CN110522618A - 一种针对老年人的视觉训练装置 - Google Patents

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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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Abstract

一种针对老年人的视觉训练装置,基于用眼状态评估模块采集用于确定视觉状态评估值的第一图像信息,在视觉状态评估值低于某一阈值的情况下,环境监测模块采集第二图像信息传输至显示模块,其中,第二图像信息在透过至少一个与显示模块的直线距离能够改变的透镜进行观看的情况下能够被至少设置成以下形态:显示至左眼和右眼的第二图像信息按照不同程度地改变其图像特征的模糊度、位置和/或透明度以具有差异性;显示至视觉状态评估值较大的眼睛的第二图像信息具有更大的识别难度。本发明的视觉训练装置能够基于双眼的视觉差异生成针对左眼和右眼的不同的训练方案,从而有效避免了双眼的视觉差异化的加剧。

Description

一种针对老年人的视觉训练装置
技术领域
本发明属于辅助医疗器械技术领域,尤其涉及一种针对老年人的视觉训练装置。
背景技术
随着年龄的增长,人眼视力呈现逐渐衰退的趋势,不良的用眼习惯能够加速视力衰退的速度,进而引发诸多并发症,例如,AMD是在60岁的年龄以及之后具有典型的发作的进行性疾病。其开始于中央视觉的损失,并通常进展导致实际上法定盲。AMD患者通过转变为使用他们的最接近中央的未受影响的周边视觉例如,“附近”周边视觉,来适应中央视觉的损失。周边视觉通常保持未受影响,但其分辨率显著较低,甚至对于正常视觉的人,以使得该视觉区域对于任何细节敏锐度不是有用的,其也不可以利用任何已知技术被呈现为有用。周边视觉本身不能恢复丢失的中央视觉的视觉敏锐度。人眼的中央和周边视觉之间的最相关的差异是急剧降低的空间分辨率。
一旦由于视力的极具衰退导致眼睛出现病变后,其往往呈现治疗困难且不可恢复趋势,因此,在日常的用眼过程中,尤其针对老年人,应通过外部设备进行视觉训练以减缓视力衰退的速度,最大程度地避免眼睛由于急剧的变化而发生病变。尽管许多视觉训练装置已经被引进市场,但为了便于治疗,其往往不便携带且需要通过多个不同的装置配合使用以达到最好的效果,并且老年人不能一直同时携带和使用多个用于执行特定任务的辅助装置,在保持走动的同时,其无法解放双手地进行正常的生命活动。装置的不便携带也使得视力无法得到及时的调整。
公开号为CN104473754A的专利文献公开了一种基于远雾视法的眼肌训练仪,包括一基座,与该基座枢转连接的视像盒,以及支承于所述基座和视像盒之间、令所述视像盒可相对所述基座枢转一开启角度的支承架,所述视像盒上具有能够内窥到该视像盒内部的窥孔及设于窥孔上的目镜组,所述目镜组包括若干可更换的目镜;所述视像盒内、于所述目镜组的可视范围内设置拥有前进或后退行程的成像胶片或成像屏;所述视像盒内置有一控制所述成像胶片或成像屏的行程动作的控制器,该控制器连接有一操作面板。其不能根据双眼视力状态的差异性进行针对性训练,通过单独训练弱眼的方式降低双眼的差异性,不能够实现对双眼协调性的锻炼,同时,其训练也不具备及时性。
发明内容
如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合,其能够执行与“模块”相关联的功能。
针对现有技术之不足,本发明提供一种针对老年人的视觉训练装置,至少包括彼此通信地耦合的环境监测模块、显示模块和用眼状态评估模块。基于所述用眼状态评估模块采集用于确定视觉状态评估值的第一图像信息,在所述视觉状态评估值低于某一阈值的情况下,所述环境监测模块采集第二图像信息传输至所述显示模块进行显示,其中,所述第二图像信息在透过至少一个与显示模块的直线距离能够增大或减小的透镜进行观看的情况下能够被至少设置成以下形态:显示至左眼和右眼的第二图像信息彼此按照不同程度地改变其至少一个图像特征的模糊度、位置和/或透明度以具有差异性;显示至视觉状态评估值较大的眼睛的第二图像信息相比于显示至视觉状态评估值较小的眼睛的第二图像信息具有更大的识别难度。
