專利名稱：全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶太陽(yáng)鏡技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明是有關(guān)這樣一種電子控制的液晶太陽(yáng)鏡該鏡片對(duì)光的透過率及其分布，可隨入射光的角度和環(huán)境光照度的變化而改變。其效果為人眼通過鏡片看強(qiáng)光時(shí)，鏡片上強(qiáng)光所對(duì)應(yīng)區(qū)域的透過率低，而鏡片的其它區(qū)域透過率相對(duì)高，同時(shí)鏡片的平均透過率隨外界光照度增加而自動(dòng)減小，以適應(yīng)在強(qiáng)光環(huán)境下，處于動(dòng)態(tài)中的人眼依然能看清周圍的環(huán)境。

背景技術(shù)：
在先前的發(fā)明技術(shù)中有一些液晶眼鏡的設(shè)計(jì)，其眼鏡鏡片被劃分為多個(gè)相鄰的條塊，并順著一個(gè)方向排列，每一個(gè)條塊加上不同的電壓，結(jié)果鏡片上可以出現(xiàn)梯度式的陰影效果。這種先前技術(shù)的鏡片不能自動(dòng)調(diào)整從而適應(yīng)入射光方向的改變，因?yàn)橄噜彈l塊之間光的透過率的差異是固定不變的。先前的發(fā)明中也有一些液晶眼鏡設(shè)計(jì)，通過兩維控制的柵格條塊，動(dòng)態(tài)地遮擋某一個(gè)區(qū)域的入射光。這些眼鏡設(shè)計(jì)要通過較大、較重、昂貴的電子控制裝置來實(shí)現(xiàn)功能。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有梯度式太陽(yáng)鏡其梯度不可改變的缺點(diǎn)。對(duì)于梯度不可改變的太陽(yáng)鏡來說，當(dāng)強(qiáng)光光源在一個(gè)較低的位置，眼鏡配戴者不得不低頭遮擋光線，其結(jié)果是，只有在太陽(yáng)位于天空中較高位置時(shí)，這種眼鏡才能發(fā)揮最佳效果。針對(duì)視野中光照強(qiáng)度的不同，需要有可變的光照透過率與其對(duì)應(yīng)，也就是說，在有較高光照強(qiáng)度的區(qū)域，更多光照應(yīng)被鏡片遮擋，在有較低光照強(qiáng)度的區(qū)域，更少光照應(yīng)被鏡片遮擋。
此項(xiàng)發(fā)明是為了響應(yīng)光源(如太陽(yáng)光)的位置來調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡不同區(qū)域的明暗程度。如視野中距離陽(yáng)光較近的區(qū)域，鏡片透過較少光線；視野中距離陽(yáng)光較遠(yuǎn)的區(qū)域，鏡片透過較多光線；且鏡片不同區(qū)域的透過率呈相對(duì)低與高的狀態(tài)，使人眼通過鏡片看周圍環(huán)境時(shí)，即使在逆光情況下，也可以看清周圍的環(huán)境。
全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，含有眼鏡架，液晶鏡片，太陽(yáng)能電池，印刷電路板，CPU芯片，后蓋，以及光入射角度和光照度傳感器，其中 眼鏡架，由左、右鏡框及連接所述左、右鏡框的鼻托組成，所述左、右鏡框都是帶夾層的； 液晶鏡片，透過率是所施加電壓的函數(shù)，該鏡片的鏡面為平面形，由分別嵌入到所述左、右鏡框內(nèi)的兩塊液晶鏡片構(gòu)成，每個(gè)鏡片采用正性TN-液晶，所述鏡片的兩面的玻璃片各自的內(nèi)側(cè)都有一層導(dǎo)電透光膜，其中，有一面的導(dǎo)電透光膜覆蓋了該鏡片的整個(gè)區(qū)域，連接到附著在該鏡片的連接器的一個(gè)公共管腳上，構(gòu)成公共電極，另一面的導(dǎo)電透光膜分成許多水平條塊，排列為一個(gè)縱向組合，延伸到該液晶鏡片的同樣或接近的寬度，每一個(gè)條塊連接到所述連接器上的一個(gè)單獨(dú)的管腳