CN114114715B - 一种屈光度可变的防近视变色眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种屈光度可变的防近视变色眼镜，包括：眼镜框、镜片、微型摄像头、液晶、控制器和多个微型LED芯片；以瞳孔面的视轴与镜片的交点为中心的扁平椭圆区域为镜片的透光区；微型摄像头设置于眼镜框上，用于采集佩戴者的瞳孔图片，并根据瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴；液晶设置于镜片上，用于调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；控制器，用于根据微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；多个微型LED芯片设置于围绕在镜片侧边的眼镜框内，用于发出预设中心波长的光。本发明可以有效地帮助睫状肌运动，防止人眼景深减少，防止近视加深。

Description

一种屈光度可变的防近视变色眼镜

技术领域

本发明属于眼镜技术领域，具体涉及一种屈光度可变的防近视变色眼镜。

背景技术

近视，是指远景通过人眼屈光系统，成像在视网膜前面，而不是视网膜上。中国是近视眼大国，70％的青少年是近视眼，因此研究近视眼防治，具有重要意义。

目前采用远化镜是一种近视眼防治的方法。共有三种：1.虚焦远视化镜(即虚焦远化镜)：可将看近时的屈光焦点虚拟到5米以外的远方，直接抵消“看近”，并可提供远视化离焦(前离焦)，抵消看近时的周边视野后离焦，如戴虚焦远化镜、虚焦远化台灯等。2.调焦远视化镜(即眼灵敏度远化镜)：可引导眼屈光系统作看远—看近的调焦运动，引导眼球作360度视野扩大灵敏运动的方法。如灵敏度远化镜或谐振灵敏度远化镜等。3.移焦远视化镜(即自动远化镜)：可将看近时的屈光焦点移到5米以外的远方，直接抵消“看近”，并可提供逐渐加强的远视化离焦(前离焦)，抵消看近时的周边视野后离焦，如戴自动变焦远化镜等。虚焦远化镜属于基础性远视化镜，可用于预防近视发生或防止任何度数近视发展。由于其作用是静态、虚拟性的，当对有些顽固的近视不能很好控制时，可以加用具有动态远化作用的调焦或移焦远视化镜强化远视化作用，以获得更好的远期限效果。

新乐学和成长乐是两款市面上常见的防近视加深的镜片，据报道，这两款镜片对近视防控有较好的作用，成长乐的控制率在30％多，新乐学的控制率在 60％左右。这两款镜片都是基于离焦理论而研发的产品，但两者的设计存在巨大差异：

成长乐镜片采用的是“周边视力控制”技术，在矫正近视时，物象除了落在中心视网膜上，还可以落在周边视网膜上或前方，这就相当于给眼球发送了“停止”的信号来控制眼轴变长。

新乐学镜片采用的是“多区正向光学离焦”设计，分成看远和看近，将396 个微型透镜分布在镜片光学中心周围直径约32毫米的区域(图1)每个微型透镜均能形成近视离焦。即使在眼球旋转后，多区正向光学离焦设计也能持续提供近视离焦。

不管是哪种镜片，都有一个共同的使用体验，即中心位置是看远的！边缘看远是模糊的。因此，使用时需要平视，这样可以防止使用者斜眼视物，减弱周边光线对视网膜成像影响，眼球就不会被拉长，屈光度数就相对不容易上升。但是，采用周边离焦方式让光无法成像在视网膜上，虽然减弱了周边光线对视觉的影响，但是降低了人眼视觉质量，同时，周边离焦若控制不佳，也会引起的眼轴增长导致的近视加深。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种屈光度可变的防近视变色眼镜，以解决现有技术中周边光引起的眼轴增长导致的近视，睫状肌缺乏运动，缺乏多巴胺激素，以及镜片屈光度不准确诱导成为近视的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，包括：眼镜框、镜片、微型摄像头、液晶、控制器和多个微型LED 芯片；其中，以瞳孔面的视轴与镜片的交点为中心的扁平椭圆区域为所述镜片的透光区；

所述微型摄像头设置于所述眼镜框上，用于采集佩戴者的瞳孔图片，并根据所述瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴；

