一种可利用LED光照调节人体生物节律的虚拟现实眼镜的制作方法

本发明涉及半导体照明与显示，尤其是涉及一种可利用led光照调节人体生物节律的虚拟现实眼镜。

背景技术：

vr(virtualreality，虚拟现实)借助计算机及传感器技术生成一个三维环境，创造出崭新的人机交互状态。vr设备以红绿蓝三基色oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)或led为显示光源，在2016年迎来了一次大爆发。这一阶段的vr产品拥有亲民的设备定价、强大的内容体验和交互手段，辅以强大的资本支持和市场推广，整个vr行业进入爆发增长的元年。

半导体照明是以led(light-emittingdiode，发光二极管)为发光体的新一代光源，目前正在全球范围内推广应用。2014年3位发明蓝光led的科学家荣获诺贝尔物理学奖；2015年美国工程院将被称为“工程学界诺贝尔奖”的查尔斯·斯塔克·德拉普尔奖颁给了5位led专家。多基色led光源在与可输出pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)驱动电流的智能控制系统结合后，已经广泛应用于室内外的白光照明以及植物照明等场景，展现出了巨大的应用前景和节能潜力，是当前最具发展的高新技术和新兴产业之一。

2002年，科学家证明了人体视网膜中存在着一种新的感光细胞，即所谓的本征感光视网膜神经节细胞(intrinsicallyphotosensitiveretinalganglioncells,iprgc)。iprgc主导的司辰节律参与调节人体内多种生理状态和心理状态，例如心率、血压、血液内激素含量和人体兴奋水平、情绪水平等。光照达到iprgc感光细胞后，iprgc会向位于视交叉上核的司辰节律生物钟发送神经信号，司辰节律生物钟在收到神经信号后就会调节褪黑素(一种可以促进睡眠的激素)的释放。人体一般在夜晚才分泌褪黑素，这就是说，白天不管采用何种形式的光照，基本都不会对人体的褪黑素分泌造成影响。而夜晚就不同了，暴露在光照下将会抑制褪黑素的产生，人们就会保持兴奋与警觉。

传统的照明与显示学科通常只对视觉因素进行研究，即只关注照度、亮度、色温、显色性等参数，并未统筹考虑光照对人体司辰节律的影响。因此，业界亟需研发可兼顾被照物的光生物效应的显示产品。

参考文献：

[1]周晓明,徐嘉彬,邵志栋.光生物节律因子计算模型的研究[j].光子学报,2015,(02):7-10。

[2]郑莉莉,郭自泉,严威,吴挺竹,吕毅军,高玉琳,史园,陈忠.三基色白光led的司辰节律因子研究[j].发光学报,2016,(11):1384-1389。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可利用led光照调节人体生物节律的虚拟现实眼镜。

本发明设有电源模块、驱动控制模块、led补光模块和透镜模块；

所述电源模块设有电池和dc-dc单元，电源模块与驱动控制模块的电源端口相连接；所述驱动控制模块设有射频处理单元、中央处理单元、生物节律配光方案存储单元、光线反馈单元、恒流驱动单元、电源端口和驱动总线端口；所述中央处理单元作为驱动控制模块的核心单元，中央处理单元分别与射频处理单元、生物节律配光方案存储单元、光线反馈单元和恒流驱动单元连接；所述驱动控制模块的电源端口连接至电源模块；所述恒流驱动单元通过驱动总线端口分别与led补光模块中的红光led、绿光led、蓝光led和白光led相连接；所述光线反馈单元通过光谱仪接收手机终端的光线信号。

所述led补光模块设有红光led、绿光led、蓝光led和白光led；所述红光led、绿光led、蓝光led和白光led分别与驱动控制模块的驱动总线端口连接，led补光模块中包含的led芯片点亮时，led芯片发出的光线可以通过虚拟现实眼镜的透镜模块进入用户眼睛。

所述透镜模块设有两块凸透镜镜片，所述两块凸透镜镜片分别对应于左眼与右眼，透镜模块可以将虚拟现实眼镜所固定住的智能手机的屏幕图像汇聚在人眼的焦平面上，使用户可以近距离地观看手机屏幕所呈现的虚拟现实图像和视频。

本发明的工作原理如下：

电源模块包含电池与dc-dc单元，可将电池中存储的电能转换为驱动控制模块各单元所需的直流电。

驱动控制模块中的射频处理单元，可兼容与支持zigbee、wifi、蓝牙等多种无线通信技术。射频处理单元用于接收由用户控制终端发送的包含对led补光模块进行控制的无线信号，并对无线信号进行下变频和解调等处理之后传输给中央处理单元；或者将中央处理单元的反馈信号通过调制和上变频后发射给用户控制终端。

