CN108524210A - 智能变焦眼镜及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能变焦眼镜，包括眼镜主体、两组变焦镜片组、镜片复位限位件、用于驱动2只后镜片运动的驱动机构、用于根据用户输入的当前矫正度数和训练强度数据自动生成变焦方案并相应控制驱动机构执行的控制机构，控制机构包括检测电池工作温度的温度传感器；工作方法主要包括启动和复位、根据用户矫正度数自动对焦、确定本次训练中后镜片的移动区间、确定本次训练强度、按照设定参数进行矫正训练等步骤。本发明易于佩戴，能针对不同用户或者同一用户在不同次使用时自动生成变焦调节方案，从而能够准确、有针对性地对用户进行视力恢复训练，在不影响用户正常用眼的情况下提升视力，适用性强且效果较好。

Description

智能变焦眼镜及其工作方法

技术领域

本发明涉及眼保健设备领域，具体涉及一种用于视力恢复训练的智能变焦眼镜及其工作方法。

背景技术

依据国内外关于近视眼起因的理论和论证，目前基本认为长时间近距离过度用眼是造成视力近视的主要原因。视力近视的主要特征为眼球晶状体轴线过长，眼球睫状体无法自然恢复，长时间用眼时眼球的角膜突出，眼球的光焦度发生变化，视网膜上无法正常焦距，使得视神经不能接收清晰图像，导致视物不清。目前绝大多数近视为非病理性的，俗称“假性近视”，造成近视的主要原因是看近过度。改变不良的用眼方式和缓解视力疲劳，是恢复眼球自我调节功能是目前改善视力近视的一种有效方法。此外，通过辅助的设备或装置对视力进行训练，是对假性近视快速矫正的有效手段。近年来用于改善视力的设备或装置已见研究，大多存在体量较大、不能随身携带和使用不便的问题。针对这一问题，目前便于携带和使用的此类装置已见研究，如授权公告号为CN205301731U的中国专利文献，其公开了一种用于视力训练的变焦眼镜，其通过开关控制电机，由电机通过传动机构带动两组前后镜片相对左右移动实现变焦，达到训练使用者视力的目的，但其存在的问题是：其变焦的动作模式固定，不能因人而异，也不能就同一用户在不同的使用阶段就变焦进行自动调节，从而使其适用性和使用效果大打折扣。

发明内容

本发明的目的是：提供一种易于佩戴、使用时能够针对不同用户或者同一用户在不同次使用时均能自动生成变焦调节方案，从而能够准确、有针对性地对用户进行视力恢复训练，改善用户视力的智能变焦眼镜及其工作方法。

本发明的技术方案是：本发明的智能变焦眼镜，包括眼镜主体、镜片和驱动机构，上述镜片包括固定设置在眼镜主体上的2只前镜片和由上述驱动机构驱动的2只后镜片，上述2只前镜片和2只后镜片分别构成左眼和右眼的2组渐进式变焦镜片组，其结构特点是：还包括设置在上述眼镜主体上、用于使得上述2只后镜片在复位时回归至设定初始位置的镜片复位限位件，设置在上述眼镜主体上、用于根据用户输入的当前矫正度数和训练强度数据自动生成变焦方案并相应控制驱动机构驱动2只后镜片相应运动以执行所生成变焦方案的控制机构。

进一步的方案是：上述眼镜主体包括镜框、镜脚、桩头和鼻托；镜框包括前安装架和固定设置在前安装架后方的后安装架；镜脚包括左镜脚、右镜脚和2块镜脚盖板，左镜脚和右镜脚的内端均设有内凹的安装部，2块镜脚盖板用于遮盖左镜脚和右镜脚的内凹的安装部；右镜脚上设有开关安装孔；桩头设有2个，左镜脚和右镜脚各通过1个桩头与镜框的后安装架可折叠式连接；鼻托固定设置在镜框的后安装架的中部下方。

