一种快门式防近视眼镜的制作方法

技术领域：

本实用新型属于防近视产品领域，特别涉及一种快门式防近视眼镜，尤其是在看书或书写时，头太低双眼与书本太近时，能遮挡视线主动纠正用眼习惯。

背景技术：
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现有公开的防近视设备多种多样，有防近视笔和防近视眼镜两大类，尤其以防近视笔为多，而且有产品面市，其结构相当巧妙，利用红外或超声波对管，适时检测人脸与笔端间距，以此判断头部是否过低。

如专利号95246456x，公开一种视力保健笔，其特征是在笔杆尖套处设有双凹部，在笔芯的塑料芯套上接有带凸起的活动槽套及复位弹簧，在笔杆内设有带″”形触片的继电器及控制继电器工作的线路板，在笔杆尾部设有一对朝向人眼方向的红外探头。该线路板板载有振荡发射电路、红外发射管、红外接收管、接收放大电路、比较电路、驱动电路和电源(开关电路)。使用本实用新型书写时，可通过发射红外线光束作探测信号，经反射接收，再经过电子控制电路放大比较、判断出人体坐姿和双眼距离是否正确，使人眼睛始终保持最佳距离(约15-30cm)才能写字，具有保护少年儿童视力健康，防止驼背之功能。

防近视眼镜原理与防近视笔类似，前者控制笔芯，后者即控制镜片变化，达到防止继续用眼的目的。如申请号201320544149.7，公开一种智能眼镜，包括眼镜架，以及设置在眼镜架内的惯性传感器、数据处理模块、报警显示模块和电源模块；所述惯性传感器、报警显示模块和电源模块均与数据处理模块电连接；所述惯性传感器采用加速度计或者角速度传感器，或者由加速度计或者角速度传感器的单、双、三轴组合的惯性测量单元或者航姿参考系统。而数据处理模块包括主控板、微处理器和内存。通过对使用者的头部两个方向的姿势、用眼距离和用眼时间，各种用光条件等影响视力的多种因素做出功能全面的精确检测，保证使用者健康用眼。

而诸如专利申请号201720459792.8、201810739103.8、201821488342.2等公开的方案中，除了具备类似的传感器探测模块、数据处理模块和报警功能外，尤其采用了液晶镜片变色来遮挡视线的办法，实现自动纠正用眼卫生。但液晶镜片成熟度及重量等因素，依然局限了该产品的实用性。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是设计一种通过镜框上红外发射接收管检测书写距离，再由数据处理模块判断后，驱动遮光片升降动作实现遮挡视线的快门式防近视眼镜。

本实用新型技术方案是这样实现的：一种快门式防近视眼镜，包括镜框、镜腿、红外发射管、红外接收管、数据处理模块和电源模块；红外发射管和红外接收管与数据处理模块连接，由数据处理模块定时通过红外发射管发出红外线，由红外接收管适时接收反射信号，反馈给数据处理模块判断，并输出驱动电信号；其特征在于：镜框具有上下两个功能区域，分别为人眼正常视物的观察窗和遮光窗；所述遮光窗中设置有暗盒，暗盒中活动设置有一遮光片，该遮光片由电致动作机构驱动升降活动；所述电致动作机构由数据处理模块输出的驱动电信号控制。

所述电致动作机构为一线圈驱动的拨叉，该拨叉一端轴定位在线圈中央，并在该端固定有永磁铁，该永磁铁的两极性连线与拨叉垂直；所述拨叉另一端朝摆动平面外伸出有一凸销，该凸销穿设在遮光片的水平长孔中，由所述线圈通过正反向电流驱动拨叉摆动并带动遮光片升降动作。

所述线圈一轴向端部方向上还设置一铁片，该铁片至少在拨叉摆动至上下行程极限位置能与永磁铁间产生吸力。

所述电致动作机构为一微电机驱动的拨叉，所述拨叉端部朝摆动平面外伸出有一凸销，该凸销穿设在遮光片的水平长孔中，所述微电机的正反转动带动拨叉摆动并驱动遮光片升降动作。

所述遮光片在中间位置开设有水平长孔，线圈或微电机均设置在暗盒中，并处于暗盒的一侧且定位在暗盒的一个内面上。

所述红外发射管和红外接收管直接焊接在数据处理模块的电路板上，该电路板设置在镜框的镜梁上，和数据处理模块电连接的电源模块，安装在镜腿的内腔中，并在装有电源模块的镜腿上，还设置有一充电口。