所述液晶设置于所述镜片上，用于调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；

所述控制器，用于根据所述微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；

所述多个微型LED芯片设置于围绕在镜片侧边的眼镜框内，用于发出预设中心波长的光。

进一步的，所述预设中心波长的波长范围为478nm±5nm。

进一步的，所述扁平椭圆区域的长轴为9.3-12.7毫米，所述扁平椭圆区域的短轴7-9.7毫米；

当环境光照度大于500lx时，透过所述镜片后的角膜前光照度为 300lx-900lx。

进一步的，所述根据所述瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴，包括：

基于数字图像处理技术，根据所述瞳孔图片中瞳孔的形状获取瞳孔面的中心位置和视轴。

进一步的，所述控制器，具体用于：

当佩戴者的瞳孔面的中心位置和视轴发生变化时，根据微型摄像头获取的佩戴者当前的瞳孔面的中心位置和视轴，通过调节液晶两端的电极的电压来调节液晶的折射率，以改变镜片的屈光度。

进一步的，所述微型摄像头，还用于：

将获取的所述瞳孔面的中心位置和视轴发送至控制器。

进一步的，所述液晶为环己烷液晶；所述液晶的类型电致折射率变化的液晶。

进一步的，所述液晶设置于镜片的外表面、中间或内表面。

进一步的，还包括：

电源模块，用于为所述微型摄像头、液晶、控制器和多个微型LED芯片进行供电。

本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：通过以瞳孔面的视轴与镜片的交点为中心的扁平椭圆区域为镜片的透光区，微型摄像头采集佩戴者的瞳孔图片，并根据瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴，液晶调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度，控制器根据微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度，有效地帮助睫状肌运动，防止人眼景深减少，防止近视；通过多个微型LED芯片设置于围绕在镜片侧边的眼镜框内，发出中心波长为478nm±5nm的光，保证光生物效应的需求，增加人体褪黑素和多巴胺等激素水平，减缓近视。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种屈光度可变的防近视变色眼镜的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的透光区的确定示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的透光区的示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的镜片透光率的波形图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种液晶设置于眼镜片中间时的结构示意图；

图中，1-眼镜框，2-镜片，3-微型摄像头，4-液晶，5-控制器，6-多个微型LED芯片，7-电源模块，101-镜片的内层，102-电极负极，103-液晶表面膜， 104-液晶晶胞，105-透明导电体，106-电极正极，107-镜片的外层，108-环形柱贴合框，109-立柱。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是根据一示例性实施例示出的一种屈光度可变的防近视变色眼镜的结构示意图，如图1所示，包括：眼镜框、镜片、微型摄像头、液晶、控制器和多个微型LED芯片；其中，以瞳孔面的视轴与镜片的交点为中心的扁平椭圆区域为镜片的透光区；

微型摄像头设置于眼镜框上，用于采集佩戴者的瞳孔图片，并根据瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴；

液晶设置于镜片上，用于调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；

控制器，用于根据微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；

多个微型LED芯片设置于围绕在镜片侧边的眼镜框内，用于发出预设中心波长的光。

进一步的，预设中心波长的波长范围为478nm±5nm。

其中，镜片靠眼睛侧光表面照度1lx-5lx。

可以理解的是，微型LED芯片的发光面贴在镜片侧面。一些实施例中，如图1所示，可以但不限于在每个镜片侧边的眼镜框上安装4颗微型LED芯片，围绕镜片一周。通常情况下，当微型LED芯片发光时，镜片微微发蓝绿色。

需要说明的是，根据微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度，目的有二，一是无论人眼如何视物，镜片的屈光度均相同；二是屈光度微小的变化可以让睫状肌不断运动。

还需要说明的是，如图2所示，垂直于瞳孔面中心的直线即为视轴，视轴与镜片交点为镜片透光区中心。透光区即为正常变色区。

本发明实施例提供的一种屈光度可变的防近视变色眼镜，通过以瞳孔面的视轴与镜片的交点为中心的扁平椭圆区域为镜片的透光区，微型摄像头采集佩戴者的瞳孔图片，并根据瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴，液晶调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度，控制器根据微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度，有效地帮助睫状肌运动，防止人眼景深减少，防止近视；通过多个微型LED芯片设置于围绕在镜片侧边的眼镜框内，发出中心波长为478nm±5nm的光，保证光生物效应的需求，增加人体褪黑素和多巴胺等激素水平，减缓近视。

