一种智能眼镜
阅读：500发布：2021-01-17
专利汇可以提供一种智能眼镜专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种可用于近视 预防 与矫正的智能眼镜，包括镜框、镜腿和镜片，还包括检测系统及控制系统，其中镜片中的至少一个设置为 液晶 镜片，液晶镜片包含液晶调光层，液晶调光层具有两个零 电场 稳定的状态：透过态和雾态，控制系统分别与检测系统和液晶镜片连接，控制系统根据检测系统的 信号 控制液晶镜片自动在零电场稳定的透明状态和不透明状态之间转换。本实用新型公开的智能眼镜，可达到提醒并即时矫正的效果，且功耗小，安全性高。，下面是一种智能眼镜专利的具体信息内容。
1.一种智能眼镜，所述智能眼镜包括镜框、镜腿和镜片，所述智能眼镜还包括检测系统及控制系统，其特征在于，所述镜片中的至少一个设置为液晶镜片，所述液晶镜片包含液晶调光层，所述液晶调光层具有两个零电场稳定的状态：透过态和雾态，所述控制系统分别与所述检测系统和所述液晶镜片连接，其中所述控制系统根据所述检测系统的信号控制所述液晶镜片自动在零电场稳定的透明状态和不透明状态之间转换。
2.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述检测系统为距离传感器、水平传感器、惯性传感器、光线传感器、计时系统或其组合。
3.如权利要求2所述的智能眼镜，其特征在于，所述距离传感器包括超声波测距器、红外测距器及激光测距器。
4.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述液晶调光层包括：第一透明导电层，第二透明导电层以及设置在所述第一透明导电成层和所述第二透明导电层之间的液晶层，其中，所述液晶层包含有封框结构以及被所述封框结构包围的胆甾相液晶组合物。
5.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述液晶镜片包括一片普通镜片，所述液晶调光层设置在所述普通镜片的内侧或外侧。
6.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述液晶镜片包括两片普通镜片，所述液晶调光层设置在所述两片普通镜片之间。
7.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述镜腿或镜框为中空结构，所述检测系统及所述控制系统设置在所述中空结构中。
8.如权利要求1所述的智能眼镜，其特征在于，所述控制系统包括电源、开关、单片机模块和驱动电路。
9.如权利要求8所述的智能眼镜，其特征在于，所述电源为纽扣电池。
10.如权利要求8所述的智能眼镜，其特征在于，所述控制系统还包括通讯模块。
一种智能眼镜
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种眼镜，具体地涉及一种可用于近视预防和矫正的智能眼镜。
背景技术
[0002] 近年来，青少年的近视问题已越来越严重。引起近视的原因，除了少数是遗传因素以外，多数是与用眼习惯不规范有关，如不正确的坐姿、用眼时间过长、看书或写字时距离太、照明光线过强或过弱等因素。更严重的是，多数青少年在近视后，仍保持原有的用眼习惯，导致近视度数的进一步加深。为了预防近视或近视的进一步恶化，市面上出现一些可以矫正用眼习惯的辅助工具，如纠正坐姿的肩带护背带、坐姿矫正器、防近视支架、矫正眼镜等，其中矫正眼镜受到较广泛的关注。
[0003] 现用于坐姿矫正的眼镜，一般利用不同的传感器对用眼环境、距离以及佩戴者的坐姿进行监控，并利用如振动、声音、闪光等对不正确的用眼习惯进行提醒，从而达到矫正功能。但是这种矫正眼镜只能起到提醒作用，并不能即时采取有效措施使佩带者改变不良的坐姿，作用不是很大。在另一类产品中，利用电致变色调光玻璃制作智能眼镜，针对不良用眼习惯，可使眼镜镜片从透明到不透明变化，迫使佩戴者及时改变坐姿，从而起到预防近视或矫正近视的作用。但这些眼镜都不仅需要电流改变状态，还需要电流维持某一状态(透明态或不透明态)，不仅增加了产品的耗电量，还增加了佩戴者的危险性，影响使用体验。
[0004] 因此，需要提供一种智能眼镜，不仅能使佩带者即时地矫正坐姿，还能减少功耗，增加安全性。发明内容
[0005] 为满足上述需求，本实用新型提出一种可用于近视预防和矫正的智能眼镜，包括镜框、镜腿和镜片，还包括检测系统和控制系统，其中镜片中的至少一个镜片设置为液晶镜片，液晶镜片包含液晶调光层，液晶调光层具有两个零电场稳定的状态：透过态和雾态，控制系统分别与检测系统和液晶镜片连接，并根据检测系统的信号控制控制液晶镜片自动在零电场稳定的透明状态和不透明状态之间转换。
[0007] 在优选实施方案中，液晶调光层包括：第一透明导电层，第二透明导电层以及设置在第一透明导电层和第二透明导电层之间的液晶层，其中，液晶层包含有封框结构以及被封框结构包围的胆甾相液晶组合物。在优选实施方案中，液晶层包括支撑结构。在优选实施方案中，胆甾相液晶组合物包括双介晶化合物、向列相液晶化合物和手性化合物。