根据一种优选实施方式,所述中央处理模块被配置为:基于获取的第一图像信息确定用户当前的视觉状态评估值;在所述视觉状态评估值低于某一阈值的情况下,所述中央处理模块生成执行视觉训练策略的控制信号,其中,所述显示模块按照显示所述第二图像信息的方式响应所述控制信号;所述透镜按照改变其光学参数以及其与所述显示模块之间的直线距离的方式响应所述控制信号,其中,所述光学参数至少包括光焦度,所述光学参数以及所述直线距离的按照匹配的方式改变以使得所述直线距离等于透镜的焦距。
根据一种优选实施方式,所述第一图像信息是在一定时间周期内拍摄的双眼的图像信息和/或视频信息,其中,所述用眼状态评估模块至少能够提取第一图像信息中用户的眨眼频率、瞳孔大小尺寸、眼部充血程度和/或眼球运动状态以评估眼睛的疲劳程度;在所述视觉状态评估值用于评估眼睛的疲劳程度且所述视觉状态评估值小于所述某一阈值的情况下,所述第二图像信息是用户双眼在裸视情况下基于当前视轴所能看到的周边环境的实时图像信息。
根据一种优选实施方式,所述用眼状态评估模块至少还能够提取其采集的第一图像信息中用户的眼球位置、眼球浑浊度和/或晶状体的曲率半径以评估眼睛的视觉正常状态,其中,在所述视觉状态评估值用于评估视觉正常状态且所述视觉状态评估值低于所述某一阈值的情况下,所述第二图像信息是预置在所述视觉训练装置中的图像特征的模糊度、位置、透明度和/或大小彼此不同的若干个以游戏、视频、静止图像、3D图像、动态图像和/或渲染背景结合形式显示的可视图像。
根据一种优选实施方式,所述实时图像信息至少按照调整亮度、去噪和/或画质增强的方式分别通过所述显示模块显示至左眼和右眼。
根据一种优选实施方式,所述视觉训练策略按照周期性地显示所述可视图像的方式生成,其中,在所述视觉状态评估值用于评估眼睛的疲劳程度且所述视觉状态评估值小于所述某一阈值的情况下,将所述可视图像显示至视觉状态评估值较小的眼睛,将所述实时图像信息显示至视觉状态评估值较大的眼睛,其中,所述可视图像和所述实时图像信息按照每间隔时间周期后彼此进行交换的方式交替地显示至双眼。
根据一种优选实施方式,所述环境监测模块按照其视野范围与用户双眼在裸视情况下的视野范围相同的方式采集所述实时图像信息。
根据一种优选实施方式,增大第二图像信息识别难度的方法至少包括步骤:增大第二图像信息中的至少一个图像特征的模糊度和/或透明度;降低所述至少一个图像特征相对于其他图像特征的大小并按照增大所述直线距离的方式匹配所述光学参数。
根据一种优选实施方式,显示至左眼和右眼的所述第二图像信息能够按照彼此具有不同的循环播放速度进行显示。
根据一种优选实施方式,所述环境监测模块通过背向用户面部的第一图像采集器采集所述第二图像信息,所述用眼状态评估模块通过朝向用户面部的第二图像采集器采集所述第一图像信息。
本发明的有益技术效果:
(1)本发明的视觉训练装置能够根据用户的眼睛状态和/或视力状态对显示模块所显示的内容进行针对性地修改以配置出能够改善当前眼睛状态和/或视力状态的显示图像,通过显示图像能够实现对眼睛的锻炼和/或按摩,能够有效地缓解视力恶化、视力疲劳等问题。
(2)本发明的视觉训练装置内部集成的方式设置在外框架中,结构简单,体积小,使用便捷性强,能够像佩戴眼镜一样在一段时间内持续使用,从而相比于其他视觉训练装置而言,其具有锻炼强度高、锻炼及时的特点。
(3)本发明的视觉训练装置能够基于双眼的视觉差异生成针对左眼和右眼的不同的训练方案,其能够重点训练和/或保护状态更差的眼睛,从而有效避免了双眼的视觉差异化的加剧。
附图说明
图1是本发明优选的视觉训练装置的结构示意图;
图2是本发明优选的透镜进行转动切换的机械结构示意图;
图3是本发明的视觉训练装置另一优选的结构示意图;
图4是本发明优选的视觉训练装置的各模块的连接关系示意图;和
图5是本发明的优选的束带的结构示意图。
附图标记列表
1:环境监测模块 2:中央处理模块 3:显示模块
4:透镜 5:用眼状态评估模块 6:外壳
7:固定圆环 8:第一外框架 9:第二外框架
10:通孔 11:第一图像采集器 12:滑轨
13:第二图像采集器 14:通信模块 15:存储模块
16:供电模块 17:驱动模块 18:束带
7a:内环 7b:外环
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
实施例1
