CN112147800A - 智能眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能眼镜，主要解决现有的通过远化镜预防近视的方式不能从干预光线强度的角度预防近视的问题。本发明提供的智能眼镜，其镜片包括电致变色玻璃和光致变色玻璃，同时眼镜中还设置了光线传感器和控制器，光致变色玻璃能够自适应光照强度调节透光度，而控制器能够根据光线传感器检测到的环境光照强度智能调节电致变色玻璃的透光度，通过电致变色玻璃和光致变色玻璃对镜片透光度的双重调节，能够为眼镜提供舒适的光照强度，从而预防眼睛近视。本发明的眼镜非常适合预防儿童近视使用，能够很好地保护儿童的视力。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能眼镜。
背景技术
现有的防近视眼镜普遍采用远化镜形式，通过产生前离焦，将看近的焦点移向远方，让“近视”转变成“远视”，通过训练提高调节灵敏度及视野灵敏度，以抵消后离焦，从而预防近视发展。这种防近视方式需要反复训练眼球的调焦灵敏度，造成眼睛视觉不稳定，同时这种防近视方式只是从眼球焦距调节的角度预防近视，没有考虑光线强弱对眼睛视力造成的影响，不能从干预光线强度的角度预防近视。
发明内容
本发明主要目的在于，提供一种智能眼镜，以解决现有的通过远化镜预防近视的方式不能从干预光线强度的角度预防近视的问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种智能眼镜，包括镜架，所述镜架上安装有镜片，所述镜片包括电致变色玻璃和光致变色玻璃，所述电致变色玻璃在未被施加电场时为全透明状态，所述光致变色玻璃在未受到光照时为全透明状态，所述光致变色玻璃与所述电致变色玻璃相互重叠并贴合，所述镜架上还安装有：
光线传感器，用于检测环境光照强度；
控制器，与所述光线传感器和所述电致变色玻璃连接，用于根据所述环境光照强度改变所述电致变色玻璃的透光度。
进一步地，所述控制器在所述环境光照强度高于预设阈值时，对所述电致变色玻璃施加电场，以降低所述电致变色玻璃的透光度，在所述环境光照强度不高于所述阈值时，停止对所述电致变色玻璃施加电场，以使所述电致变色玻璃恢复原有透光度。
进一步地，所述镜架上还安装有LED指示灯，所述LED指示灯与所述控制器连接，所述控制器用于在所述环境光照强度持续未处于预设范围达到第一时长时，驱动所述LED指示灯发出光报警信号。
进一步地，所述镜架上还安装有姿态传感器和振动马达，所述姿态传感器和所述振动马达与所述控制器连接，所述姿态传感器用于检测所述镜架的水平角度，所述控制器用于在所述水平角度持续高于预设值达到第二时长时，驱动所述振动马达发出振动报警信号。
进一步地，所述姿态传感器为六轴惯性测量单元。
进一步地，所述光线传感器设置在所述镜片的内侧，所述环境光照强度为所述镜片前方的光线透过所述镜片后的光照强度。
进一步地，所述光线传感器设置在所述镜片的上方，所述环境光照强度为所述镜片前方的光照强度。
进一步地，所述电致变色玻璃和所述光致变色玻璃在非全透明状态时由上至下透光度均逐渐增高。
进一步地，所述镜架的至少一个镜腿上安装有锂离子充电电池，所述锂离子充电电池与所述控制器和所述光线传感器连接，以为所述控制器和所述光线传感器供电，所述镜架上还设置有充电接口和充电芯片，所述充电接口与所述充电芯片连接，所述充电芯片与所述锂离子充电电池连接，所述控制器与所述充电芯片连接。
进一步地，所述智能眼镜还包括数据存储芯片和蓝牙模块，所述数据存储芯片和所述蓝牙模块与所述控制器连接。
与现有技术相比，本发明提供的智能眼镜，其镜片包括电致变色玻璃和光致变色玻璃，同时眼镜中还设置了光线传感器和控制器，光致变色玻璃能够自适应光照强度调节透光度，而控制器能够根据光线传感器检测到的环境光照强度智能调节电致变色玻璃的透光度，通过电致变色玻璃和光致变色玻璃对镜片透光度的双重调节，能够为眼镜提供舒适的光照强度，从而预防眼睛近视。本发明的眼镜非常适合预防儿童近视使用，能够很好地保护儿童的视力。
附图说明
图1是本发明提供的智能眼镜的第一视角结构示意图；
图2是本发明提供的智能眼镜的第二视角结构示意图；
图3是本发明提供的智能眼镜的镜片的剖面结构示意图；
图4是本发明提供的智能眼镜的电路原理示意图；
图5是本发明提供的智能眼镜的开关电路示意图；
图6是本发明提供的智能眼镜的白色LED灯的电路连接示意图；
图7是本发明提供的智能眼镜的控制器及其连接电路示意图；
图8是本发明提供的智能眼镜的充电电路示意图；
图9是本发明提供的智能眼镜的电池电量检测电路示意图；
图10是本发明提供的智能眼镜的姿态传感器结构示意图；
图11是本发明提供的智能眼镜的姿态传感器姿态检测及振动报警电路示意图；
图12是本发明提供的智能眼镜的光敏二极管的电路连接示意图；
图13是本发明提供的智能眼镜的环境光照强度检测及LED报警示意图；
