一种基于超声波测距动态调整度数的眼镜

1.本发明属于眼视光学领域，涉及一种基于超声波测距动态调整度数的眼镜。


背景技术：

2.假设一个视力正常的人在晶状体完全放松的情况下眼睛屈光度数为0。当其看近处1米的位置时，晶状体需要调节到-1.00d，相当于晶状体变厚了。当其看书写字，看近处0.3米至0.4米的位置时，晶状体要调节到-3.00d左右。如果长时间看近，晶状体长时间处于近视的调节状态，就会导致假性近视。此时再不加以干预，任由发展，假性近视就会演变为近视，最终导致眼轴变长的不可逆转的病理性损害。
3.传统的框架眼镜镜片材质多采用玻璃或者树脂，配镜后眼镜度数无法更改。假设一个近视-3.00d的儿童，通过佩戴300度的近视眼镜视力矫正为正常水平。当其观看近处的时候，眼球的屈光度数仍然会增加，例如当其配镜看近处1米的位置时，晶状体需要额外调节-1.00d，此时其眼睛实际度数为-4.00d，长此以往，眼球不堪重负，眼镜度数仍然会以原有度数为基础上涨。
4.现有专利文献，如cn103472595a、cn104216138b，其也公开一种液晶镜片，其液晶镜片的焦距可随电压变化，其设有可以显示眼镜度数的显示屏。但是，现有专利文献所公开的技术方案中并不能实时根据使用者的用眼距离动态调节眼镜度数。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于超声波测距动态调整度数的眼镜，眼镜度数能够根据使用者的用眼距离进行调节。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
7.一种基于超声波测距动态调整度数的眼镜，包括镜架、液晶透镜镜片集成模块、中央处理器和超声波测距传感器；
8.超声波测距传感器安装在镜架前方，测距方向朝向镜架正前方；液晶透镜镜片集成模块数量为两个，作为镜架的两个镜片；中央处理器安装在镜架上，超声波测距传感器和液晶透镜镜片集成模块均与中央处理器互连，中央处理器内存储有用眼距离与该距离下使用者眼镜度数的对应关系。
9.优选的，液晶透镜镜片集成模块包括液晶层和控制器，控制器输入端连接中央处理器输出端，控制器输出端连接液晶层。
10.优选的，镜架上设置有无线传输模块，无线传输模块与中央处理器互连。
11.进一步，无线传输模块采用蓝牙5.0。
12.再进一步，镜架上的镜腿处设置有心率测定模块，心率测定模块位于镜腿贴合头部位置。
13.优选的，镜架上设置有充电电池模块和眼镜充电接口，充电电池模块输入端连接眼镜充电接口输出端，充电电池模块输出端连接液晶透镜镜片集成模块、中央处理器和超
声波测距传感器。
14.优选的，镜架上设置有可拆卸备用电池模块，可拆卸备用电池模块输出端连接液晶透镜镜片集成模块、中央处理器和超声波测距传感器。
15.优选的，镜架采用轻质钛材料制成。
16.优选的，两个液晶透镜镜片集成模块相对侧均设置有鼻托，鼻托采用硅胶材质制成。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.本发明通过在眼镜正前方设置超声波测距传感器，能够根据使用者的用眼距离，将距离数据上传到中央处理器中，中央处理器中内存储有使用者眼睛的屈光度数，在中央处理器内，通过已知的计算方法，计算出当前最佳度数，使液晶透镜镜片集成模块调节至最佳度数，为眼镜度数调节提供硬件基础，使使用者在看手机、看书等近距离用眼的时候晶状体调节的压力会大大减小，从而使眼球不需要再额外调节，也能使物像清晰地呈现在视网膜上，以期达到眼睛度数不再加深的效果。
19.进一步，控制器输出端能够向液晶层输出电压，改变液晶层中液晶分子的排列方向，从而调节度数。
20.进一步，通过无线传输模块，能够将中央处理器中的数据发出至外部设备，如手机，电脑等。
21.进一步，心率测定模块能够测定使用者的心率，通过无线传输模块发送至外部设备，能够实时监测使用者的心率，保证使用者的健康。
22.进一步，充电电池模块能够向眼镜的各部件提供电量，方便使用，并且能够通过眼镜充电接口向充电电池模块充电。
23.进一步，可拆卸备用电池模块能够向眼镜的各部件提供电量，并且能够拆卸更换，方便使用。
附图说明
