激光防护镜片和防激光护具的制作方法

本实用新型涉及激光防护设备领域，具体涉及一种激光防护镜片和防激光护具。

背景技术：

眼睛是人体对激光最敏感的器官，眼睛的晶状体有聚焦的作用，当眼睛遭受激光照射时，视网膜在单位面积上所受激光照射的能量比相应的角膜入射量高近10万倍。激光单色性好很强，在眼底的色差极小。因为脉冲激光致伤比瞬目反射快得多(人眼瞬目反射时间通常是150-250ms，而脉冲激光可短至10ms)，在极小的面积上，能量的集中释放，即使是低剂量的激光照射也可以导致眼角膜或视网膜严重损伤。普通的防护眼镜一般会在其镜片中加入染料以吸收部分光线，但是对于高能量密度的激光来说，其防护性能十分有限。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种激光防护镜片，旨在解决现有技术中普通防护眼镜具备较低的激光防护能力，在激光照射下人眼依然会产生较大损伤的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种激光防护镜片，该激光防护镜片包括透镜和铺设于所述透镜上的介质膜与液晶调光膜，所述液晶调光膜相对所述介质膜位于靠近人体的一侧；所述激光防护镜片还包括：

光电传感器，设置在所述透镜上，用于探测激光并产生输出信号；

控制ic，分别与所述光电传感器以及液晶调光膜电连接，所述控制ic用于根据所述光线传感器的输出信号，向所述液晶调光膜施加驱动电压。

优选地，所述介质膜包括交替设置在透镜上的硫化锌膜和氟化镁膜，所述硫化锌和氟化镁的总层数为13～17层。

优选地，所述激光防护镜片还包括设置在所述液晶调光膜远离所述介质层的一面的碳黑聚乙烯醇叠氮化铅膜。

优选地，所述液晶调光膜包括依次层叠的第一基体层、第一导电层、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二导电层和第二基体层，所述液晶层采用宾主效应液晶材料制成，所述控制ic与所述第一导电层和第二导电层电连接。

优选地，所述液晶调光膜包括依次层叠的第一偏光片、第一基体层、第一导电层、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二导电层、第二基体层和第二偏光片，所述第一偏光片的偏振化方向与第二偏光片的偏振化方向相互平行或相互垂直，所述液晶层采用tn液晶材料、va液晶材料、ecb液晶材料和stn液晶材料中的其中一种制成，所述控制ic与所述第一导电层和第二导电层电连接。

优选地，所述液晶调光膜还包括层叠设置的第一基体层、第一导电层、电致变色层、离子导体层、离子储存层、第二导电层和第二基体层，所述离子储存层中的离子在驱动电压下经所述离子导体层进入所述电致变色层。

优选地，所述光电传感器包括沿远离所述液晶调光膜的方向依次层叠设置的第三导电层、透明陶瓷光电片、第四导电层和第三基体层，所述第一导电层、第二导电层、第三导电层和第四导电层为并排设置的导电栅条；

所述第一导电层中的导电栅条与第三导电层中的导电栅条平行且一一对应设置，所述第二导电层中的导电栅条与第四导电层中的导电栅条平行且一一对应设置，所述第一导电层中的导电栅条与第二导电层中的导电栅条垂直设置；

所述光电传感器还包括与所述导电栅条电连接的传感器ic，所述传感器ic还与所述控制ic电连接。

本实用新型还提出一种防激光护具，包括护具框架以及上述的激光防护镜片，所述激光防护镜片设置在所述护具框架中。

本实用新型通过设置包括透镜、介质膜、液晶调光膜、光电传感器以及控制ic的激光防护镜片，激光防护镜片在激光照射下，其介质膜会对激光进行部分反射以减少激光的射入。同时，光电传感器检测到激光的射入后，产生输出信号并传送至控制ic，由控制ic控制液晶调光膜中的液晶分子的偏转，进一步阻挡激光的射入，达到双重保护的效果，提升了激光防护性能。