图1示出了一种视觉训练装置的结构示意图,如图1所示,视觉训练装置至少包括环境监测模块1、中央处理模块2、显示模块3、透镜4、用眼状态评估模块5和外壳6。环境监测模块1、中央处理模块2、显示模块3、透镜4和用眼状态评估模块5均固定在外壳6上。环境监测模块1和用眼状态评估模块5均通信地耦合至中央处理模块2以将其采集的数据传输至中央处理模块2中进行处理并生成控制显示模块3和透镜4的控制信号。环境监测模块1能够被用于采集周围环境的图像数据并将其实时传输至显示模块3中进行显示。环境监测模块1按照模拟眼睛在不使用视觉训练装置的情况下所能看到的现实场景图像的方式采集图像数据。例如,环境监测模块可以通过例如是摄像机或红外相机或配备不同类型镜头的微型相机的图像采集器采集当前环境中的图像数据,其中,图像采集器的采集方向及能够达到的视野范围与当前用户的眼睛的方向及其视野范围相一致,使得视觉训练装置能够在特定时刻将现实场景图像完全移植到显示模块中。进而在例如是当检测到用户眼睛处于疲劳状态需要进行缓解的特殊时刻时,视觉训练装置能够让用户的双眼处于一个封闭的不受外界环境干扰的视力恢复环境中,在通过显示模块对用户的双眼进行例如是眼保健操式的锻炼以缓解眼部疲劳时,用户仍能够根据现实场景图像而感知周边环境,使得用户可以在行走过程中、开车途中或工作途中进行眼部疲劳的缓解。
优选的,用眼状态评估模块5用于对用户的双眼的状态进行评估,例如可以评估双眼的疲劳状态或注意力集中状态。用眼状态评估模块可以按照通过例如是摄像机或配备不同类型镜头的微型相机采集眼睛的图像信息并根据眼睛的图像信息对眼睛的当前状态进行评估。用眼状态评估模块可以根据采集的眼睛的图像信息至少提取用户的眨眼频率、瞳孔大小尺寸、眼部充血情况和眼球运动情况对眼睛的疲劳状态进行评估。例如,当人处于疲劳状态时,眨眼速度变慢,眼睛闭合时间变长,从而可以计算眼睛呈闭合状态的图像帧数占图像总帧数的比值,进而设定阈值对人眼疲劳状态进行判断,当比值超过该阈值时表明眼睛处于疲劳状态。优选的,视觉状态评估值基于人机工程学进行确定。例如,可以依据每分钟的正常眨眼次数为15~20次确定视觉状态评估值,其中,设置视觉状态评估值的初始值为零以表示眼睛处于不疲劳状态。当眨眼次数低于正常眨眼次数的三分之一时,可设置视觉状态评估值为-1以表示眼睛处于轻微疲劳状态。当眨眼次数低于正常眨眼次数的二分之一时,可设置视觉状态评估值为-2以表示眼睛处于中度疲劳状态。阈值D1可以设置为-2以保证眼睛处于中度疲劳状态时进行缓解。
优选的,显示模块3和透镜4按照彼此之间的间距能够调整的方式与外壳6连接,其中,显示模块3按照位置固定的方式并且基于粘接、螺纹连接、卡接或铆接的方式固定在外壳6上。显示模块3在处于不工作状态下时能够呈现完全透明的形态,使得用户能够透过显示模块观察周边环境。显示模块可以是柔性显示屏。透镜4通过滑动副固定在外壳6上,在眼睛视线方向上,透镜相比于显示模块更靠近用户眼睛。同时,在视觉训练装置的使用状态下,眼睛、透镜和显示装置始终保持共线状态,使得用户必须经过透镜的光线折射作用才能查看显示模块中显示的内容。透镜4根据视力的不同情况,可以配置为不同的镜片。例如,针对近视眼,可以配备为凹透镜,针对老花眼,可以配备为凸透镜。
优选的,在透镜与显示模块的距离发生变化的情况下,透镜的光学参数被设置为能够按照匹配透镜与显示模块之间的距离的方式进行自适应改变。能够自适应改变的光学参数至少包括光焦度。例如,透镜可以在表面贴附一层流体填充膜,不同压力的流体进入填充膜后使得填充膜具有不同的形状,从而能够实现对透镜的光焦度的改变。还可以在透镜中填充能够排列成不同电场形状的液晶分子,通过调整液晶分子的排列来改变透镜的光焦度。优选的,若干个不同光焦度的透镜通过转动副按照转动切换的方式来匹配透镜与显示模块之间的距离。
具体的,图2示出了透镜进行转动切换的机械结构示意图。如图1和图2所示。若干个不同光焦度的透镜4安装在一个固定圆环7的内表面上,外壳6上具有一个与固定圆环的弧度相匹配的凹槽,固定圆环按照卡入凹槽的方式与外壳滑动连接,使得固定圆环能够围绕其自身轴线进行旋转。若干个透镜4按照360°环绕固定圆环的轴线的方式固定在固定圆环的内表面上,其中,透镜的工作表面垂直于固定圆环的轴线方向,并且至少一个透镜的几何中心能够与显示模块的几何中线位于同一水平面上,进而使得眼睛、透镜和显示模块能够位于同于水平直线上,眼睛能够完全透过透镜观察到显示模块上显示的内容。
为了便于理解,下面将结合具体的使用场景对本发明的视觉训练装置的工作原理进行详细论述。