，構(gòu)成許多控制電極，該鏡片上每一個(gè)水平條塊對(duì)太陽(yáng)光的透過率和加在所述每一個(gè)水平條塊的控制電極與公共電極上的控制電壓有關(guān)當(dāng)控制電壓低于設(shè)定的鏡片工作電壓閾值時(shí)，相對(duì)于該水平條塊的子區(qū)域在空間各點(diǎn)的透過率不變；當(dāng)控制電壓高于設(shè)定的鏡片工作電壓閾值時(shí)所述該子區(qū)域的透過率下降，如果在相鄰的水平條塊上加與該條塊相同的控制電壓，則這些條塊會(huì)組成一個(gè)同黑同暗的水平遮光帶，同時(shí)其它各條塊加不同的控制電壓，使其對(duì)應(yīng)區(qū)域的透過率與此帶的透過率相比，相對(duì)高。整個(gè)鏡片的透視呈現(xiàn)有些區(qū)域明，有些區(qū)域暗的效果 光入射角度傳感器，是一個(gè)光電傳感器單元，上、下各有一個(gè)光電管PA和PB，中間固定連接著一塊遮光板，共同構(gòu)成兩個(gè)測(cè)光部分，嵌在所述眼鏡架的鼻托內(nèi)的前鏡框架中，光電流輸出端和所述印刷電路板電連接，當(dāng)入射光垂直入射到所述光電管時(shí)，兩個(gè)光電管檢測(cè)的光電流Ia與Ib相等，當(dāng)入射光以一定角度θ入射時(shí)，在遮光板的影響下，兩個(gè)光電管的有效感光面積不相等，光電流Ia、Ib也不相等，則(Ia-Ib)/(Ia+Ib)的量與入射角成正比，而(Ia+Ib)的值則正比于太陽(yáng)光的照度； CPU芯片，位于所述印刷電路板上，該CPU芯片的各控制信號(hào)電壓輸出端依次經(jīng)過所述印刷電路板、連接器和所述液晶鏡片上的各個(gè)控制電極和一個(gè)公共電極分別相連，該CPU芯片的光電流輸入端通過印刷電路板分別和所述兩個(gè)光電管PA和PB的光電流輸出端相連，用以把反映相對(duì)于所述法線方向的入射角和光照度的兩個(gè)光電流Ia、Ib按以下步驟進(jìn)行處理，從而確定所述每個(gè)子區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定人眼到所述鏡片的距離L，所述各條塊的縱向?qū)挾葹閃，人眼平視時(shí)的法線方向與鏡片的法線方向重合，所述法線作為坐標(biāo)軸的X軸，該法線與鏡片的焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以鏡片內(nèi)從所述坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)做垂線，該垂線為坐標(biāo)軸的Y軸，對(duì)該坐標(biāo)原點(diǎn)所在的子區(qū)域進(jìn)行編號(hào)，其編號(hào)為零，位于所述X軸以上及以下的子區(qū)域分別標(biāo)以正號(hào)和負(fù)號(hào)，再分別依序編號(hào)； 步驟(1)，當(dāng)光照度低于其臨界值時(shí)，光電流Ia+Ib就小于預(yù)先存儲(chǔ)于CPU中的閾值，該CPU芯片控制，所述鏡片的所有全部電極無(wú)任何控制信號(hào)輸入； 步驟(2)，當(dāng)太陽(yáng)光的光照度高于設(shè)定的光照度臨界值，光電流Ia+Ib大于所述閾值，該CPU芯片控制，向所述液晶鏡片的公共電極輸出一個(gè)頻率、占空比都設(shè)定的方波電壓信號(hào)，同時(shí)執(zhí)行步驟(3)； 步驟(3)，CPU芯片判斷光電流Ia是否等于光電流Ib 若Ia＝Ib，則所述傳感器接收的是垂直于鏡片的入射光，入射角為零，該CPU芯片使所述液晶鏡片上各控制電極分別輸入一個(gè)與加在所述公共電極上的方波同形的電壓相同的控制信號(hào)，該控制信號(hào)與輸往所述公共電極上的方波電壓信號(hào)相位差180度，使得液晶鏡片各條塊上透過率相同，因而各水平條塊的透光率分布一樣； 若Ia≠Ib，這里設(shè)定，相對(duì)于入射角為θ的那一個(gè)子區(qū)域的序號(hào)為n，所述θ角為人眼和太陽(yáng)之間的連線相對(duì)于所述X軸的夾角，所述序號(hào)n就是該連線和液晶鏡片的交點(diǎn)所在的那個(gè)條塊的編號(hào)， 其中，tanθ＝n·W/L，而θ∝(Ia-Ib)/(Ia+Ib)，該CPU對(duì)與所述法線方向的水平條塊相對(duì)應(yīng)的第n個(gè)水平條塊施加控制電壓，所述控制電壓相對(duì)于加在所述公共電極上的方波電壓信號(hào)存在相位差，使得加在所述液晶鏡片第n塊水平條塊上的等效電壓值最大，從而使該條塊的透過率最小，以遮擋強(qiáng)光。