附图说明

图1为本实用新型的激光防护镜片在一实施例中的结构示意图；

图2为图1中所示的液晶调光膜在第一状态下的结构示意图；

图3为图1中所示的液晶调光膜在第二状态下的结构示意图；

图4为本实用新型的激光防护镜片中液晶调光膜在第一状态下的结构示意图；

图5为本实用新型的激光防护镜片中液晶调光膜在第二状态下的结构示意图；

图6为本实用新型的激光防护镜片在又一实施例中的结构示意图；

图7为本实用新型的激光防护镜片在又一实施例中的结构示意图；

图8为本实用新型的激光防护镜片在又一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同标号表示相同的元件或具有相同功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提出一种激光防护镜片，包括自上至下依次层叠设置的透镜1、介质膜3和液晶调光膜2；激光防护镜片还包括设置在透镜1一侧的光电传感器4以及与光电传感器4电连接的控制ic5；其中控制ic5还与液晶调光膜2电连接，光电传感器4用于探测激光并产生输出信号，控制ic5用于根据光线传感器4的输出信号，向液晶调光膜2施加驱动电压，驱动电压用于驱动液晶调光膜2中的液晶分子偏转。

在本实施例中，驱动电压包括第一电压和第二电压，液晶调光膜2中的液晶分子具备在第一电压下呈现垂直于透镜1的方向排列的第一状态，以及在第二电压下呈现与透镜1平行排列的第二状态。

在本实施例中，透镜1优选钢化磷酸盐玻璃，介质膜3通过电子束蒸发或高频溅射方式设置在透镜1的下表面，其中，介质膜3包括交替设置在透镜1上的硫化锌膜和氟化镁膜，硫化锌和氟化镁的总层数为13～17层。前8～10层膜每层光学厚度为λ/4，最后四层膜每层的光学厚度为1/8λ～6/8λ，最后四层膜层厚度的改变进一步提高了镜片抗激光损坏阈值。此外，上述硫化锌和氟化镁膜也可用氧化锆和二氧化硅代替，两者交替相间蒸镀25层以上。

光电传感器4优选光电二极管，且光电二极管设置在透镜1的侧边，当其感测到激光射入透镜1中时会产生输出信号至控制ic5，当光电传感器4接收的光线强度大于预设值时，控制ic5改变向液晶调光膜2施加的驱动电压大小以控制液晶薄膜2的透光率。

该激光防护镜片还包括与控制ic5连接的电池，控制ic5中设置有dc-ac转换芯片，控制ic5能够接收光电传感器4所检测的光线强度数据，并根据该光线强度数据是否大于预设值而对应输出相应的第一电压或第二电压。液晶调光膜2与控制ic5上的dc-ac转换芯片电连接，液晶调光膜2中的液晶材料可采用tn液晶、va液晶、gh液晶等。液晶调光膜2中的液晶分子具有两种状态：第一种状态是在第一电压下沿垂直于透镜1的方向排列，该排列状态下，液晶材料中的染料分子对光线的吸收率较低，使入射光具有较高的透过率；第二种状态是在第二电压下平行于透镜1排列，该状态下，光线平行于染料分子的长轴方向，因此染料分子对光线的吸收率较高，使得透镜1的入射光到达透镜1的强度大大降低，从透镜1上反射出来的反射光的强度也相应降低。

本实用新型通过设置包括透镜1、介质膜3、液晶调光膜2、光电传感器4以及控制ic5的激光防护镜片，激光防护镜片在激光照射下，其介质膜3会对激光进行部分反射，减少激光的射入。同时，光电传感器4检测到激光的射入后，产生输出信号并传送至控制ic5，由控制ic5控制液晶调光膜2中的液晶分子的偏转，进一步阻挡激光的射入，达到双重保护的效果，提升了激光防护性能。