优选的,用户可以将本发明的视觉训练装置按照例如是电影院3D眼镜的卡夹方式与用户佩戴的眼镜连接。用户佩戴的眼镜可以被设置为镜片能够自由拆卸的方式,在将视觉训练装置佩戴在用户自身的眼镜上的同时将眼镜的镜片进行拆除,从而避免了由于眼镜自身具有的视力假性矫正对视力恢复的影响。完成视觉训练装置和眼镜的连接固定后,用户需要将自身双眼的信息输入视觉训练装置中进行配置,双眼的信息至少包括裸眼视力等级。视觉训练装置接收到双眼的信息后对透镜的光学参数以及透镜与显示模块之间的距离参数进行配置使得用户使用视觉训练装置的情况下,能够看到清晰的环境信息。
优选的,视觉训练装置具有三种使用状态:第一使用状态、第二使用状态和第三使用状态,其中,第一使用状态是视觉训练装置的普通使用状态,即视觉训练装置的作用与普通眼镜的功能相似,能够改善例如是近视或远视造成的无法看清物体的视力状态。在视觉训练装置的第一种使用状态下,环境监测模块和用眼状态评估模块均处于不工作状态,视觉训练装置通过用户输入的双眼的信息对透镜的光学参数以及透镜与显示模块之间的距离进行预先配置,使得该配置与用户双眼的例如是裸眼度数相匹配,从而使得用户能够获得清晰的视野。
优选的,视觉训练装置的第二使用状态是按摩状态。具有例如是近视、远视、斜视或弱视中的至少一种的眼部缺陷的用户在日常工作生活中并不时刻使用本发明的视觉训练装置。用户可以在适当的时刻,例如是感觉眼部不适或者晚上回家休息时使用视觉训练装置对眼部进行按摩。按摩是通过显示模块显示不同的图像内容以促使眼球运动或促使眼球晶状体舒张的方式进行。优选的,可以通过在显示模块中显示运动的图像特征的方式促使眼球运动,显示模块3能够显示某种固定颜色,例如是红色、蓝色、绿色的背景,在背景颜色的基础上再次显示运动的图像特征。图像特征可以按照在显示屏幕上按照规律的运动轨迹的方式进行运动以带动眼球的左右、上下运动,从而能够有效的对改变眼部肌肉的状态。优选的,还可以将透镜的光学参数与透镜和显示模块之间的距离进行匹配的方式促使眼球进行远近交替式的观看显示模块中的显示内容。具体的,显示模块3上可以显示静止的图像特征,在用户透过透镜观察静止的图像特征的过程中,基于一定的时间间隔,透镜能够进行自动切换,即由当前第一光焦度的透镜切换为第二光焦度的透镜,第一光焦度和第二光焦度是彼此不同的两个参数。由于透镜光焦度的更换,此时用户通过透镜观看到的静止图像特征变得模糊,为了让静止图形特征再次变得清晰,需要适应性地增大或减小透镜与显示模块之间的距离。在上述过程中,使用第一光焦度的透镜进行观看时,用户的晶状体处于一种形态,使用第二光焦度的透镜进行观看时,用户的晶状体处于另一种形态。此外,移动第二光焦度的透镜的过程中,用户的晶状体处于一种时刻变化形态,从而有效地改善了用户晶状体的形态,能够有效地缓解眼睛疲劳。
优选的,视觉训练装置的第三使用状态是实时监控调整状态。用户需要在一定的时间段内持续使用视觉训练装置。例如,用户在日常工作或学习中均可以按照佩戴眼镜的方式持续佩戴视觉训练装置,视觉训练装置的环境监测模块、中央处理模块和用眼状态评估模块处于实时工作状态。
具体的,环境监测模块可以监测环境中的光强度,当检测到当前的光强度大于一定阈值会对眼睛造成损伤时,通过中央处理模块控制显示模块的颜色或透明度以减弱进入眼球的光照强度,或者环境监测模块通过图像采集装置实时采集当前视角下的图像信息并将其实时传输至显示模块中进行显示,此时,显示模块的透明度可以调整为零以使得用户完全依赖于图像采集装置采集的图像信息以感知周边环境状态而不受强烈的光照的影响。
环境监测模块还可以监测用户的当前视觉条件,例如是用户所观察到的手机屏幕或书本中的字体的大小、用于眼镜与手机屏幕或书本的距离、用户观察的目标的亮度与周边环境的亮度差异或用户与所观察目标之间的角度。判断用户的当前视觉条件能够有效地用户是否处于一种不良的用眼习惯中,在用户处于不良的用眼习惯中的情况下,视觉训练装置能够生成报警信息以提醒用户及时纠正错误的用眼习惯。例如,基于生成的报警信息,用户可以被通知增大手机中的显示字体、降低手机屏的亮度或改变与手机屏幕之间的角度和距离。在用户处于不良的用眼习惯中的情况下,视觉训练装置还能够通过显示纠正后的图像信息的方式对视觉条件进行主动纠正。例如,用户在光照强度强烈的阳光下观看书本中的小字体文章的情况下,环境监测模块1的图像采集器将采集的图形信息降低对比度且增大字体后,通过显示模块3显示给用户查看,从而主动改变了用户的视觉条件。