相應(yīng)地，除了所述第n塊水平條塊外，與其相鄰的第n-1、n+1的條塊也加相同的控制電壓，由三條相鄰的條塊組成的一個(gè)水平帶同黑同暗，遮擋強(qiáng)光。除此三個(gè)條塊外其余條塊加的控制電壓使其透過率相對(duì)較高。
后蓋，嵌入在所述眼鏡架鼻托的靠近人體鼻梁的后面框架中，從而由該鼻托的前、后面框架，左、右鏡框以及所述光入射角度傳感器和光照度傳感器共同形成了一個(gè)內(nèi)腔； 太陽(yáng)能電池，左、右各一個(gè)，被裝配在所述眼鏡架靠近左、右眼鏡腿部分的第二內(nèi)腔中，并通過印刷電路板向所述CPU芯片、光入射角度傳感器和供電。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述光入射角度傳感器是一個(gè)一維角度探測(cè)器。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述的鏡片呈曲面形。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述的各水平條塊的寬度是不等的。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述的太陽(yáng)能電池用鋰離子充電電池、或鎳鎘充電電池代替。
這項(xiàng)發(fā)明是一種適用眼鏡的設(shè)計(jì)，鏡片的透過率可以調(diào)節(jié)。每個(gè)鏡片被劃分為一組有序排列的條塊，根據(jù)測(cè)量到的光強(qiáng)產(chǎn)生公共信號(hào)，根據(jù)測(cè)量到的光的入射角度，確定第n個(gè)條塊及上下相鄰的n-1和n，將三個(gè)條塊組成一個(gè)遮光帶，加相同的控制電壓使這個(gè)遮光帶的透過率比其它條塊的透過率更低，遮擋視場(chǎng)中的強(qiáng)光。鏡片上透過率的分布使鏡片呈現(xiàn)相對(duì)暗與相對(duì)明的透視效果。達(dá)到遮擋強(qiáng)光多而遮擋弱光少的目的。



圖1同比例展示了該眼鏡發(fā)明的外觀。鏡架1內(nèi)組裝兩片液晶鏡片3，角度探測(cè)器4探測(cè)入射光的角度。
圖2展示了該眼鏡發(fā)明的俯視圖。印刷電路板5和其它電子元件被裝配在鏡架的第一個(gè)內(nèi)腔9中，控制電路確定液晶鏡片3上哪些條塊被啟動(dòng)并確定每個(gè)條塊的光透過率。驅(qū)動(dòng)該裝置的電源來自電池12，被裝配在第二個(gè)內(nèi)腔11中。
圖3展示了所述太陽(yáng)鏡選取的剖視方向。
圖4展示了所述太陽(yáng)鏡所要選取的放大部位。
圖5按圖4所示的部位，沿圖3所示的方向剖開后形成的剖視圖。
圖5展示了該眼鏡鼻托部分的剖面圖。鏡架1包含一個(gè)放置電子元件的內(nèi)腔9，角度探測(cè)器4和印刷電路板5連接，微型控制器6和其它電子元件連接在印刷電路板5上。液晶鏡片3和印刷電路板5通過連接器7電路連通，連接器7穿過孔洞10，孔洞10可能被密封以避免水進(jìn)入內(nèi)腔9，一個(gè)后蓋8密封內(nèi)腔。
