CN109283701A - 一种基于智能眼镜的度数调节与管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能眼镜的度数调节与管理系统，包括智能眼镜和移动终端，二者通过蓝牙连接，移动终端上安装应用，智能眼镜包括镜框、没有度数的镜片、透明液晶镜片形成，镜框上设置传感芯片以及电源，透明液晶镜片与该传感芯片连接，传感芯片采集眼部相关参数，通过蓝牙将相关参数传递给移动终端上的应用，应用中预设多个清晰度值，并能将相关参数与选择的清晰度值进行匹配获得一个焦距范围，通过蓝牙将该焦距范围回传给传感芯片，由传感芯片通过可充电式电源提供的电流刺激液晶镜片改变液晶分子的排列顺序，从而使液晶镜片的焦距位于焦距范围内。该眼镜能够根据用户需求调节镜片度数，满足不同近视阶段和年龄层次的需求。

Description

一种基于智能眼镜的度数调节与管理系统及方法

技术领域

本发明涉及智能眼镜领域，更具体地，本发明涉及一种基于智能眼镜的度数调节与管理系统及方法。

背景技术

近年来，由于手机和平板等电子产品的普及，各年龄层尤其是青少年群体，越来越多的人步入近视的大军中。如今，青少年和年轻人的近视高达90％，而且越来越趋于年轻化，若没有有效的政策干预，到2020年，近视人口接近7.04亿～7.11亿。这个数字绝对可以跑赢GDP的增长率。同时，近视度数不断攀升，导致更换眼镜频率高。一般来讲，青少年超过50度以上就必须更换眼镜度数，成年人因电子产品及工作压力导致视力度数增加情况普遍，更换一副材质较好的眼镜，几百到千元不等，不仅是一笔昂贵的消费支出，频繁更换眼镜也是比较麻烦的事情。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于智能眼镜的度数调节与管理系统及方法，以期望可以解决传统眼镜镜片不能调节度数的问题。

智能眼镜是一副普通镜框加上没有度数的镜片，再加上一层透明液晶镜片，与镜架上的传感芯片连接，通过采集上传数据至应用系统，检测眼镜度数，匹配出符合眼睛最适合度数，完成眼镜度数调节。

具体地，本发明可采用以下技术方案：

一种基于智能眼镜的度数调节与管理系统，包括智能眼镜和移动终端，二者通过蓝牙连接，移动终端上安装应用，所述智能眼镜包括镜框，所述镜框上设置组合镜片，所述组合镜片由没有度数的镜片和其表面的透明液晶镜片形成，所述镜框上设置传感芯片以及可充电式电源，所述透明液晶镜片与该传感芯片连接，传感芯片采集眼部相关参数，通过蓝牙将相关参数传递给所述移动终端上的应用，所述应用中预设多个可供选择的清晰度值，并能将所述相关参数与选择的清晰度值进行匹配获得一个焦距范围，通过蓝牙将该焦距范围回传给所述传感芯片，由所述传感芯片通过可充电式电源提供的电流刺激液晶镜片改变液晶分子的排列顺序，从而使液晶镜片的焦距位于所述焦距范围内。

在常规使用状态下，智能眼镜并不会受到电流的刺激，只有在调整眼镜度数的时候在透明液晶镜片上接通了电源才会对液晶镜片产生电流刺激。

所述的基于智能眼镜的度数调节与管理系统，其眼部相关参数包括液晶镜片的取景范围、液晶镜片与瞳孔的距离。

所述的基于智能眼镜的度数调节与管理系统，其所述多个可供选择的清晰度值是通过以下方法得到的：根据正常视觉的清晰度，选择三个不等的值，将其从大到小排列，分别设为非常清晰、比较清晰和一般清晰，以供选择。

所述的基于智能眼镜的度数调节与管理系统，其镜框上设置结果确认按键，当液晶镜片的焦距位于所述焦距范围内时，通过该按键停止电流刺激动作。

本发明还提供了基于智能眼镜的度数调节与管理方法，它包括四个阶段：

(1)连接阶段

打开智能眼镜电源，通过蓝牙将移动终端和智能眼镜连接，在移动终端的应用中选择一个清晰度值；

(2)采集阶段

用户戴上智能眼镜，通过镜框上的传感芯片采集眼部相关参数；

(3)数据交互阶段

传感芯片将采集到的相关参数上传至移动终端的应用中，与选择的清晰度值进行匹配，获得一个焦距范围；超清楚的视觉可能会使人有目眩、头晕的感觉，这里与预设的清晰度值匹配能更好适应需求；

将焦距范围回传至传感芯片，传感芯片通过电流刺激液晶镜片，调节液晶镜片的焦距，使其位于所述焦距范围内；液晶镜片层经过不同的电压分布，可以控制该层不同区域的有效折射率从而改变焦距；

(4)结果确认阶段

确认调节度数以终止电流刺激，此时透过镜片看到的就是清晰的画面。

终止电流刺激是指断开接通在液晶镜片上的电流从而使液晶镜片不再受到电流的刺激。智能眼镜度数达到用户预期设置度数后，关掉电源，镜片度数仍保持设置的度数不变，此时可以作为一副普通的眼镜使用，如果需要重置度数，则再次开启电源进行电流刺激操作。