优选的,在视觉训练装置的第三使用状态下,环境监测模块和用眼状态评估模块还能够进行配合工作。具体的,用眼状态评估模块通过其朝向用户眼部的图像采集装置采集的图像数据确定用户双眼的使用状态。例如,可以通过用户双眼充血的图像可以判断用户处于过度用眼状态,眼睛急需休息。在确定眼镜急需休息的条件下,通过环境监测模块监测用户当前用眼场合的重要性,针对不同重要程度的用眼场合形成不同的疲劳缓解方案。例如在用户参加重要会议或演讲的场合,用眼评估状态评估模块分别评估左眼和右眼的疲劳程度后,在对应于左眼和右眼的显示模块中显示不同的图像内容。例如,在左眼的疲劳程度高于右眼时,视觉训练装置可以降低与左眼的对应的显示模块的透明度,并在其中显示例如是远近交替变化的图像,使得左眼改善其晶状体绷紧状态。同时,将环境监测模块的图像采集装置采集的图像信息全部显示到与右眼对应的显示模块中以使得用户通过疲劳程度低的右眼感知周边环境状态。优选的,在用户的日常工作或学习场合,视觉训练装置可以直接将显示模块的透明度降至最低以强制用户休息。优选的,视觉训练装置基于环境监测模块和用眼状态评估模块生成疲劳缓解方案,在该疲劳缓解方案执行之前,可以通过语音或图像播放对用户进行提醒并在获取用户执行许可的条件下方可继续执行疲劳缓解方案。
优选的,第二图像信息中包括若干个图像特征,图像特征可以是环境中的任何物体或人物。降低至少一个图像特征相对于其他图像特征的大小并按照增大直线距离的方式匹配光学参数,可以使得眼睛模拟看远处的物体的过程,从而能够调整睫状体的形态。用眼状态评估模块5至少还能够提取其采集的第一图像信息中用户的眼球位置、眼球浑浊度和/或晶状体的曲率半径以评估眼睛的视觉正常状态。例如,通过比较双眼眼球在观看显示模块中同一位置的图像特征时的位置以确定眼镜是否存在斜视。
优选的,视觉训练策略至少包括由改变透镜的光学参数、改变透镜与显示模块之间的直线距离以及通过显示模块按照既定方式显示可视内容。例如,可视内容由若干种不同类型的第二图像信息组成,可以按照周期性显示可视内容的方式形成视觉训练策略,通过调节双眼观看例如是运动的画面、不同亮度、不同背景颜色的周期性变化的可视图像,能够有效的改善双眼的状态。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步改进,重复的内容不再赘述。
优选的,显示模块能够被配置为具有若干种不同的工作状态的工作模式。一个或多个显示模块3按照分别对应左眼和右眼的方式将其中的显示内容显示给用户,在视觉训练装置通过一个显示模块为左眼和右眼同时显示内容的情况下,显示模块的不同部分构成了左眼和右眼的显示区域。例如,在显示模块和透镜之间设置分割部件将透镜和显示模块分割为互不干涉的两个部分,即左眼透过左侧的透镜无法看到位于右侧的显示模块中的显示内容。显示给用户的可视内容可以是通过图像采集器实时采集的用户当前视角下的全景图像,也可以是内置视觉训练装置的存储模块中的用于缓解用眼疲劳的可视图像。可视图像能够以例如是游戏、视频、3D视频、静止图像、虚拟现实图像或者动态图像、静态图像与渲染背景结合形成的综合图像,其中,渲染背景是多种由RGB色彩,例如红色、蓝色、绿色或棕色。优选的,用于缓解用眼疲劳的可视图像随时间的变化呈现动态变化状态,提供给左眼和右眼的可视图像可以完全不同或者仅是其中的一个或多个图像特征不同。
优选的,显示模块能够将其呈现的显示内容针对不同的眼睛状态进行适应性修改以进行呈现,使得显示模块能够对例如是弱视、斜视或双眼视力状态差距大进行康复性训练。具体的,显示模块至少能够按照下述方式对呈现的内容进行修改以强制用户使用双眼对可视图像进行正确识别。
S1:将左眼和右眼对应的显示模块中的图像进行局部模糊。左眼和右眼对应的图像的模糊可以不同时进行或者按照不同的模糊程度进行。例如,在左眼近视度高于右眼的情况下,为了降低用户在识别过程中对近视度较低的右眼的依赖程度,可以将左眼对应的图像的模糊程度设置为低于右眼对应的图像的模糊程度,再配合左眼对应的透镜的光焦度以及其透镜与显示模块之间的距离。通过增大近视程度更高的左眼的使用程度的方式对左眼进行特定训练,能够逐渐降低用户在日常观察中对近视程度低的右眼的依赖程度,进而可以有效地控制左眼和右眼之间视力差异的加剧。