圖6是一個(gè)說明該眼鏡操作過程的示意圖。入射光角度和光照強(qiáng)度16被傳感器模組測(cè)量，傳感器模組將數(shù)據(jù)信息提供給控制電路?？刂齐娐反_定液晶鏡片3上面需要被啟動(dòng)的條塊，這些條塊用來遮擋進(jìn)入人眼15的光線，控制電路也確定每一個(gè)有較小透過率狀態(tài)的數(shù)值。第一個(gè)信號(hào)加在公共電極17上，相同的信號(hào)加載在第一個(gè)被選條塊14上，以防止其被啟動(dòng)。根據(jù)單個(gè)條塊期望的透過率，每一個(gè)被啟動(dòng)的條塊上加載的信號(hào)相對(duì)于第一個(gè)信號(hào)存在一個(gè)相差。
圖7展示了該眼鏡的前視圖。該眼鏡鏡架1包含兩片液晶鏡片，每個(gè)液晶鏡片被劃分為縱向的一組條塊2，角度探測(cè)器4測(cè)量入射光的角度，控制電路確定哪些條塊被啟動(dòng)，如果有條塊被啟動(dòng)，控制電路也確定每個(gè)被啟動(dòng)的條塊的透過率。
圖8是一組波形圖，展示了加載在鏡片中單獨(dú)條塊上的信號(hào)的時(shí)序。波形a加載在被所有條塊共享的公共極上。波形b相對(duì)于波形a沒有相移，當(dāng)任何條塊上加載波形b，其電極上的電壓和公共極上的電壓沒有差異，因而該條塊不會(huì)呈現(xiàn)透過率的減弱。波形c相對(duì)于波形a存在一個(gè)相差，當(dāng)任何條塊上加載波形c，其電極上的電壓和公共極上的電壓有相對(duì)小的差異，則該條塊透過率有較小程度減弱。波形d和波形c相比，相對(duì)于波形a存在一個(gè)較大的相差，當(dāng)任何條塊上加載波形d，則該條塊透過率有較大程度減弱。同樣地，波形e相對(duì)于波形a存在一個(gè)最大的相差，當(dāng)任何條塊上加載波形e，則該條塊透過率有最大程度減弱。
圖9是控制系統(tǒng)的程序流程框圖。當(dāng)光源的能量高于限定值，微處理機(jī)6被啟動(dòng)，微處理機(jī)6從角度探測(cè)器4讀取模擬輸入值，然后此模擬輸入值被轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)值，通過運(yùn)算來決定是否有條塊和哪個(gè)條塊2被啟動(dòng)。根據(jù)選定的明暗度，加載在每個(gè)條塊2上的信號(hào)被產(chǎn)生，該信號(hào)相對(duì)于參考地信號(hào)有相應(yīng)的相移。
圖10是計(jì)算入射角度θ的示意圖 10a入射光與液晶鏡片的相對(duì)關(guān)系圖 tanθ＝nw/L 10b入射光與所述光傳感器的相對(duì)關(guān)系圖 S為遮光板。
10c液晶鏡片的入射角特征曲線 θ＝(Ia-Ib)/(Ia-Ib) Ia與Ib分別為工作表面a、b的輸出電流。
圖11為液晶鏡片上各水平條塊的管腳連接圖。
圖12為CPU芯片連接圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的眼鏡要實(shí)現(xiàn)的功能是根據(jù)光源來自的方向，要使一定視野范圍光的透過率高于其它視野范圍。通過一個(gè)角度傳感器感應(yīng)周圍環(huán)境光的強(qiáng)度和平均角度。每一片鏡片都被劃分成多個(gè)條塊，條塊有序分布，使各條塊都單獨(dú)被控制電路調(diào)控。中央控制模組對(duì)光強(qiáng)和光入射角度信號(hào)進(jìn)行處理分析，從而確定每個(gè)條塊的運(yùn)行狀態(tài)，每個(gè)條塊要么處于關(guān)停狀態(tài)，要么此條塊單獨(dú)或與多個(gè)條塊處于啟動(dòng)狀態(tài)。
角度傳感器由兩個(gè)光電管PA，PB組成，如圖10所示，傳感器法線與眼鏡片法線重合。在兩個(gè)測(cè)光單元中間有一個(gè)遮擋層，當(dāng)入射光垂直入射角度傳感器時(shí)，PA與PB檢測(cè)的光電流Ia與Ib相同，當(dāng)光束以一定角度入射時(shí)，由于這擋板的影響，PA與PB的有效感光面積會(huì)有所不同，Ia與Ib檢測(cè)的光電流也不同。(Ia-Ib)/(Ia+Ib)與入射角度成正比且最大檢測(cè)角度為正負(fù)50度。CPU芯片計(jì)算此量即可求得入射光角度如圖10。同時(shí)將Ia+Ib量與設(shè)定的光照度閾值進(jìn)行比較，而決定是否對(duì)鏡片的單元進(jìn)行控制。
