CN109633927A - 一种防近视眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防近视设备技术领域，尤其涉及一种防近视眼镜，其不同之处在于：其包括中空框架结构的镜架和嵌入式系统；嵌入式系统包括主控板、传感器、执行器、连接口和充电电池，主控板包括微处理器和有线通信接口，有线通信接口用于将传感器、执行器、连接口、充电电池连接至微处理器；传感器包括第一亮度传感器、超声波传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器；其中，第一亮度传感器和超声波传感器设于镜架前侧；执行器包括按摩电极贴片和语音模块。本发明能改善用眼习惯，预防近视。

Description

一种防近视眼镜

技术领域

本发明涉及防近视设备技术领域，尤其涉及一种防近视眼镜。

背景技术

近视是常见的一种现象，引起近视的原因主要有内外两种因素：内因主要与遗传或身体营养有关；外因主要与用眼习惯有关，当使用者阅读书本时，近视原因可能与用眼距离过近、用眼时间过长、阅读面上的照明光线过强或过弱有关，当使用者阅读电子屏幕时，近视原因可能与用眼距离过近、用眼时间过长、照明光线过强或过弱、电子屏幕亮度等导致的用眼疲劳有关；问题严重的是，很多青少年在近视之后，并没有意识到近视的原因，还保持原有的生活和用眼习惯，导致近视度数会不断升高；眼镜作为一种常见的设备，可以调节视力，暂时解决看远不清的问题；市场上常见的眼镜功能单一，只能让使用者暂时看的清晰，但并不能改变患者的不良生活和用眼习惯，更没有缓解眼疲劳的功能，所以很多使用者的视力还是会更加恶化。

现有技术中的眼镜，可以检测用眼环境光线、距离等参数，并能发出报警，但并不能采取进一步的措施来防治近视；

鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种防近视眼镜成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种防近视眼镜，能改善用眼习惯，预防近视。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种防近视眼镜，包括镜架，所述镜架包括镜框、镜腿和耳托，所述镜腿连接于镜框两侧且向后延伸，所述耳托连接于镜腿后侧；所述镜框之间设有鼻托；其特征在于：所述眼镜还包括设于镜架上的嵌入式系统，所述镜架为中空框架结构；

所述嵌入式系统包括主控板、传感器、执行器、连接口和充电电池，所述主控板包括微处理器和连接于微处理器的有线通信接口，所述有线通信接口用于将传感器、执行器、连接口、充电电池连接至微处理器；

所述传感器包括用于测量眼镜前侧和阅读面之间视场亮度的第一亮度传感器、用于测量阅读面和眼镜之间距离的超声波传感器、用于检测佩戴者头部姿势的加速度传感器和陀螺仪传感器；所述第一亮度传感器用于将采集到的亮度参数发送至微处理器，微处理器判断眼镜前侧和阅读面之间视场亮度是否适于用眼健康；所述第一亮度传感器和超声波传感器设于镜架前侧；

所述执行器包括按摩电极贴片和语音模块。

按以上方案，所述传感器还包括第二亮度传感器，所述第二亮度传感器嵌入安装于一侧耳托用于检测佩戴者侧方的环境亮度；第二亮度传感器检测到的侧方环境亮度和第一亮度传感器检测到的眼镜前侧和阅读面之间视场亮度均传输至微处理器，微处理器对两个亮度参数进行判断从而通过执行器进行提醒，若阅读面为电子屏幕，佩戴者侧方的环境亮度影响着视力好坏，因此，采用第二亮度传感器检测佩戴者侧方的环境亮度进一步改善佩戴者用眼习惯。

按以上方案，镜框、镜腿、耳托均是由轻型金属或塑料制成的中空框架结构；所述主控板设于一侧耳托空腔中，所述连接口和充电电池设于另一侧耳托空腔中，所述第一亮度传感器、超声波传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器均嵌入安装于镜框前侧壁，所述第二亮度传感器嵌入安装于一侧耳托；由于各传感器大部分设于镜框前侧，用于采集引起人们近视的多个外在因素，为了平衡各部件，优选的，将主控板设于耳托中，耳托在一般常规眼镜中为附属配件，本发明将其作为容纳电路部件的重要配件，内部安装主控板、连接口与充电电池，减少对其它镜架部位结构的较大改造，提高外观设计美感，又为安装电路板等提供了额外空间。