图14是数据存储芯片的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的智能眼镜，包括镜架1，镜架1上安装有镜片2。如图3所示，镜片2包括电致变色玻璃6和光致变色玻璃7。电致变色玻璃6在未被施加电场时为全透明状态，光致变色玻璃7在未受到光照时为全透明状态，光致变色玻璃7与电致变色玻璃6相互重叠并贴合。镜架1上还安装有光线传感器3和控制器13。
光线传感器3用于检测环境光照强度，控制器13与光线传感器3和电致变色玻璃6连接，控制器13用于根据环境光照强度改变电致变色玻璃6的透光度。光致变色玻璃7能够自适应光照强度调节透光度，而控制器13能够根据光线传感器3检测到的环境光照强度智能调节电致变色玻璃6的透光度，通过电致变色玻璃6和光致变色玻璃7对镜片2透光度的双重调节，能够为眼镜提供舒适的光照强度，从而预防眼睛近视。
具体来说，控制器13在控制电致变色玻璃6透光度时，在环境光照强度高于预设阈值时，通过对电致变色玻璃6施加电场，以降低电致变色玻璃6的透光度，在环境光照强度不高于阈值时，停止对电致变色玻璃6施加电场，以使电致变色玻璃6恢复原有透光度。
镜架1上还安装有LED指示灯8，LED指示灯8与控制器13连接，控制器13用于在环境光照强度持续未处于预设范围达到第一时长时，驱动LED指示灯8发出光报警信号。该预设范围是能够使眼睛处于最舒适的光照强度范围，即此时环境光照强度既不会太强，也不会太弱，如果环境光照强度处于该预设范围的最低值以下，说明环境光照强度过弱，如果环境光照强度处于该预设范围的最高值以上，说明环境光照强度过强。当环境光照强度持续过弱或过强达到预设的第一时长时，控制器13即通过LED指示灯8发出相应提醒。LED指示灯8由多个单色LED灯组成，包括红色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯。如图12和图13所示，光线传感器3可以采用光敏二极管来实现，光敏二极管一端通过电阻100K接到3.3V,另外一端接到地，再通过一个限流电阻接到MCU（即控制器13）的ADC（模数转换器）检测脚41。蓝色LED灯一端连接MCU的第23引脚，一端接3.3V。无光照时，光敏二极管的饱和反向漏电流很小，有光照时，光敏二极管的饱和反向漏电流增大。所以，根据光敏二极管的该饱和反向漏电流的变化，MCU的ADC读取的电压高低随光的亮度变化。当环境光照强度过弱时，蓝色LED闪烁10次，当环境光照强度过强时，蓝色LED常亮10秒。
镜架1上还安装有姿态传感器14和振动马达9，姿态传感器14和振动马达9与控制器13连接，姿态传感器14用于检测镜架1的水平角度，控制器13用于在水平角度持续高于预设值达到第二时长时，驱动振动马达9发出振动报警信号。姿态传感器14可为六轴惯性测量单元，具体可为型号为BM160的六轴惯性测量单元。BM160六轴惯性测量单元将最顶尖的16位三轴重力加速度计和超低功耗三轴陀螺仪集成于单一封装体中，采用14管脚LGA封装，尺寸为2.5×3.0×0.8mm3。当三轴重力加速度计和三轴陀螺仪在全速模式下运行时，耗电典型值低至950µA，极大降低能耗。如图10和图11所示，BM160六轴惯性测量单元作为姿态传感器14，通过I2C接口与MCU的第27引脚和第28引脚连接。振动马达9采用扁平马达，通过NMOS管驱动，驱动电压取自锂离子充电电池11电压，驱动IO口连接到MCU的第15引脚。当水平角度正常时，振动马达9无动作。当低头角度大于15度或者歪头角度大于15度，且持续时间超过60秒时，振动马达9开始振动。若用户在振动过程中抬头且眼睛平视前方，使姿态传感器14检测到的水平角度回到正常范围，则振动马达9自动停止振动。
光线传感器3可设置在镜片2的内侧，环境光照强度为镜片2前方的光线透过镜片2后的光照强度。当光线传感器3设置在镜片2内侧时，其检测到的环境光照强度为镜片2前方的光线透过镜片2后的光照强度，即照射到用户眼睛的光照强度，该光照强度才是人眼所真正接受的光照强度，因此，将光线传感器3设置在镜片2内侧时其检测到的光照强度值对于帮助用户眼睛获得舒适的光照强度更有参考意义。当然，也可以将光线传感器3设置在镜片2的上方，此时光线传感器3所检测到的环境光照强度为镜片2前方的光照强度，即照射到眼镜上的光照强度，而非照射到用户眼睛上的光照强度。
可将电致变色玻璃6和光致变色玻璃7设计成在非全透明状态时不同部位透光度不同，具体来说，电致变色玻璃6和光致变色玻璃7在非全透明状态时由上至下透光度均逐渐增高。前述“上”、“下”如图1和图2所示，即眼镜水平放置时竖直方向的上方和下方。由这种透光度由上至下逐渐增高的镜片结构制成的眼镜适宜夜间骑车或开车时佩戴，能够有效阻挡远处直射来的强光，又不影响佩戴者对近处的观察。
