CN112790955A - 一种超表面结构的视力矫正设备及其矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超表面结构的视力矫正设备及其矫正方法，所述超表面结构的视力矫正设备包括可佩戴眼镜式设备和信号处理设备，可佩戴眼镜式设备包括镜片、疲劳检测装置、控制功能区和控制按钮，镜片包括基于表面结构的透镜和可控液晶光栅，基于表面结构的透镜能够通过简单的加工在同一平面上实现多种焦距，可控液晶光栅能够灵活调整透光区域，基于表面结构的透镜和可控液晶光栅相结合能够以简单的加工方式、较低的成本实现可调节焦距的镜片，从而降低视力矫正设备的成本。

Description

一种超表面结构的视力矫正设备及其矫正方法

技术领域

本发明涉及视力健康领域，特别是一种超表面结构的视力矫正设备及其矫正方法。

背景技术

当今很多人的工作都需要长时间关注电子显示屏，再加上智能手机的普及，大多数人都成了低头族，一有空闲就盯着手机屏幕，在注视电子显示设备时，会长时间且近距离地将视线集中于特定物品，会使得人体调节视线焦距的睫状肌发生痉挛，长期下来将影响到睫状肌调节水晶体的能力，使得两眼视线集中的能力下降，造成不可逆的视力损伤，最终导致视力的劣化成为当今人们普遍面临的问题。

现有技术中，主要采用两种方式来实现睫状肌的训练：1)通过变焦镜片来改变图像的焦距，但变焦镜片的价格较为昂贵，整个训练设备的结构较为复杂；2)通过基于液晶的变焦镜片或者多焦点镜片来改变用户视线的焦距，但变焦镜片或者多焦点镜片的制造成本较高，焦距调节能力较弱，使用场景具有一定的局限性。

为了解决大多数人面对的视力问题，如何在保证训练效果的情况下，降低睫状肌训练设备的成本和复杂性成为急需解决的问题。

发明内容

针对背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述超表面结构的视力矫正设备包括可佩戴眼镜式设备和信号处理设备，所述可佩戴眼镜式设备和所述信号处理设备通讯连接，所述可佩戴眼镜式设备包括镜片、疲劳检测装置、控制功能区和控制按钮。

进一步地，所述镜片包括所述基于表面结构的透镜和所述可控液晶光栅。

进一步地，所述基于表面结构的透镜划分为多个区域，每个所述区域包括呈阵列排布的多个薄而透明的石英柱，各个所述区域的光聚焦点互不相同。

进一步地，所述可控液晶光栅112包括第一电极结构、液晶层和第二电极结构。

进一步地，所述第一电极结构为面电极，所述第二电极结构为多个等间距排列的电极条，每10个所述电极条组成一个调控区域，在工作状态下，所述可控液晶光栅的驱动电路可以为每个所述调控区域提供独立的控制电压。

进一步地，所述电极条通电时，对应的液晶分子发生偏转，形成非透光区域，所述电极条断电时，对应的液晶分子不发生偏转，形成透光区域。

进一步地，所述疲劳检测装置向眼球连续发射脉冲信号，并接收反射波信号，所述信号处理设备基于所述反射波信号可以得到晶状体的3D图像。

进一步地，所述控制功能区为中空结构，内部设有处理器和所述可控液晶光栅的驱动电路。

进一步地，所述控制按钮可以选择所述可佩戴眼镜式设备的工作模式，所述可佩戴眼镜式设备具有不同的工作模式，每种工作模式下具有设定的多个连续的所述镜片的焦距。

同时保护一种超表面结构的视力矫正方法，基于上述超表面结构的视力矫正设备，所述超表面结构的视力矫正方法具体包括：

1)用户佩戴所述可佩戴眼镜式设备，选择合适的工作模式；

2)在特定模式下，通过控制电压控制所述可控液晶光栅的透光范围，依次调节所述镜片的焦距，使得人眼晶状体的屈光度跟随所述镜片焦距的变化而改变，使得睫状肌得到不断的运动；