按以上方案，所述主控板设于一侧耳托空腔中，所述连接口和充电电池设于另一侧耳托空腔中，所述第一亮度传感器、超声波传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器均嵌入安装于镜框前侧壁。

按以上方案，所述镜架中设有通信线和电源线，所述通信线将传感器、执行器、连接口连接至有线通信接口实现传感器、执行器、连接口与微处理器间的通信，所述电源线将充电电池连接至有线通信接口实现对主控板的供电；传感器采集的数据通过通信线传输至微处理器进行处理后并将结果反馈给执行器，执行器进行对应的执行操作。

按以上方案，所述电源线还将连接口连接至有线通信接口，所述主控板可由充电电池供电，也可由外接电源与连接口连接通过外接电源供电；外接电源与连接口连接，连接口与充电电池连接通过外接电源对充电电池充电；连接口和充电电池为主控板提供了两种供电方式，提高装置的实用性。

按以上方案，所述镜腿两侧设有用于安装按摩电极贴片的插入式连接端子；所述插入式连接端子连接于通信线。

按以上方案，所述主控板上设有连接于微控制器的无线通信接口，所述无线通信接口用于与外部的无线终端通信。

按以上方案，所述有线通信接口通过微处理器的UART口转接RS485通信模块组成，可与多个不同传感器、执行器连接，RS485通信速率高，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围；所述无线通信接口通过微处理器的UART口转接WIFI模块组成，可与外部无线终端连接；所述连接口通过串口转接USB芯片组成，可用于连接外部其他终端进行通信或对充电电池充电；优选的，所述USB芯片上连接的接口为Micro USB型接口，Micro USB是USB2.0标准的一个便携版本，节省空间，兼容USB1.1(低速：1.5Mb/s，全速：12Mb/s)和USB 2.0(高速：480Mb/s)，同时提供数据传输和充电，特别适用于高速(HS)或更高速率的数据传输，通用性广，使用方便。

按以上方案，所述微处理器采用贴片式封装芯片；优选的，微处理器型号可采用STC15W408AS SOP20或MSP430F149IPMR 64-QFP，采用贴片式可减小体积。

按以上方案，眼镜还包括镜片，所述镜片安装于镜框中；所述镜片为平光镜片、近视镜片或渐近多焦点镜片；平光镜片带有防蓝光功能，无近视时采用带有防蓝光功能的平光镜片，可防患于未然，预防近视；若已经近视，装配适当屈光度和或散光度的近视镜片或渐近多焦点镜片，具有矫正视力的作用。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的防近视眼镜，具有如下有益效果：采用本发明的嵌入式系统，不仅可以监测引起近视的多种不良习惯造成近视的多种因素，而且可以进行数据判断，同时采用按摩电极贴片，对有助于视力改善的穴位通过实施热辐射或施加一定频率和强度进行按摩；通过正确操作，可获取有益信息，改良用眼习惯，减轻近视，促进人们的健康生活。

附图说明

图1为本发明外部结构示意图；

图2为本发明实施例嵌入式系统的结构框图；

图3为本发明实施例整体电路原理框图；

图4为本发明另一种实施例中微处理器与无线终端或云平台的连接示意图；

附图标记：

1、镜架；101、镜框；102、镜腿；1021、插入式连接端子；103、耳托；103a、左侧耳托；103b、右侧耳托；104、鼻托；105、镜片；

2、主控板；201、微处理器；202、有线通信接口；203、无线通信接口；

3、传感器；301、第二亮度传感器；302、第一亮度传感器；303、超声波传感器；304、加速度传感器；305、陀螺仪传感器；

4、执行器；401、按摩电极贴片；402、语音模块；

5、连接口；

6、充电电池；

7、通信线；

8、电源线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

请参考图1至图3，本发明为一种防近视眼镜，其包括中空框架结构的镜架1、设于镜架1上的嵌入式系统和镜片105。

镜架1的外形整体结构如图1所示，镜架1包括镜框101、连接于镜框101两侧且向后延伸的镜腿102和连接于镜腿102后侧的耳托103；镜框101之间设有鼻托104；耳托103包括位于左侧的镜腿102后侧的左侧耳托103a和位于右侧的镜腿102后侧的右侧耳托103b；本实施例中，镜框101和镜腿102由轻型金属或塑料制成，内部穿放通信线7与电源线8；耳托103的材质为软塑料。