进一步的方案是：上述前镜片通过配设的前镜片固定件固定安装在上述镜框的前安装架上且位于前安装架的前方；上述2只前镜片和2只后镜片分别相对于眼镜的左右向的中心轴对称性设置；前镜片和后镜片均采用变焦度数范围为+15.0D～-15.0D的屈光变焦镜片，前镜片和后镜片的变焦度数在镜片的上下方向相同而左右方向上均匀分布，其中前镜片的变焦度数由眼镜的中心位置向外侧方向上呈递增分布；后镜片的变焦度数由眼镜的中心位置向外侧方向上呈递减分布；镜片左右向每1毫米间隔对应的变焦度数变化值依设计确定。

进一步的方案是：上述驱动机构包括左驱动电机、左丝杠、左滑块、右驱动电机、右丝杠和右滑块；左驱动电机和左丝杠左右向安装在镜框的前安装架的后端左部；左驱动电机和左丝杠传动连接，左滑块与左丝杠传动连接；右驱动电机和右丝杠左右向安装在镜框的前安装架的后端右部；右驱动电机和右丝杠传动连接，右滑块与右丝杠传动连接；2只后镜片分别固定设置在左滑块和右滑块上，且与前镜片平行设置；上述左驱动电机和右驱动电机为直流步进电机。

进一步的方案是：上述控制机构包括主控板、电源开关、电池和温度传感器；上述电池为可充电电池；上述主控板固定设置在右镜脚的内凹的安装部内；电源开关固定安装在右镜脚的开关安装孔内；电池和温度传感器固定设置在左镜脚的内凹的安装部内；主控板上设有控制模块、无线通信模块、电机驱动模块、电源管理模块和充电管理模块；电池与充电管理模块的输出端电连接；电源管理模块的输入端通过电源开关与电池电连接；充电管理模块与控制模块电连接；无线通信模块与控制模块双向信号电连接；电机驱动模块与主控模块信号电连接；温度传感器与控制模块电连接；上述左驱动电机和右驱动电机与电机驱动模块电连接；其中：

控制模块，基于MCU实现，用于根据用户发送的当前矫正度数和训练强度相应对镜片的变焦度数和变焦速度进行调节控制，以及根据温度传感器发送的电池温度和内置的温度控制阈值，相应控制上述驱动机构和/或充电管理模块停止工作；

无线通信模块，用于使用时与用户内置有配设APP的智能设备通信，实现控制模块与智能设备APP的信息交互；

电机驱动模块，用于根据控制模块的指令相应驱动左驱动电机和/或右驱动电机工作或停止；

电源管理模块，用于将电池提供的电能转换成主控板所需的工作电源；

充电管理模块，用于实现对电池的充电；

温度传感器，用于实时检测电池的温度。

一种上述智能变焦眼镜的工作方法，包括以下步骤：

①启动和复位：用户按下设于右镜脚上的电源开关，控制机构启动工作，控制机构通过驱动机构驱动2只后镜片复位至设定的初始位置；

②根据用户矫正度数自动对焦：用户通过其智能设备APP向主控板的控制模块发送用户本次左眼和/或右眼的矫正度数，控制模块将接收的矫正度数转换成左后镜片和/或右后镜片相对于相应的前镜片的左右向位移距离，并控制驱动机构驱动左后镜片和/或右后镜片从初始位置按照确定的位移距离移动至目标位置，完成自动对焦，控制模块将目标位置作为本次训练的左右向移动的中心轴；

③确定用户本次训练中后镜片的移动区间：主控板的控制模块将由步骤②确定的中心轴的左右向矫正度数±300度区间作为本次训练中左后镜片和/或右后镜片的运动区间，控制模块根据镜片每1mm对应的度数将左右向矫正度数±300度区间换算成左右向运动距离区间；

④确定本次训练强度：用户通过智能设备APP选择本次训练强度档位并发送给主控板的控制模块；

⑤矫正训练：控制机构按照步骤③确定的移动区间以及步骤④确定的训练强度，相应控制驱动机构驱动左后镜片和/或右后镜片以其中心轴为基准，在所确定的区间内以所确定的速度做左右向匀速位移运动，产生连续的不同戴镜度数对用户眼睛进行训练；

