CN210078244U - 一种智能头戴式vr视力提升训练设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能头戴式VR视力提升训练设备，包括头部的眼镜框架，眼镜框架与固定头带连接，所述固定头带上设置有两个脑电波检测设备，脑电波检测设备连接至处理中心；近眼光学显示器组件设置于眼镜框架的近眼端，近眼光学显示器组件通过视频解码器与处理中心连接；在眼镜框架前面盖板处设置有双目摄像头，双目摄像头包括左目摄像头和右目摄像头，左目摄像头和右目摄像头均连接至处理中心。本实用新型的智能头戴式VR视力提升训练设备配戴轻便且稳定，体积小，不会对头部造成压迫感,通过马达的调节，自动的改变两个目镜之间的距离，也可以自动的调节左右目镜和使用者双眼的距离，方便更多人群的使用。

Description

一种智能头戴式VR视力提升训练设备

技术领域

本实用新型涉及智能穿戴设备领域，尤其是涉及一种基于VR技术、双目视觉技术、视觉显著性技术和脑电波检测技术的一种智能头戴式VR视力提升训练设备。

背景技术

VR设备，即VR头显，虚拟现实头戴式显示设备。VR设备是利用头戴式显示设备为左右眼屏幕分别提供不同的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感，从而引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。

近视和远视一般都是由于用眼过度，导致眼部肌肉失去活性，眼部调节性能降低造成的。眼睛长时间看近距离物体时，会造成睫状体长时间压迫晶状体，导致晶状体形状更加弯曲，长时间受此压迫，导致晶状体发生变化。也就是说，眼睛看近看远，主要是通过睫状肌拉伸或压缩晶状体，即改变晶状体屈光度。理论上是可以通过看远近不同的东西，训练晶状体和睫状体来提升视力。

目前提升视力采用的方法主要有两种：佩戴眼镜和激光手术治疗。对于激光手术的治疗方案，该方案能够根治近视，但激光手术有风险，也有复发的可能性；对于佩戴眼镜的方案，佩戴普通近视、远视眼镜不能从根本上解决问题，反而时间越久会加深近视程度。另外，市场也有各种近视辅助治疗仪，但较多使用不便或效果不明显，并没有针对使用者不同的精神状态、眼睛度数做出设计，真正的起到训练晶状体的作用有限。

近年来，VR技术、双目视觉技术、视觉显著性检测技术、脑电波检测技术以及相关硬件技术的高速发展，为使用者精神状态的采集与应用提供了技术基础，进而可以根据双目视觉技术和显著性检测技术实现不同距离的物体的显示，达到训练使用者的晶状体和睫状体达到恢复视力的目的。然而，目前在视力提升设备领域并没有相关的应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对当前VR视力提升设备领域的空缺，提供一种视力提升功能的VR设备，能够搭载光学部件、图像采集及处理的硬件设备、监测元件，使用便捷，提高舒适度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种智能头戴式VR视力提升训练设备，包括头部的眼镜框架，眼镜框架与固定头带连接，所述固定头带上设置有两个脑电波检测设备，脑电波检测设备连接至处理中心；

近眼光学显示器组件设置于眼镜框架的近眼端，近眼光学显示器组件通过视频解码器与处理中心连接；

在眼镜框架前面盖板处设置有双目摄像头，双目摄像头包括左目摄像头和右目摄像头，左目摄像头和右目摄像头均连接至处理中心。

本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型的智能头戴式VR视力提升训练设备配戴轻便且稳定，体积小，不会对头部造成压迫感。