在一较佳实施例中，如图2和图3所示，液晶调光膜2包括依次层叠的第一基体层21、第一导电层22、第一取向层23、液晶层24、第二取向层25、第二导电层26和第二基体层27；液晶层24采用宾主效应液晶，控制ic5与第一导电层22和第二导电层26电连接。

本实施例中，第一基体层21和第二基体层27采用pet薄膜材料。第一导电层22和第二导电层26采用氧化铟锡材料或纳米银材料。第一取向层23和第二取向层25用于对二者之间的液晶层24中的液晶分子的排列进行定向，液晶层24采用宾主效应液晶材料制成。

如图2和图3所示，液晶调光膜2中的液晶分子具有垂直于透镜1，即垂直于第一基体层21和第二基体层27的第一状态，该状态下入射光可顺利通过该液晶调光膜2。液晶调光膜2中的液晶分子还具有平行于透镜1排列的第二状态，该状态下对入射光具有较高的吸收率，将非偏振光转化为亮度较低的线偏振光，该线偏振光主要平行于液晶分子的短轴方向，因此从液晶调光膜2中射出的线偏振光的亮度很低，可达到10％以下。

进一步的，如图4和图5所示，液晶层24采用宾主效应液晶与手性剂的混合物。宾主效应液晶中的染料分子具有吸收平行于其长轴方向的光线、令平行于其短轴方向的光线透过的功能，加入手性剂的宾主效应液晶在第二状态时呈螺旋排列。即液晶分子具有垂直于第一基体层21、第二基体层27和透镜1的第一状态，该状态下对于入射光具有较低的吸收率，因此入射光能够大部分通过。还具有呈螺旋排列且与第一基体层21和第二基体层27平行的第二状态，该状态下染料分子能够对入射光的不同偏振方向都进行吸收，因此入射光经过液晶调光膜2后大部分光线被吸收，使激光的出射光亮度更低，本实施例所采用的液晶调光膜2能够将出射光在15％-60％的亮度间进行调节。

本实施例中液晶层24优选为负性宾主效应液晶材料，能够在通电状态(3v-10v)下达到第二状态，使激光防护镜片呈现不透光的暗态；并在断电状态下，保持第一状态，即具有高透光率的透明态。

在一较佳实施例中，参照图8，本实施例在上述实施例中的液晶薄膜2的第一基体层21远离液晶层24的一侧设置有第一偏光片28，并在第二基体层27远离液晶层24的一侧设置有第二偏光片29，第一偏光片28的偏振化方向与第二偏光片29的偏振化方向相互平行或相互垂直，同时液晶层24采用tn液晶材料、va液晶材料、ecb液晶材料和stn液晶材料中的其中一种制成。

在本实施例中，第一偏光片28的偏振化方向与第二偏光片29的偏振化方向可以相互垂直设置，也可以相互平行设置。本实施例以液晶层24采用tn液晶材料为例进行说明：

若第一偏光片28的偏振化方向与第二偏光片29的偏振化方向的偏振化方向相互垂直，且均与第一基体层21和第二基体层27平行设置，常态下不对液晶层24施加电场时，液晶层24中的tn液晶(扭曲向列相液晶)呈90°扭曲状态，具有旋光性，入射光经过第一偏光片28后形成偏振光，偏振光通过液晶层24时被扭转的液晶旋转90°，离开液晶层24时，偏振光的偏振方向与第二偏光片29的偏振化方向平行，因此光线可顺利通过。当控制ic5在光电传感器4的激励下通过第一导电层22和第二导电层26向液晶层24施加电场时，tn液晶的光轴转向与电场方向一致，因此不具备旋光性，经过第一偏光片28的偏振光经过液晶层24时偏振方向不会被旋转，因此与第二偏光片29的偏振化方向垂直，光线无法顺利通过。