3)在完成矫正后，所述疲劳检测装置依次对左右眼的睫状肌进行疲劳检测，所述信号处理设备基于检测数据判断睫状肌是否得到有效缓解，如果没有，则返回步骤2)继续进行矫正。

超表面结构的视力矫正设备及其矫正方法具有如下有益效果：

基于表面结构的透镜具有超薄结构，能够通过简单的加工在同一平面上实现多种焦距，可控液晶光栅能够灵活调整透光区域，基于表面结构的透镜和可控液晶光栅相结合能够以简单的加工方式、较低的成本实现可调节焦距的镜片，从而降低视力矫正设备的成本，在更大的范围内推广视力矫正设备，保护大家的视力健康。

附图说明

图1显示的是超表面结构的视力矫正设备的结构图；

图2显示的是镜片的结构图；

图3显示的是基于表面结构的透镜的结构图；

图4显示的是可控液晶光栅的结构图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，超表面结构的视力矫正设备包括可佩戴眼镜式设备1和信号处理设备2，可佩戴眼镜式设备1和信号处理设备2通讯连接。可佩戴眼镜式设备1包括镜片11、疲劳检测装置12、控制功能区13和控制按钮14。

如图2所示，镜片11包括基于表面结构的透镜111和可控液晶光栅112。如图3所示，基于表面结构的透镜111划分为多个区域，每个区域包括呈阵列排布的多个薄而透明的石英柱，通过合理设计各个石英柱的尺寸来保证通过特定区域的光线能够聚焦到同一焦点，各个区域的光聚焦点互不相同。如图4所示，可控液晶光栅112由上至下依次包括第一偏振片1121、第一基板1122、第一电极结构1123、第一配向层1124、液晶层1125、第二电极结构1126、第二配向层1127、第二基板1128和第二偏振片1129，第一基板1122和第二基板1128相对平行设置，第一电极结构1123设置于第一基板1122内侧，第二电极结构1126设置于第二基板1128内侧，液晶层25设置于第一电极结构1123和第二电极结构1126之间，第一配向层1124设置于液晶层1125与第一电极结构1123之间，第二配向层1127设置于液晶层1125与第二电极结构1126之间，第一配向层1124与第二配向层1127的配向方向垂直，从而可以对液晶层1125内的液晶分子进行配向作用，第一电极结构1123为面电极，第二电极结构1126为多个等间距排列的电极条，每10个电极条组成一个调控区域，在工作状态下，驱动电路可以为每一个调控区域提供独立的控制电压，在液晶光栅的电极条30通电时，与通电的电极条对应的液晶分子发生偏转，其他液晶分子不发生偏转，光线通过没有发生偏转的液晶分子时会逐步改变偏振方向，到达第二偏振片1129时偏振光的振动方向刚好和第二偏振片1129的吸收轴平行，光线通过，形成透光区域，光线通过发生偏转的液晶分子时不会改变偏振方向，到达第二偏振片1129时偏振光的振动方向刚好和第二偏振片1129的吸收轴垂直，光线不通过，形成非透光区域。可控液晶光栅112可以基于控制电压灵活控制透光区域的大小，从而控制用户能够观察到的透镜111的范围，从而改变镜片11的焦距。

疲劳检测装置12用于向眼球连续发射脉冲信号，脉冲信号可以为超声波脉冲信号，考虑到脉冲信号到达晶状体前表面时，会发生部分反射，由于晶状体是透明的，有部分脉冲信号能够透过晶状体，到达晶状体后表面，再次发生反射，疲劳检测装置12接收反射波信号，将反射波信号传输给信号处理设备2，信号处理设备2基于反射波信号可以得到晶状体的3D图像，从而得到晶状体的厚度，根据晶状体的厚度可以判断睫状肌是否疲劳，疲劳检测装置12可以在180度范围内进行旋转，分别对左右眼进行检测。

