阅读说明：本技术 一种基于视点定位技术的实时变焦智能眼镜 (Real-time zooming intelligent glasses based on viewpoint positioning technology ) 是由 刘保钟 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于视点定位技术的实时变焦智能眼镜,所述智能眼镜包括眼镜主体、镜片、电源装置和变焦控制部分；其中智能眼镜的两只镜片均为液晶变焦镜片,变焦控制部分包括中央处理驱动模块、视点定位装置、图像采集微型镜头和变焦驱动模块。本发明能针对用户的用眼情况实时调节液晶镜片的变焦度数,保证镜片刚好处于使人眼看清所需的最低度数,保证眼睛始终处于远距离视物的放松状态,通过调节初始度数使得眼睛处于“微量欠矫”状态可以诱导视力恢复矫正。本发明整体外观与传统眼镜一致,可以在不影响正常用眼的情况下提升视力,不仅适用于近视和远视人群,正常视力的人群通过佩戴也可避免视物疲劳,预防近视发生。(The invention discloses real-time zooming intelligent glasses based on a viewpoint positioning technology, which comprise a glasses main body, lenses, a power supply device and a zooming control part, wherein the lenses are arranged on the glasses main body; the two lenses of the intelligent glasses are liquid crystal zoom lenses, and the zoom control part comprises a central processing driving module, a viewpoint positioning device, an image acquisition miniature lens and a zoom driving module. The invention can adjust the zoom power of the liquid crystal lens in real time according to the eye using condition of a user, ensures that the lens is just at the minimum power required by the eyes of the user to be clearly seen, ensures that the eyes are always in the relaxed state of the long-distance vision object, and can induce the vision recovery and correction by adjusting the initial power to ensure that the eyes are in the 'micro under-correction' state. The glasses have the same overall appearance as the traditional glasses, can improve the eyesight without influencing normal eyes, is suitable for the myopia and hypermetropia, can avoid the fatigue of the visual objects by the people with normal eyesight, and prevents the myopia.)

一种基于视点定位技术的实时变焦智能眼镜

技术领域

本发明涉及智能佩戴设备领域，具体涉及一种用于缓解眼疲劳、视力恢复矫正的实时变焦智能眼镜。

背景技术

随着电子产品的普及以及繁重的工作、学习压力，我国近视眼发病率高居世界第一。针对“假性近视”通过改善用眼习惯和适当的训练是可以矫正恢复的，但是“真性近视”眼轴轴线变长，不能通过改善用眼习惯和视力训练恢复正常，只能依靠佩戴近视眼镜的方式进行视力矫正。通常所配的眼镜都是看远的度数，不分远近的佩戴同样度数的眼镜，近距离视物时会出现“过矫”情况，导致眼睛过度调节，睫状肌调节痉挛，眼轴延长，近视度数增加。针对这一问题，公告号为CN104520756A的发明专利，公开了一种“渐进式多焦点眼镜片”，通过改变镜片上下两部分度数，达到不同距离视物时使用不同度数镜片的目的，但其存在的问题是镜片变焦模式固定，近距离视物时仍会发生“过矫”情况，不同度数之间的来回切换导致眼胀、头晕的现象，长此以往引发视疲劳，加速近视增长。公告号为CN108524210A的发明专利，公开了一种“智能变焦眼镜及其工作方法”，其通过电机、丝杠等机械结构驱动镜片前后移动实现镜片变焦，但其存在的问题是驱动部分采用复杂的机械结构，变焦精度低，功耗大，容易发生故障，该变焦眼镜只能按照固定参数设定矫正方案，不能实现实时自动变焦，同时该变焦眼镜外观体积庞大，只能在特定时间进行矫正训练，不能长时间佩戴，这也是目前所有变焦眼镜存在的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于视点定位技术的实时变焦智能眼镜，针对用户不同的用眼情况，实时获取视点坐标位置，通过变焦驱动模块控制液晶变焦镜片改变变焦度数，使用户在视物距离发生变化时不需要眼睛自我调节变焦，保证眼睛始终处于远距离视物时的放松状态，通过设置液晶镜片的初始度数使得眼睛始终处于“微量欠矫”状态，诱导人体适应这种“欠矫”状态，从而达到视力恢复矫正的目的。本发明解决了近视镜在近距离用眼的“过矫”问题，可以有效的控制和预防近视的发生和发展，正常视力的人群也可通过佩戴避免视物疲劳，预防近视发生。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现，智能眼镜包括眼镜主体、镜片、电源装置和变焦控制部分。

眼镜主体包括镜框、镜腿、鼻托、桩头，还包括位于镜框中部的图像采集微型镜头固定底座，位于左右镜框靠近鼻托位置的视点定位装置固定支架。镜腿包括左镜腿、右镜腿、左镜腿盖板和右镜腿盖板，左右镜腿上均设有内凹的安装空间，两块镜腿盖板分别用于遮盖内凹的安装空间；鼻托固定安装在镜框中部下方；桩头分别安装在镜框两边用以连接镜腿和镜框。

