CN112315754B - 一种基于vr眼镜的视力训练系统及vr眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于VR眼镜的视力训练方法，采用VR眼镜作为训练工作，包括如下步骤：1)获取用户的视力数据；2)调整VR眼镜的两块屏幕中心点的间距与用户的目距相同；3)在所述屏幕上显示目标图像，并根据用户的视力数据调整VR眼镜的焦距，以使目标图像可以在用户的视网膜上清晰成像；4)调整VR眼镜的焦距同时改变目标图像的大小来模拟目标图像的远近移动以锻炼用户视力并判断统计用户阶段训练达成率以及总训练达成率；本发明还提出了一种应用于前述基于VR眼镜的视力训练方法的VR眼镜；本发明的训练方法促使用户调整注视的焦距，达到有效锻炼睫状肌的目的；本发明的VR眼镜可以为用户的穴位进行电刺激按摩。
Description
技术领域
本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于VR眼镜的视力训练系统及VR眼镜。
背景技术
睫状肌是位于眼睛内部呈圆环状的平滑肌,作用是改变晶体的形状,以向近或远距离的东西对焦。睫状肌作用在于调节焦距,当眼睛往远处看时,睫状肌松弛,若是看近处,睫状肌就会收缩。当我们要把远距离的东西对焦时,睫状肌便会自然放松,把晶体定位的韧带拉紧,这样晶体就会变得扁平和纤薄些，减低晶体的对焦能力,有助我们观看远距离东西。
虚拟现实(virtual reality，VR)虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。目前市面上有一种基于VR的眼保仪，在显示屏上显示远近不断变化的目标，让使用者注视焦距变化的目标来强迫眼睛的晶状体跟随变化，以达到锻炼眼睛睫状肌的目的，从而起到治疗或缓解近视的作用，该种VR眼镜实际上运用了睫状肌训练法，但是单纯的根据显示屏现实的图像目标进行锻炼过程较为枯燥，注意力容易降低，但若睫状肌没有跟着显示的目标连贯拉动，效果就会大打折扣。
在目前的VR设备的控制，多是通过基于陀螺仪的头动感知的方式来锁定目标，但是头动并不会造成眼部视野的变化；眼球追踪，又称注视点追踪，是利用传感器捕获、提取眼球特征信息，测量眼睛的运动情况，估计视线方向或眼睛注视点位置的技术；眼球追踪作为提升VR产品体验的一项重要环节，可以解决清晰度、沉浸感、自然交互等诸多问题；通过眼部控制可以完成一些菜单操作，此外眼控在部分VR游戏中也有应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种基于VR眼镜的视力训练系统及VR眼镜。
本发明的技术方案如下：
本发明提出了一种基于VR眼镜的视力训练系统，采用VR眼镜作为训练工具，所述VR眼镜包括两个镜筒、两块屏幕、两组独立的调焦透镜组件，眼球追踪系统并搭载有视力训练软件，包括如下步骤：
1)获取用户的视力数据；
2)调整VR眼镜的两块屏幕中心点的间距至与用户的目距相同；
3)在所述屏幕上显示目标图像，并根据用户的视力数据调整VR眼镜的焦距，以使目标图像可以在用户的视网膜上清晰成像；
4)调整VR眼镜的焦距同时改变目标图像的大小来模拟目标图像的远近移动以锻炼用户视力；焦距的调整分阶段进行，在调整至每一阶段后，焦距稳定同时改变目标图像的显示位置，同时通过眼球追踪系统获取视点的运动轨迹，判断运动轨迹是否依次与目标图像的显示位置重合，并对判断结构进行分析统计，在焦距调整到下一阶段前，在屏幕上显示本阶段训练达成率以及总训练达成率。