基于智能眼镜的度数调节与管理方法中，最后确认的度数记录在移动终端应用中。

基于智能眼镜的度数调节与管理方法中，所述应用中预设多个可供选择的清晰度值，这些清晰度值是根据正常视觉的清晰度，选择三个不等的值，将其从大到小排列而得，分别将这些清晰度值设为非常清晰、比较清晰和一般清晰以供选择。

基于智能眼镜的度数调节与管理方法中，所述眼部相关参数包括液晶镜片的取景范围、液晶镜片与瞳孔的距离(焦点位置)。

一种可行的方案是，基于智能眼镜的度数调节与管理方法中，所述确认调节度数的过程是在镜框上直接完成的，通过在镜框上设置确认按键以终止电流刺激。

另一种可行的方案是，基于智能眼镜的度数调节与管理方法中，所述确认调节度数的过程是在应用上面直接完成的，通过在应用上发出终止信号，由传感芯片根据信号终止电流刺激。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：通过本发明的方法和系统，用户可以自动或手动调节镜片度数，类似于人们使用数码相机可以通过镜头调节焦距增强画面清晰度。同时，保存相关参数，以便给予眼睛的健康分析、度数分析、解决方案等的输出。用户一生只需要买一副眼镜即可一直使用，不用担心更换眼镜带来的困扰。眼睛的健康、度数都在自己的管理中，免去进医院、去眼镜店配眼镜的麻烦。此技术方案不仅适用于近视眼镜，也适用于老花眼镜对眼镜度数的调节，能最大化满足各个年龄层次的需求。

附图说明

图1为液晶光开关工作原理示意图。

图2为基于智能眼镜的度数调节与管理方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

液晶作为一种显示器件，其种类很多，下面以常用的TN(扭曲向列)型液晶为例，说明其工作原理。

TN型光开关的结构如图1所示，P1、P2分别表示偏振光，上方的入射的自然光1通过该TN型光开关后形成出射光2，序号3表示扭曲排列的液晶分子，它们具有光波导效应，3’是光波导已被电场拉伸的液晶分子。在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃(1埃＝10^-10米)，直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8μm。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理(可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂)，这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；使电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上、下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。然而由于上、下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿-45°方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿+45°方向排列，整个扭曲了90°。如图1左图所示。

理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。

通过电流刺激改变焦距的原理是运用到液晶的电光效应，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致液晶分子原有的排列方式发生变化，液晶的光学性质也随之发生改变。

基于智能眼镜的度数调节与管理系统主要由智能眼镜和移动终端相互配合，二者通过蓝牙连接进行信号传递，移动终端上安装应用，该应用可处理数据、保存数据及相关记录，并且可以通过人机交互来控制智能眼镜。

所述智能眼镜包括镜框，镜框是普通的镜框即可，但镜框上设置组合镜片，所述组合镜片由没有度数的镜片和其表面的透明液晶镜片形成，镜框上还设置了传感芯片，透明液晶镜片与该传感芯片连接，传感芯片采集眼部相关参数，通过蓝牙将相关参数传递给所述移动终端上的应用。眼部相关参数包括液晶镜片的取景范围、液晶镜片与瞳孔的距离。

所述应用中预设多个可供选择的清晰度值，并能将所述相关参数与选择的清晰度值进行匹配获得一个焦距范围，通过蓝牙将该焦点范围回传给所述传感芯片，由所述传感芯片通过电流刺激液晶镜片改变液晶分子的排列顺序，从而使液晶镜片的焦距位于所述焦距范围内。多个可供选择的清晰度值是通过以下方法得到的：根据正常视觉的清晰度，选择三个不等的值，将其从大到小排列，分别设为非常清晰、比较清晰和一般清晰，以供选择。虽然这里选择了三个不等的值作为可供选择的清晰度值，但是数量并不是固定的，可以根据需要设置更多的值。

智能眼镜的镜框中还设计了可充电式电源，比如可充电的电池，它可以反复充电放电，智能眼镜在调节眼镜度数的过程中，需要以该电池提供电源保持液晶镜片通电，当智能眼镜的度数设置到用户期望的度数时，关闭电源，智能眼镜的度数保持不变，智能眼镜则可像普通眼镜一样使用，当需要重置智能眼镜的度数时，再次打开电源，传感芯片接收到匹配后的焦距范围后，由传感芯片发出信号利用电流刺激液晶镜片直到眼镜度数重置结束，再关闭电源即可。该电池也是传感芯片的电源。

可在镜框上设置结果确认按键，当液晶镜片的焦距位于所述焦距范围内时，通过该按键停止电流刺激动作。也可不在镜框上设置确认按键，用户通过移动终端应用发出停止电流刺激、确定眼镜度数的信号，由传感芯片执行。