镜片包括左镜片和右镜片，左右镜片均为由变焦驱动模块控制的液晶可变焦镜片，两只液晶变焦镜片分别固定安装在镜框上。液晶变焦镜片包括上层玻璃基板、下层玻璃基板、氧化铟锡导电涂层和液晶涂层。

电源装置包括温度传感器、电源管理芯片、可充电锂电池和电源电路板，电源装置固定安装在左镜腿内凹空间并通过排线和变焦控制部分相连。

变焦控制部分包括中央处理驱动模块和与中央处理驱动模块通过排线电连接的、可获取眼部状态的视点定位装置，所述的眼部状态包括瞳孔中心位置和角膜反射光斑位置；还包括与中央处理驱动模块通过排线电连接的用以获取正视方向景物的图像采集微型镜头。

中央处理驱动模块固定安装在右镜腿的内凹空间，其中包括图像处理模块、数字信号处理模块、无线通讯模块、采样控制器、存储器、变焦驱动模块和集成电路板。

视点定位装置固定安装在视点定位装置固定支架上，分别包括左眼视点定位装置和右眼视点定位装置，视点定位装置包括红外发射仪和眼部图像采集镜头，视点定位装置通过排线和图像处理模块相连接。

图像采集微型镜头固定安装在镜框中部的图像采集微型镜头固定底座上，包括传感器、底座、滤色片、音圈马达和镜头。

变焦驱动模块包括音圈马达驱动芯片和电压控制芯片，其中音圈马达驱动芯片用以控制图像采集微型镜头的变焦，电压控制芯片控制液晶变焦镜片的变焦。

本发明具有如下有益效果：(1)本发明智能眼镜的镜片采用液晶电控变焦镜片，通过改变控制电压可以对液晶镜片的变焦度数进行实时调节，镜片变焦响应速度快，控制电压低、功耗小，变焦过程不需要传统的电机、丝杠等机械部件，与传统镜片外观一致。(2)本发明采用瞳孔-角膜光斑反射法进行视点定位，可以精准确定对焦物体，实时获取视点坐标。(3)本发明利用现有的自动对焦技术，通过ISP图像处理芯片中自带的对焦算法，可以轻松实现对摄像头和液晶变焦镜片的变焦控制。(4)本发明的智能眼镜全部采用电子元件，没有传统的电机、丝杠等机械结构，所有的电子元件封装在镜腿和镜框中，眼镜整体和市面上的眼镜外观相差不大，具有高精度、低功耗、体积小、易携带、超长续航的特点。(5)智能眼镜还设有无线通讯模块，可以与配有APP的智能设备如手机相连接，近视用户当近视度数发生变化时可以通过手机调节控制镜片原始度数，通过手机还可实时监测当前眼镜变焦情况，预测眼睛疲劳状况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的整体***示意图；

图4为本发明的左镜腿***示意图；

图5为本发明的右镜腿***示意图；

图6为本发明的微型镜头***示意图；

上述附图中的附图标记如下：

1眼镜主体，11镜框，11-1视点定位装置固定支架，11-2图像采集微型镜头固定底座，12镜腿，12-1左镜腿，12-2右镜腿，12-3左镜腿盖板，12-4右镜腿盖板，13鼻托，13-1左鼻托，13-2右鼻托，14桩头，14-1左桩头，14-2右桩头；

2镜片，21左镜片，22右镜片，21-1上层玻璃基板，21-2液晶涂层，21-3氧化铟锡导电涂层；

3电源装置，31温度传感器，32电源管理模块，33可充电锂电池，34电源电路板；

4变焦控制部分，41中央处理驱动模块，41-1图像处理模块，41-2数字信号处理模块，41-3无线通信模块，41-4采样控制器，41-5存储器，41-6驱动模块，41-61音圈马达驱动芯片，41-62电压控制芯片，41-7集成电路板，42视点定位装置，42-1左眼视点坐标定位装置，42-2右眼坐标定位装置，42-11红外发射仪，42-12眼部图像采集微型镜头，43图像采集微型镜头，43-1传感器，43-2底座，43-3滤色片，43-4音圈马达，43-5镜头；

具体实施方式

下面结合附图说明和具体的实施方式对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

参见图1-6，该基于视点定位技术的实时变焦智能眼镜包括眼镜主体1、镜片2、电源装置3、变焦控制部分4。

眼镜主体1包括镜框11、镜腿12、鼻托13和桩头14；镜框11包括视点定位装置固定支架11-1和图像采集微型镜头固定底座11-2；镜腿12包括左镜腿12-1、右镜腿12-2、左镜腿盖板12-3和右镜腿盖板12-4，左镜腿12-1和右镜腿12-2上均设有内凹的安装空间，两块镜腿盖板分别用于遮盖内凹的安装空间；鼻托13固定安装在镜框11的中部下方，包括左鼻托13-1和右鼻托13-2；桩头14包括左桩头14-1和右桩头14-2，两个桩头分别安装在镜框11两边用以连接镜腿12和镜框11。

