具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜的制作方法

本实用新型涉及眼镜技术领域，特别是涉及一种具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜。

背景技术：

近年来，随着人民生活水平的普遍提高，电子化办公和电子产品越来越普及，电子产品的应用呈现出人口众多、低龄化趋势两个特点。由此而带来的眼部问题越来越多，统计数据显示：小学生中近视的发生率已经达到40％。成人中干眼症、视疲劳、白内障、黄斑变性等疾病的发病率逐年增高。如何避免电子产品对眼睛的损害，是现代社会的人需要关注的重要健康问题。

眼部干涩、疲劳会导致视觉质量下降，甚至诱发角膜炎。正常人的眼睛最前面是角膜，角膜表面还有一层泪膜，是用来杀菌、保护、滋润和营养角膜的，正常人每4-6秒眨眼一次，泪膜破裂时间大于10秒，双眼长时间紧盯电子屏幕，眨眼和眼睛活动次数减少，如果再加上环境、温度、湿度等影响，就会导致泪膜不完整不均匀，角膜表面失去滋润和保护，出现眼部干涩、疲劳、异物感等干眼症症状。干眼症如果不治疗的话，会使眼表持续得不到泪液的滋润、杀菌作用，最终成为不可逆的干眼病，影响视觉功能，导致视觉质量下降，严重者还可发生角膜炎。

手机屏、led屏光源中含有大量蓝光，是仅次于紫外线的高能量短波长光源，对眼部组织穿透力强，能够穿透前面的角膜、晶状体直达视网膜。而这些短波长光线对视网膜的慢性损伤，正是老年黄斑变性形成的主要病因。

而现有的眼镜只能实现遮挡部分有害光，无法达到训练视觉和缓解眼疲劳的效果。因此，有必要提供一种具有缓解眼疲劳功能的眼镜解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜，通过调节液晶镜片的亮暗及闪烁频率实现护眼模式和训练模式，具有缓解眼疲劳和视觉训练等多种功能。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜，包括铰接连接的镜框和两个镜腿，所述镜框内嵌设有液晶镜片，所述镜腿与所述镜框铰接的桩头部位内嵌设有磁石，两个所述镜腿内均设置有安装腔，一个所述镜腿的安装腔内设置集成电路板，另一个所述镜腿的安装腔内设置有电源开关控制器及与电源开关控制器电性连接的微型电池；

所述集成电路板包括充电控制器、mcu以及与mcu电性连接的线性稳压器和模式切换控制器，所述线性稳压器与所述电源开关控制器通过fpc软排线穿过镜框电连接，所述电源开关控制器与所述充电控制器通过fpc软排线穿过镜框电连接，所述模式切换控制器与所述线性稳压器电性连接，并且所述模式切换控制器电性连接有触控接口，所述触控接口设置有前后不相邻的两个触控焊盘；所述液晶镜片与所述mcu电性连接，所述mcu控制所述液晶镜片的亮暗及闪烁频率；

当所述镜腿打开，所述电源开关控制器感应到所述磁石产生的磁场，所述电源开关控制器开启，所述微型电池的电源输入到所述线性稳压器，经过稳压后，稳定输出电压到mcu、模式切换控制器，为两个器件提供稳定的供电电压。

可选的，所述镜腿上还设置有与所述电池电性连接的充电控制器，所述充电控制器连接有usb接口。

可选的，所述液晶镜片为玻璃或者柔性的tn/stn扭曲向列型液晶镜片，镜片上的偏光片采用防uv偏光片，镜片上的加硬片采用tac或者尼龙材质加镀防蓝光层。

可选的，所述微型电池为聚合物锂离子电池。

可选的，所述mcu选型为bl23m1610，所述模式切换控制器选型为tc332，所述线性稳压器选型为bl8064，所述充电控制器选型为bl4054，所述电源开关控制器选型为a3212。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜，镜片采用防uv、防蓝光的液晶镜片，且可以通过硬件电路结合软件控制液晶镜片闪烁频率、镜片黑度；佩戴后，可以防uv、蓝光，且可以通过镜片闪烁的方式，训练眼部肌肉，使眼部肌肉得到很好的锻炼，尤其是镜片的黑度调节功能，更适合白内障、眼疾患者术后恢复佩戴(白内障、眼疾术后患者畏光，而佩戴普通的墨镜，黑度不能满足每个人的需求)，本申请可以根据不同患者对畏光程度的不同，调节不同的黑度，以适应不同的患者；此外，训练模式下，眼镜的闪烁功能还可以用作训练人眼的反应速度、球感，适合篮球、网球、棒球等运动员或需要提高人眼反应速度、球感的人群佩戴。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜的俯视图；