⑥训练结束：用户取下本眼镜，按下电源开关并闭电源，本次训练结束。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的智能变焦眼镜，其通过眼镜主体、镜片、驱动机构和控制机构的整体结构设计，使其整体呈一个眼镜，易于佩戴，使用方便。（2）本发明的智能变焦眼镜，其在使用时，用户只需通过内置有配设APP的智能设备如智能手机等向控制机构发送当前矫正度数和训练强度信息，控制机构即能够生成本次训练相应的变焦调节方案，有针对性地对用户进行视力训练，从而较之于现有技术，能够大幅提高其适用性和使用效果。（3）本发明的智能变焦眼镜，其通过设置镜片复位限位件，能够使得2只后镜片在开机复位时能够准确回归至设定的初始位置，从而保证使用时对后镜片的移动控制更为精准，相应使得变焦调整更为精确，从而提升使用效果。（4）本发明的智能变焦眼镜，其通过设置温度传感器，使用过程中或者充电过程中当电池温度超过设定阈值时，控制机构控制驱动机构和/或充电管理模块停止工作，从而可有效保护眼镜和用户。（5）本发明的智能变焦眼镜的工作方法，简单易行，可靠性好，便于操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的爆炸结构示意图；

图3为本发明的电气结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

眼镜主体1，镜框11，前安装架11-1，后安装架11-2，镜脚12，左镜脚12-1，右镜脚12-2，镜脚盖板12-3，桩头13，鼻托14；

镜片2，前镜片21，前镜片固定件21-1，后镜片22，左后镜片22-1，右后镜片22-2；

镜片复位限位件3；

驱动机构4，左驱动电机41，左丝杠42，左滑块43，右驱动电机44，右丝杠45，右滑块46；

控制机构5，主控板51，电源开关52，电池53。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

本实施例中，在进行方位描述时，以本实施例的智能变焦眼镜佩戴使用时的方向为描述中的相应方向。

见图1至图3，本实施例的智能变焦眼镜，其主要由眼镜主体1、镜片2、镜片复位限位件3、驱动机构4和控制机构5组成。

眼镜主体1主要由镜框11、镜脚12、桩头13和鼻托14组成。镜框11包括前安装架11-1和后安装架11-2，安装时，后安装架11-2固定设置在前安装架11-1 的后方，镜脚12包括左镜脚12-1、右镜脚12-2和镜脚盖板12-3，左镜脚12-1和右镜脚12-2的内端均设有内凹的安装部，镜脚盖板12-3设有2块，用于遮盖左镜脚12-1和右镜脚12-2的内凹的安装部。右镜脚12-2上设有开关安装孔；桩头13设有2个，左镜脚12-1和右镜脚12-2各通过1个桩头13与镜框11的后安装架11-2可折叠式连接；鼻托14固定设置在镜框11的后安装架11-2的中部下方。

镜片2包括前镜片21和后镜片22；前镜片21通过配设的前镜片固定件21-1固定安装在镜框11的前安装架11-1上且位于前安装架11-1 前方，前镜片21包括左前镜片和右前镜片共2块镜片；后镜片22包括分立的左后镜片22-1和右后镜片22-2。前镜片21的左前镜片和右前镜片以及后镜片22的左后镜片22-1和右后镜片22-2分别相对于眼镜的左右向的中心轴对称性设置；前镜片21和后镜片22均采用屈光变焦镜片，变焦度数范围为+15.0D到～-15.0D（即+1500度～1500度），其变焦度数在镜片的上下方向上相同而左右方向上均匀分布，左右方向上每1mm对应的变焦度数x由镜片的设计而定，本实施例中，左右方向上每1mm对应的变焦度数x优选50度；其中前镜片21由眼镜的中心位置向外侧方向上变焦度数呈递增分布，即变焦度数范围从-15.0D到+15.0D；后镜片22由眼镜的中心位置向外侧方向上变焦度数呈递减分布，即度数范围从+15.0D到-15.0D。

