眼镜系统的制作方法

本实用新型涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种眼镜系统。

背景技术：

随着科技的进步，电子设备的增多，人们面对电子屏幕的时间越来越长，以及各种不正确的用眼习惯，对眼睛的伤害越来越大，人们对眼镜的需求量越来越多。

人眼在观看不同距离物体时，需要的焦距不同，但现有的用于眼镜的眼镜系统的焦距是固定不可调的，用户观看不同距离物体时所用焦距相同，从而给人眼带来不适，用户体验度极差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种眼镜系统，能够根据距离变化值计算电压改变量，通过改变电极之间的施加电压，改变液晶层的液晶分子的排列，从而实现焦距的精确调节，使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，从而大大提高用户的体验度。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种眼镜系统，所述眼镜系统包括：

左透镜装置，所述左透镜装置包括：

左第一基板，所述左第一基板具有左第一电极；

左第二基板，所述左第二基板具有左第二电极；

左液晶层，所述左液晶层设置在所述左第一基板和左第二基板之间；

左测距元件，检测距离，生成第一当前距离数据；

右透镜装置，所述右透镜装置包括：

右第一基板，所述右第一基板具有右第一电极；

右第二基板，所述右第二基板具有右第二电极；

右液晶层，所述右液晶层设置在所述右第一基板和右第二基板之间；

右测距元件，检测距离，生成第二当前距离数据；

芯片，根据所述左测距元件发送的第一当前距离数据进行处理，生成第一电压数据，向所述左第一电极和左第二电极之间施加所述第一电压，从而改变所述左液晶层中的液晶分子排列，使所述左透镜装置到达第一控制焦距；并且，

根据所述右测距元件发送的第二当前距离数据进行处理，生成第二电压数据，向所述右第二电极和右第二电极之间施加所述第二电压，从而改变所述右液晶层中的液晶分子排列，使所述右透镜装置到达第二控制焦距。

优选的，所述眼镜系统还包括电源，所述电源为所述左第一电极和左第二电极之间、右第一电极和右第二电极之间、左测距元件、右测距元件和芯片供电。

优选的，所述左透镜装置还包括左盖板和左底板；所述左盖板与所述左底板扣合，形成第一封闭区域，将所述左第一基板、左第二基板和左液晶层容置在第一密封区域内。

进一步优选的，所述右透镜装置还包括右盖板和右底板；所述右盖板与所述右底板扣合，形成第二封闭区域，将所述右第一基板、右第二基板和右液晶层容置在第二密封区域内。

进一步优选的，在所述左盖板或左底板中加入感光材料；在所述右盖板或右底板中加入感光材料。

进一步优选的，所述左盖板和所述右盖板为凸透镜或凹透镜。

优选的，所述眼镜系统还包括左支架和右支架，所述左支架与所述左透镜装置相连接，所述右支架与所述右透镜装置相连接。

优选的，所述眼镜系统还包括蓝牙模块、体征数据检测模块、语义识别模块和/或定位模块，分别与所述芯片相连接。

优选的，所述左第一基板、左第二基板、右第一基板和右第二基板均为玻璃基板。

优选的，所述眼镜系统还包括连接杆，用于连接所述左透镜装置和右透镜装置。

本实用新型实施例提供的一种眼镜系统，能够根据距离变化值计算电压改变量，通过改变电极之间的施加电压，改变液晶层的液晶分子的排列，从而实现焦距的精确调节，使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，从而大大提高用户的体验度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的眼镜系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种左透镜装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种左透镜装置的电场示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种左液晶层中液晶分子在电场作用下的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种左透镜装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种左透镜装置的电场示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种左液晶层中液晶分子在电场作用下的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的折射率与入射角的关系示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种右透镜装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本实用新型实施例提供的一种眼镜系统的结构示意图，如图1所示，眼镜系统包括：左透镜装置1、右透镜装置2和芯片(图中未示出)。

图2为本实用新型实施例提供的一种左透镜装置的结构示意图，如图2所示，左透镜装置1包括左第一基板11、左第二基板12、左液晶层13和左测距元件(图2中未示出)。

左第一基板11和左第二基板12平行且相对设置，左第一基板11和左第二基板12的材质要满足透光性好、绝缘性好、容易在基板表面形成电极且具有一定的硬度的要求，优选为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和透明玻璃中的一种或多种。