人眼到鏡片的距離為L(zhǎng)，鏡片上條塊的寬度為W，鏡片上共用N各條塊，第n個(gè)條塊與水平方向的夾角為θ，根據(jù)三角形特性有tanθ＝nw/L。CPU芯片根據(jù)角度傳感器檢測(cè)的角度θ，利用上式可以計(jì)算得到n，并將n+1及n-1的各條塊加相同的控制電壓，形成一水平帶遮擋強(qiáng)光。
在液晶鏡片的一側(cè)引出多個(gè)電極，一側(cè)引出一個(gè)單獨(dú)的公共電極，如圖b所有條塊的公共端上始終加一頻率與占空比相同的波形，通過改變其與公共端信號(hào)的相位差，就可控制該條塊的透過率。例如b相對(duì)于波形a沒有相移，當(dāng)任何條塊上加載波形b時(shí)，實(shí)際控制液晶的電壓為兩個(gè)電極上的電壓差，此電壓差在任何時(shí)段內(nèi)總為零，因而該條塊的透過率不變。波形c相對(duì)于波形a存在一個(gè)相差，當(dāng)任何條塊上加載波形c時(shí)，其電極上的電壓和公共極上的電壓差在某個(gè)時(shí)段不為零，則該條塊透過率有較小程度減弱。波形d和波形c相比，相對(duì)于波形a存在一個(gè)較大的相差，當(dāng)任何條塊上加載波形d，則該條塊透過率有較大程度減弱。同樣地，波形e相對(duì)于波形a存在一180度的相差，當(dāng)任何條塊上加載波形e，則該條塊透過率有最大程度減弱。所以在0-180度范圍內(nèi)改變控制端的信號(hào)相位，便可連續(xù)控制該條塊的透過率。
這項(xiàng)發(fā)明的樣機(jī)包括一個(gè)組合光感應(yīng)器，一個(gè)微型控制器，一個(gè)電池，和兩片液晶顯示屏與眼鏡架組裝而成的眼鏡。其中，組合光感應(yīng)器包括角度探測(cè)器和光照度傳感器；微型控制器包括兩個(gè)運(yùn)作算大器。
角度探測(cè)器和光照度傳感器是由兩個(gè)光敏二極管構(gòu)成，安置在一個(gè)遮擋片后面。角度探測(cè)器和光照度傳感器被安置在眼鏡架某一位置，和液晶鏡片保持相對(duì)固定的連接方式。角度探測(cè)器可以采用Hamamatsu Photonics公司提供的產(chǎn)品，零件號(hào)是S6560。它可以根據(jù)每一個(gè)光敏二極管感應(yīng)到的光照度，輸出電流到探測(cè)器的兩個(gè)管腳。任何其它光電探測(cè)器的組合，如果能夠感應(yīng)到光照的強(qiáng)度和入射角度，也可以用作角度探測(cè)器和光照度感應(yīng)器，兩個(gè)能感應(yīng)可見光和紫外線的光敏二級(jí)管，其組合可以作為S6560探測(cè)器的替代品。一個(gè)對(duì)方位感應(yīng)靈敏的探測(cè)器可以替代角度探測(cè)器和光照度傳感器中的兩個(gè)光敏二級(jí)管。運(yùn)算放大器將每一個(gè)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，微型控制器中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所有模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，光源的方向和光照的強(qiáng)度因此而被計(jì)算出來。通過每個(gè)光敏二極管和其它類型光傳感器的電壓可以直接測(cè)量得出，而不需要這樣的電流和電壓的轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)有樣機(jī)使用的微型控制器型號(hào)是MSP430F2234，這種微型控制器在其設(shè)計(jì)中已含兩個(gè)運(yùn)算放大器，可以直接測(cè)量角度探測(cè)器中光敏二級(jí)管的電流，從而縮小電路板的尺寸。還有其它種類的微型處理器可以作為適合的替代品，使用運(yùn)算放大器并不必需。