S2:显示模块中的图像特征能够相对于固定的背景进行移动。例如,与右眼对应的显示模块中的图像特征可以按照与左眼对应的显示模块中的位置进行调整,其中,右眼是依据用眼状态评估模块判断存在斜视的眼睛,左眼是依据用眼状态评估模块判断不存在斜视的眼睛。依据正常眼睛中的图像特征的位置对非正常眼睛中的图像特征的位置进行修正,其能够对非正常眼睛进行康复性锻炼,在不断强化使用的过程中,逐渐康复或缓解用户的斜视状态。
S3:改变图像特征的亮度、颜色、对比度或透明度。例如,显示模块中的显示内容的透明度能够随时间变化。通过改变不同帧数的图像内容的透明度可以利用当前图像帧与当前图像帧之后的图像形成视觉分层效果。具体的,可以将正常的左眼对应的显示模块中的显示内容的透明度设置为20%并且该显示内容的背景颜色为黑色,此时用于显示模块的每一个像素具有图像像素的20%和黑色像素的80%,从而能够显著地将左眼对应的显示内容显著变暗。同时,显示给存在弱视的右眼的显示内容的透明度设置为零且该显示内容的背景颜色为黑色,此时显示内容保持完全不透明的状态,其黑色背景不可见从而不会对显示内容造成任何调光作用。通过上述方式,将较暗的图像内容显示给较强的眼睛,将较亮的图像内容显示给较弱的眼睛,可以有效的保护较弱的眼睛。
优选的,在左眼和右眼对应的显示模块中的显示内容能够按照不同的循环交替速度进行循环交替。例如,左眼对应的显示内容按照五次每秒的速度进行交替,右眼对应的显示内容按照每秒十次的速度进行交替。
优选的,中央处理模块被配置为能够根据时间独立地改变透镜的光焦度、透镜与显示模块之间的距离的方式。通过独立控制的方式,能够使得显示屏幕基于当前的左眼和右眼的状态将视觉内容控制在焦距中心处。例如,可以每五秒将透镜的光焦度的屈光度等级由-2切换为+2。在屈光度等级为+2的条件下,可以刺激用户眼睛进行放松调节,即用户需要最大程度的放松其眼部肌肉使得晶状体的表面曲率降低以变得更平坦。
实施例3
本实施例是对前述实施例1和实施例2的进一步改进,重复的内容不再赘述。
本发明还公开另一种优选的视觉训练装置,通过佩戴的方式能够便捷的进行使用。如图3所示,穿戴装置包括用于第一外框架8和第二外框架9。第一外框架8的形状由中空且有一个面呈开放状的长方体形限定,其中,视觉训练装置可以按照整体嵌入第一外框架的中空型腔中的方式进行固定。第二外框架9的形状由中空且一个面呈开放状的长方体形限定,其中,第二外框架的开放状端面的截面曲线与眼部位置处的皮肤曲线一致,或者第二外框架的开放状端面上按照粘接的方式固定有一个密封圈,使得用户在佩戴时,第二外框架能够紧密贴合眼部皮肤,避免漏光而导致用户受外界光照的影响。第二外框架的与其开放状端面平行的另一个端面上设置有两个通孔10,通过透镜旋转落入通孔的视野范围内的方式选择所需的透镜。优选的,当视觉训练装置整体嵌入第一外框架的中空型腔中的情况下,第二外框架按照卡接或螺栓连接的方式固定在第一外框架的开放状端面上。
优选的,如图5所示,第二外框架的长边方向上可以设置类似于眼镜腿的支撑结构,通过该支撑结构可以实现穿戴装置的穿戴。第一外框架和第二外框架上还可以按照设置束带18的方式,通过束带18将穿戴装置固定在头部上。
优选的,视觉训练装置的各个模块可以按照单独固定的方式分别固定在第一外框架和第二外框架上。具体的,环境监测模块至少包括第一图像采集器11,其中,第一图像采集器按照其拍摄方向背对眼睛的方式采集眼睛在当前视角下能够获取的所有图像信息,即第一图像采集器采集的图像信息的范围保持与用户裸眼条件下看到的视野范围一致。第一图像采集器11固定在第一外框架的与其开放端面垂直的上端面上。显示模块可以是液晶柔性显示屏。显示模块可以是两个以分别对应左眼和右眼,其中,显示模块通过滑动副固定在第一外框架的与其开放状端面平行的端面上。两个显示模块之间的水平距离可以通过滑动副的移动进行增大或减小,例如,显示模块之间的距离根据测量的双眼的瞳孔距离进行动态调整,使得显示模块的几何中心、透镜的几何中心和瞳孔始终保持在同一直线上。优选的,显示模块在不通电工作的情况下,可以通过卷曲的方式内置在第一外框架的中,此时,显示模块并不会阻挡双眼对外界事物的观察。显示模块在通电工作的情况下,显示模块进行舒展以使得双眼能够直接观察到显示模块中的显示内容。