生物节律配光方案存储单元保存着经过理论推演与实验验证后的不同温度下多基色led照明光源的配光方案，以及每个配光方案所对应的光学色度学参数，以供单片机单元快速查询调用。每种配光方案的信息记录成一行数据，具体包括：司辰节律因子、光功率占比的取值以及相应的显色指数、占空比、光功率、光通量、光波长、色坐标、发光效率等参数。

中央处理单元是多基色led智能照明光源的核心处理模块，它根据从射频处理单元接收到的色温、司辰节律因子与亮度控制信号以及从反馈单元接收到的手机显示屏的光谱信息，向生物节律配光方案存储单元查询满足要求的最优化的红绿蓝白四色led芯片的具体占空比信息，然后将相应的pwm(脉宽调制)电压信号输出给后级的恒流驱动单元。选取配光方案具体有两种情况：一是当生物节律配光方案存储单元中保存着已经经过优选的配光方案时(如已对显色指数进行优选)，单片机只需要根据司辰节律因子及色温直接调用配光方案即可；再有一种情况是当生物节律配光方案存储单元中保存所有配光方案时，单片机需要在满足司辰节律因子及色温的多个配光方案中，根据需要对某一参数(如显色指数)进行排序后，选择最优的一组配光方案进行输出。对最大输出光通量、发光效率等其他参数有要求的场景，也是采用相似方式选择配光方案。

反馈处理单元主要是用于采集手机显示屏的光谱，与用户控制终端所需的光谱参数进行分析对比，得到所缺失的光谱成分，然后通过中央处理单元控制恒流驱动单元进而驱动led补光模块，进行所需要的补光处理。

恒流驱动单元用于将不同占空比的pwm电压信号转化成相应占空比的输出电流，用于驱动led补光模块。例如，当某一通道的pwm电压信号的占空比为90％时，恒流驱动单元则输出最大值为led的额定工作电流、占空比为90％的驱动电流。

led补光模块包括红光led模组、绿光led模组、蓝光led模组、白光led模组。红绿蓝白四色led作为发光芯片，可以分别根据恒流驱动单元所输出的电流进行发光照明，从而弥补手机终端呈现的图案所缺失的部分对于人体生物节律有影响的光谱。

本发明结合自然昼夜和人体生理节律，在考虑光照对人体生物钟节律的影响后，以司辰节律因子为主要的关键参数，运用智能控制手段使虚拟现实眼镜的光照显示环境符合人体日常的生理节律。

本发明具有以下的有益效果：

本发明所述的虚拟现实眼镜具有两种补光方案选择。第一种是通过佩戴眼镜进行人体生物钟的调节，在用户控制终端设置我们所需要的光源参数(比如司辰节律因子、色温以及亮度等)，通过射频处理单元接受信号传递给中央处理单元，中央处理单元向生物节律配光方案存储单元找寻最优的配光方案，进而调节人体生理节律。这种方案主要可适用于长途旅行飞行时调整时差。第二种主要应用在佩戴虚拟现实眼镜进行娱乐活动所使用，为保证人眼一直获得最健康的光照环境，驱动控制模块中的光线反馈单元不定时采集手机显示屏的光线，与我们设置的参数进行分析对比，从而控制led补光模块进行补光处理。这两种补光方案所呈现出的光线均符合光生物安全认证。

附图说明

图1为本发明实施例的实际效果图。

图2为本发明实施例的结构组成框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例的实际效果说明。本实施例所述一种可利用led光照调节人体生物节律的虚拟现实眼镜1，设有电源模块11、驱动控制模块12、led补光模块13以及透镜模块14。手机可以放置在虚拟现实眼镜1中，人眼通过透镜模块14可以进行虚拟现实的体验。

图2为本发明实施例的结构组成框图说明。电源模块11包含dc-dc单元111与ac-dc单元112，电源模块11与驱动控制模块12的电源端口p1相连，为驱动控制模块12中的相应单元提供所需用电。

驱动控制模块12设有电源端口p1、驱动总线端口p2以及中央处理单元121、射频处理单元122、生物节律配光方案存储单元123、光线反馈单元124、恒流驱动单元125。电源端口p1与电源模块11相连，驱动总线端口p2与led补光模块13中的红光led模组131、绿光led模组132、蓝光led模组133、白光led模组134分别相连。射频处理单元122、中央处理单元121和恒流驱动单元125依次串接；生物节律配光方案存储单元123与中央处理单元121连接；光线反馈单元124光线反馈单元通过内部的小型的光谱仪来接收手机终端的光线信号，与中央处理单元121连接。

led照明模块13设有红光led模组131、绿光led模组132、蓝光led模组133、白光led模组134。红光led模组131、绿光led模组132、蓝光led模组133和白光led模组134通过驱动总线端口p2与驱动控制模块12中的恒流驱动单元125相连。