控制按钮14用于控制可佩戴眼镜式设备1的工作模式，按一次控制按钮14为启动可佩戴眼镜式设备，短时间内多次点击控制按钮14可以选择可佩戴眼镜式设备的工作模式，长时间按下控制按钮14可以关闭可佩戴眼镜式设备。可佩戴眼镜式设备根据具体的矫正需求具有不同的工作模式，每种工作模式下具有设定的多个连续的镜片的焦距。

控制功能区13为中空结构，内部设有处理器和可控液晶光栅的驱动电路，处理器可以接收来自控制按钮14的控制信号，基于控制信号控制可控液晶光栅的驱动电路。

基于上述视力矫正设备的的矫正方法包括如下步骤：

1)用户佩戴可佩戴眼镜式设备，选择合适的工作模式；

2)在特定模式下，通过控制电压控制可控液晶光栅的透光范围，依次调节镜片11的焦距，使得人眼晶状体的屈光度跟随镜片11焦距的变化而改变，使得睫状肌得到不断的运动；

3)在完成矫正后，疲劳检测装置12依次对左右眼的睫状肌进行疲劳检测，信号处理设备2基于检测数据判断睫状肌是否得到有效缓解，如果没有，则返回步骤2)继续进行矫正。

考虑到基于表面结构的透镜具有超薄结构，能够通过简单的加工在同一平面上实现多种焦距，可控液晶光栅能够灵活调整透光区域，基于表面结构的透镜和可控液晶光栅相结合能够以简单的加工方式、较低的成本实现可调节焦距的镜片，从而降低视力矫正设备的成本，在更大的范围内推广视力矫正设备，保护大家的视力健康。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述超表面结构的视力矫正设备包括可佩戴眼镜式设备和信号处理设备，所述可佩戴眼镜式设备和所述信号处理设备通讯连接，所述可佩戴眼镜式设备包括镜片、疲劳检测装置、控制功能区和控制按钮。

2.根据权利要求1所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述镜片包括所述基于表面结构的透镜和所述可控液晶光栅。

3.根据权利要求2所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述基于表面结构的透镜划分为多个区域，每个所述区域包括呈阵列排布的多个薄而透明的石英柱，各个所述区域的光聚焦点互不相同。

4.根据权利要求2所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述可控液晶光栅包括第一电极结构、液晶层和第二电极结构。

5.根据权利要求4所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述第一电极结构为面电极，所述第二电极结构为多个等间距排列的电极条，每10个所述电极条组成一个调控区域，在工作状态下，所述可控液晶光栅的驱动电路可以为每个所述调控区域提供独立的控制电压。

6.根据权利要求5所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述电极条通电时，对应的液晶分子发生偏转，形成非透光区域，所述电极条断电时，对应的液晶分子不发生偏转，形成透光区域。

7.根据权利要求2所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述疲劳检测装置向眼球连续发射脉冲信号，并接收反射波信号，所述信号处理设备基于所述反射波信号可以得到晶状体的3D图像。

8.根据权利要求2所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述控制功能区为中空结构，内部设有处理器和所述可控液晶光栅的驱动电路。

9.根据权利要求2所述的超表面结构的视力矫正设备，其特征在于，所述控制按钮可以选择所述可佩戴眼镜式设备的工作模式，所述可佩戴眼镜式设备具有不同的工作模式，每种工作模式下具有设定的多个连续的所述镜片的焦距。

10.请求保护一种超表面结构的视力矫正方法，基于权利要求2-9中任一项所述的超表面结构的视力矫正设备，所述超表面结构的视力矫正方法具体包括：

1)用户佩戴所述可佩戴眼镜式设备，选择合适的工作模式；

2)在特定模式下，通过控制电压控制所述可控液晶光栅的透光范围，依次调节所述镜片的焦距，使得人眼晶状体的屈光度跟随所述镜片焦距的变化而改变，使得睫状肌得到不断的运动；

3)在完成矫正后，所述疲劳检测装置依次对左右眼的睫状肌进行疲劳检测，所述信号处理设备基于检测数据判断睫状肌是否得到有效缓解，如果没有，则返回步骤2)继续进行矫正。

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