需要说明的是，若长期处于LED光源的环境下，对人体的视觉及激素水平等方面都会造成一定影响。一是因目前LED产品基本缺少了478波段的光谱，所缺失的这一段光谱正是感光细胞的集中地，会造成人类与自然界交互过程中信息的丢失。二是由于人工光源取代了天然光，致使人类无法通过自然光的节律来调节身体内部退黑素、多巴胺等激素水平，导致容易发生近视。因此，本通过在眼镜片侧边的眼镜框上安装中心波长为478nm的微型LED芯片，当人眼长期在LED光源下工作时，可以补充478nm波段光，到达人眼的照度为1～5lx，增加调节身体内部退黑素、多巴胺等激素水平。

进一步的，扁平椭圆区域的长轴为9.3-12.7毫米，扁平椭圆区域的短轴 7-9.7毫米；

当环境光照度大于500lx时，透过镜片后的角膜前光照度为300lX-900lx。

一些实施例中，透过镜片后的角膜前光照度的最优值为500lx。具体的，当镜片后的角膜前光照度为500lx时，透光区(即正常变色区)的透光率为 500/E_ambient；其中，E_ambient为环境光照度。

一些实施例中，如图3所示，扁平椭圆区域的长轴最优值为11.3毫米，扁平椭圆区域的短轴最优值为8.5毫米。

如图3和图4所示，透光区为正常变色区，透光率为镜片最大透光率t，透光率向外逐步呈指数降低，至2倍大小的椭圆外，透光率为20％*t以下，镜片透光区以外的周边区域严重变色以减弱周边光的影响；

可以理解的是，扁平椭圆区域的长轴与短轴之比为4:3，但本领域技术人员，可根据实际需要进行调整，一般长轴或短轴的调整范围为[-0.5,+0.5]，例如，扁平椭圆区域的长轴与短轴之比可以但不限于为3:2.5、3.5:3或4.5:3 等。

进一步的，根据瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴，包括：

基于数字图像处理技术，根据瞳孔图片中瞳孔的形状获取瞳孔面的中心位置和视轴。

需要说明的是，本发明实施例中涉及的“基于数字图像处理技术，根据瞳孔图片中瞳孔的形状获取瞳孔面的中心位置和视轴”方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。

进一步的，控制器，具体用于：

当佩戴者的瞳孔面的中心位置和视轴发生变化时，根据微型摄像头获取的佩戴者当前的瞳孔面的中心位置和视轴，通过调节液晶两端的电极的电压来调节液晶的折射率，以改变镜片的屈光度，保证睫状肌无需调节使得晶状体屈光度减小。

一些实施例中，当眼镜不动时，液晶两端的电极的电压以10秒为周期正弦变化，调节液晶的折射率也随之变化，使得镜片的屈光度在[-0.5D，+0.5D]范围内变化，让睫状肌不断运动，防止景深减少。

需要说明的是，可以但不限于通过利用训练后的机器学习算法来实现“根据微型摄像头获取的佩戴者当前的瞳孔面的中心位置和视轴，通过调节液晶两端的电极的电压来调节液晶的折射率”。

例如，以微型摄像头获取的历史的佩戴者当前的瞳孔面的中心位置和视轴为机器学习算法的输入层训练样本，以与历史的佩戴者当前的瞳孔面的中心位置和视轴对应的历史的液晶两端的电极的电压值为机器学习算法的输出层训练样本进行训练，得到训练后的机器学习算法。

进一步的，微型摄像头，还用于：将获取的瞳孔面的中心位置和视轴发送至控制器。

进一步的，液晶为环己烷液晶；液晶的类型电致折射率变化的液晶。

进一步的，液晶设置于镜片的外表面、中间或内表面。

例如，如图5所示，假设将液晶设置于镜片中间，则101和107分别为镜片的内外两层，中间108为环形柱贴合框，106为电极正极，102为电极负极， 105为透明导电体，103为液晶表面膜，104为液晶晶胞，109为立柱；

由102、103、104、105、106、108和109组成的液晶膜可以在107上表面，也可以在101的下表面。

可以理解的是，配镜一般是人眼正视前方状态下让人眼达到正视状态，若人眼转动，外物成像一般在视网膜后，诱导人眼变长，导致近视。另外，长时间人眼保持同一屈光状态，睫状肌缺乏调节，会导致人眼景深减少，近视加深。因此，本发明实施例通过在眼镜片的外表面、中间或内表面设计一层电致折射率变化的液晶，当人眼运动时，通过改变电极两端的电压微调液晶折射率，使得外物准确成像在视网膜上；当人眼长时间注释物体时，通过液晶折射率的微调，改变屈光度，促进睫状体调节，防止人眼景深减少。