24.图1为本发明的眼镜结构示意图；
25.图2为本发明的眼镜调节度数的流程图。
26.其中：1.眼镜充电口，2.镜架，3.充电电池模块，4.可拆卸备用电池模块，5.总开关，6.液晶透镜镜片集成模块，7.鼻托，8.无线传输模块，9.中央处理器，10.心率测定模块，11.超声波测距传感器。
具体实施方式
27.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。
28.需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.如图1所示，为本发明所述的基于超声波测距动态调整度数的眼镜，包括眼镜充电接口1、镜架2和液晶透镜镜片集成模块6，眼镜充电接口1、充电电池模块3、可拆卸备用电池模块4、总开关5、液晶透镜镜片集成模块6、鼻托7、无线传输模块8、中央处理器9、心率测定模块10和超声波测距传感器11安装在镜架2上。
31.超声波测距传感器11安装在镜架2前方，测距方向朝向镜架2正前方，液晶透镜镜片集成模块6数量为两个，作为镜架2的两个镜片；中央处理器9安装在镜架2上，超声波测距传感器11和液晶透镜镜片集成模块6均与中央处理器9互连，中央处理器9内储存有用眼距离与该距离下使用者眼镜度数的对应关系。
32.中央处理器9采用麒麟a1芯片。
33.液晶透镜镜片集成模块6包括液晶层和控制器两部分，控制器输入端连接中央处理器9输出端，控制器输出端连接液晶层，控制器输出端能够向液晶层输出电压，用于在液晶层上形成相应的电场，改变液晶层中液晶分子的排列方向，从而调节度数。
34.镜架2上设置有无线传输模块8，无线传输模块与中央处理器9互连，无线传输模块8采用蓝牙5.0，镜架2上的镜腿处设置有心率测定模块10，心率测定模块10位于镜腿贴合头部位置。通过无线传输模块，能够将中央处理器中的数据发出至外部设备，如手机，电脑等，心率测定模块能够测定使用者的心率，通过无线传输模块发送至外部设备，能够实时监测使用者的心率，保证使用者的健康。
35.通过蓝牙5.0技术与智能手机进行信号传输，能够在智能手机上安装app，即可对本眼镜进行诸如模式切换、度数调教、定时开关机、显示即时眼镜调节度数、统计分析使用者心率参数等多样化的控制。
36.本发明有两种供电方式，一种为镜架2上设置有充电电池模块3和眼镜充电接口1，充电电池模块3输入端连接眼镜充电接口1输出端，充电电池模块3输出端连接液晶透镜镜片集成模块6、中央处理器9和超声波测距传感器11。
37.另一种供电方式为镜架2上设置有可拆卸备用电池模块4，可拆卸备用电池模块4输出端连接液晶透镜镜片集成模块6、中央处理器9和超声波测距传感器11，可拆卸备用电池模块4能够拆卸更换，没电时更换充满电的可拆卸备用电池模块4，方便使用。
38.总开关5位于充电电池模块3或可拆卸备用电池模块4的输出端，能够在不使用眼镜或不需要调节度数时，通过总开关5切断供电，节省电量。
39.镜架2采用轻质钛材料制成。两个液晶透镜镜片集成模块6相对侧均设置有鼻托7，鼻托7采用硅胶材质制成。
40.本实施例为眼镜度数调节提供硬件基础，如图2所示，在进行自动调节度数时，通过超声波测距传感器11收发超声波信号测定出使用者的用眼距离，用眼距离信号传入中央处理器9，根据提前设定的使用者眼睛的屈光度数、用眼距离以及近视屈光度与眼球生物学参数的对应关系，采用已知的计算方法，计算出此时液晶镜片需要的度数，该眼镜度数对应着使用者的眼球可以在完全放松的情况下，看清当前用眼距离下的物体，即晶状体不需要额外调节。中央处理器9向液晶透镜镜片集成模块6发出对应度数的电压信号，通过液晶透
镜镜片集成模块的控制器向液晶透镜镜片输出相应的电压，改变液晶层中液晶分子的排列方式，从而改变本发明眼镜的度数。
41.当不需要自动调节时，本实施例还可以在设计对应功能的手机app基础上，根据使用者的用眼习惯，在使用者眼睛主看远与看近切换的时候，由使用者通过手机app手动输入适应的度数来调节。例如，一个近视度数为-8.00d的近视患者，在户外看远的时候，可通过与智能眼镜蓝牙连接的手机app输入800度，进而调节。当其看书时，用眼距离为40cm，此时为近距离用眼，使用者可以通过手机app调节智能眼镜度数为-650度，此度数一般为使用者主观意义上的眼睛舒适为准，这样使用者的晶状体就不需要额外屈光，即可看清近处的物体。
