基于液晶光阀的防眩目眼镜

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第3期物理实验Vo1．26NO．32006年3月PHYSICSEXPERIMENTATIONMar．．2006基于液晶光阀的防眩目眼镜陈伟，张强，江文杰，周金鹏，何焰蓝z(1．国防科技大学光电科学与工程学院，湖南长沙410073；2．国防科技大学理学院，湖南长沙410073)摘要：基于常开型液晶光阀的电光特性设计了一种司机夜间行车时佩戴的液晶眼镜．液晶眼镜能够主动根据外界光强变化改变自身的透射率，从而使透射光强趋于稳定值．实验结果表明液晶眼镜能有效防止对面车灯引起的眩目。同时不影响司机对路面的观察．关键词：液晶光阀；透射率；眩目；眼

2、镜中图分类号：0493．3文献标识码：A文章编号：1005—4642(2006)03+0011-05处，眼睛都需要经历一段适应时间才能看清周围1引言物体，相应的适应称为暗适应(darkadaptation)夜间行车时，对面行驶车辆若违规采用“大和明适应(1ightadaptation)．有关资料表明口]，这灯”，司机就会产生眩目的感觉，而且在较长一段种适应需要的时间大约为5～10min，而完全适t~1~7内视觉难以恢复正常状态，极易造成交通事应新的亮度环境需要20~30min．夜问行车过程故．为解决此安全隐患，国内外现行主要有2类中，当对面车辆迎面驶来时，司机就会有一个明适方法：应的过程

3、，而车辆驶过时，又有一个暗适应的过1)电子学与光学相结合的方法，例如ADS晶程，极易造成人眼疲劳．而液晶眼镜能自动根据望镜¨j．此产品是汽车遮阳板的升级换代产品，外界光强改变自身透射率，使进入人眼的光强趋可以有效防止眩目，并且有随外界光强自动调整于定值，从而有效解决了视觉疲劳的问题．透射率的优点．但它是与车型相匹配的，其他车2．2主观亮度型若想采用此产品必须另行安装，大大降低了其人眼看物体感到亮与不亮，即为主观亮度．通用性，而且此类产品的价格偏高．主观亮度与观察者的生理和心理特性直接相关．2)纯光学的方法。比如采用镀膜技术来滤去此外，在客观上也决定于眼睛视网膜上所接受到对人眼敏感的一部分

4、波段的光【2]．此方法可有效的光的照度．的将强光衰减为人眼能够接受的光，但镀膜一经视网膜上接受到的光的照度为完成，对光的衰减程度也随之确定，不能够自动的Ev，加以调整．而基于液晶光阀的防眩目夜视眼镜(下文简式中：E为视网膜上的照度(Ix)，B为被观察物称液晶眼镜)，既可以根据外界光强的变化自动调体的亮度(cd／m)，-』、为眼睛的透射率(约0．55～整对光照的衰减程度，又兼有小巧灵活、成本低廉0．75)，A为瞳孔的面积(rn。)，为光线的入射角，的优点，有着巨大的市场潜力．常数K===视网膜成像面积(rn)／视场角立体角(sr)．2眩目机理分析当眼睛直视物体时，一O。，Ev-．BAT2．

5、1明适应与暗适应．当人从强光环境下进入暗处，或从暗处到明当对人眼的光的照度小于2000lx时，人不会收稿日期：2005—09—30作者简介：陈伟(1983一)．男．山东肥城人．国防科技大学光电科学与工程学院本科生．维普资讯http://www.cqvip.com12物理实验第26卷感到刺眼．液晶眼镜即是将外界光强控制在该阈的是常开型．图2分别为液晶光阀开态和关态的值以下，从而满足人眼对亮度的适应要求．工作示意图．2．3视觉锐度人通过视觉器官辨认外界事物的敏锐程度称为视觉锐度．一个人能辨认物体细节的尺寸越小，其视觉锐度就越高；反之，视觉锐度越差．人眼的生理因素决定了只有在较高亮度条件下才能

6、得到较高的视觉锐度．视觉锐度不仅与被观察物体的亮度有关，而且还与相对对比度有关．对比度定义为C—IB一B。I／B；，式中：B，为背景亮度，B。为被观察目标的亮度．视觉锐度与亮度、对比度之间有如下的经验公式：V-LCv／~,，当液晶层两端不加电压时，液晶分子不会使式中，L为比例常数．由上式可见，在亮度比较小通过起偏器的偏振光的偏振方向发生变化，该偏(暗视觉环境)的情况下，对视觉锐度起主要作用振光可完全透过检偏器，偏振片的理论透射率为的是对比度．液晶眼镜同等程度的改变了被观察40～5O，透射光强大约变为原来的一半；当加目标与背景的亮度，即对比度没有发生改变，因而上电压时，在外加电场的作用下，

7、液晶分子的取向不会影响视觉锐度．发生改变，使得通过起偏器的偏振光的偏振方向3液晶眼镜的原理分析发生变化，该偏振光不能完全透过检偏器，从而改变了液晶光阀的透射率．通过实验测得，当外加3．1液晶眼镜的结构电场发生变化时，透射率变化曲线如图3所示．液晶眼镜实质上是一种液晶光阀，它是一主控系统，由执行机构和光电控制系统2部分组成，可以看到，对于实验采用的常开型液晶光阀来说，具体原理框图如图1所示．图中的光电转换电路当所加电压小于阈值电压2．