图2为本实用新型实施例具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜的主视图；

图3为本实用新型实施例具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜的侧视图；

图4为本实用新型实施例具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜的控制原理框图；

图5为本实用新型实施例mcu电路图；

图6为本实用新型实施例电源开关控制器电路图；

图7为本实用新型实施例线性稳压器电路图；

图8为本实用新型实施例模式切换控制器电路图；

图9为本实用新型实施例充电控制器电路图；

图10本实用新型实施例具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜的控制方法流程图；

图11为本实用新型实施例mcu输出波形与液晶镜片亮暗的对应关系图；

附图标记说明：1、镜框；2、镜腿；3、电源开关控制器；4、磁石；5、触控接口；6、集成电路板；7、usb接口；8、液晶镜片；9、微型电池。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜，通过调节液晶镜片的亮暗及闪烁频率实现护眼模式和训练模式，具有缓解眼疲劳和视觉训练等多种功能。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图9所示，本实用新型提供的具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜，包括铰接连接的镜框1和两个镜腿2，所述镜框1内嵌设有液晶镜片8，所述镜腿2与所述镜框1铰接的桩头部位内嵌设有磁石4，两个所述镜腿2内均设置有安装腔，其中，右镜腿的安装腔内设置集成电路板6，左镜腿的安装腔内设置有电源开关控制器3及与电源开关控制器3电性连接的微型电池；

所述集成电路板6包括充电控制器、mcu以及与mcu电性连接的线性稳压器和模式切换控制器，所述线性稳压器与所述电源开关控制器3通过fpc软排线穿过镜框电连接，所述电源开关控制器与所述充电控制器通过fpc软排线穿过镜框电连接，所述模式切换控制器与所述线性稳压器电性连接，并且所述模式切换控制器电性连接有触控接口5，所述触控接口5设置有前后不相邻的两个触控焊盘；所述液晶镜片8与所述mcu电性连接，所述mcu控制所述液晶镜片8的亮暗及闪烁频率；

当所述镜腿打开，所述电源开关控制器3的磁感应面与所述磁石4正对，且距离在4mm以内，电源开关控制器3可以感应到所述磁石产生的磁场，所述电源开关控制器3感应到所述磁石4产生的磁场后，所述电源开关控制器3开启，所述微型电池9的电源输入到所述线性稳压器，经过稳压后，稳定输出电压到mcu、模式切换控制器，为两个器件提供稳定的供电电压。

所述镜腿上还设置有与所述电池电性连接的充电控制器，所述充电控制器连接有usb接口7。

所述微型电池9为聚合物锂离子电池。

所述mcu选型为bl23m1610，所述模式切换控制器选型为tc332，所述线性稳压器选型为bl8064，所述充电控制器选型为bl4054，所述电源开关控制器选型为a3212。

所述液晶镜片8为玻璃或者柔性的tn/stn扭曲向列型液晶镜片，镜片上的偏光片采用防uv偏光片，镜片上的加硬片采用tac或者尼龙材质加镀防蓝光层。

如图10至图11所示，本实用新型还提供了一种具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜的控制方法，应用于上述的具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜，包括以下步骤：

设置所述液晶眼镜通电后的初始状态为护眼模式，所述护眼模式的控制方法包括：由后向前先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片的黑度增加；由前向后先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片的黑度减小；

触摸至少一个所述触控焊盘到达设定时间，所述护眼模式切换为训练模式，所述训练模式下，所述液晶镜片在所述mcu的控制下交替变黑、变透明闪烁，具体包括：由后向前先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片黑度不变、液晶镜片闪烁频率增大；由前向后先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片黑度不变、液晶镜片闪烁频率减小。

其中，所述设定时间为1s～10s。

其中，所述由后向前先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片的黑度增加，具体包括：

当向前滑动时，手指由后向前先后通过触控接口中的两个不相邻的触控焊盘pad2、pad1，两个触控焊盘先后产生电容给模式切换控制器，模式切换控制器的引脚p13、p12先后输出低电平信号给mcu，mcu根据侦测到两个焊盘的先后低电平信号，判定为是向前滑动，当mcu接收到向前滑动的信号后，使能mcu的pwm16功能并调整的clk、dat引脚输出波形(如图4)，使得液晶镜片上得到的波形(如图4)ton的时间增大，toff的时间减小(其中ton+toff总时间不变。1000/(ton+toff)＝24～250，在ton+toff总时间不变(闪烁频率不变)的条件下ton的时间增大、toff的时间减小后，单位时间内液晶镜片被点亮的总时间增加，从而达到镜片的黑度增加的效果。