镜片2固定安装在镜框11上，包括左镜片21和右镜片22，两只镜片均为由变焦驱动模块41-6控制的液晶可变焦镜片。

镜片2由上层玻璃基板21-1、液晶涂层21-2、氧化铟锡导电涂层21-3和下层玻璃基板21-4所组成，其中氧化铟锡导电涂层21-3涂于上层玻璃基板21-1上，呈环状分布，液晶涂层21-2涂于氧化铟锡导电涂层21-3和下层玻璃基板21-4之间，通过电压控制芯片41-62对液晶材料施加大小不同的控制电压，使晶体的取向发生改变，从而改变液晶透镜的折射率，实现变焦过程。

电源装置3包括温度传感器31、电源管理芯片32、可充电锂电池33和电源电路板34，电源装置3固定安装在左镜腿12-1的内凹空间并通过排线和变焦控制部分4相连。

变焦控制部分4主要包括中央处理驱动模块41，还包括：与中央处理驱动模块41通过排线电连接的、可获取眼部状态的视点定位装置42，所述的眼部状态包括瞳孔中心位置坐标和角膜反射光斑位置坐标；还包括与中央处理驱动模块41通过排线电连接的用以获取正视方向景物的图像采集微型镜头43。

中央处理驱动模块41固定安装在右镜腿12-2的内凹空间，包括图像处理模块41-1、数字信号处理模块41-2、无线通信模块41-3、采样控制器41-4、存储器41-5和变焦驱动模块41-6，上述各个模块均安装在集成电路板41-7上。

视点定位装置42包括左眼视点坐标定位装置42-1和右眼视点坐标定位装置42-2，两者均固定安装在视点定位装置固定支架11-1上并通过排线和图像处理模块41-1电连接，其中视点定位装置42包括红外发射仪42-11和眼部图像采集镜头42-12；通过红外发射仪42-11发射波长对眼睛无害的红外线，同时眼部图像采集镜头42-12实时采集眼部图像并传给数字信号处理模块41-2。

数字信号处理模块41-2接收到来视点定位装置42采集到的眼部图像，控制采样频率，将获得的图像储存在存储器41-5内，并进行模数转换将图像转化为数字信号并进行处理，数字信号通过DSP数字信号处理器的处理从而获取当前视点坐标，最后将获取的视点坐标与图像采集微型镜头43获取的图像进行坐标映射。

图像采集微型镜头43固定安装在图像采集微型镜头固定底座11-2上，包括传感器43-1、底座43-2、滤色片43-3、音圈马达43-4和镜头43-5，使用时对当前视野内正视方向的景物进行实时采集并通过排线将图像信号传给图像处理模块41-1。

图像处理模块41-14通过ISP图像处理器通过坐标映射关系，找到聚焦位置坐标，然后通过对焦算法进行对焦，并将变焦控制信号通过I2C总线传给变焦驱动模块41-3。

变焦驱动模块41-6包括音圈马达驱动芯片41-61和电压控制芯片41-62，变焦驱动模块41-6接收变焦控制信号后通过音圈马达驱动芯片41-61控制音圈马达43-4移动从而实现图像采集微型镜头43的对焦，同时通过电压控制芯片41-62控制镜片2实现变焦，保证图像采集微型镜头43和镜片2的变焦屈光程度大小一致。

本实施例的一种基于视点定位技术的实时变焦智能眼镜(以下简称智能眼镜)，其工作过程如下：(1)首次使用时用户应先对智能眼镜进行充电，待充电完成之后，按下电源开机键，开机后通过蓝牙将手机与智能眼镜进行连接。(2)用户通过手机向智能眼镜输入双眼精确度数a(近视用户输入略低于当前双眼精确近视度数的度数b)，此时电压控制芯片41-52调节镜片2变焦为所输入的度数，此近视度数并作为原始度数进行存储，每次开机镜片2自动调节为此度数。(3)用户佩戴智能眼镜时当远距离视物转为近距离视物，视点定位装置42捕捉当前视点坐标，并将此坐标映射到图像采集微型镜头43所采集到的图片上，从而确定此时眼睛所对焦物体，图形处理模块41-1对此坐标位置图像进行对焦，通过变焦驱动模块41-6控制镜片2和图像采集微型镜头43同步变焦。当微型镜头实现对焦后，镜片2此时的度数刚好处于使人眼看清所需的最低度数，此时眼睛仍旧处于远距离视物状态。(4)当近距离视物转为远距离视物时，调节过程类似，此处不再重复叙述。(5)对于近视用户，经过长时间的使用，待用户逐渐适应此度数b，然后通过手机微量调低度数b使眼睛始终处于“微量欠矫”状态，继续诱导人体进行适应，从而达到视力矫正的目的。

以上具体的实施方式对本发明做了详尽的描述，但并非是对本发明做出的限制，有关技术人员在不脱离本发明的精神和范围基础上，可以对本发明做一些修改和改进，各种变化和变换所得到的相对应的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。