[发明专利]一种自助式主觉验光智能穿戴设备及镜片度数计算方法

权利要求书

1.一种自助式主觉验光智能穿戴设备，其特征在于，包括镜片模块、计算模块和控制模块；

所述镜片模块包括一组以上的双面变焦镜片，每组双面变焦镜片包括两块双面变焦镜片，每块双面变焦镜片包括两个对称的镜像设计的变焦曲面；

所述控制模块通过电机驱动两组双面变焦镜片交错运动，实现变焦；

所述计算模块在两组双面变焦镜片交错运动过程中，实时计算镜片连续变焦通道的屈光度变化率，并得到镜片连续变焦通道中心位置的度数；

所述变焦曲面为自由曲面，自由曲面包括两个光学顶点，分别为自由曲面的最高点和最低点；

所述每块双面变焦镜片包括的两个对称的镜像设计的变焦曲面的表面结构相同，并且一个自由曲面的最高点与另一个自由曲面的最高点相对于剖面(3)对称，一个自由曲面的最低点与另一个自由曲面的最低点相对于剖面(3)对称；

每组双面变焦镜片包括的两块双面变焦镜片，其中一块双面变焦镜片的变焦曲面的最高点与另一块镜片的变焦曲面的最低点同一方向放置，其中一块双面变焦镜片的变焦曲面的最低点与另一块镜片的变焦曲面的最高点同一方向放置；两块双面变焦镜片关于中间面(8)中点呈中心对称；

每组双面变焦镜片通过控制模块的电机(9)进行驱动，所述电机(9)控制每组双面变焦镜片中的一块镜片和另一块镜片以一个方向同一速度同时运动；

所述两个对称的镜像设计的变焦曲面组成的双面变焦镜片包括P点、C区、N点和A区，其中P点为最大正度数对应的光学中心点，即自由曲面最高点对应位置；N点为最大负度数对应的光学中心点，即自由曲面最低点对应位置；C区为连续变焦通道，从P点最大正度数到N点最大负度数连线的过渡区域，即最高点到最低点之间连线的过渡区域；A区为周边像差区域，即镜片最高点、最低点以及最高点和最低点之间过渡区域之外的区域；

所述C区的屈光度变化率δ计算公式如下：

δ＝2*(D_P-D_N)/L，

其中D_P代表镜片单面最高点的屈光度，D_N代表镜片单面最低点的屈光度，L代表最高点到最低点的距离，单位为毫米；

对于一组双面变焦镜片包括的两块双面变焦镜片，镜片交错运动向一个方向达到最大范围时，一块镜片的变焦曲面的最高点与另一块镜片的变焦曲面的最高点重合，屈光度为+32.00D；

镜片交错运动向另一个方向达到最大范围时，一块镜片的变焦曲面的最低点与另一的变焦曲面的最低点重合，屈光度为-52.00D，从而实现{+32.00D～-52.00D}连续变化的屈光度；

还包括通信模块和超声波测距模块，智能穿戴设备通过通信模块与电子设备连接，并将计算模块计算得到的镜片度数数据发送至电子设备；

超声波测距模块用于获取超声波测距值，并将超声波测距值通过通信模块实时反馈至电子设备，当出现无法接收回传超声波时，电子设备出现报警提示；

所述镜片模块包括两组双面变焦镜片，所述两组双面变焦镜片中，一组双面变焦镜片分别记为第一镜片(4)和第二镜片(6)，另一组双面变焦镜片分别记为第三镜片(5)和第四镜片(7)；

所述第一镜片(4)的变焦曲面的最高点与第二镜片(6)的变焦曲面的最低点同一方向放置，所述第一镜片(4)的变焦曲面的最低点与第二镜片(6)的变焦曲面的最高点同一方向放置；所述第三镜片(5)的变焦曲面的最高点与第四镜片(7)的变焦曲面的最低点同一方向放置，所述第三镜片(5)的变焦曲面的最低点与第四镜片(7)的变焦曲面的最高点同一方向放置；第一镜片(4)与第四镜片(7)关于中间面(8)中点呈中心对称，第二镜片(5)与第三镜片(6)关于中间面(8)中点呈中心对称；

所述两组双面变焦镜片通过控制模块的电机(9)进行驱动，所述电机(9)控制第一镜片(4)和第二镜片(5)以一个方向同一速度同时运动，所述电机控制第三镜片(6)和第四镜片(7)以另一方向同一速度同时运动；

两组双面变焦镜片通过电机平行移动，镜片交错运动向一个方向达到最大范围时，第一镜片(4)的变焦曲面的最高点与第二镜片(6)的变焦曲面的最高点重合，第三镜片(5)的变焦曲面的最高点与第四镜片(7)的变焦曲面的最高点重合，等效屈光度为+32.00D；

镜片交错运动向另一个方向达到最大范围时，第一镜片(4)的变焦曲面的最低点与第二镜片(6)的变焦曲面的最低点重合，第三镜片(5)的变焦曲面的最低点与第四镜片(7)的变焦曲面的最低点重合，屈光度为-52.00D，从而实现{+32.00D～-52.00D}连续变化的屈光度；

在两组双面变焦镜片交错运动过程中，控制模块通过控制电机(9)的运行步长来控制实际变焦率；

其中镜片度数计算方法，包括如下步骤：

步骤1，控制模块通过控制电机(9)使得镜片模块的两组双面变焦镜片平行移动；

步骤2，双面变焦镜片连续变焦通道C区的屈光度变化率δ，计算公式如下：

δ＝2*(D_P-D_N)/L，

其中，D_P代表双面变焦镜片自由曲面最高点的屈光度，D_N代表双面变焦镜片自由曲面最低点的屈光度，L代表双面变焦镜片自由曲面最高点到最低点的距离，单位为毫米；

步骤3，在镜片移动过程中，计算模块实时计算得到连续变焦通道C区两片镜片叠加后中心位置的度数D，计算公式如下：

D＝4*(D_P+D_N)±[4*(D_P-D_N)/L]*S,(1)

当镜片组向最高点重合方向移动时，公式(1)中±号为+号；当镜片组最低点重合方向移动时，公式(1)中±号为-号；

其中，D_P+D_N代表最高点与最低点之间中点位置的屈光度，S表示单组镜片实际移动距离。