优选的,若干个不同光焦度的透镜4安装在一个固定圆环7的内表面上,第一外框架的内表面上具有一个与固定圆环的弧度相匹配的凹槽,固定圆环按照卡入凹槽的方式与外壳滑动连接,使得固定圆环能够围绕其自身轴线进行旋转。若干个透镜按照360°环绕固定圆环的轴线的方式固定在固定圆环的内表面上,其中,透镜的工作表面垂直于固定圆环的轴线方向,并且至少一个透镜的几何中心能够与显示模块的几何中线位于同一水平面上,进而使得眼睛、透镜和显示模块能够位于同于水平直线上,眼睛能够完全透过透镜观察到显示模块上显示的内容。优选的,固定圆环7由内环7a和外环7b组成,其中内环和外环通过滚珠并按照彼此嵌套的方式连接。若干个透镜固定在内环上,内环能够绕其自身轴线进行旋转。第一外框架的内表面上的上、下、左和右四个方向上均设置有至少一个轴向延伸方向垂直于透镜表明的滑轨12,外环7b上设置有若干个与滑轨12匹配的通孔,滑轨按照穿过外环的通孔的方式与滑轨滑动连接。内环和外环分别通过一个驱动装置驱动其旋转和直线运动。驱动装置可以根据实际情况,内置于第一外框架的中空型腔中的合适位置处,从而能够按照旋转内环的方式选择所需的透镜,并按照直线移动外环的方式改变透镜与显示模块之间的距离。
优选的,用眼状态评估模块5与第二图像采集器13进行配合使用。例如,第二图像采集器通过螺纹连接或卡接的方式可拆卸地固定在第二外框架上,其图像采集的方向朝向眼睛方向以使得其能够完整地采集双眼的图像信息。第二图像采集器可以按照间隔一定时间周期的方式对双眼的图像信息进行采集,或者可以按照采集一定时间周期内双眼的图像信息的方式进行。通过第二图像采集器采集的图像信息传输至用眼状态评估模块中进行评估以确定用户当前的双眼状态,例如,通过眼部充血情况或眨眼频率可以判断双眼是否处于疲劳或用眼过度状态。在判断双眼处于疲劳或用眼过度状态的情况下,通过中央处理模块生成应对措施并控制显示模块和透镜进行对应操作以缓解当前的用眼状态。优选的,用眼状态评估模块可以是一种数据处理服务器或数据处理芯片,其可以根据具体情况内置在第一外框架的中空型腔中的合适位置处。
优选的,中央处理模块可以是一种数据处理服务器或数据处理芯片,其被配置为基于环境监测模块和用眼状态评估模块传输的数据信息生成改善当前用眼状态的策略,并依据该策略控制透镜和显示模块进行工作的工作模式。中央处理模块可以根据具体情况内置在第一外框架的中空型腔中的合适位置处。
优选的,穿戴装置还包括内置在第一外框架中的通信模块14,通过通信模块能够实现穿戴装置与其它外接设备之间的通信连接。例如,可以通过通信模块将手机与穿戴装置进行通信连接,从而可以通过手机对穿戴装置进行个性化配置,例如配置显示模块显示内容的类别、其交替更换频率或透镜的光学参数。
优选的,穿戴装置还包括存储模块15,存储模块用于存储用户的配置数据、预设的显示模块的显示内容和显示方案或外界导入的其他数据信息。例如,用户可以通过与穿戴装置通信连接的例如是手机、平板电脑或智能手表上传个性化的显示内容。
优选的,穿戴装置还包括供电模块16,通过供电模块可以为其他电子模块供电以保证其正常工作。穿戴装置还包括用于驱动内环和外环进行运动的驱动模块17。
为了便于理解,将穿戴装置的各模块之间的相互交互关系进行详细论述。
图4示出了穿戴装置的各模块之间的连接关系示意图。如图4所示,环境监测模块1、用眼状态评估模块5、显示模块3、存储模块15、供电模块16和驱动模块17均通信地耦合至中央处理模块2。第一图像采集器和第二图像采集器分别通信地耦合至环境监测模块和用眼状态评估模块。
第二图像采集器采集用户双眼的图像信息并将其传输至用眼状态评估模块中进行处理,用眼状态评估模块根据其接收的图像信息判断用户双眼的使用状态。当判断用户的双眼处于需要调整的情况下,中央处理器控制第一图像采集器、驱动模块和/或显示模块进行工作。在一种优选的实施例下,中央处理器控制第一图像采集器采集当前视角下的关于环境的图像数据并将其传输至环境监测模块中进行第一级处理,其中,第一级处理可以是基于图像处理技术对采集的图像进行补光、去噪或画质增强处理以提高采集图像的可识别度,随后将处理后的图像通过显示模块进行显示。在另一种优选的实施例下,中央处理模块根据用眼使用状态信息制定用眼状态的眼睛训练策略,并访问调用存储模块中的图像内容并将其在显示模块中进行显示,同时,中央处理器还按照眼睛训练策略控制驱动模块工作以改变透镜的光焦度及其与显示模块之间的距离。