镜片105安装于镜框101中，镜片105可以根据个性化需求定制，由于蓝光对视网膜黄斑具有较大的伤害，本发明配置的平光眼镜采用带有防蓝光功能的平光镜片，对于无近视的人们有一定的保护作用；而对于已经近视的人们，镜片105采用带有适当屈光度和或散光度的近视镜片。

结合图2和图3，嵌入式系统包括主控板2和连接于主控板2的传感器3、执行器4、连接口5、充电电池6；主控板2包括微处理器201、连接于微处理器201的有线通信接口202和无线通信接口203，有线通信接口202用于将传感器3、执行器4、连接口5、充电电池6连接至微处理器201，无线通信接口203用于实现与外部无线终端的通信；

主控板2以微处理器201为核心的电路板，采用多层电路板设计设于左侧耳托103a中，电路元器件采用贴片式，以减小体积；本实施例中，微处理器201采用贴片式封装芯片，型号为STC15W408AS SOP20；各种外围元器件如电阻、电容均采用0603型的微型贴片式封装；有线通信接口202通过微处理器201自带的通信接口或通过UART口经过相应协议的通信模块(例如RS485、CAN)转接而成，无线通信接口203通过微处理器201的UART口转接WIFI模块或蓝牙模块组成；本实施例中，有线通信模块通过微处理器201的UART口转接485通信模块组成，可与不同传感器3及执行器4连接，485转换芯片为SN75276；无线通信接口203通过微处理器201的UART口转接WIFI模块组成，串口转WIFI模块型号为USR-C322。

主控板2采用连接于有线通信接口202的多芯接插件与穿设于镜架1中的通信线7和电源线8相连，主控板2通过通信线7和电源线8连接到传感器3、执行器4和安装在右侧耳托103b的连接口5与充电电池6；通信线7为I2C总线，将传感器3、执行器4、连接口5连接至有线通信接口202实现传感器3、执行器4、连接口5与微处理器201间的通信，电源线8将充电电池6连接至有线通信接口202实现对主控板2的供电，电源线8还将连接口5连接至有线通信接口202，主控板2可通过充电电池6供电，也可通过连接口5供电；连接口5还与充电电池6连接可实现对充电电池6的充电；本实施例中，连接口5通过串口转接USB芯片组成，可用于连接外部其他终端进行通信或连接外接电源对充电电池6充电，串口转USB芯片型号为CP2102，所述USB芯片上连接的接口为Micro USB型接口。

传感器3均为微型传感器，可采集与用眼相关的光照、观看距离、佩戴者头部姿势(包括观看方向等)、用眼时间等参数；传感器3包括第二亮度传感器301、第一亮度传感器302、超声波传感器303、加速度传感器304和陀螺仪传感器305，其中，第一亮度传感器302、超声波传感器303、加速度传感器304和陀螺仪传感器305均嵌入安装于镜框101前侧，第二亮度传感器301嵌入安装于左侧耳托103a；第二亮度传感器301采集佩戴者侧方的环境亮度，第一亮度传感器302采集眼镜前侧和阅读面之间视场亮度，第二亮度传感器301和第一亮度传感器302采集引起人们近视的亮度因素并将亮度参数发送至微处理器201进行对比以确认阅读面亮度是否适于用眼健康，亮度参数超过微处理器设定阈值，则通过执行器进行提醒；本实施例中，第二亮度传感器301和第一亮度传感器302的型号均为BH1750FVI；超声波传感器303、加速度传感器304和陀螺仪传感器305用于测量用眼状态，如观看距离、方向等参数；超声波传感器303用于测量眼镜正前方阅读面和眼睛的距离，嵌入安装在镜框101中间的鼻托104中，包括发射器和接收器，发射器向前方发射超声波，在发射时刻的同时单片机的计数器开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到阅读面的阻挡就立即反射回来，接收器收到反射回的超声波就立即停止计时，根据超声波在空气中的传播速度和计时器记录的时间，就可以计算出发射点距阅读面的距离；超声波传感器303采用小体积型号为TCT40系列；加速度传感器304可测量眼镜的视线仰角或倾斜角，用于确定佩戴者头部的俯仰角度和倾斜角度，陀螺仪传感器305测量眼镜的空间角度，加速度传感器304和陀螺仪传感器305结合可确定佩戴者头部姿势，加速度传感器304和陀螺仪传感器305集成于MPU6050，MPU6050中用陀螺仪传感器305测角度，用加速度传感器304测加速度；不同传感器3配合微处理器201的定时器功能，可以收集用眼状态的时间参数，从而判断是否符合防近视要求。