為了將從光敏二級(jí)管測(cè)量的光照度以適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍反映給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，考慮到此應(yīng)用中光源在一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍變化，必需選用一個(gè)決定運(yùn)算放大器增益的反饋電阻器，這個(gè)電阻器可以是不變的，也可以是通過電位計(jì)可調(diào)節(jié)的。
電池是必需的，需要它提供至少足夠的電壓來啟動(dòng)微型控制器和液晶顯示屏。電池可以用太陽(yáng)能電池替代，附帶或不附帶調(diào)壓器均可，也可以用角度探測(cè)器產(chǎn)生的電力替代。
現(xiàn)有樣機(jī)使用的液晶顯示屏是STN-黃/綠型，盡管TN型、STN-灰型、FSTN型也同樣適用，這些液晶顯示屏的結(jié)構(gòu)和制造眾所周知。液晶顯示屏的每一面都有一層透明的導(dǎo)電膜層，顯示屏內(nèi)有一個(gè)取向?qū)?。顯示屏其中一面的透明導(dǎo)電膜層有一種構(gòu)成模式，將水平的條塊排列為一個(gè)縱向的組合，每一個(gè)條塊連接到附著在液晶顯示屏的連接器上單獨(dú)的一個(gè)管腳。顯示屏另一面的透明導(dǎo)電膜層覆蓋了液晶屏的整個(gè)區(qū)域，連接到相同的液晶屏連接器上另外一個(gè)管腳，這個(gè)電極(管腳)就被考慮為公共極。水平條塊一直延伸到和液晶顯示屏同樣的寬度或接近同樣的寬度，當(dāng)交流電壓加到一個(gè)條塊上，并且電壓大到可以啟動(dòng)液晶顯示屏，則通過光-電作用的影響，液晶顯示屏上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)水平的條紋。當(dāng)同樣的電壓加到其它條塊上，在同一時(shí)間會(huì)有多于一個(gè)的條紋被啟動(dòng)。
任何其它類型的透鏡(鏡片)，當(dāng)加上電壓后對(duì)應(yīng)的光的透過率隨之發(fā)生改變，這樣的透鏡都可能成為液晶顯示屏的替代產(chǎn)品。如果其它材料的光透過率響應(yīng)所加電壓并隨之改變，這些材料也同樣適用，其中包括染料，染料和液晶材料構(gòu)成一種賓主關(guān)系?，F(xiàn)有樣機(jī)當(dāng)施加電壓時(shí)遮擋光線，對(duì)某些應(yīng)用，一個(gè)鏡片也可以在通常情況下遮擋光線，當(dāng)施加電壓時(shí)透過光線。條塊也可以是縱向條紋水平方向排列或按照其它方向排列組合。
控制系統(tǒng)將光的入射角度和光強(qiáng)讀數(shù)反映到特定的條塊，并加上特定的電壓給液晶顯示屏。在每一段時(shí)間內(nèi)，平均時(shí)間加在所有條塊上的電壓應(yīng)盡可能接近零值。給液晶顯示屏加直流電壓會(huì)導(dǎo)致離子移動(dòng)，減低液晶顯示屏的壽命。加給每個(gè)條塊的標(biāo)準(zhǔn)差電壓可能因振幅、占空比或相移而不同，相移涉及信號(hào)中的驅(qū)動(dòng)模式，一個(gè)信號(hào)在確定的占空比下加到公共條塊，在相同的占空比下其它信號(hào)加到其它條塊上。當(dāng)加在單個(gè)條塊上的信號(hào)和加在公共條塊上的信號(hào)之間沒有相移時(shí)，加在液晶屏這一區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差電壓為零。當(dāng)加在單個(gè)條塊上的信號(hào)和加在公共條塊上的信號(hào)之間的相差不是零值，如果相差大到足以啟動(dòng)液晶顯示屏幕，那么鏡片的這一區(qū)域就會(huì)變暗。這種驅(qū)動(dòng)模式被用來啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)條塊，同時(shí)其它條塊保持不被啟動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)模式采用數(shù)字式輸出且不能提供負(fù)電壓，可以被用來驅(qū)動(dòng)有一個(gè)公共條塊的多條塊液晶顯示屏。