镜片复位限位件3固定设置在镜框11的前安装架11-1的后端中部，镜片复位限位件3用于后镜片22在初始化复位时的限位，防止其在复位过程中的过度移动，使得后镜片22在初始化复位时能够准确回归设定的初始位置以实现使用时精准控制的目的。

驱动机构4包括左驱动电机41、左丝杠42、左滑块43、右驱动电机44、右丝杠45和右滑块46；左驱动电机41和左丝杠42左右向安装在镜框11的前安装架11-1的后端左部；左驱动电机41和左丝杠42传动连接，左滑块43与左丝杠42传动连接；右驱动电机44和右丝杠45左右向安装在镜框11的前安装架11-1的后端右部；右驱动电机44和右丝杠45传动连接，右滑块46与右丝杠45传动连接；左后镜片22-1固定设置在左滑块43上，右后镜片22-2固定设置在右滑块46上，且使得左后镜片22-1和右后镜片22-2均与前镜片21平行设置；前镜片21和后镜片22以瞳距为中心垂直方向上均匀分布等差变焦屈光度数，前镜片21和后镜片22的瞳距位置对齐；2只前镜片21和2只后镜片22构成两组渐进式变焦镜片组。使用时，在驱动机构4的驱动下左后镜片22-1和右后镜片22-2可左右向移动，使前镜片21和后镜片22在瞳距位置产生的变焦屈光度数在一定的范围内变化。

控制机构5主要由主控板51、电源开关52、电池53和温度传感器组成。主控板51固定设置在右镜脚12-2的内凹的安装部内；电源开关52固定安装在右镜脚12-2的开关安装孔内；电池53和温度传感器均固定设置在左镜脚12-1的内凹的安装部内。主控板51上设有控制模块、无线通信模块、电机驱动模块、电源管理模块和充电管理模块。电池53与充电管理模块的输出端电连接；电源管理模块的输入端通过电源开关52与电池53电连接；电池53通过电源管理模块提供工作电源；充电管理模块与控制模块电连接；无线通信模块与控制模块双向信号电连接；电机驱动模块与主控模块信号电连接；左驱动电机41和右驱动电机44与电机驱动模块电连接；温度传感器与控制模块电连接，温度传感器用于使用时实时检测电池53的工作温度。本实施例中，电池53优选采用可充电电池。

主控板51上的控制模块，基于MCU实现，用于根据用户发送的矫正度数和训练强度相应对镜片2的变焦度数和变焦速度进行调节控制；控制模块内置有镜片2的各镜片每1mm对应的变焦度数x值和温度控制阈值，当本实施例的智能变焦眼镜的电池53工作或充电时的温度超过设定阈值时，控制模块控制充电管理模块停止对电池53充电和/或通过电机驱动模块相应控制左驱动电机41和右驱动电机44停止工作，以保护眼镜和使用者。

主控板51上的无线通信模块，用于与用户内置有配设APP的智能设备通信，实现主控板51上的控制模块与用户智能设备的信息交互，使用时，用户可通过其智能设备的APP向主控板51上的控制模块发送用户当前的矫正度数、本次训练强度（用户根据需要训练的强度在5档速度中选择一档）。智能设备可选用如智能手机、PAD、笔记本电脑等设备，内置配套设置的APP。本实施例中智能设备优选采用智能手机。

主控板51上的电机驱动模块，用于根据控制模块的指令相应驱动左驱动电机41和右驱动电机44工作或停止；电源管理模块用于将电池53提供的电能转换成主控板51所需的工作电源；充电管理模块用于实现对电池53充电，本实施例的眼镜在使用过程中电池53需要充电时，可通过充电管理模块外接AC220V市电进行充电。