在左第一基板11内侧设有左第一电极111，左第二基板12内侧设有左第二电极121，左第一电极111和左第二电极121为透明导电层，优选为透明导电金属氧化物层，其中，透明导电金属氧化物可以为各种可以用于导电的透明导电金属氧化物，例如氧化锌、氧化锌掺铝、氧化铟锡、氧化锡和氧化锡掺锑中的一种或几种，优选为氧化铟锡(Indium Tin Oxides,ITO)。

左液晶层13设置在左第一电极111和左第二电极121之间，在左第一电极111和左第二电极121之间施加电压时，在左第一基板11和左第二基板12之间形成一个电场，电场使左液晶层13中的液晶分子极化而发生偏转，改变液晶分子的排列和折射率，折射率呈中心对称的梯度分布，从而实现聚焦和成像的效果。

在左透镜装置1中，左第一电极111和左第二电极121可以有多种排布形式，再次如图2所示，在左第一基板11的内侧设有两个左第一电极111，两个左第一电极111间隔设置，在左第二基板12的内侧设有一个左第二电极121，左第一电极111和左第二电极121不对称设置。

在左第一电极111和左第二电极121之间施加电压时，电场的电力线如图3所示，电力线在边缘处会产生非直线的情形，此时左液晶层13中的液晶分子状态如图4所示，左液晶层13中的液晶分子受电场产生力矩，左液晶层13中的液晶分子的主轴线将与外加电场平行(沿电场的切线方向)排列，形成特定排列而产生特定的折射率与光学特性。由于左液晶层13中的液晶分子的结构为异向性，具有双折射特性，当光线通过左液晶层13时，光线偏振方向与液晶分子的主轴线有关，入射光在正交的光场分量使液晶分子产生偏振。对于左第一电极111和左第二电极121之间的区域，电场强迫改变液晶分子的主轴线方向，使液晶分子在此电场中呈现折射率n₀；而在两个电场边缘的电场电力线将使左液晶层13的液晶分子改变其原本的主轴线，如此在两个电场边缘形成不同的折射率n₁；但在两个电场边缘中心，液晶分子并未受到电场影响，则不改变液晶分子的主轴线，此处的折射率为n。由此，在左透镜装置1折射率的变化为n₀-n₁-n-n₁-n₀，形成折射率梯度。在左第一电极111和左第二电极121之间施以不同强度的电场时，则产生不同的折射率，从而实现变焦。

图5为本实用新型实施例提供的另一种左透镜装置的结构示意图，如图5所示，在左第一基板11的内侧设有两个左第一电极111，两个左第一电极111间隔设置，在左第二基板12的内侧设有两个左第二电极121，两个左第二电极121间隔设置并且左第一电极111和左第二电极121对称设置。

在左第一电极111和左第二电极121之间施加电压时，电场的电力线如图6所示，此时左液晶层13中的液晶分子状态如图7所示，由于电场边缘影响范围之外的区域相对较小，折射率的变化近似为n₀-n-n₀。在左第一电极111和左第二电极121之间施以不同强度的电场时，则产生不同的折射率，从而实现变焦。

因此在左透镜装置1使用光电场偏振方向与液晶分子的方向不同，而形成折射率不同(折射率梯度)的原理，并通过施以不同外加电场以改变折射率梯度，使入射的光线在左透镜装置1内部，因折射率的梯度而使光线改变行径角度而聚焦。

图8为本实用新型实施例提供的折射率与入射角的关系示意图，如图8所示，对于不同折射率的梯度，可以视为n个层来分析，并遵守斯耐尔定律的下列关系式:

n₁cos(θ₁)＝n₂cos(θ₂)＝……＝n_icos(θ_i)＝n_n cos(θ_n) (式1)

式中：n_i为第i层的折射率，90^o-θ_i为第i层光线在第i层与为第i+1层界面的法线的夹角。

由于液晶分子在左液晶层13中受电场强弱不同，形成折射率n_i不同，但n_i不易量测，则可用平均折射率与折射率变化率近似，焦距则可由下式表示:

式中：f表示焦距，表示平均折射率，α表示折射率变化率，D表示左液晶层13的厚度。

对于一定厚度D的左透镜装置1的左液晶层13，若改变不同的电场强度及方向，将改变左透镜装置1的折射率梯度，即改变折射率变化率α与平均折射率n，则可形成不同的出射角度，因而形成不同的焦距。

再次如图1所示，左测距元件14，用于检测距离，生成第一当前距离数据。具体的，左测距元件14采用图像以锐度来判定相对距离，或者通过超声波、红外、微波等以接收电波时间来测定距离。

结合图1和图2所示，左透镜装置1还包括左盖板15和左底板16，左盖板15与左底板16扣合，形成第一密封区域，将左第一基板11、左第二基板12和左液晶层13容置在该密封区域内，左测距元件14可设置在左盖板15上。

其中，左盖板15和左底板16的材质可以为玻璃或树脂，在本例中左盖板15为凸透镜或凹透镜，左底板16为平镜，需要说明的是，凸透镜、凹透镜和平镜并不限制于左盖板15和左底板16的透镜类型，本领域技术人员可以根据需要对左盖板15和左底板16的透镜类型进行选择。

进一步的，左盖板15可以为具有度数的凸透镜或凹透镜，使眼镜系统可以被用作老花镜或近视镜。

为了使系统还具有遮光的功能，在左盖板15和左底板16中加入感光材料，感光材料的颜色可以为多种，也可以混入多种感光材料，在不同光强度下，某一种感光材料占主导作用，从而实现变色，达到遮光效果。左盖板15和左底板16是可更换的，用户可根据需要更换不同颜色的左盖板15、左底板16，或不同度数的左盖板15。

图9为本实用新型实施例提供的一种右透镜装置的结构示意图，如图9所示，右透镜装置2包括右第一基板21、右第二基板22、右液晶层23和右测距元件(图9中未示出)。右透镜装置2与左透镜装置1的结构相同，下面对右透镜装置2的结构进行简述。

右第一基板21和右第二基板22平行且相对设置，右第一基板21和右第二基板22的材质要满足透光性好、绝缘性好、容易在基板表面形成电极且具有一定的硬度的要求，优选为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和透明玻璃中的一种或多种。

在右第一基板21内侧设有右第一电极211，右第二基板22内侧设有右第二电极221，右第一电极211和右第二电极221为透明导电层，优选为透明导电金属氧化物层，其中，透明导电金属氧化物可以为各种可以用于导电的透明导电金属氧化物，例如氧化锌、氧化锌掺铝、氧化铟锡、氧化锡和氧化锡掺锑中的一种或几种，优选为氧化铟锡(Indium Tin Oxides,ITO)。

右液晶层23设置在右第一电极211和右第二电极221之间，在右第一电极211和右第二电极221之间施加电压时，在右第一基板21和右第二基板22之间形成一个电场，电场使右液晶层23中的液晶分子极化而发生偏转，改变液晶分子的排列和折射率，折射率呈中心对称的梯度分布，从而实现聚焦和成像的效果。

再次如图1所示，右测距元件24用于检测距离，生成第二当前距离数据。具体的，右测距元件24采用图像以锐度来判定相对距离，或者通过超声波、红外、微波等以接收电波时间来测定距离。

结合图1和图9所示，右透镜装置2还包括右盖板25和右底板26，右盖板25与右底板26扣合，形成密封区域，将右第一基板21、右第二基板22和右液晶层23容置在该密封区域内，右测距元件24可以设置在右盖板25上。

其中，右盖板25和右底板26的材质可以为玻璃或树脂，在本例中右盖板25为凸透镜或凹透镜，右底板26为平镜，需要说明的是，凸透镜、凹透镜和平镜并不限制于右盖板25和右底板26的透镜类型，本领域技术人员可以根据需要对右盖板25和右底板26的透镜类型进行选择。

进一步的，右盖板25可以为具有度数的凸透镜或凹透镜，使眼镜系统可以被用作老花镜或近视镜。

为了使系统还具有遮光的功能，在右盖板25和右底板26中加入感光材料，感光材料的颜色可以为多种，也可以混入多种感光材料，在不同光强度下，某一种感光材料占主导作用，从而实现变色，达到遮光效果。右盖板25和右底板26是可更换的，用户可根据需要更换不同颜色的右盖板25、右底板26，或不同度数的右盖板25。