进一步的，若总训练达成率介于60％-100％之间同时某一阶段训练达成率低于60％，则在所有阶段训练完成后返回至训练达成率低于60％的阶段重新训练，若总训练达成率低于60％，则重新开始调整焦距，重新训练。
进一步的，在步骤4)中，焦距每次变动耗时0.2-2s，在每一阶段焦距稳定时间为5-20s。
进一步的，步骤1)包括如下步骤：
1.1)在两块屏幕上显示完整的视力表，调节两个调焦透镜组件的屈光度模拟5米的距离，同时追踪眼球视点；
1.2)熄灭一块屏幕，在另一块屏幕上显示用于指示目标字标的选框，并在选框的外周设置用于指示视力图方向的四个指示图标，当眼球视点在选框外，屏幕上显示用于指示眼球视点的色点，色点在选框框选3s内在指示图标范围内显示、并与指示图标重合2.5s以上判断为选中，选框移动至一下目标字标处；判断色标选中的指示图标是否与目标字标的方向一致，统计判断结果，若连续3次色标位置错误则选框移动至视力图的上一行，若在视力图的同一行内色标位置全部正确，则输出并记录单眼视力数据；
1.3)熄灭显示视力图的屏幕并在另一块屏幕上显示视力图，重复步骤1.2)获得另一只眼的视力数据。
进一步的，所述基于VR眼镜的视力训练系统，还包括步骤5)在用户视力锻炼完成后，对用户的丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴给予中频电刺激。
本发明还提出了一种VR眼镜，应用于前述基于VR眼镜的视力训练系统，所述VR眼镜包括主机、设置在主机靠近脸部一侧边沿处的软垫，所述主机内设置有中频电路板，所述软垫上对应丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴的位置设置有磁疗头，所述磁疗头与中频电路板连接。
进一步的，所述磁疗头为突出设置在所述软垫表面的磁疗片。
进一步的，所述磁疗头包括棒状的磁疗棒，所述主机的两侧设置有侧腔，所述侧腔内设置有与所述磁疗棒垂直的摩擦腔，所述摩擦腔由平行且间隔设置的第一内板和第二内板围成，所述第一内板和第二内板上设置有贯通孔，所述磁疗棒的外周套设有支撑板且所述支撑板滑动连接于摩擦腔内，所述磁疗棒外壁至所述支撑板外沿的最小距离大于所述贯通孔的半径从而支撑板不会从贯通孔中脱出。
进一步的，所述支撑板内设置有沿支撑板的厚度方向贯通的支撑筒，所述磁疗棒螺纹连接在所述支撑筒内。
进一步的，所述磁疗头还包括与所述中频电路板连接的导电片，所述侧腔设置有与侧腔匹配的腔盖，所述导电片通过弹性块设置于所述腔盖的内侧面且与所述磁疗棒的内端抵接。
进一步的，所述磁疗棒偏心设置于所述支撑板上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的训练方法利用VR技术，通过屏幕纵深移动和目标图像的大小以及调焦透镜组件的焦距调节来模拟不同距离下的目标图像，促使用户调整注视的焦距，达到锻炼睫状肌的目的；在调整到焦距的每一个阶段后，通过眼球追踪系统判断用户眼睛的注视点是否与目标图像的位置相同，来判断用户是否走神，若用户总训练达成率较低，则需要用户重新锻炼，以达到训练有效的目的；
本发明的VR眼镜可以在睫状肌锻炼完成后为用户的穴位进行电刺激按摩，磁疗头可以准确的贴合用户的穴位，达到良好的疗效。
附图说明
图1为本发明一个实施例的VR眼镜的俯视结构示意图。
图2为本发明一个实施例的主机的俯视结构示意图。
图3为本发明一个实施例的磁疗头的结构示意图。
图4为本发明另一个实施例的磁疗头的结构示意图。