需要注意的是,上述具体实施例是示例性的,本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案,而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白,本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种针对老年人的视觉训练装置,至少包括彼此通信地耦合的环境监测模块(1)、显示模块(3)和用眼状态评估模块(5),其特征在于,基于所述用眼状态评估模块(1)采集用于确定视觉状态评估值的第一图像信息,在所述视觉状态评估值低于阈值(D1)的情况下,所述环境监测模块(1)采集第二图像信息传输至所述显示模块(3)进行显示,其中,
所述第二图像信息在透过至少一个与显示模块(3)的直线距离能够增大或减小的透镜(4)进行观看的情况下能够被至少设置成以下形态:
显示至左眼和右眼的第二图像信息彼此按照不同程度地改变其至少一个图像特征的模糊度、位置和/或透明度以具有差异性;
显示至视觉状态评估值较大的眼睛的第二图像信息相比于显示至视觉状态评估值较小的眼睛的第二图像信息具有更大的识别难度。
2.如权利要求1所述的视觉训练装置,其特征在于,所述中央处理模块(2)被配置为:基于获取的第一图像信息确定用户当前的视觉状态评估值;在所述视觉状态评估值低于阈值(D1)的情况下,所述中央处理模块(2)生成执行视觉训练策略的控制信号,其中,
所述显示模块(3)按照显示所述第二图像信息的方式响应所述控制信号;
所述透镜(4)按照改变其光学参数以及其与所述显示模块(3)之间的直线距离的方式响应所述控制信号,其中,所述光学参数至少包括光焦度,所述光学参数以及所述直线距离的按照匹配的方式改变以使得所述直线距离等于透镜(4)的焦距。
3.如权利要求2所述的视觉训练装置,其特征在于,所述第一图像信息是在一定时间周期内拍摄的双眼的图像信息和/或视频信息,其中,
所述用眼状态评估模块(5)至少能够提取第一图像信息中用户的眨眼频率、瞳孔大小尺寸、眼部充血程度和/或眼球运动状态以评估眼睛的疲劳程度;
在所述视觉状态评估值用于评估眼睛的疲劳程度且所述视觉状态评估值小于所述阈值(D1)的情况下,所述第二图像信息是用户双眼在裸视情况下基于当前视轴所能看到的周边环境的实时图像信息。
4.如权利要求3所述的视觉训练装置,其特征在于,所述用眼状态评估模块(5)至少还能够提取其采集的第一图像信息中用户的眼球位置、眼球浑浊度和/或晶状体的曲率半径以评估眼睛的视觉正常状态,其中,
在所述视觉状态评估值用于评估视觉正常状态且所述视觉状态评估值低于所述阈值(D1)的情况下,所述第二图像信息是预置在所述视觉训练装置中的图像特征的模糊度、位置、透明度和/或大小彼此不同的若干个以游戏、视频、静止图像、3D图像、动态图像和/或渲染背景结合形式显示的可视图像。
5.如权利要求4所述的视觉训练装置,其特征在于,所述实时图像信息至少按照调整亮度、去噪和/或画质增强的方式分别通过所述显示模块(3)显示至左眼和右眼。
6.如权利要求5所述的视觉训练装置,其特征在于,所述视觉训练策略按照周期性地显示所述可视图像的方式生成,其中,
在所述视觉状态评估值用于评估眼睛的疲劳程度且所述视觉状态评估值小于所述阈值(D1)的情况下,将所述可视图像显示至视觉状态评估值较小的眼睛,将所述实时图像信息显示至视觉状态评估值较大的眼睛,其中,
所述可视图像和所述实时图像信息按照每间隔时间周期(T1)后彼此进行交换的方式交替地显示至双眼。
7.如前述权利要求之一所述的视觉训练装置,其特征在于,所述环境监测模块(1)按照其视野范围与用户双眼在裸视情况下的视野范围相同的方式采集所述实时图像信息。
8.如权利要求7所述的视觉训练装置,其特征在于,增大第二图像信息识别难度的方法至少包括步骤:
增大第二图像信息中的至少一个图像特征的模糊度和/或透明度;
降低所述至少一个图像特征相对于其他图像特征的大小并按照增大所述直线距离的方式匹配所述光学参数。
9.如权利要求8所述的视觉训练装置,其特征在于,显示至左眼和右眼的所述第二图像信息能够按照彼此具有不同的循环播放速度进行显示。
10.如权利要求9所述的视觉训练装置,其特征在于,所述环境监测模块(1)通过背向用户面部的第一图像采集器(11)采集所述第二图像信息,所述用眼状态评估模块(5)通过朝向用户面部的第二图像采集器(13)采集所述第一图像信息。
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