本实用新型的智能头戴式VR视力提升训练设备通过马达的调节，自动的改变两个目镜之间的距离，也可以自动的调节左右目镜和使用者双眼的距离，方便更多人群的使用。

附图说明

图1为智能头戴式VR视力提升训练设备整体架构图；

图2为智能头戴式VR视力提升训练设备的右视图；

图3为智能头戴式VR视力提升训练设备的俯视图；

图4为智能头戴式VR视力提升训练设备的正视图；

图5为智能头戴式VR视力提升训练设备处理中心的结构示意图；

图6为智能头戴式VR视力提升训练设备的近眼光学显示器组件的成像原理示意图；

图7为智能头戴式VR视力提升训练设备目镜左右调节结构示意图；

图8为智能头戴式VR视力提升训练设备右目镜前后调节结构示意图；

1眼镜框架；2处理中心；3近眼光学显示器组件；4右目摄像头；5左目摄像头；6脑电波检测设备一；7脑电波检测设备二；8Type-C接口；9耳机接口；10锂电波；11头带二；12头带三；13头带一；14音频解码器；15存储器；16充放电模块；17视频解码器；18处理器；19步进马达A；20步进马达B；21步进马达C；22右目镜；23左目镜；241直齿板一；242直齿板二；251滑动块一；252滑动块二；26齿轮一、27齿轮二、28齿轮四、29齿轮三、30齿轮五；31直齿板三；32软皮垫一、33软皮垫二；34滑动块三、35滑动块四。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图4所示，本实施例提供的一种智能头戴式VR视力提升训练设备，包括头部的眼镜框架1，眼镜框架与固定头带连接；

所述固定头带包括连接至眼镜框架两侧面的围绕头部的头带一13；一端连接至眼镜框架顶部、另一端连接至头带一、沿头部前后端走向的头带二11；两端连接于头带一、沿头部左右方向设置的头带三12；

近眼光学显示器组件3设置于眼镜框架1的近眼端，近眼光学显示器组件3通过视频解码器与处理中心2连接，用来播放处理中心发送过来锻炼睫状体和晶状体的3D影像数据；

在眼镜框架前面盖板处设置有双目摄像头，双目摄像头包括左目摄像头5和右目摄像头4，左目摄像头5和右目摄像头4均连接至处理中心2；双目摄像头用来实时的录制当前场景并将影像传给处理中心，处理中心实时的计算左右目图像的显著性信息和深度信息；

在头带二11上设置有脑电波检测设备一6，所述脑电波检测设备一6位于在头带二11佩戴后的右前额处，用来检测脑电波数据；

在头带一13上设置有脑电波检测设备二7，所述脑电波检测设备二7位于在头带一13佩戴后的右耳垂处，用来检测脑电波数据。

头带一13、头带二11、头带三12共同固定整个VR设备，整体的眼镜框架和各种镜带总重量约300g，佩戴轻便且牢固，并不会给使用者头部压迫感。

如图5所示，处理中心2设置于眼镜框架1的下端，处理中心2包括处理器18,存储器15、音频解码器14、视频解码器17分别与处理器18连接；处理中心，用来处理双目摄像头所拍摄的影像和读取的脑电波数据，同时提供用于播放的3D影像数据；充放电模块16分别与Type-C接口8连接、锂电池10连接，一是通过Type-C接口为锂电池充电，二是为其他的各种模块供电。

耳机接口9与处理中心2的音频解码器14连接，耳机接口9的规格为3.5mm。

如图6所示，近眼光学显示器组件3包括微型显示器和光学组件A、光学组件B和微型显示器,以虚拟成像技术避免屏幕正对人眼；人眼与光学组件B、光学组件A的位置关系依次为眼、光学组件B、光学组件A，微型显示器置于光学组件A的侧上方,并且位于远离光学组件B一侧，所述光学组件A和光学组件B均为自由曲面镜片，其中光学组件B即是贴近人眼的目镜，通过光学组件A的反射和折射将微型显示器的内容投射到光学组件B，人眼的通孔在C点能观看微型显示器的影像，影像在人眼前形成虚拟3D图像。

所述微型显示器为两个，两个微型显示器在同一平面上，分别显示左右眼的图像，单颗显示器的分辨率为1440*720，画面宽高比18∶9，相较于常见的1280*720的屏幕，可视范围更大，显示屏像素点大小仅7μm，画质细腻，色彩柔和，不易造成头晕。

所述的微型显示器为硅基液晶微型显示器，或者是带背光源透射式LCD微型显示器。

如图7所示，步进马达A 19和步进马达B 20均连接至处理中心，

步进马达A 19的输出端设置有齿轮一26，齿轮一26与齿轮二27啮合设置，齿轮二27与直齿板一241啮合设置，直齿板一241的底部固定连接有左目镜23，左目镜23的底部固定连接有滑动块一251，滑动块一251的底部与眼镜框架1内壁的底部滑动连接；

