一种智能变色眼镜及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种智能变色眼镜及其控制方法，属于电子穿戴设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，公知的变色墨镜基本可分为两种类型；一种是传统的化学变色墨镜，内含有 某些物质（例如面化银），当没有紫外线照射时，可见光可W穿透该些分子，但当暴露在太 阳光的紫外线下时，该些分子将会经过一个化学过程，使得它们的形状发生改变，新的分子 结构会吸收一部分可见光，从而使镜片变暗；另一种是新型负性液晶变色墨镜，镜片使用负 性液晶制作，可W根据电压调节液晶透光率，该类眼镜可W配合调节旋钮改变光强，最新类 别眼镜可W根据环境光调节透光率，自适应环境光。
[0003] 上述两种变色眼镜在使用中遇到很多问题，因为镜片亮暗是统一变化的，并不区 分区域透光性，比如司机夜行时，遇到远光灯等炫光，眼镜自动调节，将镜片透光性降低W 阻挡炫光，但此时司机整个视野会变暗或丢失，司机将在一段时间无法观看到周边（非直 射光方向）的视野，容易引发事故。
[0004] 中国专利CN2374867公开了一种新型光控电致变色眼镜，该变色眼镜包括镜框、 镜腿、镜片、娃光电池、钮扣电池、驱动电路及线路板、镜框镜腿连接较架、转换开关等部分。 该变色眼镜被分为两个区域，两个区域的颜色可W同步或者单独变化；该设计虽然能根据 外界光强弱变化改变镜片透光率从而达到保护眼睛的目的，但该眼镜的颜色变化具有清楚 的区域，无法适应外部光线强度逐步变化的特点。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种智能变色眼镜。该智能变色眼镜能够判别 光源方向，并且控制液晶片将入射光方向变黑阻挡，其它方向受影响较小，不会阻挡周围视 野，并且颜色控制变换迅速，在数毫秒即可完成切换，远快于化学变色墨镜，大大提高用户 体验。
[0006] 本发明还提供一种上述智能变色眼镜的控制方法。
[0007] 术语说明：
[000引黑白灰度点阵液晶；能够显示黑白图形的，并且具有灰度级的液晶。
[0009] 本发明的技术方案：
[0010] 一种智能变色眼镜，包括微控电路板、光敏元件和镜片；所述镜片为黑白灰度点阵 液晶；所述光敏元件设置在所述镜片的前侧；所述微控电路板通过排线分别与光敏元件和 黑白灰度点阵液晶连接。黑白灰度点阵液晶支持灰度调节。
[0011] 优选的，所述智能变色眼镜还包括眼镜腿、眼镜框和开关按键；所述眼镜腿、微控 电路板和开关按键固定设置在眼镜框上；所述光敏元件设置在眼镜框的前侧；所述镜片嵌 入设置在眼镜框上；所述微控电路板通过排线与开关按键连接。
[0012] 进一步优选的，所述眼镜框为空屯、结构，所述排线嵌入设置在空屯、结构内。
[0013] 优选的，所述镜片包括左侧镜片和右侧镜片；所述微控电路板和开关按键设置在 眼镜框的侧面。
[0014] 优选的，所述光敏元件的个数是4-16个，光敏元件设置在镜片的四周。
[0015] 优选的，所述微控电路板包括单片机和电池。所述电池为单片机、光敏元件和黑白 灰度点阵液晶供电。
[0016] 进一步优选的，所述单片机为MSP430系列、STM8系列或者STM32系列；所述电池 为纽扣电池或者非晶娃微型太阳能电池板。MSP430系列、STM8系列和STM32系列的特点是 低功耗。
[0017] 进一步优选的，所述开关按键、光敏元件和黑白灰度点阵液晶分别通过排线与单 片机的10 口连接。
[0018] 优选的，所述光敏元件的感光平面与竖直平面的夹角是5° -30°。安装时将每个 光敏元件感光平面都向外侧倾斜，使得四个光敏元器件的感光平面不在同一平面上，即四 个光敏元器件的感光平面两两不平行，该样确保每个光敏元器件接收的入射光线的强度不 一样，经过计算可W得到更加准确的入射光源的最亮的位置，控制液晶屏幕进行调整，有效 的达到遮光效果。
[0019] 进一步优选的，所述黑白灰度点阵液晶的对比率大于100:1 ;所述光敏元件为亮 电阻值为30K-1M的光敏电阻，或者数字光线传感器。亮电阻的阻值可调节范围比较大。
[0020] 本发明所述智能变色眼镜的工作原理是；单片机通过内置模数转换器（ADC)读取 每侧镜片周围光敏元件的光强值，根据每个光敏元件测量的光强值的具体数值估计光线的 入射方向，即光源的方向，然后根据光源的位置和强度控制镜片对应位置变色，例如光源位 于镜片左上方，那么镜片左上方的光敏元件检测到光强值最大，右下方光敏元件检测到光 强值最小，那么单片机即可W估计到光线来自左上方，然后单片机控制镜片左上方变最黑， 右下方最浅，那么相对于眼睛瞳孔，最强光线方向被最大程度遮挡，而其他方向视线影响较 小；左侧镜片周围的光敏元件配合控制左侧镜片，右侧镜片周围的光敏元件配合控制右侧 液镜片，由单片机分别控制。
[0021] 上述智能变色眼镜的控制方法，包括步骤如下：