本实施例的智能变焦眼镜（以下简称本眼镜），其工作方法包括以下步骤：

①启动和复位：用户按下设于镜脚12上的电源开关52，控制机构5启动工作，控制机构5通过驱动机构4驱动2只后镜片22复位至设定的初始位置。

②根据用户矫正度数自动对焦：用户通过其智能设备APP向主控板51的控制模块发送用户本次左眼和/或右眼的矫正度数，主控板51的控制模块将接收的矫正度数换算成左后镜片22-1和/或右后镜片22-2相对于相应的前镜片21的左右向位移距离，并控制驱动机构4驱动左后镜片22-1和/或右后镜片22-2从初始位置按照换算的位移距离移动至目标位置，完成自动对焦，即用户左眼和/或右眼的光学视路的焦点分别落在视网膜乳头上，也即左右眼的光学视路分别处于正焦位置；主控板51的控制模块将该目标位置作为本次训练的左右向移动的中心轴。

③确定用户本次训练中后镜片的移动区间：主控板51的控制模块将由步骤②确定的本次训练的中心轴的左右向矫正度数±300度区间（±300度处对应用户视力正失焦和负失焦位置）作为本次训练中左后镜片22-1和/或右后镜片22-2的运动区间，控制模块根据镜片2每1mm对应的度数x（内置在控制模块内）将左右向矫正度数±300度区间换算成左右向运动距离，用于通过驱动机构4对左后镜片22-1和/或右后镜片22-2的驱动控制。例如，镜片2每1mm对应的变焦度数x为50度，则左后镜片22-1和/或右后镜片22-2以其中心轴为基准，左右向移动6mm。

④确定本次训练强度：用户根据自身需要在5档训练速度中选择一档，并通过智能设备APP发送给主控板51的控制模块，控制模块接收并存储用户所发的训练速度信息。

⑤矫正训练：用户戴上本眼镜，控制机构5按照步骤③确定的移动区间以及步骤④确定的训练强度（即后镜片22相对前镜片21的移动速度），相应控制驱动机构4驱动左后镜片22-1和/或右后镜片22-2以其中心轴为基准，在所确定的区间内以所确定的速度做左右向匀速位移运动，产生连续的不同戴镜度数效果，也即使得成像的焦点分别落在用户视网膜乳头的前后区间里，在视网膜乳头上产生正失焦，正焦和负失焦的连续反复的匀速变化，达到训练和提升视力的目的。

⑥训练结束：用户取下本眼镜，按下电源开关52并闭电源，本次训练结束。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种智能变焦眼镜，包括眼镜主体、镜片和驱动机构，所述镜片包括固定设置在眼镜主体上的2只前镜片和由所述驱动机构驱动的2只后镜片，所述2只前镜片和2只后镜片分别构成左眼和右眼的2组渐进式变焦镜片组，其特征在于：还包括设置在所述眼镜主体上、用于使得所述2只后镜片在复位时回归至设定初始位置的镜片复位限位件，设置在所述眼镜主体上、用于根据用户输入的当前矫正度数和训练强度数据自动生成变焦方案并相应控制驱动机构驱动2只后镜片相应运动以执行所生成变焦方案的控制机构。

2.根据权利要求1所述的智能变焦眼镜，其特征在于：所述眼镜主体包括镜框、镜脚、桩头和鼻托；镜框包括前安装架和固定设置在前安装架后方的后安装架；镜脚包括左镜脚、右镜脚和2块镜脚盖板，左镜脚和右镜脚的内端均设有内凹的安装部，2块镜脚盖板用于遮盖左镜脚和右镜脚的内凹的安装部；右镜脚上设有开关安装孔；桩头设有2个，左镜脚和右镜脚各通过1个桩头与镜框的后安装架可折叠式连接；鼻托固定设置在镜框的后安装架的中部下方。

3.根据权利要求2所述的智能变焦眼镜，其特征在于：所述前镜片通过配设的前镜片固定件固定安装在所述镜框的前安装架上且位于前安装架的前方；所述2只前镜片和2只后镜片分别相对于眼镜的左右向的中心轴对称性设置；前镜片和后镜片均采用变焦度数范围为+15.0D～-15.0D的屈光变焦镜片，前镜片和后镜片的变焦度数在镜片的上下方向相同而左右方向上均匀分布，其中前镜片的变焦度数由眼镜的中心位置向外侧方向上呈递增分布；后镜片的变焦度数由眼镜的中心位置向外侧方向上呈递减分布；镜片左右向每1毫米间隔对应的变焦度数变化值依设计确定。