42.眼镜度数随距离动态变化的调节范围为：用眼距离4m及以上，则液晶透镜镜片调整到使用者眼球可矫正到视力1.0的度数，以标准对数视力表为准。用眼距离在10cm及其以下，眼镜变为平光镜，即液晶透镜镜片屈光度为0，4m和10cm之间距离时，根据距离进行屈光度调节。
43.本发明眼镜左右眼镜片的度数可以相同也可以不同，根据使用者单只眼睛的基本度数来确定。
44.超声波测距的频率为每秒5次。并且可以根据使用者的用眼距离切换频率，通过手机端调整。
45.本发明提供的智能眼镜，依托液晶透镜镜片集成模块6，既具有根据使用者的用眼距离实时调整眼镜度数的功能，又可以通过蓝牙连接的手机app手动调节智能眼镜的度数。从根本上改变了以往眼镜度数不能更改的状态，极大优化了近视患者的戴镜体验。同时，通过使用者的用眼距离动态调整眼镜度数，从原理上解决了青少年视力不断下降，度数不断加深的问题。本发明的智能眼镜引入了心率测定的健康分析模块，可以分析戴镜者的心率变化，对健康监测较有价值。
46.本眼镜的主要受众群体在青少年。成年人身体机能已经完善，其晶状体可塑性差，度数变化较为缓慢。青少年正处于发育期，其晶状体可塑性强，度数变化较快。青少年因为发育，其眼镜度数本来也呈逐年递增的趋势，所以更需要本发明的眼镜来控制度数上涨。但对于近视的成年人，若其长时间近距离用眼，其眼睛度数仍然会上涨。
47.本发明专利中阐述了一个根据使用者用眼距离调节度数的过程。由于个体差异以及不同使用者的适应性不同，外加一个人的视力由多种因素影响，“看得清”与“看不清”是一种主观的感觉，因此该过程中距离与眼镜度数的对应关系通过试验来完成，具体方法如下：
48.使用者的左右眼分别进行试验，先进行左眼，此时遮住右眼。打开眼镜“对应关系调教”模式，使用者戴镜，平视标准对数视力表视力1.0对应的行，距离4m，此时刚好能看清标准对数视力表视力1.0对应的行的眼睛度数为使用者的基本度数，眼镜记录该度数。然后以10cm为一个步长向前，即对应3.9.m、3.8m、3.7m
……
，每一个步长/位置下，眼镜度数降低到使用者在该位置能主观上恰好看见标准对数视力表视力1.0对应的行，记录该度数，以此类推。直到使用者眼睛到标准对数视力表的距离到10cm为止。由此，眼镜记录了40个度数，分别对应着从0.1m到4m间隔10cm的距离。由于在平时使用中超声波测距反馈的距离是一个连续的变量，因此在上述测得的两两数据之间取线性内插，得到连续的对应关系。由此建立
度数与用眼距离对应关系。
49.右眼同理重复上述步骤。
50.使用者可以根据自身情况，取一个月、半年或者一年为一个周期将眼睛调教一次，以达到最佳使用体验。
51.本专利针对于轻度近视的近视患者或者屈光正常想防止近视的人群，在近距离用眼时，该眼睛可以变焦到 0.25d～ 2.0d之间，根据使用者的习惯一次性手动设置好，减轻眼球调节的压力，从而预防近视与控制度数的加深。
52.此方法即医学上的雾视疗法，即配戴正视镜/凸透镜眼镜，来舒缓看近时眼睛的调节压力。
53.本发明可设置青少年模式，也叫两档模式。
54.该模式下，眼睛仅有两个度数可以切换。一个是使用者的基本度数，另一个度数是将使用者的基本度数下调150度。
55.该模式的使用场景在学生在教室里学习，眼睛看的物体需要在近处的书桌和远处的黑板之间切换的时候尤为适用，其他类似场景均可。超声波测距在50cm及其以上的时，眼镜调节到使用者的基本度数，测距在50cm以下时眼镜的度数为使用者的基本度数下调150度。该方法在降低了调整复杂度的情况下，满足了使用者对度数切换的最基本需求，一定程度上防止了近视度数的加深。
56.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
57.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主题内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。