镜架1的至少一个镜腿4上安装有锂离子充电电池11，锂离子充电电池11与控制器13和光线传感器3连接，以为控制器13和光线传感器3供电，镜架1上还设置有充电接口5和充电芯片12，充电接口5与充电芯片12连接，充电芯片12与锂离子充电电池11连接，控制器13与充电芯片12连接。如图8和图9所示，充电芯片12可采用CPC4051充电IC，其充电电流为38mA.H，其充电状态检测脚连接MCU的第11引脚，红色LED灯一端连接MCU的第22引脚，一端接3.3V。绿色LED灯一端连接MCU的第20引脚，一端接3.3V。充电插入检测用两个电阻分压后连接到MCU的第43引脚。当给锂离子充电电池11充电的时候，MCU的第43引脚检测到高电平，MCU的第11引脚检测到低电平，红色LED灯亮，表示正在充电。当锂离子充电电池11电量充满时，MCU的第11引脚检测到高电平，红色LED灯灭，绿色LED灯亮。通过两个分压电阻连接到MCU的ADC检测脚，一端接连锂离子充电电池11的正极，另一端接地。MCU通过读取ADC的值，可以计算出锂离子充电电池11的剩余电量。
智能眼镜还包括数据存储芯片10和蓝牙模块15，数据存储芯片10和蓝牙模块15与控制器13连接。如图5和图6所示，开关机按键“ON/OFF”一端连接到MCU的第18引脚，另外一端连接到地。白色LED灯一端连接MCU的第21引脚，一端接3.3V。当按下开关机按键，开机，白色LED灯亮，蓝牙模块15进入蓝牙广播状态。当再次按下开关机按键，关机，白色LED灯灭，蓝牙模块15进入低功耗。如图14所示，数据存储芯片10为FM25Q16A，通过SPI总线与MCU进行通讯，SPI总线是一种高速全双工的的通讯总线，SPI总线总共包含4条总线，分别是CS、SCK、MOSI、MISO。数据存储芯片10可以记录开机、关机信息、环境光照强度警告信息，姿态告警信息、事件发生的时间点和事件类型编码，数据存储芯片10存满后，自动覆盖旧记录。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能眼镜，包括镜架，所述镜架上安装有镜片，其特征在于，所述镜片包括电致变色玻璃和光致变色玻璃，所述电致变色玻璃在未被施加电场时为全透明状态，所述光致变色玻璃在未受到光照时为全透明状态，所述光致变色玻璃与所述电致变色玻璃相互重叠并贴合，所述镜架上还安装有：
光线传感器，用于检测环境光照强度；
控制器，与所述光线传感器和所述电致变色玻璃连接，用于根据所述环境光照强度改变所述电致变色玻璃的透光度。
2.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述控制器在所述环境光照强度高于预设阈值时，对所述电致变色玻璃施加电场，以降低所述电致变色玻璃的透光度，在所述环境光照强度不高于所述阈值时，停止对所述电致变色玻璃施加电场，以使所述电致变色玻璃恢复原有透光度。
3.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述镜架上还安装有LED指示灯，所述LED指示灯与所述控制器连接，所述控制器用于在所述环境光照强度持续未处于预设范围达到第一时长时，驱动所述LED指示灯发出光报警信号。
4.如权利要求3所述的智能眼镜，其特征在于，所述镜架上还安装有姿态传感器和振动马达，所述姿态传感器和所述振动马达与所述控制器连接，所述姿态传感器用于检测所述镜架的水平角度，所述控制器用于在所述水平角度持续高于预设值达到第二时长时，驱动所述振动马达发出振动报警信号。
5.如权利要求4所述的智能眼镜，其特征在于，所述姿态传感器为六轴惯性测量单元。
6.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述光线传感器设置在所述镜片的内侧，所述环境光照强度为所述镜片前方的光线透过所述镜片后的光照强度。
7.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述光线传感器设置在所述镜片的上方，所述环境光照强度为所述镜片前方的光照强度。
8.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述电致变色玻璃和所述光致变色玻璃在非全透明状态时由上至下透光度均逐渐增高。
9.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述镜架的至少一个镜腿上安装有锂离子充电电池，所述锂离子充电电池与所述控制器和所述光线传感器连接，以为所述控制器和所述光线传感器供电，所述镜架上还设置有充电接口和充电芯片，所述充电接口与所述充电芯片连接，所述充电芯片与所述锂离子充电电池连接，所述控制器与所述充电芯片连接。
10.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，还包括数据存储芯片和蓝牙模块，所述数据存储芯片和所述蓝牙模块与所述控制器连接。
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