[0008] 在一些实施方案中，液晶镜片还包括一片普通镜片，液晶调光层设置在普通镜片的内侧或外侧。在另一些实施方案中，液晶镜片还包括两片普通镜片，液晶调光层设置在两片普通镜片之间。
[0009] 在一些实施方案中，所述镜腿或镜框为中空结构，检测系统和控制系统设置在中空结构中。
[0011] 本实用新型公开的用于近视预防和矫正的智能眼镜，利用可调节雾度的液晶镜片，通过检测系统探测用眼状态，并在不正确的情况下，自动调节液晶镜片的模糊程度，从而提醒佩带者即时采取措施，从而达到提醒并即时矫正的效果。其次，液晶镜片无论在透明状态和不透明状态都无需电场维持，节能的同时提高智能眼镜的安全性。再次，液晶镜片变模糊时，液晶镜片的透光率基本不受影响，不会给佩戴者带了不舒适感。附图说明
[0012] 通过参照对本实用新型的实施方案的图示说明可以更好地理解本实用新型，在附图中：
[0013] 图1是本实用新型公开的智能眼镜结构示意图；
[0014] 图2是本实用新型公开的智能眼镜的电路结构示意图；
[0015] 图3是本实用新型实施方案中液晶镜片及液晶调光层的结构示意图；
[0016] 图4是本实用新型实施方案中液晶调光层的结构示意图。
具体实施方式
[0017] 在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本实用新型有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本实用新型。在其他示例中，公知的结构和装置在方框图表中示出。在这方面，所举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本实用新型造成限制。因此，本实用新型的保护范围并不受上述具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。
[0018] 如图1和图2所示，本实用新型提供了一种可用于近视预防和矫正的智能眼镜，包括镜框1、镜腿2、两个镜片3、检测系统(图未示)和控制系统(图未示)，镜片3可根据具体要求，将其中一个镜片设置为液晶镜片，也可以两个镜片都设置为液晶镜片。液晶镜片可在零电场稳定的透明状态和不透明状态之间转换。检测系统和控制系统可设置在智能眼镜的镜框1或镜腿2的任意位置，其中控制系统分别与检测系统和液晶镜片连接，并根据检测系统的信号控制液晶镜片自动地在透明状态和不透明状态之间转换。具体地，检测系统检测智能眼镜佩戴者的用眼状态，并将其转换成相应的信号发送至控制系统，控制系统根据接收到的信号判断佩戴者的用眼状态是否正确。一旦判定为不正确，控制系统驱动液晶镜片自动地从透明状态变成不透明状态，遮挡佩戴者的前方视野，迫使佩戴者调整用眼状态。而当检测系统检测到的信号经控制系统判定为正确时，控制系统再次驱动液晶镜片自动地从不透明状态变成透明状态，这样，佩带者可以再次看清前方，从而达到提醒并矫正用眼状态的功能。其中，检测系统可以为距离传感器，通过检测智能眼镜与书本或桌面的距离来判断用眼姿势。距离传感器包括市面上常用的超声波测距器、红外测距器及激光测距器。除了距离传感器，检测系统还可以是水平传感器(检测斜视)、惯性传感器(检测运动与否)、光线传感器(检测用眼环境亮度)、计时系统(检测用眼时间)或者它们的组合。在可选的实施方案中，镜框1和镜腿2可为中空结构，智能眼镜的检测系统和控制系统可设置在此中空结构中。
[0019] 更具体的，如图2所示，控制系统可包括电源、开关、单片机模块和驱动电路。单片机模块用于接收检测系统发送的信号，进行分析，并根据分析结果控制驱动电路工作；驱动电路用于驱动液晶镜片，使其在透明状态和不透明状态之间转换；电源为整个控制系统提供电力；开关可用来控制整个系统的启动或关闭，其可以跟单片机连接，也可与电源直接连接。控制系统还可包括通讯模块，用以对智能眼镜进行设置操作，如参数设定、参数改变、情况了解、数据备份等。通讯模块可以是无线的，如WIFI设备、蓝牙设备或其他无线连接设备，从而实现远程无线控制，使用户能够能通过其他电子产品对智能眼镜进行远程操作；也可以是有线的，如通过数据连接口，利用数据线与外部电子设备连接，进行设置操作。由于液晶镜片的两个状态都是零电场稳定，无需一直通电，一般的电池即可为控制系统提供电力，所以电源可以为纽扣电池。
[0020] 液晶镜片包含液晶调光层，液晶调光层包括两个零电场稳定的状态：使入射光基本上直射的透过态和使入射光基本上散射的雾态。透过态和雾态都不需要外加电场来维持，仅在需要切换的时候，通过选取合适的驱动方式，使液晶调光层在透过态和雾态之间转换。在透过态时，入射光基本上不受影响地透射而通过液晶调光层，使液晶镜片呈现清晰的透明状态；而在雾态时，通过液晶调光层的入射光都被基本上散射，从而使液晶镜片形成不透明的状态。同时，由于仅调节入射光的散射程度，对于光线的整体透过率影响不大，造成液晶调光层的全光线透过率基本上不变，最终形成可在透明状态和不透明状态之间转换，而明暗基本不变的液晶镜片。