执行器4包括用于对与视力相关穴位进行按摩的按摩电极贴片401和用于语音提示的语音模块402；语音模块402位于镜腿102后部的耳托103中，镜腿102两侧设有连接于通信线7的插入式连接端子1021；插入式连接端子1021用于安装按摩电极贴片401来按摩不同穴位，如睛明穴或太阳穴，鼻托104在正常情况下就是与人眼视力密切相关的睛明穴位置，镜腿102中部是与人眼视力密切相关的太阳穴位置；微处理器201中可设定一定的用眼时间或光照参数的阈值作为启动指令，微处理器201根据传感器3检测到的用眼参数超过阈值时发送启动指令给按摩电极贴片401，按摩电极贴片401得到启动指令，微处理器201输出一定频率或强度的电流至按摩电极贴片401来按摩与眼睛视力健康相关的穴位，可提醒人们改变引起近视的不良用眼行为；本实施例中，微处理器201还连接有开关，可实现按摩电极贴片401的手动控制，在手动模式下随时按摩，也可随时关闭；按摩电极贴片401的型号为AY-208。

结合图1至图4，在另一种实施例中，防近视眼镜可通过无线通信接口203与外部无线终端或云平台通信，无线通信接口203通过无线WLAN协议与手机或其它无线终端交互，用于数据存储及分析；微处理器201将传感器3采集的参数通过无线通信接口203传输至无线终端，结果可反馈在无线终端上进行显示或通过手机话筒进行语音提醒，显示或提醒的内容包括纠正不良用眼习惯、补充有助于预防近视的营养食物等；也可通过无线通信接口203将结果反馈至防近视眼镜的执行器4，通过振动按摩或语音模块402进行提醒。

手机或其它无线终端还可通过互联网与云平台连接，获取更大范围、更好质量的健康服务；防近视眼镜的传感器3采集的数据不仅可通过手机传输至云平台数据库，也可直接传输至云平台进行数据处理，然后将数据处理结果反馈给手机或其它无线终端，而无线终端又通过无线通信接口203反馈给眼镜，从而执行语音提醒或其它执行操作；这时，无线终端将作为客户端，连接云计算平台，不仅将本地数据进行采集上传，同时可获取云平台大数据反馈，提供更多个性化需求的有益于健康、生活便利的服务。

本实施例的实施步骤为：

步骤一：到有资质的专业眼镜店或医院检测眼睛状况，提供检测报告，按报告单配置与本发明的镜架1相配的镜片105；

步骤二：配戴眼镜，在正常生活学习中，打开设备电源，会自动采集用眼习惯数据，采集的数据可在本地获得语音提醒和自动按摩；

步骤三：通过无线通信接口203连接手机终端，这时需要设置眼镜与手机的IP地址，使两者工作在同一网段；然后采集的数据自动传到手机上进行监测，获取有关用眼的习惯曲线；也可将指令发给眼镜，获得语音提醒和自动按摩的启动和停止；

步骤四：进一步的，用手机与云平台连接；注册服务，将手机数据自动传输至云平台；云平台通过大数据分析，给出处理结果，将信息反馈给手机终端；

步骤五：手机终端与眼镜通过WIFI接口通信；手机终端可设置自动与手动两种模式。在自动模式下，当大数据分析结果反馈时，可通过语音提醒与眼睛近视有关的不良用眼习惯提醒；也可驱动按摩器自动对穴位按摩；在手动模式下可随时按摩，也可随时关闭；