所述数据处理模块包括有振荡电路、发射电路和接收电路、选频电路、放大电路、信号整形电路和输出电路；其中：振荡电路由ic4、电阻r1、r2、电容c1、c2、晶振x10组成；发射电路由三极管q4、电阻r3、r4、电容c3以及红外发射管d1组成；接收电路由红外接收管d2、电阻r5、r6组成；选频电路由三极管q1、电阻r6、r7、电容c4、c5、c6、二级管d4组成；放大电路由三极管q2、电阻r9、r10组成；信号整形电路由三极管q3、电阻r12、r13、r14、电容c7、c9组成；输出电路由ic1、ic2、ic3、二极管d3、电容c10组成。

本实用新型为主动式预防近视功能，针对书写和看书距离的判断，并由遮光片主动遮挡视线来纠正用眼姿势，保持良好的用眼习惯，实现预防近视或近视进一步加深的可能，佩戴轻松无压力，适合长时间学习之需。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1为快门式防近视眼镜开状态剖面示意图

图2为图1中a—a剖面示意图

图3为快门式防近视眼镜闭状态剖面示意图

图4为图1中b—b剖面示意图

图5为图3中c—c剖面示意图

图6为数据处理模块原理框图

图7为数据处理模块电路图

图8为正确座姿示意图

图9为不正解座姿示意图

为不正确书写姿势示意图

其中

1—镜框11—观察窗12—遮光窗13—镜腿座

14—镜梁15—镜片2—镜腿3—红外发射管

4—红外接收管5—数据处理模块6—电源模块7—遮光片

71—暗盒72—水平长孔8—电致动作机构81—拨叉

811—凸销82—线圈83—永磁铁84—铁片

具体实施方式：

参照图1至图6，快门式防近视眼镜，除了具有普通眼镜，视物和矫正视力所具备的镜框1和镜腿2外，还包括有红外发射管3、红外接收管4、数据处理模块5、电源模块6，以及遮光片7和电致动作机械8；红外发射管3和红外接收管4与数据处理模块5连接，由数据处理模块5定时通过红外发射管3发出红外线，再由红外接收管4适时接收反射信号，反馈给数据处理模块5判断，并输出驱动电信号给电致动作机构8，由其控制遮光片7动作。

镜框1具有上下两个功能区域，分别为人眼正常视物的观察窗11和遮光窗12，在观察窗11上既可装配平光镜片，或者为了减轻重量而不安装镜片，也可安装具有矫正视线功能的镜片，满足视力矫正需求；而遮光窗12中设置有暗盒71，利用暗盒71中活动设置遮光片7，该遮光片7由电致动作机构8驱动升降活动，也即如快门一样来启闭观察窗11。

所述电致动作机构8有以下两种优选方案：

一、如图例，为一线圈驱动的拨叉，包括拨叉81和线圈82，该拨叉一端轴定位在线圈82的中央，并在该端固定有永磁铁83，该永磁铁83的两极性连线与拨叉81垂直；拨叉81另一端朝摆动平面外伸出有一凸销811，该凸销811穿设在遮光片的水平长孔72中，由线圈82通过正反向电流驱动拨叉81摆动并带动遮光片7升降动作。其原理是利用线圈82产生电磁场，通过改变电磁场的极性，与永磁铁83极性产生相吸或排斥的方式，来驱动拨叉81摆动和实现带动遮光片7升降动作。

为了使拨叉81在升降极限位置的稳定性，也即对应遮罩在观察窗11位置或升高至遮光窗12中，其在线圈82一轴向端部方向上还设置一铁片84，该铁片84至少在拨叉81摆动至上下行程极限位置能与永磁铁83间产生吸力。也就是说，拨叉81摆动接近极限位置时，利用永磁铁83与铁片84产生的吸力，既能迅速到位且稳定，也可节省线圈82的驱动力，尤其在正常视物状态下，保持遮光片7上举状态，而无需能耗。

二、电致动作机构8为一微电机驱动的拨叉81，也即利用微电机替代线圈而已，其它结构类似，也即拨叉81端部朝摆动平面外伸出有一凸销811，该凸销811穿设在遮光片的水平长孔72中，微电机的正反转动带动拨叉81摆动并驱动遮光片7升降动作。为了考虑两极限状态的稳定性，同样可在拨叉81上使用永磁铁与铁片方案。

进一步，遮光片7在中间位置开设有水平长孔72，线圈82或微电机均设置在暗盒71中，并处于暗盒71的一侧且定位在暗盒71的一个内面上。该设计可缩短拨叉71的长度，当然不排除将线圈82或微电机安装在镜框1连接镜腿的镜腿座13上，既能节省线圈或微电机所占用的厚度空间，也可以省略暗盒71的设计，直接利用遮光窗12代替暗盒功能，只需保持遮光片7能在遮光窗12狭窄的间隙中滑动自如即可。