图中，主机(1)、侧腔(3)、磁疗棒(4)、磁疗片(5)、支撑板(6)、摩擦腔(7)、第一内板(8)、第二内板(9)、支撑筒(10)、腔盖(11)、弹性块(12)、导电片(13)、接触片(14)、软垫(15)、挡头(16)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种基于VR眼镜的视力训练系统，采用VR眼镜作为训练工具，所述VR眼镜包括两个镜筒、两块屏幕、两组独立的调焦透镜组件、眼球追踪系统并搭载有视力训练软件，包括如下步骤：
1)获取用户的视力数据；
2)调整VR眼镜的两块屏幕中心点的间距至与用户的目距相同；
3)在所述屏幕上显示目标图像，并根据用户的视力数据调整VR眼镜的焦距，以使目标图像可以在用户的视网膜上清晰成像；
4)调整VR眼镜的焦距同时改变目标图像的大小来模拟目标图像的远近移动以锻炼用户视力；焦距的调整分阶段进行，焦距每次变动耗时0.2-2s，在每一阶段焦距稳定时间为5-20s，在调整至每一阶段后，焦距稳定同时改变目标图像的显示位置，同时通过眼球追踪系统获取视点的运动轨迹，判断运动轨迹是否依次与目标图像的显示位置重合，并对判断结构进行分析统计，在焦距调整到下一阶段前，在屏幕上显示本阶段训练达成率以及总训练达成率。本发明结合VR技术以及眼球追踪技术实现了用户睫状肌的锻炼以及用户锻炼情况的反馈，眼球追踪系统可用于捕捉以及判断用户的注意力状态；眼球追踪技术为现有技术，如在镜筒内环绕设置或在屏幕的四角设置朝向眼球照射的红外光源，镜筒的一侧设置对红外分析反射敏感的传感器，利用暗瞳眼部追踪原理获得用户的注视点，从而实现用户注视点的追踪，将连续时间下的不同注视点连起来即可得到视点的运动轨迹；调整两块屏幕之间的间距以实现目距的匹配、调整屏幕的纵深以调整屏幕与眼睛的距离、调整调焦透镜组件的焦距以使目标图像清晰或均为现有技术，如中国专利201711238551.1公开了通过调焦机构自动调节瞳距，即调整屏幕与眼睛之间的距离，另外，在中国专利CN201920173302.7中公开了通过设置一个固定透镜和一个活动透镜实现调焦的目的；屏幕纵深的调节和调焦透镜组件调节的目的均是为了调焦，因此，通过两者的配合可以目标图像远近的变化以及使目标图像清晰。
具体的，若总训练达成率介于60％-100％之间同时某一阶段训练达成率低于60％，则在所有阶段训练完成后返回至训练达成率低于60％的阶段重新训练，若总训练达成率低于60％，则重新开始调整焦距，重新训练。
进一步的，获取用户的视力数据通过人工输入获得或通过如下方法获得：在步骤1)中还包括，
1.1)在两块屏幕上显示完整的视力表，调节两个调焦透镜组件的屈光度模拟5米的距离，同时追踪眼球视点；
1.2)熄灭一块屏幕，在另一块屏幕上显示用于指示目标字标的选框，并在选框的外周设置用于指示视力图方向的四个指示图标，当眼球视点在选框外，屏幕上显示用于指示眼球视点的色点，色点在选框框选3s内在指示图标范围内显示、并与指示图标重合2.5s以上判断为选中，选框移动至一下目标字标处；判断色标选中的指示图标是否与目标字标的方向一致，统计判断结果，若连续3次色标位置错误则选框移动至视力图的上一行，若在视力图的同一行内色标位置全部正确，则输出并记录单眼视力数据；
1.3)熄灭显示视力图的屏幕并在另一块屏幕上显示视力图，重复步骤1.2)获得另一只眼的视力数据。
进一步的，所述基于VR眼镜的视力训练系统，还包括步骤5)在用户视力锻炼完成后，对用户的丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴给予中频电刺激。