步骤六：眼镜可把采集的数据通过网络直接传输给云平台服务器；但需要在操作前通过手机设置好双方的网络地址、相关协议等。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防近视眼镜，包括镜架(1)，所述镜架(1)包括镜框(101)、镜腿(102)和耳托(103)，所述镜腿(102)连接于镜框(101)两侧且向后延伸，所述耳托(103)连接于镜腿(102)后侧；所述镜框(101)中间设有鼻托(104)，其特征在于：所述眼镜还包括设于镜架(1)上的嵌入式系统，所述镜架(1)为中空框架结构；

所述嵌入式系统包括主控板(2)、传感器(3)、执行器(4)、连接口(5)和充电电池(6)，所述主控板(2)包括微处理器(201)和连接于微处理器(201)的有线通信接口(202)，所述有线通信接口(202)用于将传感器(3)、执行器(4)、连接口(5)、充电电池(6)连接至微处理器(201)；

所述传感器(3)包括用于测量眼镜前侧和阅读面之间视场亮度的第一亮度传感器(302)、用于测量阅读面和眼镜之间距离的超声波传感器(303)、用于检测佩戴者头部姿势的加速度传感器(304)和陀螺仪传感器(305)；所述第一亮度传感器(302)用于将采集到的亮度参数发送至微处理器(201)，微处理器(201)判断眼镜前侧和阅读面之间视场亮度是否适于用眼健康；所述第一亮度传感器(302)和超声波传感器(303)设于镜架(1)前侧；

所述执行器(4)包括按摩电极贴片(401)和语音模块(402)。

2.根据权利要求1所述的防近视眼镜，其特征在于：所述传感器(3)还包括第二亮度传感器(301)，所述第二亮度传感器(301)嵌入安装于一侧耳托(103)用于检测佩戴者侧方的环境亮度。

3.根据权利要求1所述的防近视眼镜，其特征在于：所述主控板(2)设于一侧耳托(103)空腔中，所述USB接口(5)和充电电池(6)设于另一侧耳托(103)空腔中，所述阅读亮度传感器(302)、超声波传感器(303)、加速度传感器(304)和陀螺仪传感器(305)均嵌入安装于镜框(101)前侧。

4.根据权利要求3所述的防近视眼镜，其特征在于：所述镜架(1)中设有通信线(7)和电源线(8)，所述通信线(7)将传感器(3)、执行器(4)、USB接口(5)连接至有线通信接口(202)实现传感器(3)、执行器(4)、USB接口(5)与微处理器(201)间的通信，所述电源线(8)将充电电池(6)连接至有线通信接口(202)对主控板(2)供电。

5.根据权利要求4所述的防近视眼镜，其特征在于：所述电源线(8)还将连接口(5)连接至有线通信接口(202)，所述主控板(2)可由充电电池(6)供电，也可由外接电源与连接口(5)连接通过外接电源供电；外接电源与连接口(5)连接，连接口(5)与充电电池(6)连接通过外接电源对充电电池(6)充电。

6.根据权利要求4所述的防近视眼镜，其特征在于：所述镜腿(102)两侧设有用于安装按摩电极贴片(401)的插入式连接端子(1021)；所述插入式连接端子(1021)连接于通信线(7)。

7.根据权利要求1所述的防近视眼镜，其特征在于：所述主控板(2)上设有连接于微控制器的无线通信接口(203)，所述无线通信接口(203)用于与外部的无线终端通信。

8.根据权利要求7所述的防近视眼镜，其特征在于：所述有线通信接口(202)通过微处理器(201)的UART口转接RS485通信模块组成，所述无线通信接口(203)通过微处理器(201)的UART口转接WIFI模块组成；所述连接口(5)通过串口转接USB芯片组成，USB芯片上连接有Micro USB型接口。

9.根据权利要求1所述的防近视眼镜，其特征在于：所述微处理器(201)采用贴片式封装芯片。

10.根据权利要求1所述的防近视眼镜，其特征在于：所述眼镜还包括镜片(105)，所述镜片(105)安装于镜框(101)中；所述镜片(105)为平光镜片、近视镜片或渐近多焦点镜片。