另外，由于暗盒71或观察窗11需设计供遮光片7升降滑动的空间，具有一定厚度，如图1至图5；而且遮光片下降后也需提供适当的保护，为此，在镜框1的前后各设置有镜片15，当需矫正镜片即设置在内侧，避免视线畸变。眼镜均为左右对称的设计方案，为此，快门式遮光片7对应左右各设置一套，既可对称也可如图中的相同结构，并由数据处理模块5同步控制动作。

红外发射管3和红外接收管4直接焊接在数据处理模块5的电路板上，该电路板设置在镜框的镜梁14上，也即处于镜框1中间位置鼻托的上方，居中设置既除了采光范围大外，而且重量也能平衡分配给眼镜鼻托和双镜腿2。电源模块6，其和数据处理模块5电连接，提供电力供给，该电源模块6安装在镜腿2的内腔中，并在装有电源模块的镜腿2上，还设置有一充电口，以便提供充电之需。

参照图6和图7，涉及的数据处理模块5，可采用现行成熟的方案，为了具体说明驱动遮光片7的原理，举例如下：

具体地说，数据处理模块5包括有：振荡电路、发射电路和接收电路、选频电路、放大电路、信号整形电路和输出电路；其中：

振荡电路由ic4、电阻r1、r2、电容c1、c2、晶振x10组成；

发射电路由三极管q4、电阻r3、r4、电容c3以及红外发射管d1组成；

接收电路由红外接收管d2、电阻r5、r6组成；

选频电路由三极管q1、电阻r6、r7、电容c4、c5、c6、二级管d4，

放大电路以及三极管q2、电阻r9、r10组成；

信号整形电路由三极管q3、电阻r12、r13、r14、电容c7、c9组成；

输出电路由ic1、ic2、ic3、二极管d3、电容c10组成。

工作原理如下：数据处理模块5电源未打开时，无输出信号，永磁铁83的n极或s极吸附在铁片84上，保持遮光片7初始状态的稳定。

当学生戴上快门式防近视眼镜写字或阅读时，设置在鼻托处的轻触开关s1闭合，数据处理模块5的vcc电源自动导通，由ic4、电阻r1、r2、电容c1/c2、晶振x10构成的振荡电路，产生一定频率的信号，该信号经由三极管q4、电阻r3/r4、电容c3以及红外发射管d1组成的发射电路，发射出一定频率的红外信号，每隔一定时间，如设计为1-2秒，发射一个尖脉冲红外信号；如预防近视需保持双眼与桌面或书本距离小于130毫米，当学生低于正常距离写字或阅读时，将有写字本的面反射回较强的红外脉冲信号，该信号被由红外接收管d2、电阻r5/r6组成的红外接收电路接收，接收到的信号经过由三极管q1、电阻r6/r7、电容c4、c5、c6、二级管d4组成的选频电路，以及再经由三极管q2、电阻r9、r10组成的放大电路放大，最后经由三极管q3、电阻r12、r13、r14、电容c7、c9整形电路整形处理后将高频信号转化成一低频输出信号，再经由ic1、ic2、ic3、二极管d3、电容c10组成组成的输出电路，输出正向电流到线圈82，在线圈82两端产生电磁场n、s极，与永磁铁83极性相同产生排斥力(根据磁性同性相斥、异性相吸的特点)，此时排斥力应大于永磁铁83吸附在铁片84上的吸力，驱动装有永磁铁83的拨叉81，顺时针方向拨动遮光片7，使遮光片7拨到观察窗11位置上，也即下降并全部遮挡住视线，迫使学生无法写字，如图3和图5状态。此时，数据处理模块5没有输出信号，永磁铁83的磁极吸附在铁片84上，或者说两者间的磁吸力保持两者处于稳定状态。

当学生保持正常距离写字时，也即双眼与桌面或书面距离大于130毫米，红外接收管d2接收的反射信号比较弱，经ic3输出反向电流到线圈82，线圈82两端产生电磁场的s、n极，与永磁铁83极性相同产生排斥力，该排斥力大于永磁铁83与铁片84间的吸力，带动装有永磁铁83的拨叉81逆时针方向拨动遮光片7，拨回到原来的位置(初始位置)，如图1和图4。此时，数据处理模块5没有输出信号，永磁铁83的另一磁极又与铁片84相吸，保护稳定状态。

当学生脱下快门式防近视眼镜时，s1触点开关断开，断开电源模块8的供电。

综合所述，本实用新型具有纠正学生保持正确姿势和距离进行书写的功能，从而有利于避免学生驼背和保护学生的视力健康。