CN103941422A - 一种多功能生理光学防护眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供的多功能生理光学防护眼镜，其设有镜框、眼镜腿和镜片，所述镜框由形状一致的主镜框（1）和附眼镜框组成，附眼镜框为中部开有凹槽的镜框套（2），凹槽内设有用于吸收医用净水的海绵和多个均匀分布的用于医用净水进出的小孔，主镜框（1）和镜框套（2）活动相连。本发明具有抗强光辐照、防眩光、眼睛保湿、抗冲击等多方位保护眼睛功能，适合强光辐照环境、眼睛手术后等多种恶劣光照环境应用。

Description

一种多功能生理光学防护眼镜

技术领域

本发明涉及人眼生理光学防护技术，特别是一种防眩光、抗强光辐照、抗冲击、光强透过率随光照环境自动调节以及人眼生理保湿等多功能生物光学防护技术与防护眼镜。

背景技术

目前，随着信息技术的高速发展，信息技术产品如计算机、平板电脑、手机等业已进入每个人的生活，成为个人的必备生活附属品。然而，由此带来的副作用也随之而来，人们看电脑屏幕的时间日渐增多，受屏幕辐射所受的损伤的群体也随之增多，视力下降和眼睛受损也成为非常普遍的疾病。全球每年眼疾患者不断增加，仅因为近视而采取矫正手术的人数已达到数千万，中国每年做近视手术治疗的人数接近千万以上。人眼近视矫正手术，是采用准分子激光光束对人眼角膜实施高精细切割，角膜被切后，改变了人眼光学系统的光焦度，使眼球的曲率半径增加，将近视眼成像在视网膜前的像矫正到视网膜黄斑上，从而达到矫正近视的效果。但是，实施近视矫正手术后，人眼视网膜、角膜以及眼球晶状体和睫状肌都异常脆弱，在人眼角膜切割恢复之前，必须采取对人眼术后必要的保护，以防止角膜损伤造成机械性的眼睛永久损伤。

一般而言，人眼实施准分子激光近视矫正手术后，需要一个月以上的基本恢复时间，在这段时间内，视网膜和眼球角膜以及睫状肌都需要保护。防护的主要方面是：

1、避免受强光辐照刺激。2、尽可能少用眼睛看外界事物。3、以恰当方式对眼睛补冲生理必需的水分，防止干燥，以免晶状体得不到适时适量的水分补充而导致角膜失去弹性，反而达不到矫正效果。4、避免眼睛受到外界机械冲击。5、恢复期间需要用眼时，只让人眼最舒适的光进入，既能视觉清晰又避免眼镜疲劳。

防止手术后眼睛损伤的保护方法，以佩戴舒适的眼镜最为合适。目前，具有防强光辐照和防止机械冲击功能的防护眼镜已有多种，防止强光辐照的功能是在镜片上镀上光学膜，对进入人眼的光进行衰减，从而达到减弱光辐照的作用。但是，这种眼镜镜片的光谱通带特性通常较窄，通常只有黄色光谱或橙红色光谱（约30nm带宽）进入人眼，只具有单一衰减作用，因光谱窄而使人眼感到视觉不清晰；不具有抗疲劳作用；防机械冲击功能是利用眼镜机架，在结构设计上起到防止机械冲击作用；也不具有人眼生理保湿功能。发明一种既抗强光辐照又有足够光通量，即让人眼视觉感最舒适的光谱段（月100nm带宽）进入，且具有保湿功能的生理光学防护眼镜，就具有十分重要的意义和价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种符合人眼生理特征保护需求的多功能生理光学防护眼镜。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：设有镜框、眼镜腿和镜片。所述镜框由形状一致的主镜框和附眼镜框组成。附眼镜框为中部开有凹槽的镜框套，凹槽内设有用于吸收医用净水的海绵和多个均匀分布的用于医用净水进出的小孔。主镜框和镜框套活动相连。

所述镜框套可以通过其两端的插销与主镜框的两边外侧开有的插入孔相连。该镜框套可以采用弹性轻型塑料制成。

所述主镜框两边内侧可以开有与镜框套嵌入连接的插入槽。该主镜框可以采用弹性轻型塑料制成。

所述眼镜腿一端可以设有插头，该插头上可以有与主镜框嵌入连接的倒扣。该眼镜腿可以采用刚性塑料眼镜腿或橡皮带眼镜腿，它们嵌入主镜框的连接部分的结构相同。

所述小孔的直径可以为1mm。

所述的镜片可以采用具有480nm—580nm光学带通滤波功能、且可见光其余波长截止深度≥-25dB以上的超薄树脂镜片。

本发明具有以下的主要优点：

1.具有抗强光辐照、防眩光、眼睛保湿、抗冲击等多方位保护眼睛功能。

2.光强透过率随光照环境自动调节、防机械冲击、能实时适量补充人眼需要的水分，保护角膜弹性、保护视网膜、保护眼球晶状体、保护视觉神经等多种功能，小巧轻便，实用安全。