若第一偏光片28的偏振化方向与第二偏光片29的偏振化方向相互平行，且均与第一基体层21和第二基体层27平行设置，同理的，当不对液晶层24施加电场时，入射光经过第一偏光片28后形成偏振光，偏振光通过液晶层24时被扭转的液晶旋转90°，离开液晶层24时，偏振光的偏振暗态；当控制ic5向液晶层24施加电场时，入射光经过第一偏光片28后形成的偏振光经过液晶层24时偏振方向不会被旋转，因此与第二偏光片29的偏振化方向一致，光线能够顺利通过呈现透光状态。该情况下则保持通电常态，在控制ic5受到光电传感器4的激励时断电。

在一较佳实施例中，参照图1，液晶调光膜还包括层叠设置的第一基体层、电致变色层、离子导体层、离子储存层和第二基体层，离子储存层中的离子在驱动电压下经离子导体层进入电致变色层；液晶调光膜还包括位于第一基体层与电致变色层之间的第一导电层以及位于离子储存层与第二基体层之间的第二导电层。离子储存层中的离子在驱动电压下经离子导体层进入电致变色层，使得电致变色层变的不透光，即液晶调光膜切换为不透明态。

在一较佳实施例中，参照图7，在本实施例中，光电传感器4包括沿远离液晶调光膜2的方向依次层叠设置的第三导电层41、透明陶瓷光电片42、第四导电层43和第三基体层44，第一导电层22、第二导电层26、第三导电层41和第四导电层43均为并排设置的导电栅条；第一导电层22中的导电栅条与第三导电层41中的导电栅条平行且一一对应设置，第二导电层26中的导电栅条与第四导电层43中的导电栅条平行且一一对应设置，第一导电层22中的导电栅条与第二导电层26中的导电栅条相互垂直；光电传感器还包括与第三导电层41和第四导电层43的导电栅条电连接的传感器ic45，传感器ic45还与控制ic5电连接。

在本实施例中，通过设置第三导电层41和第四导电层43，在激光照射对应的导电栅条时，两导电栅条交叉处的透明陶瓷光电片42，产生光电效应生成电信号并传送至传感器ic45，传感器ic45根据输出电信号的导电栅条的序号生成激光照射处的坐标值并将其传送至控制ic5。由于第一导电层22与第三导电层41一一对应，第二导电层26与第四导电层43一一对应，控制ic5在接收到上述坐标值后控制电源激励对应的第一导电层22和第二导电层26中的导电栅条，以控制液晶调光膜2与激光照射点对应位置的通透，由此可避免因液晶调光膜2透光度的整体变化导致遮挡用户视线的问题。

在一较佳实施例中，参照图6，激光防护镜片还包括设置在液晶调光膜2远离介质层的一面的碳黑聚乙烯醇叠氮化铅膜6。在本实施例中，碳黑聚乙烯醇叠氮化铅膜6具备在激光照射下变性且完全不透光的特性，且该变性过程不具备可逆性。当激光的强度仍然过高，且超过致伤量时，碳黑聚乙烯醇叠氮化铅膜6收到激光照射后会瞬间变黑。由于碳黑聚乙烯醇叠氮化铅膜6对入射激光的波长没有选择性，可作最后一层保护。值得注意的是，在聚乙烯醇叠氮化铅膜6远离液晶调光膜2的一面还设置有pet薄膜，该pet薄膜的作用与上述透镜1的效果一样，都是起到保护内侧光学层的作用。

在一较佳实施例中，本实用新型还提出一种防激光护具，包括护具框架以及上述的激光防护镜片，激光防护镜片设置在护具框架中。本实用新型通过设置包括透镜1、介质膜3、液晶调光膜2、光电传感器4以及控制ic5的激光防护镜片，激光防护镜片在激光照射下，其介质膜3会对激光进行部分反射，减少激光的射入。同时，光电传感器4检测到激光的射入后，产生输出信号并传送至控制ic5，由控制ic5控制液晶调光膜2中的液晶分子的偏转，进一步阻挡激光的射入，达到双重保护的效果，提升了激光防护性能。

以上的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。