步进马达B 20的输出端设置有齿轮三29，齿轮三29与齿轮四28啮合设置，齿轮四28与直齿板二242啮合设置，直齿板二242的底部固定连接有右目镜22，右目镜22的底部固定连接有滑动块二252，滑动块二252的底部与眼镜框架1内壁的底部滑动连接；

步进马达A 19和步进马达B 20带动齿轮一26和齿轮三29转动，齿轮一26和齿轮一29啮合传动齿轮二27和齿轮四28，并且齿轮二27和齿轮四28的下侧啮合有直齿板一241和直齿板二242，两个直齿板的底部固定连接有左目镜23和右目镜22，目镜的底部固定连接有滑动块，滑动块的底部与眼镜框架1内壁的底部滑动连接，从而调整了左目镜23和右目镜22的间距L1。

如图8所示，是右目镜22前后移动结构的示意图。

步进马达C 21连接至处理中心，步进马达C 21输出端设置有齿轮五30，齿轮五30与直齿板三31啮合设置，右目镜22固定设置在直齿板三31的下部；右目镜22的上部和下部分别固定连接有滑动块三34和滑动块四35；滑动块三34和滑动块四35在眼镜框架1内壁滑动；同时右目镜22与眼镜框架1内壁之间连接有软皮垫一32和软皮垫二33，起到保护右目镜22的作用。

为了满足右目镜22的前后运动，步进马达C 21根据处理中心的信息，带动齿轮五30转动，齿轮五30再带动下侧啮合的直齿板三31的前后移动，直齿板三31再带动右目镜22的移动，进而调整目镜和人眼的距离L2，同时在另一侧左目镜23的前后调整与此结构相同。

实际使用前，首先使用VR设备正面的双目摄像头拍摄自己的面部照片，以双目摄像头获取自己的瞳距，进而处理中心通过步进马达调整目镜间距，佩戴后首先选择自己的左右眼近视或者远视的度数，处理中心继续通过步进马达自动的完成目镜，和人眼的距离调整，通过上述措施使佩戴者获得最清晰的3D观感。目镜即指光学组件B。

在使用时，双目摄像头实时的获取VR设备前面的图像，处理中心通过处理得到图像的空间信息，同时通过视觉显著性检测技术，检测图像中的显著性目标，并赋予显著性目标以深度信息，首先将图像中除了最近的显著性目标以外的地方模糊，然后逐步将稍微远一点的显著性目标清晰显示的同时模糊之前清晰的显著性目标，进而达到让用户注意力由近及远的在不同的显著性目标上交替的目的，可以让近视或者远视孩子的睫状肌和晶状体一松一弛的运动，直至睫状肌和晶状体恢复健康弹性，恢复原有的调节功能，有一定的提升视力，预防和治疗近视或远视的效果。

同时右耳后和右前额处的两个脑电波检测设备实时的读取佩戴者的各种脑电波信息并传给处理中心，处理中心分析出使用者的专注度和放松度，进而得知使用者的疲劳程度，根据疲劳程度决定清晰目标改变的频率；当使用者的疲劳度达到一定程度时，不适合进一步进行视力的提升时，***会自动停止视力的训练，转而播放一些普通的3D影像，达到给使用者放松的目的。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1)使用本实用新型的智能头戴式VR视力提升训练设备具有步进马达，在首次佩戴时将双目摄像头对准自身，由***自动计算使用者的瞳距以达到自动的改变两个目镜之间的距离。然后根据输入的近视或者远视的度数来自动的调节左右目镜和使用者双眼的距离，方便更多人群的使用。

2)市面上常见的视力矫正仪，固定了使用的时间，并没有针对每个人在使用时的精神状态，本实用新型创新性的在右前额处和右耳后安装脑电波检测设备，可以实时的判断每个使用者的疲劳程度，进而调整景物远近的变换速度，适合不同的使用者。

3)本实用新型的眼镜框架和多根头带、镜带，总重量约300克，配戴轻便且稳定，体积小，不会对头部造成压迫感。

4)本实用新型的双目摄像头实时的获取VR设备前面的图像，同时处理中心计算图像的空间信息，同时通过视觉显著性检测技术，检测图像中的显著性目标，并赋予显著性目标以深度信息，首先将图像中除了最近的显著性目标以外的地方模糊，然后逐步将稍微远一点的显著性目标清晰的显示并模糊之前显示的显著性目标，进而达到让用户注意力由近及远的在不同的显著性目标上交替的作用，可以让近视或者远视孩子的睫状肌和晶状体一张一弛的运动。

