電路板和位于印刷電路板上的微處理芯片，所 述微處理芯片通過印刷電路板與所述光電轉化電池電連接，所述微處理芯片 通過印刷電路板與所述液晶鏡片連接，所述微處理芯片向所述液晶鏡片施加 控制電壓，所述液晶鏡片為透過率隨著加載在所述液晶鏡片相對兩個表面上 的控制電壓改變而改變的液晶鏡片。
5、 根據(jù)權利要求4所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述 微處理芯片電壓輸入端通過印刷電路板與所述光電轉化電池的電壓輸出端 連接，所述微處理芯片的控制電壓輸出端與所述液晶鏡片連接。
6、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述左液晶鏡片和右液晶鏡片通過左右對稱設置的兩個連接器分別與所 述印刷電路板的左端和右端連接。
7、 根據(jù)權利要求6所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述 連接器的直端與所述印刷電路板連接，所述連接器的叉口端設有夾口，所述眼鏡片夾設于所述夾口內。
8、 根據(jù)權利要求7所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述 連接器的直端穿過所述左眼鏡框或右眼鏡框上的孔洞與所述印刷線路板連 接。
9、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述橫梁后部設有后蓋，所述后蓋密封橫梁內腔空間。
10、 根據(jù)權利要求1或2或3所述的全自動電子變色鏡結構，其特征在于所述控制模組和所述光電轉化電池通過導線連接或者通過在液晶鏡片上 鍍導電透光膜連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了全自動電子變色鏡結構，包括眼鏡架和與眼鏡架左右兩端連接的兩個眼鏡腿，眼鏡架或眼鏡腿上設有控制所述眼鏡框內液晶鏡片的透射率隨外界光照度改變的控制模組，眼鏡架或眼鏡腿上設有感應外界光照度并給控制模組供電的光電轉化電池，光電轉化電池與控制模組電連接，光電轉化電池位于能夠感應到外界光照度的眼鏡架或眼鏡腿外側和/或上側。本發(fā)明的全自動電子變色鏡結構體積小、重量輕、成本低、電流消耗低，使用壽命長、節(jié)省能源的同時能夠有效保證液晶鏡片隨著外界太陽光光照的強度變化而實時改變控制的電信號，進而自動調節(jié)眼鏡片的透射率，保護人眼盡快適應光強度變化。
文檔編號G02C7/00GK101592791SQ200810111399
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權日2008年5月30日
發(fā)明者陳明徹 申請人:北京市加華博來科技有限公司