權(quán)利要求
1.全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，含有眼鏡架，液晶鏡片，太陽(yáng)能電池，印刷電路板，CPU芯片，后蓋，以及光入射角度傳感器，其中
眼鏡架，由左、右鏡框及連接所述左、右鏡框的鼻托組成，所述左、右鏡框都是帶夾層的；
液晶鏡片，其透過率是所施加電壓的函數(shù)。該鏡片由多層組成，其中構(gòu)成液晶盒的兩層是基片，基片外側(cè)是偏光片。，每個(gè)鏡片采用正性TN-液晶，所述鏡片的兩面基片各自的內(nèi)側(cè)都有一層導(dǎo)電透光膜，其中，有一面的導(dǎo)電透光膜覆蓋了該鏡片的整個(gè)區(qū)域，并連接到附著在該鏡片的連接器的一個(gè)公共管腳上，構(gòu)成公共電極，另一面的導(dǎo)電透光膜分成許多水平條塊，排列為一個(gè)縱向組合，橫向延伸到該液晶鏡片的邊沿，每一個(gè)條塊連接到所述連接器上的一個(gè)單獨(dú)的管腳，構(gòu)成各自所述水平條塊的控制電極。該鏡片上每一個(gè)水平條塊對(duì)太陽(yáng)光的透過率和加在所述每一個(gè)水平條塊的控制電極上的控制電壓有關(guān)當(dāng)控制電壓低于設(shè)定的鏡片工作電壓閾值時(shí)，該水平條塊的透過率不變；當(dāng)控制電壓高于設(shè)定的鏡片工作電壓閾值時(shí)所述該條塊的透過率下降。
光入射角度傳感器，是一個(gè)光電傳感器單元，上、下各有一個(gè)光電管(PA)和(PB)，中間固定連接著一塊遮光板，共同構(gòu)成兩個(gè)測(cè)光部，嵌在所述眼鏡架的鼻托內(nèi)的前鏡框架中，光電流輸出端和所述印刷電路板電連接，當(dāng)入射光垂直入射到所述光電管時(shí)，兩個(gè)光電管檢測(cè)的光電流Ia與Ib相等，當(dāng)入射光以一定角度θ入射時(shí)，在遮光板的影響下，兩個(gè)光電管的有效感光面積不相等，光電流Ia、Ib也不相等，則(Ia-Ib)/(Ia+Ib)的量與入射角成正比，而(Ia+Ib)的值則正比于太陽(yáng)光的照度；
CPU芯片，位于所述印刷電路板上，該CPU芯片的各控制信號(hào)電壓輸出端依次經(jīng)過所述印刷電路板、連接器和所述液晶鏡片上的各個(gè)控制電極、一個(gè)公共電極分別相連，該CPU芯片的光電流輸入端通過印刷電路板分別和所述兩個(gè)光電管PA和PB的光電流輸出端相連，用以把反映相對(duì)于所述法線方向的入射角和光照度的兩個(gè)光電流Ia、Ib按以下步驟進(jìn)行處理，從而確定所述每個(gè)條塊的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定人眼到所述鏡片的距離L，所述各條塊的縱向?qū)挾葹閃，人眼平視時(shí)的法線方向與鏡片的法線方向重合，所述法線作為坐標(biāo)軸的X軸，該法線與鏡片的焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以鏡片內(nèi)從所述坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)做垂線，該垂線為坐標(biāo)軸的Y軸，對(duì)該坐標(biāo)原點(diǎn)所在的子區(qū)域進(jìn)行編號(hào)，其編號(hào)為零，位于所述X軸以上及以下的子區(qū)域分別標(biāo)以正號(hào)和負(fù)號(hào)，再分別依序編號(hào)；
步驟(1)，當(dāng)光照度低于其臨界值時(shí)，光電流Ia+Ib就小于預(yù)先存儲(chǔ)于CPU中的閾值，該CPU芯片控制所述鏡片的所有全部電極無(wú)任何控制信號(hào)輸入；