[0022] 1)单片机程序初始化；
[0023] 微控电路板通电后，设置开关按键连接的10 口为中断唤醒功能，单片机进入休眠 状态；
[0024]。开机；
[0025] 用户按下开关按键，触发中断将单片机唤醒，单片机初始化光敏元件和黑白灰度 点阵液晶；
[0026] 3)单片机轮询读取每个镜片周围光敏元件的光强值，经过滤波，得到左侧镜片变 量L1，L2，……，山，右侧镜片变量31，1?2，……，化；其中n为大于2的自然数；
[0027] 4)估计左、右两侧镜片的光源中屯、；
[002引黑白灰度点阵液晶水平最大点阵数目记为Xmax，黑白灰度点阵液晶垂直最大点 阵数目记为Ymax，光敏元件最大光强值记为Imax，黑白灰度点阵液晶全黑亮度值为0， 黑白灰度点阵液晶全透光亮度值记为LCD_WHITE，左侧镜片光源中屯、位置横坐标记为 LCenterX，纵坐标记为LCente巧，右侧镜片光源中屯、位置横坐标记为RCente巧，纵坐标记 为RCente巧，根据光敏元件光强值的二次映射得到光源中屯、位置，即；
[0029]
[003引上式中，K11-K1(化），K21-K2(2n)为映射系数估计值。映射系数估计值与光敏元 件感光特性、安装位置、方向、眼镜框形状有关系，可W由生产厂家根据同一批次产品多次 测量得到；
[0034] 5)计算应当输出到黑白灰度点阵液晶的亮度值；
[0035] 当前需求解的坐标记为技，刊，该坐标与黑白灰度点阵液晶的水平点阵、垂直点阵 一一对应，则单片机输出到左侧黑白灰度点阵液晶点阵的亮度值记为L_GRAY技][Y]，单片 机输出到右侧黑白灰度点阵液晶点阵的亮度值记为R_GRAY技][刊，有：
[003引其中pi、p2、p3为测量值；pi、p2、p3与黑白灰度点阵液晶特性和光敏元件特性有 关，生产厂家可W根据器件选型多次测量得到适宜值；上式计算充分考虑了光强和偏移距 离的影响，入射光强越大，镜片越黑，偏移光源中屯、位置越远，镜片越透明。
[0039] 6)单片机分别将L_GRAY技][刊和R_GRAY技][刊写入左侧镜片和右侧镜片，呈现 遮光效果；
[0040] 7)单片机在呈现遮光效果的同时检测开关按键状态，如果没有检测到长按键操 作，则重复执行步骤3)-步骤7)，如果检测到长按操作，则单片机关闭黑白灰度点阵液晶和 光敏元件，并且再次进入休眠状态，等待下次开机。
[0041] 优选的，所述步骤2)中所述的设定时间是3s，所述的单片机初始化光敏元件和黑 白灰度点阵液晶的具体方法是，单片机检测开关按键被按下的时长，如果开关按键被按下 的时长超过设定时间，单片机初始化光敏元件和黑白灰度点阵液晶。
[0042] 优选的，所述步骤3)中单片机轮询读取每个镜片周围光敏元件光强值的顺序为， 从左往右，从上往下。
[004引优选的，所述步骤4)中所述Xmax的范围为32-1024 ;所述Ymax的范围是32-1024 ; 所述映射系数估计值的范围是0. 67-21. 3。
[0044] 优选的，所述步骤5)中所述测量值pi的范围为0-1，测量值p2的范围为0-1，测 量值p3的范围为O-lOImax。
[0045] 本发明的有益效果；
[0046] 1、本发明所述智能变色眼镜该眼镜能够自动判别光源方向，并且控制镜片将入射 光位置变黑阻挡，其它位置受影响较小，不会阻挡周围视野，并且颜色控制变换迅速，在数 毫秒即可完成切换，远快于化学变色墨镜，大大提高用户体验；
[0047] 2、本发明所述智能变色眼镜该眼镜，成本低廉，易于推广和应用。
【附图说明】
[0048] 图1是本发明所述智能变色眼镜的结构示意图；
[0049] 图2是本发明所述智能变色眼镜的电路结构示意图；
[0050] 图3是本发明所述智能变色眼镜的变色原理图；
[0化1] 其中，1、眼镜腿；2、微控电路板；3、开关按键；4、光敏元件；5、镜片；6、眼镜框；7、 光敏元件；8、单片机；10、电池；11、右侧液晶片；12、左侧液晶片。
【具体实施方式】：
[0052] 下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
[0化3] 实施例1、
[0054]如图1-3所示。
[0化5] -种智能变色眼镜，包括眼镜腿1、眼镜框6、微控电路板2、开关按键3、光敏元件 4和镜片；所述镜片包括左侧镜片和右侧镜片，所述镜5片为黑白灰度点阵液晶；所述眼镜 腿1、微控电路板2和开关按键3固定设置在眼镜框6上；所述微控电路板2和开关按键3 设置在眼镜框6的侧面，所述光敏元件7设置在眼镜框6的前侧；所述镜片5嵌入设置在眼 镜框6上；所述微控电路板2通过排线分别与开关按键3连接、光敏元件4和黑白灰度点阵 液晶连接；述光敏元件4的个数是8个，左侧镜片和右侧镜片周围分别设置有4个光敏元件 4。所述光敏元件4为光电阻值为500K的光敏电阻。
[0056] 实施例2、
[0057]如实施例1所述的智能变色眼镜，区别在于；所述眼镜框6为空屯、结构，所述排线 嵌入设置在空屯、结构内。