所述由前向后先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片的黑度减小，具体包括：

当向后滑动时，手指由前向后先后通过触控接口中的两个不相邻的触控焊盘pad1、pad2，两个触控焊盘先后产生电容给模式切换控制器，模式切换控制器的引脚p12、p13先后输出低电平信号给mcu，mcu根据侦测到两个焊盘的先后低电平信号，判定为是向后滑动，当mcu接收到向前滑动的信号后，使能mcu的pwm16功能并调整的clk、dat引脚输出波形(如图4)，使得液晶镜片上得到的波形(如图4)toff的时间增大，ton的时间减小，其中ton+toff总时间不变，1000/(ton+toff)＝24～250，在ton+toff总时间不变(闪烁频率不变)的条件下toff的时间增大、ton的时间减小后，单位时间内液晶镜片被关闭的总时间增加，从而达到镜片的黑度减小的效果。

其中，

①ton、toff的单位为ms(毫秒)；

②ton为加到液晶镜片上的高电平时间，高电平时液晶镜片被点亮，toff为加到液晶镜片上的低电平时间，低电平时液晶镜片被关闭；

③ton+toff为一个变换周期，1秒内变换的周期总次数为闪烁频率，闪烁频率控制在24hz～250hz，即：1000/(ton+toff)＝24～250，(1秒＝1000毫秒)；

④闪烁频率低于24hz时，人眼会感觉到，大于24hz人眼就感觉不到闪烁，大于250hz液晶镜片的功耗会增大影响显示黑度，故闪烁频率取值范围在24hz～250hz。

护眼模式可以作为：日常看电子产品佩戴使用，可以防uv、蓝光，保护眼睛免受uv、蓝光的伤害。由于液晶镜片的偏光片是采用的防uv偏光片，基材采用的是在tac基材上加防蓝光镀层，故可以防uv、防蓝光。

在护眼模式下，当触摸右镜腿时间大于设定时间(设定时间为1s-10s)，右镜腿产生的感应电容传入到模式切换控制器，模式切换控制器接收到感应电容后，输出低电平给低功耗mcu，mcu接收到信号后执行转换指令，工作模式由护目模式切换到训练模式：

训练模式下液晶镜片以每秒1～23次的频率进行闪烁，且每一次闪烁，镜片变黑+变透明的时间(ton+toff)可以调整，通过调整变黑+变透明的时间及闪烁频率，可以分阶段的训练眼睛的反应速度及眼部肌肉训练的强度。

调整及实现1～23次/秒的闪烁频率方法：

当调整到训练模式后，通过滑动右镜腿，右镜腿产生的感应电容传入到模式切换控制器，模式切换控制器接收到感应电容后，输出低电平给低功耗mcu，mcu接收到信号后执行变换频率指令。

所述训练模式下，所述液晶镜片在所述mcu的控制下交替变黑、变透明闪烁，当镜片变黑时，人眼看不到外部景物，当镜片变透亮时，可以看清外部景物。

其中，由后向前先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片黑度不变、液晶镜片闪烁频率增大，具体包括：

当向前滑动时，手指由后向前先后通过模式切换控制器的触控接口中的两个不相邻的触控焊盘pad2、pad1，两个触控焊盘先后产生电容给模式切换控制器，模式切换控制器的引脚p13、p12先后输出低电平信号给mcu，mcu根据侦测到两个焊盘的先后低电平信号，判定为是向前滑动，当mcu接收到向前滑动的信号后，使能mcu的pwm16功能并调整的clk、dat引脚输出波形(如图4)，使得液晶镜片上得到的波形(如图4)t-frame(ton+toff)的时间减小，ton、toff减小相同单位的量，从而达到镜片黑度不变、镜片闪烁频率增大的效果，闪烁频率＝1000/t-frame。