[0021] 液晶镜片可以还包含一片普通镜片，液晶调光层设置在此普通镜片的内侧或外侧；或者包含两片普通镜片，液晶调光层31夹在两片普通镜片32之间，形成三明治的结构，如图3所示。其中，普通镜片32可以独立地为一般的平光镜片，也可以根据治疗需要，采用不同度数的光学镜片。
[0022] 如图3和图4所示，液晶调光层包括第一透明导电层311、液晶层312以及第二透明导电层313，液晶层312设置在第一透明导电层311和第二透明导电层313之间。第一透明导电层311和第二透明导电层313各自与控制系统连接，用于调节液晶层312中的液晶分子的排列，从而使液晶调光层31在透过态和雾态之间转换。第一透明导电层311和第二透明导电层312可各自包括透明基板和透明电极，透明电极设置在透明基板和液晶层312之间，其中透明电极与控制系统相连。透明基板的材质包括透明玻璃和/或硬性或柔性的透明聚合物材料(例如PET、PEN、PC等，然而本实用新型不限于此，亦可采用透光率符合要求的其他材料)。透明电极的材质包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟、氧化锡、氧化锌或其他符合要求的材料。在本实用新型的实施方案中，第一透明导电层311和/或第二透明导电层313优选透明的柔性材料，便于液晶调光层31根据镜片的弧度弯曲，如图3所示。
[0023] 如图4所示，液晶层312还包含封框结构321和被封框结构321包围在其中的胆甾相液晶组合物322。胆甾相液晶组合物可包括双介晶化合物、向列相液晶化合物和手性化合物。其中双介晶化合物指分子中包含两个介晶基元的液晶化合物，也就是说具有两个可诱导液晶相能力的基团的液晶化合物。本实用新型不限于此，亦可采用功能符合要求的其他胆甾相液晶组合物。在透过态时，胆甾相液晶分子基本上平行于器件基板，其螺旋轴与器件基板相垂直，形成胆甾相液晶的平面织构。在雾态时，胆甾相液晶分子形成焦锥态织构，其螺旋轴随机排列，通过调节螺旋轴的有序性，可调节通过液晶层的光线的散射程度。液晶层312可进一步包括支撑结构，支撑结构分散在液晶层312中，用于控制第一透明导电层311和第二透明导电层313之间的间距(即液晶层312的厚度)，同时给液晶层312在平整或弯曲时提供一定的支撑力。支撑结构可为常用的间隔子，其材料包括树脂、玻璃纤维以及无机材料(如聚苯乙烯、二氧化硅等)，其形状可为球状、棒状、或混合形状。
[0024] 液晶调光层31还包括至少一个配向层，配向层可设置在第一透明导电层311和液晶层312之间，或第二透明导电层313和液晶层312之间。配向层使其表面的液晶分子按照一定的取向方向排列。由于液晶层两面的配向层取向的不同，可使液晶层中液晶分子形成一定的规律排列。配向层由取向剂固化形成，取向剂一般为有机高分子材料，如PVB、硅氧烷、聚酰亚胺材料等。
[0025] 以下将结合具体实施例对液晶调光层的性能进行阐述。在以下各实施例中，液晶组合物的配方如表1所示。
[0026] 表1：胆甾相液晶组合物配方
[0027]
[0028] 在以下实施例中，液晶调光层的透明导电层均为PET/ITO膜，其雾度和全光线透过率使用WGT-S型雾度仪测量。
[0029] 实施例1
[0031] 表2雾度和全光线透过率
[0032]状态 雾度 全光线透过率
透过态 2.53％ 85.74％
雾态 87.18％ 65.07％
透过态 2.53％ 85.74％
雾态 87.18％ 65.07％
[0033] 实施例2
[0034] 液晶调光层采用单层配向层取向，液晶层的厚度为15μm。选取合适的电压和驱动方式对液晶调光层进行驱动，使其形成不同的雾态和透过态。撤去电压，测量其光学性能，结果如表3所示。
[0035] 表3雾度和全光线透过率
[0036]状态 雾度 全光线透过率
透过态 2.50％ 86.40％
雾态 87.53％ 64.30％
透过态 2.50％ 86.40％
雾态 87.53％ 64.30％
[0037] 通过以上实施例，可知配置有本实用新型的液晶调光层的智能眼镜在保证全光线透过率大于50％的同时，实现透明状态到不透明状态的转换，从而在保证亮度的同时，模糊视线以达到提醒并及时矫正的效果。
[0038] 尽管已经在上面以细节描述了数个示例性实施方案，但是所公开的实施方案仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员将容易意识到，在示例性实施方案中很多其他修改、改动和/或替换是可能的，而不实质偏离本公开的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改动和/或替换意图被包括在如所附权利要求书所限定的本公开的范围内。
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