进一步的，还包括：

电源模块，用于为微型摄像头、液晶、控制器和多个微型LED芯片进行供电。

需要说明的是，电源模块可以但不限于通过可充电电池实现。

本发明实施例提供的一种屈光度可变的防近视变色眼镜，通过利用多个微型LED芯片设置于围绕在镜片侧边的眼镜框上，发出中心波长为478nm±5nm的光，保证478nm波段，保证光生物效应的需求，增加人体褪黑素和多巴胺等激素水平，减缓近视；

通过以瞳孔面的视轴与镜片的交点为中心的扁平椭圆区域为镜片的透光区，微型摄像头采集佩戴者的瞳孔图片，并根据瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴，液晶调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度，控制器根据微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度，有效地帮助睫状肌运动，防止人眼景深减少，防止近视。

通过以瞳孔面的视轴与镜片的交点为中心的扁平椭圆区域为镜片的透光区，充分考虑了不同环境光强度下的视觉需求，不同光环境下透光面积大小不同；当环境光较强时，镜片中间位置对视觉起主要作用，此时眼镜的像差较小；当环境光较弱时，镜片像差影响降低，入瞳光通量对视觉影响较大，此时，透光区域自动增大。

本发明实施例提供的一种屈光度可变的防近视变色眼镜，佩戴者戴上该眼镜后，人眼中心视觉良好，周边视觉减弱，引导人眼向中间看，能有效防止周边离焦引起的眼轴增长导致的近视。

本发明实施例提供的一种屈光度可变的防近视变色眼镜，佩戴者戴上该眼镜后，外景通过中心光学区准确成像在视网膜上，周边光线的作用受到抑制，同时屈光度微小的变化可以让睫状肌不断运动，保留了影响非视觉遗传因素的光线，因此非常适合防控近视，具有广阔的市场前景。

可以理解的是，上述提供的实施例中相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/ 或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图1个流程或多个流程和/或方框图1个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图1个流程或多个流程和/或方框图1个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图1个流程或多个流程和/或方框图1个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，包括：眼镜框、镜片、微型摄像头、液晶、控制器和多个微型LED芯片；其中，所述镜片的透光区是以瞳孔面的视轴与所述镜片的交点为中心，长轴为9.3-12.7毫米，短轴为7-9.7毫米的扁平椭圆区域；所述视轴为垂直于瞳孔面中心的直线；

所述微型摄像头设置于所述眼镜框上，用于采集佩戴者的瞳孔图片，并根据所述瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴；

所述液晶设置于所述镜片上，用于调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；

所述控制器，用于根据所述微型摄像头获取的瞳孔面的中心位置和视轴，控制液晶两端电极的电压调节镜片透光区的折射率，以改变镜片透光区的屈光度；

所述多个微型LED芯片设置于围绕在镜片侧边的眼镜框内，用于发出预设中心波长的光，为人眼补充预设中心波长的光；

其中，所述根据所述瞳孔图片获取瞳孔面的中心位置和视轴，包括：

基于数字图像处理技术，根据所述瞳孔图片中瞳孔的形状获取瞳孔面的中心位置和视轴。

2.根据权利要求1所述的屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，所述预设中心波长的波长范围为478nm±5nm。

3.根据权利要求1所述的屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，

当环境光照度大于500lx时，透过所述镜片后的角膜前光照度为300lx-900lx。

4.根据权利要求1所述的屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，所述控制器，具体用于：

当佩戴者的瞳孔面的中心位置和视轴发生变化时，根据微型摄像头获取的佩戴者当前的瞳孔面的中心位置和视轴，通过调节液晶两端的电极的电压来调节液晶的折射率，以改变镜片的屈光度。

5.根据权利要求1所述的屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，所述微型摄像头，还用于：

将获取的所述瞳孔面的中心位置和视轴发送至控制器。

6.根据权利要求1所述的屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，所述液晶为环己烷液晶；所述液晶的类型电致折射率变化的液晶。

7.根据权利要求1所述的屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，所述液晶设置于镜片的外表面、中间或内表面。

8.根据权利要求1所述的屈光度可变的防近视变色眼镜，其特征在于，还包括：

电源模块，用于为所述微型摄像头、液晶、控制器和多个微型LED芯片进行供电。