本发明还提出了一种VR眼镜，如图1所示，应用于前述基于VR眼镜的视力训练系统，VR眼镜包括主机1、设置在主机1靠近脸部一侧边沿处的软垫15，主机1内设置有中频电路板，软垫15上对应丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴的位置设置有磁疗头，磁疗头与中频电路板连接，磁疗头刺激丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴中的一个或多个，达到刺激神经、促进血液循环、提高眼部周围组织活力的目的；竹空穴在眉尾结束点的凹陷处，有治疗头痛、目眩、目赤痛、消除眼睑跳动、消除视力障碍等作用；太阳穴位于头部侧面，眉梢和外眼角中间向后一横指凹陷处，有缓解目赤肿痛、眼镜疲劳、视神经萎缩等作用；瞳子髎穴位于面部,眼睛外侧一厘米处，有缓解目赤、目痛、怕光羞明、迎风流泪、远视不明、白内障、目翳、青少年近视眼、视网膜出血、视神经萎缩等作用。
在一个实施例中，如图1所示，磁疗头为突出设置在软垫15表面的磁疗片5，磁疗片5采用直径30mm以内的电极片如硅胶电极片、导电橡胶电极片或金属电极片等；在VR眼镜佩戴后，在本实施例中，软垫15的位置以及厚度与前述的三个穴位适应，使得磁疗片5能够软垫15的作用贴在人脸皮肤上。
在一个实施例中，如图2所示，磁疗头包括棒状的磁疗棒4，磁疗棒4可以采用铝合金或不锈钢材质，主机1的两侧设置有侧腔3，侧腔3内设置有与磁疗棒4垂直的摩擦腔7，摩擦腔7由平行且间隔设置的第一内板8和第二内板9围成，第一内板8和第二内板9上设置有贯通孔，磁疗棒4的外周套设有支撑板6且支撑板6滑动连接于摩擦腔7内，磁疗棒4外壁至支撑板6外沿的最小距离大于贯通孔的半径从而支撑板6不会从贯通孔中脱出，支撑板6摩擦腔7的内壁摩擦式定位，支撑板6在没有轴向力作用时不会发生位置变化；支撑板6透明，有利于工作人员找准穴位，也可以在人脸的穴位上贴上或画上用于指示穴位位置的标识圈；由于丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴的位置不同，因此，对应每一个穴位设置一个导电棒以及摩擦腔7，摩擦腔7的延伸方向优选的与磁疗棒4的延伸方向垂直；由于人的脸型不同可能会出现穴位位置的偏移，用户在佩戴VR眼镜后，由工作人员捏着磁疗棒4的远离人脸的一端调整磁疗棒4的位置，通过人工调整磁疗棒4的位置能够使磁疗棒4对位各个穴位，确保良好的电刺激效果；支撑板6的外周优选为圆形，磁疗棒4位于支撑板6中心或偏心设置于支撑板6上，优选的，磁疗棒4偏心设置于支撑板6上，从而仅通过旋转支撑板6就可以调整磁疗棒4的位置，此时，软垫15位置靠外、位于磁疗棒4外围。
在一个实施例中，如图3所示，支撑板6内设置有沿支撑板6的厚度方向贯通的支撑筒10，磁疗棒4螺纹连接在支撑筒10内，由于人脸脸型和胖瘦的差异，在使用磁疗棒4时可能会出现磁疗棒4接触不到皮肤的可能性，因此，通过相对旋转磁疗棒4调整磁疗棒4相对于支撑筒10的伸出长度，使得，磁疗棒4可以接触到人脸皮肤；优选的，侧腔3匹配有腔盖11，腔盖11内侧设置有弹性垫块，磁疗棒4靠近弹性垫块的一端设置有挡头16，挡头16上设置有允许导线穿出的第一孔；在调整磁疗棒4的伸出长度后，盖上腔盖11，弹性当头抵在弹性垫块上防止松动，从而锁定了磁疗棒4的伸出长度。
在一个实施例中，如图4所示，磁疗头还包括与中频电路板连接的导电片13，侧腔3设置有与侧腔3匹配的腔盖11，导电片13通过弹性块12设置于腔盖11的内侧面且与磁疗棒4的内端抵接，导电片13将中频电路板的脉冲电流传递给磁疗棒4实现电刺激；弹性块12由海绵块、聚氨酯块、塑料扁筒、或压缩弹簧构成以提供弹力；优选的，磁疗棒4靠近导电片13的一端设置有尺寸大于磁疗棒4尺寸的接触片14，用于提高磁疗棒4与导电片13的接触面积，以增加导电性和接触稳定性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于VR眼镜的视力训练系统，采用VR眼镜作为训练工具，所述VR眼镜包括两个镜筒、两块屏幕、两组独立的调焦透镜组件、眼球追踪系统，并搭载有视力训练软件，其特征在于，包括如下步骤：