移动终端上的应用，还可以对每次调节时的相关数据进行管理与分析，并根据分析结果，推出眼部健康管理解决方案。

如图2所示，基于智能眼镜的度数调节与管理方法包括以下四个阶段：

(1)连接阶段

通过蓝牙将移动终端和智能眼镜连接，在移动终端的应用中选择一个清晰度值；该步骤选择了一个清晰度值，这种选择可以是自动的选择，也可以是手动的选择；

(2)采集阶段

用户戴上智能眼镜，通过镜框上的传感芯片采集眼部相关参数；眼部相关参数包括液晶镜片的取景范围、液晶镜片与瞳孔的距离(焦点位置)；

(3)数据交互阶段

传感芯片将采集到的相关参数上传至移动终端的应用中，与选择的清晰度值进行匹配，获得一个焦距范围；应用中预设多个可供选择的清晰度值，这些清晰度值是根据正常视觉的清晰度，选择三个不等的值，将其从大到小排列而得，分别将这些清晰度值设为非常清晰、比较清晰和一般清晰以供选择；超清楚的视觉可能会使人有目眩、头晕的感觉，这里与预设的清晰度值匹配能更好适应需求；

将焦距范围回传至传感芯片，传感芯片通过电流刺激液晶镜片，调节液晶镜片的焦距，使其位于所述焦距范围内；液晶镜片层经过不同的电压分布，可以控制该层不同区域的有效折射率从而改变焦距；

(4)结果确认阶段

完成对焦(即眼镜度数调节完成)，确认调节度数以终止电流刺激，此时透过镜片看到的就是清晰的画面。确认可通过至少以下两种方式完成：1、确认调节度数的过程是在镜框上直接完成的，通过在镜框上设置确认按键以终止电流刺激；2、确认调节度数的过程是在应用上面直接完成的，通过在应用上发出终止信号，由传感芯片根据信号终止电流刺激。

最后确认的度数记录在移动终端应用中。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种基于智能眼镜的度数调节与管理系统，其特征在于包括智能眼镜和移动终端，二者通过蓝牙连接，移动终端上安装应用，所述智能眼镜包括镜框，所述镜框上设置组合镜片，所述组合镜片由没有度数的镜片和其表面的透明液晶镜片形成，所述镜框上设置传感芯片以及可充电式电源，所述透明液晶镜片与该传感芯片连接，传感芯片采集眼部相关参数，通过蓝牙将相关参数传递给所述移动终端上的应用，所述应用中预设多个可供选择的清晰度值，并能将所述相关参数与选择的清晰度值进行匹配获得一个焦距范围，通过蓝牙将该焦距范围回传给所述传感芯片，由所述传感芯片通过可充电式电源提供的电流刺激液晶镜片改变液晶分子的排列顺序，从而使液晶镜片的焦距位于所述焦距范围内。

2.根据权利要求1所述的基于智能眼镜的度数调节与管理系统，其特征在于所述眼部相关参数包括液晶镜片的取景范围、液晶镜片与瞳孔的距离。

3.根据权利要求1所述的基于智能眼镜的度数调节与管理系统，其特征在于所述多个可供选择的清晰度值是通过以下方法得到的：根据正常视觉的清晰度，选择三个不等的值，将其从大到小排列，分别设为非常清晰、比较清晰和一般清晰，以供选择。

4.根据权利要求1所述的基于智能眼镜的度数调节与管理系统，其特征在于所述镜框上设置结果确认按键，当液晶镜片的焦距位于所述焦距范围内时，通过该按键停止电流刺激动作。

5.一种基于智能眼镜的度数调节与管理方法，其特征在于包括四个阶段：

(1)连接阶段

通过蓝牙将移动终端和智能眼镜连接，在移动终端的应用中选择一个清晰度值；

(2)采集阶段

用户戴上智能眼镜，通过镜框上的传感芯片采集眼部相关参数；

(3)数据交互阶段

传感芯片将采集到的相关参数上传至移动终端的应用中，与选择的清晰度值进行匹配，获得一个焦距范围；

将焦距范围回传至传感芯片，传感芯片通过电流刺激液晶镜片，调节液晶镜片的焦距，使其位于所述焦距范围内；

(4)结果确认阶段

确认调节度数以终止电流刺激，此时透过镜片看到的就是清晰的画面。

6.根据权利要求5所述的基于智能眼镜的度数调节与管理方法，其特征在于最后确认的度数记录在移动终端应用中。

7.根据权利要求5所述的基于智能眼镜的度数调节与管理方法，其特征在于所述应用中预设多个可供选择的清晰度值，这些清晰度值是根据正常视觉的清晰度，选择三个不等的值，将其从大到小排列而得，分别将这些清晰度值设为非常清晰、比较清晰和一般清晰以供选择。

8.根据权利要求5所述的基于智能眼镜的度数调节与管理方法，其特征在于所述眼部相关参数包括液晶镜片的取景范围、液晶镜片与瞳孔的距离。

9.根据权利要求5所述的基于智能眼镜的度数调节与管理方法，其特征在于所述确认调节度数的过程是在镜框上直接完成的，通过在镜框上设置确认按键以终止电流刺激。

10.根据权利要求5所述的基于智能眼镜的度数调节与管理方法，其特征在于所述确认调节度数的过程是在应用上面直接完成的，通过在应用上发出终止信号，由传感芯片根据信号终止电流刺激。