再次如图1所示，眼镜系统还包括电源5，电源5为左第一电极111和左第二电极121之间、右第一电极211和右第二电极221之间、左测距元件14、右测距元件24和芯片供电，电源5可以为两个，分别设置在左支架41和右支架42的内部。为了便于长时间使用，延长待机时间，本系统设计有多种充电方式。在晚上休息时，可使用无线座充或USB充电；在电脑前工作时，可使用USB充电；在户外或有灯光的地方活动时，可使用太阳能充电。通过多种充电方式，可保证该眼镜系统的超长待机。

眼镜系统的焦距是通过芯片进行调节的，芯片可以内置在眼镜系统中的，也可以是外置的。用户在佩戴眼镜系统进行观察时，左测距元件14和右测距元件24对距离进行检测，并将检测得到的当前距离数据发送给芯片，芯片根据左测距元件14发送的第一当前距离数据与第一原有距离数据的距离差以及左盖板15的度数计算焦距变化量，根据焦距变化量计算电压变化量，根据电压变化量生成第一电压数据；芯片通过电源5在左第一电极111和左第二电极121之间施加第一电压，左第一基板11和左第二基板12之间的电场强度发生改变，使左液晶层13中的液晶分子的排列发生改变，从而改变液晶分子的折射率，进而改变左透镜装置1的焦距到达第一控制焦距。

并且，芯片根据右测距元件24发送的第一当前距离数据与第一原有距离数据的距离差以及右盖板25的度数计算焦距变化量，根据焦距变化量计算电压变化量，根据电压变化量生成第二电压数据；芯片通过电源5在右第一电极211和右第二电极221之间施加第二电压，右第一基板21和右第二基板22之间的电场强度发生改变，使右液晶层23中的液晶分子的排列发生改变，从而改变液晶分子的折射率，进而改变右透镜装置2的焦距到达第二控制焦距。

由此可知，用户在使用本实用新型实施例提供的眼镜系统，芯片能够根据距离变化值自动实现焦距的精确调节，使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距。

为实现眼镜系统的佩戴，再次如图1所示，系统还包括左支架41、右支架42和连接杆3，左支架41与左透镜装置1相连接，右支架42与右透镜装置2相连接，连接杆3用于连接左透镜装置1和右透镜装置2。

在优选的实施例中，为了避免老年用户的走失，在眼镜系统中设置了定位模块6，优选采用GPS定位系统，与芯片连接。该系统根据每位老人的居住地点，预先设置一个以家为出发点，以一定的距离L为半径的圆形辐射范围；当老人的活动范围在圆形覆盖区域内时，认为是安全活动范围，当老人走离家的范围超出该范围时，系统会发出滴滴的报警声，提示老人已超出安全活动区域，该折返回去了。

在更为优选的实施例中，该眼镜系统还包括体征数据检测模块7，比如振动传感器，与芯片连接，具体的，在眼镜系统左支架41或右支架42贴近太阳穴的部分设置振动传感器，依据太阳穴位置跳动的频率与人体心脏跳动的频率相近，可实现检测人体脉搏的功能，尤其对于高血压等心脏跳动频率偶尔异常的人。在用户佩戴眼镜系统时，振动传感器对用户心率进行时时检测，当检测结果超出预设值时，生成提示信息，从而提示用户当前心率超出预设值。

进一步的，为了方便听力不健全的人方便使用眼镜，在眼镜系统的贴近耳朵的部位设置有骨导耳机(图中未示出)，与芯片连接。依据人听到的声音传播有两种途径，气传导和骨传导；而我们平时听自己说话，主要就是依靠骨头传播声音；故采用骨导耳机，有助于帮助用户听到他人说话。

进一步的，为提高用户体验度，在该系统中还可安装蓝牙模块(图中未示出)和语义识别模块(图中未示出)，与芯片连接，模块可以设置在左支架41或右支架42的内部，实现手机的连接，从而使用户在佩戴该系统时可以实现蓝牙通话；并且通过语义识别模块可以实现对手机的操作控制。

本实用新型实施例提供的一种眼镜系统，能够根据距离变化值计算电压改变量，通过改变电极之间的施加电压，改变液晶层的液晶分子的排列，从而实现焦距的精确调节，使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，从而大大提高用户的体验度。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。