1)获取用户的视力数据；
2)调整VR眼镜的两块屏幕中心点的间距至与用户的目距相同；
3)在所述屏幕上显示目标图像，并根据用户的视力数据调整VR眼镜的焦距，以使目标图像可以在用户的视网膜上清晰成像；
4)调整VR眼镜的焦距同时改变目标图像的大小来模拟目标图像的远近移动以锻炼用户视力；焦距的调整分阶段进行，在调整至每一阶段后，焦距稳定同时改变目标图像的显示位置，同时通过眼球追踪系统获取视点的运动轨迹，判断运动轨迹是否依次与目标图像的显示位置重合，并对判断结构进行分析统计，在焦距调整到下一阶段前，在屏幕上显示本阶段训练达成率以及总训练达成率；
步骤1)包括如下步骤：
1.1)在两块屏幕上显示完整的视力表，调节两个调焦透镜组件的屈光度模拟5米的距离，同时追踪眼球视点；
1.2)熄灭一块屏幕，在另一块屏幕上显示用于指示目标字标的选框，并在选框的外周设置用于指示视力图方向的四个指示图标，当眼球视点在选框外，屏幕上显示用于指示眼球视点的色点，色点在选框框选3s内在指示图标范围内显示、并与指示图标重合2.5s以上判断为选中，选框移动至一下目标字标处；判断色标选中的指示图标是否与目标字标的方向一致，统计判断结果，若连续3次色标位置错误则选框移动至视力图的上一行，若在视力图的同一行内色标位置全部正确，则输出并记录单眼视力数据；
1.3)熄灭显示视力图的屏幕并在另一块屏幕上显示视力图，重复步骤1.2)获得另一只眼的视力数据。
2.根据权利要求1所述的基于VR眼镜的视力训练系统，其特征在于：在步骤4)中，焦距每次变动耗时0.2-2s，在每一阶段焦距稳定时间为5-20s。
3.根据权利要求1所述的基于VR眼镜的视力训练系统，其特征在于，还包括步骤5)在用户视力锻炼完成后，对用户的丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴给予中频电刺激。
4.一种VR眼镜，应用于权利要求1至3所述的基于VR眼镜的视力训练系统，其特征在于：所述VR眼镜包括主机、设置在主机靠近脸部一侧边沿处的软垫，所述主机内设置有中频电路板，所述软垫上对应丝竹空穴、太阳穴和瞳子髎穴的位置设置有磁疗头，所述磁疗头与中频电路板连接。
5.根据权利要求4所述VR眼镜，其特征在于：所述磁疗头为突出设置在所述软垫表面的磁疗片。
6.根据权利要求4所述的VR眼镜，其特征在于：所述磁疗头包括棒状的磁疗棒，所述主机的两侧设置有侧腔，所述侧腔内设置有与所述磁疗棒垂直的摩擦腔，所述摩擦腔由平行且间隔设置的第一内板和第二内板围成，所述第一内板和第二内板上设置有贯通孔，所述磁疗棒的外周套设有支撑板且所述支撑板滑动连接于摩擦腔内，所述磁疗棒外壁至所述支撑板外沿的最小距离大于所述贯通孔的半径从而支撑板不会从贯通孔中脱出。
7.根据权利要求6所述的VR眼镜，其特征在于：所述支撑板内设置有沿支撑板的厚度方向贯通的支撑筒，所述磁疗棒螺纹连接在所述支撑筒内。
8.根据权利要求6所述的VR眼镜，其特征在于：所述磁疗头还包括与所述中频电路板连接的导电片，所述侧腔设置有与侧腔匹配的腔盖，所述导电片通过弹性块设置于所述腔盖的内侧面且与所述磁疗棒的内端抵接。
9.根据权利要求6至8任一项所述的VR眼镜，其特征在于：所述磁疗棒偏心设置于所述支撑板上。
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