防窥门镜的研制

陈 羽

(南京信息职业技术学院微电子学院，江苏南京 210046)

门镜俗名叫做猫眼。从室内通过门镜向外看，能看清门外视场角约为 120°范围内的所有景像，而从门外用肉眼通过门镜却无法看到室内的任何东西。但是，不法分子从门外通过由光学透镜组成的光学仪却能方便地看到室内的状况。

文中利用红外探测技术和液晶盒的光学开关特性，给出了一种防窥门镜的解决新方法，为门镜的防窥技术提供了一条新的解决思路，具有广阔的市场前景。

1 结构简介

防窥门镜包括光学系统、液晶盒及其控制电路、红外探测及其控制电路 3部分组成。

1.1 光学部分

普通的门镜由 4个透镜组成[1]，从外到里是 3个靠得很近的凹透镜和一个相距较远的凸透镜，3个靠近的凹透镜可以等效成一个焦距很短的一组凹透镜，称为物镜。凸透镜为另一组，称为目镜，如图 1所示。

图1 光学部分

1.2 液晶盒部分

液晶盒在物镜和目镜之间，有两个电极引出。电极上无电压时，液晶盒“打开”，光可以自由穿过液晶盒，它对门镜的光路没有影响。当在电极上加有一定幅值的交流电压时，光无法穿过液晶盒，此时的液晶盒“关闭”，对门镜的光路产生了阻断，从而起到了防窥作用。

电极上所加的交流电由振荡器提供，电压的有效值为 2～3 V[2]，频率为几十到几百 Hz。

1.3 红外探测部分

红外探测器是一个反射式光耦，由一对红外发射接收管构成，安装在目镜一侧。发射管发射红外线。当室内无人靠近时，接收管接收不到人体的反射信号；当室内有人在目镜这一侧向外观察时，接收管收到人体的反射信号，经放大器及继电器处理后产生响应信号。

2 液晶盒设计

2.1 外观设计

因为门镜为圆形，所以液晶盒的基本结构为圆形，其直径与门镜的内径相同。由于液晶盒需要有两个控制电极引入，所以在圆形下方留有缺口，以便接上引脚，如图 2所示。

图2 外观设计

2.2 菲林版设计

在液晶盒的制造过程中，需要在导电玻璃的导电层上制成所要求的电极图形，这个过程目前是用光刻技术来完成的，光刻中需要用到具有特定图形的菲林版，它是通过制版方法在胶片上制成与电极图形对应的黑白图案，黑色区域能遮挡光，而透明区域能让光通过。

液晶盒生产工艺中几个比较重要的工序为光刻、PI涂覆、摩擦、丝印成盒等几个工序。光刻工序是在玻璃上刻出电极图形，其中曝光所用菲林版需要设计，因为液晶盒由上下两片玻璃构成，所以有上下两张光刻菲林版；PI涂覆要用一种凸版，制作凸版需要一张菲林版；丝印成盒工序需要丝网印刷，丝网印刷所用的丝网制作，也需要两张菲林版，一张是印封边框的 Seal版，另一张是印导电点的 Dot版；因此一共需要设计 5张菲林版[3]。防盗门镜所需液晶盒的 5张菲林版，如图 3所示。

图3 菲林版设计

3 电路设计

如图 4所示，与非门 U2、电容 C6及电阻 R5、R6构成多谐振荡器[4]。当与非门 U2的 14脚加电压时，振荡器开始工作，就能输出方波给液晶盒，使液晶盒处于“打开”状态。反之则会“关闭”液晶盒。

图4 电路设计

LED和 D1构成反射光耦[5](即红外探测头)，当室内无人靠近探测头时，LED发出的红外不能反射到D1，光敏管D1处于阻断状态，三极管 Q1因无基极偏置而处于截止状态，电源电压经 D2、R3加至三极管Q2基极，使其导通，这样继电器 1，8两脚有电流通过，其 2脚与 4脚相连而与 3脚断开，振荡电路因缺少电源而停振，液晶盒“关闭”，室外人无法通过光学仪观察到室内。反之，当室内有人靠近探测头时，继电器的 2脚与 4脚断开而与 3脚相连，振荡器开始振荡，从而使液晶盒“打开”，室内人就可观察到外面情况。

4 结束语

防窥门镜经过组装和电路调试后进行了观察。当从物镜一侧观察时，漆黑一片，这是液晶盒处于光阻断状态的缘故。当从目镜一侧观察时，红外探测头立刻工作，使液晶盒“打开”，可以自由观察物镜一侧的状况。因此防窥门镜从设计，加工到组装都达到了使用要求。

[1]刘毅平.门镜(猫眼)的结构与原理[J].物理教学探讨，2006，24(8):42-43.

[2]李维諟.液晶显示应用技术[M].北京:电子工业出版社，2003.

[3]范志新.液晶器件工艺基础[M].北京:北京邮电大学出版社，2000.

[4]林春方.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社，2007.

[5]孙余凯.新型电子通用单元电路[M].北京:电子工业出版社，2008.