4.根据权利要求2所述的智能变焦眼镜，其特征在于：所述驱动机构包括左驱动电机、左丝杠、左滑块、右驱动电机、右丝杠和右滑块；左驱动电机和左丝杠左右向安装在镜框的前安装架的后端左部；左驱动电机和左丝杠传动连接，左滑块与左丝杠传动连接；右驱动电机和右丝杠左右向安装在镜框的前安装架的后端右部；右驱动电机和右丝杠传动连接，右滑块与右丝杠传动连接；2只后镜片分别固定设置在左滑块和右滑块上，且与前镜片平行设置；所述左驱动电机和右驱动电机为直流步进电机。

5.根据权利要求4所述的智能变焦眼镜，其特征在于：所述控制机构包括主控板、电源开关、电池和温度传感器；所述电池为可充电电池；所述主控板固定设置在右镜脚的内凹的安装部内；电源开关固定安装在右镜脚的开关安装孔内；电池和温度传感器固定设置在左镜脚的内凹的安装部内；主控板上设有控制模块、无线通信模块、电机驱动模块、电源管理模块和充电管理模块；电池与充电管理模块的输出端电连接；电源管理模块的输入端通过电源开关与电池电连接；充电管理模块与控制模块电连接；无线通信模块与控制模块双向信号电连接；电机驱动模块与主控模块信号电连接；温度传感器与控制模块电连接；所述左驱动电机和右驱动电机与电机驱动模块电连接；其中：

控制模块，基于MCU实现，用于根据用户发送的当前矫正度数和训练强度相应对镜片的变焦度数和变焦速度进行调节控制，以及根据温度传感器发送的电池温度和内置的温度控制阈值，相应控制所述驱动机构和/或充电管理模块停止工作；

无线通信模块，用于使用时与用户内置有配设APP的智能设备通信，实现控制模块与智能设备APP的信息交互；

电机驱动模块，用于根据控制模块的指令相应驱动左驱动电机和/或右驱动电机工作或停止；

电源管理模块，用于将电池提供的电能转换成主控板所需的工作电源；

充电管理模块，用于实现对电池的充电；

温度传感器，用于实时检测电池的温度。

6.一种根据权利要求5所述的智能变焦眼镜的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

①启动和复位：用户按下设于右镜脚上的电源开关，控制机构启动工作，控制机构通过驱动机构驱动2只后镜片复位至设定的初始位置；

②根据用户矫正度数自动对焦：用户通过其智能设备APP向主控板的控制模块发送用户本次左眼和/或右眼的矫正度数，控制模块将接收的矫正度数转换成左后镜片和/或右后镜片相对于相应的前镜片的左右向位移距离，并控制驱动机构驱动左后镜片和/或右后镜片从初始位置按照确定的位移距离移动至目标位置，完成自动对焦，控制模块将目标位置作为本次训练的左右向移动的中心轴；

③确定用户本次训练中后镜片的移动区间：主控板的控制模块将由步骤②确定的中心轴的左右向矫正度数±300度区间作为本次训练中左后镜片和/或右后镜片的运动区间，控制模块根据镜片每1mm对应的度数将左右向矫正度数±300度区间换算成左右向运动距离区间；

④确定本次训练强度：用户通过智能设备APP选择本次训练强度档位并发送给主控板的控制模块；

⑤矫正训练：控制机构按照步骤③确定的移动区间以及步骤④确定的训练强度，相应控制驱动机构驱动左后镜片和/或右后镜片以其中心轴为基准，在所确定的区间内以所确定的速度做左右向匀速位移运动，产生连续的不同戴镜度数对用户眼睛进行训练；

⑥训练结束：用户取下本眼镜，按下电源开关并闭电源，本次训练结束。