步驟(2)，當(dāng)太陽(yáng)光的光照度高于設(shè)定的光照度臨界值，光電流Ia+Ib大于所述閾值，該CPU芯片控制向所述液晶鏡片的公共電極輸出一個(gè)頻率、占空比都設(shè)定的方波電壓信號(hào)，同時(shí)執(zhí)行步驟(3)；
步驟(3)，CPU芯片判斷光電流Ia是否等于光電流Ib
若Ia＝Ib，則所述傳感器接收的是垂直于鏡片的入射光，入射角為零，該CPU芯片使所述液晶鏡片上各控制電極分別輸入一個(gè)與加在所述公共電極上的方波同形的電壓相同的控制信號(hào)，該控制信號(hào)與輸往所述公共電極上的方波電壓信號(hào)相位差180度，使得液晶鏡片各條塊上透過率相同，因而各水平條塊的透光率分布一樣；
若Ia≠Ib，這里設(shè)定，相對(duì)于入射角為θ的那一個(gè)子區(qū)域的序號(hào)為n，所述θ角為人眼和太陽(yáng)之間的連線相對(duì)于所述X軸的夾角，所述序號(hào)n就是該連線和液晶鏡片的交點(diǎn)所在的那個(gè)條塊的編號(hào)，
其中，tanθ＝n·W/L，而θ∝(Ia-Ib)/(Ia+Ib)，該CPU對(duì)與所述法線方向的水平條塊相對(duì)應(yīng)的第n個(gè)水平條塊施加控制電壓，所述控制電壓相對(duì)于加在所述公共電極上的方波電壓信號(hào)存在相位差，使得加在所述液晶鏡片第n塊水平條塊上的等效電壓值最大，從而使該條塊的透過率最小，以遮擋強(qiáng)光。相應(yīng)地，除了所述第n塊水平條塊外，與其相鄰的第n-1、n+1的條塊也加相同的控制電壓，由三條相鄰的條塊組成的一個(gè)水平帶同黑同暗，遮擋強(qiáng)光。除此三個(gè)條塊外其余條塊加的控制電壓使其透過率相對(duì)較高。
后蓋，嵌入在所述眼鏡架鼻托的靠近人體鼻梁的后面框架中，從而由該鼻托的前、后面框架，左、右鏡框以及所述光入射角度傳感器和光照度傳感器共同形成了一個(gè)內(nèi)腔；
太陽(yáng)能電池，左、右各一個(gè)，被裝配在所述眼鏡架靠近左、右眼鏡腿部分的第二內(nèi)腔中，并通過印刷電路板向所述CPU芯片、光入射角度傳感器和供電。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述光入射角度傳感器是一個(gè)一維角度探測(cè)器。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述的鏡片呈曲面形。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述的各水平條塊的寬度是不等的。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡，其特征在于，所述的太陽(yáng)能電池用鋰離子充電電池、或鎳鎘充電電池代替。
全文摘要
全自動(dòng)分區(qū)明暗調(diào)節(jié)太陽(yáng)鏡屬于液晶太陽(yáng)鏡領(lǐng)域，其特征在于，含有位于鼻托前端的光角度探測(cè)器，位于鼻托內(nèi)的CPU芯片和后蓋以及位于左、右鏡架內(nèi)的液晶鏡片和太陽(yáng)能電池，該鏡片的一面整個(gè)地覆蓋著一片導(dǎo)電透光膜，另一面從上到下覆蓋著許多水平條塊的導(dǎo)電透光膜，在入射角為θ的入射光照射下，角度傳感器的兩個(gè)光電管產(chǎn)生不同大小的光電流，當(dāng)其和使CPU芯片的輸入電壓大于工作電壓閾值時(shí)，便計(jì)算出入射角度θ及對(duì)應(yīng)的條塊序號(hào)，對(duì)該水平條塊及其上下各一條塊施加方波形的電壓，使其透過率下降，以遮擋強(qiáng)光。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、省電的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02F1/133GK101592794SQ20081011302
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者陳明徹 申請(qǐng)人:北京市加華博來科技有限公司