5)近眼光学显示器组件釆用两个同样的微型显示器，单颗显示器的分辨率为1440*720，画面宽高比18∶9，相较于常见的1280*720的屏幕，可视范围更大，显示屏像素点大小仅7μm，画质细腻，色彩柔和，不易造成头晕。

6)现在市场上VR设备都采用光学镜片，手机放置后，离眼睛只有7-8cm的距离，手机屏幕光对眼睛有很大的伤害。本适应新型为了避免人眼直接正对微型显示器，将微型显示器位于视窗的侧上方，以虚拟成像技术，让用户不直接面对屏幕和光源，保护眼睛不受光源刺激。

以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的基本原理的前提下还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰都应当视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能头戴式VR视力提升训练设备，包括头部的眼镜框架(1)，其特征在于：眼镜框架与固定头带连接，所述固定头带上设置有两个脑电波检测设备，脑电波检测设备连接至处理中心；

近眼光学显示器组件设置于眼镜框架的近眼端，近眼光学显示器组件通过视频解码器与处理中心(2)连接；

在眼镜框架前面盖板处设置有双目摄像头，双目摄像头包括左目摄像头和右目摄像头，左目摄像头和右目摄像头均连接至处理中心。

2.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：所述固定头带包括连接至眼镜框架两侧面的围绕头部的头带一(13)；一端连接至眼镜框架顶部、另一端连接至头带一、沿头部前后端走向的头带二(11)；两端连接于头带一、沿头部左右方向设置的头带三(12)。

3.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：在头带二(11)上设置有脑电波检测设备一(6)，所述脑电波检测设备一(6)位于在头带二(11)佩戴后的右前额处；

在头带一(13)上设置有脑电波检测设备二(7)，所述脑电波检测设备二(7)位于在头带一(13)佩戴后的右耳垂处。

4.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：处理中心设置于眼镜框架(1)的下端，处理中心(2)包括处理器(18),存储器(15)、音频解码器(14)、视频解码器(17)分别与处理器(18)连接。

5.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：充放电模块(16)分别与Type-C接口连接(8)、锂电池(10)连接。

6.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：耳机接口(9)与处理中心的音频解码器(14)连接，耳机接口(9)的规格为3.5mm。

7.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：近眼光学显示器组件(3)包括微型显示器和光学组件A、光学组件B和微型显示器；人眼与光学组件B、光学组件A的位置关系依次为眼、光学组件B、光学组件A，微型显示器置于光学组件A的侧上方,并且位于远离光学组件B一侧，所述光学组件A和光学组件B均为自由曲面镜片，其中光学组件B即是贴近人眼的目镜。

8.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：步进马达A 19和步进马达B 20均连接至处理中心；

步进马达A 19的输出端设置有齿轮一(26)，齿轮一(26)与齿轮二(27)啮合设置，齿轮二(27)与直齿板一(241)啮合设置，直齿板一(241)的底部固定连接有左目镜(23)，左目镜(23)的底部固定连接有滑动块一(251)，滑动块一(251)的底部与眼镜框架(1)内壁的底部滑动连接；

步进马达B20的输出端设置有齿轮三(29)，齿轮三(29)与齿轮四(28)啮合设置，齿轮四(28)与直齿板二(242)啮合设置，直齿板二(242)的底部固定连接有右目镜(22)，右目镜(22)的底部固定连接有滑动块二(252)，滑动块二(252)的底部与眼镜框架(1)内壁的底部滑动连接。

9.根据权利要求1所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：步进马达C(21)连接至处理中心，步进马达C(21)输出端设置有齿轮五(30)，齿轮五(30)与直齿板三(31)啮合设置，右目镜(22)固定设置在直齿板三(31)的下部。

10.根据权利要求9所述的智能头戴式VR视力提升训练设备，其特征在于：右目镜(22)的上部和下部分别固定连接有滑动块三(34)和滑动块四(35)；滑动块三(34)和滑动块四(35)在眼镜框架(1)内壁滑动。

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