所述由前向后先后触摸两个所述触控焊盘，液晶镜片黑度不变、液晶镜片闪烁频率减小，具体包括：

当向后滑动时，手指由前向后先后通过模式切换控制器的触控接口中的两个不相邻的触控焊盘pad1、pad2，两个触控焊盘先后产生电容给模式切换控制器，模式切换控制器的引脚p12、p13先后输出低电平信号给mcu，mcu根据侦测到两个焊盘的先后低电平信号，判定为是向后滑动，当mcu接收到向前滑动的信号后，使能mcu的pwm16功能并调整的clk、dat引脚输出波形(如图4)，使得液晶镜片上得到的波形(如图4)t-frame(ton+toff)的时间增大，ton、toff增大相同单位的量，从而达到镜片黑度不变、镜片闪烁频率减小的效果，闪烁频率＝1000/t-frame。

调整变黑、变透明停留时间的方法：

在训练模式下，当手指通过短触摸方式触摸右镜腿，不向后或者向前滑动，模式切换控制器的触控接口中的两个焊盘同时产生产生感应电容或者单个产生感应电容后输出到模式切换控制器，模式切换控制器引脚输出相应的低电平信号传到mcu，mcu根据接收的信号，判定为短触摸。然后mcu使能pwm16功能并调整的clk、dat引脚输出波形(如图4)，使得液晶镜片上得到的波形(如图4)ton、toff时间分配比进行相应的调整。每触摸一次，ton增加，toff减小(ton+toff总和不变)当ton增加到最大后再次循环到最小值，依次循环。在ton+toff总和不变的条件下，通过调整ton、toff的时间分配比，可以实现镜片闪烁频率不变的情况下，镜片变黑、变透明的停留时间得到调整。

当作为运动员训练眼镜反应速度使用时，

第一阶段，调整镜片的闪烁频率为5hz(每秒闪烁5次)，镜片变黑、变透明的停留时间为1：2。

第二阶段，镜片的闪烁频率为5hz(每秒闪烁5次)不变的情况下，调整变黑、变透明的停留时间为1：1，增大变黑的时间，使人眼看不到外界景物的时间增长，从而达到训练运动员接球、投球的球感。

第三阶段，镜片的闪烁频率为5hz(每秒闪烁5次)不变的情况下，调整变黑、变透明的停留时间为2：1，进一步增大变黑的时间，使人眼看不到外界景物的时间进一步增长，从而进一步训练运动员接球、投球的球感。

第四阶段，镜片的闪烁频率由5hz调整到10hz(每秒闪烁10次)，使得人眼看到的外界景物的闪烁频率增大，进一步训练眼睛的反应速度。

本实用新型提供的具有缓解眼疲劳和视觉训练功能的液晶眼镜，镜片采用防uv、防蓝光的液晶镜片，且可以通过硬件电路结合软件控制液晶镜片闪烁频率、镜片黑度；佩戴后，可以防uv、蓝光，且可以通过镜片闪烁的方式，训练眼部肌肉，使眼部肌肉得到很好的锻炼，尤其是镜片的黑度调节功能，更适合白内障、眼疾患者术后恢复佩戴(白内障、眼疾术后患者畏光，而佩戴普通的墨镜，黑度不能满足每个人的需求)，本申请可以根据不同患者对畏光程度的不同，调节不同的黑度，以适应不同的患者；此外，训练模式下，眼镜的闪烁功能还可以用作训练人眼的反应速度、球感，适合篮球、网球、棒球等运动员或需要提高人眼反应速度、球感的人群佩戴。

其中，第一，看电子产品时佩戴：当看电子产品屏幕时，佩戴此款眼镜，调整到护眼模式，可以遮挡电子产品所发出的蓝光，长时间看电子产品，眼镜疲劳时，调整到训练模式，使眼部肌肉得到锻炼，缓解眼部疲劳；第二，篮球、网球、棒球等运动员佩戴，当篮球、网球、棒球等运动员，需要提高眼睛的反应速度时，佩戴此眼镜，调整到训练模式，在模式下镜片以每秒1-23次的频次给运动员设置眼部障碍，通过此种方式训练运动员的眼部反应速度，从而提高命中率，不同阶段的运动员，可以通过设置不同的闪烁频率及闪烁时变黑、变透明的时间逐步提高眼镜的反应速度；第三，眼疾患者，术后恢复佩戴，眼疾患者术后畏光，通常需要佩戴墨镜，但是不同阶段的病人，畏光程度不同，最好的眼镜佩戴方式，根据患者畏光程度不同，调整眼镜片的黑度，以适应不同的眼疾患者及患者不同的康复阶段。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。