3.适合强光辐照环境、眼睛手术后等多种恶劣光照环境应用。

本发明眼镜镜片对波长小于480nm和波长大于580nm的光，衰减达到-25dB以上，而对人眼生理视觉感最舒适的光谱部分，即480nm到580nm的光，衰减为0dB，这保证了镜片的抗强光辐照特性和防眩光特性。

附图说明

图1为本发明满足抗强光辐照、防眩光人眼生理需求的理想带通滤波特性图。

图2为本发明镜片光谱通带特性图。

图3为本发明多功能生理光学防护眼镜的结构示意图。

图4为图3的右视图。

图5为图3的左视图。

图6为图3中镜架眼镜腿与镜框连接的示意图。

图7为本发明附眼镜框外形图。

图8为本发明主镜框和附眼镜框装配后外形图。

图中：1.主镜框；2.镜框套；3.保湿附眼镜框凹槽；4.镜架眼镜腿。

具体实施方式

本发明提供的多功能生理光学防护眼镜，设有镜框、眼镜腿和镜片。所述镜框由形状一致的主镜框1和附眼镜框组成，其中：附眼镜框为中部开有凹槽的镜框套2，凹槽内设有用于吸收医用净水的海绵和多个均匀分布的用于医用净水进出的小孔，主镜框1和镜框套2活动相连。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

实施例1：防眩光、抗强光辐照、光强透过率随光照环境自动调节眼镜镜片

该镜片采用超薄树脂材料，厚度小于1mm，折射率为1.670，比一般树脂材料折射率高，具有轻便耐磨特性。在树脂镜片外侧面按干涉滤光原理用光学材料镀膜，采用磁控溅射镀膜机，镀5层膜，其膜系材料按滤光片的设计结构为：G/(H2LHL)^3(A4BAB)^1(H2LHL)^3/A，其中G代表基底，H、L、A、B分别代表膜层厚度为四分之一设计波长的高折射率膜层（二氧化钛，折射率为2.35）、低折射率膜层（二氧化硅，折射率为1.46）、变腔高折射率膜层（二氧化锆，折射率为2.15）和低折射率膜层（二氧化硅，折射率为1.46），A代表空气。

设计原理：人眼的生理结构研究表明，在400nm到700nm波长范围的可见光谱段，400nm到480nm范围，即可见光部分的蓝光部分，物体成像在视网膜之前，而580nm到700nm的波长范围，即红光范围部分，物体成像在人眼视网膜之后；只有480nm到580nm的黄色光谱部分，成像在视网膜之上。正常情况下，人眼依靠睫状肌调整角膜曲率半径改变光焦度，使不同范围光谱的光成像在视网膜上。当人眼施以准分子激光近视矫正手术后，角膜因切割暂时受损伤，睫状肌对晶状体调节能力下降，如果视物时，让400nm到700nm的全部可见光进入人眼，则需要通过调整角膜改变人眼光学系统的光焦度，才能看清目标物体。这将加重人眼角膜负担，加剧眼球受损，不利于术后眼睛的恢复，因此，通过镜片抑制蓝色光谱范围和红色光谱的光进入术后的人眼，只允许480nm到580nm的黄光范围进入人眼，无需调节人眼光焦度就能清晰成像，将非常有益于保护术后的眼睛。同时，因为抑制掉可见光中蓝光和红光，使进入人眼的光强度也大大减弱，也防止术后人眼遭受强光辐照而受损伤。另外，由于黄光谱段进入人眼，无需调节眼睛光学系统光焦度，因此，也同时具有了抗眼疲劳效果。这种镜片光学上称之为光学带通滤波器。本发明的光学带通滤波器特性如图2所示。

本发明的眼镜片光谱特性是让人眼生理视觉最舒适的光谱部分进入人眼，即允许480nm到580nm光谱范围的光透过，对可见光部分的蓝色光谱和红色光谱部分则抑制掉。其光谱特性如图1所示。可见光谱段中波长小于480nm、大于580nm的光衰减特性大于-25dB，且镜片具有多功能光学带通滤波特性，正常光照下呈橘黄色，光照变化后镜片颜色随之变化，变色程度和外界光照度变化程度有关，光照越强，变色越深，反之亦然。镜片设计成非球面，光焦度则为平光。

镜片材料选用超薄树脂镜片，重量轻，同等体积大小时，其重量只有玻璃镜片的五分之一不到，这有利于经手术后的眼睛使用；且耐冲击，不易破碎，比玻璃镜片更安全。

本发明实现上述具有光学带通滤波功能的镜片，利用了光学干涉原理，首先对干涉滤光多层膜系进行设计。本发明干涉滤光眼镜片的膜系设计如下：

480nm—580nm带通滤光片考虑了通带宽度、通带纹波和两侧截止带的截止度。本发明采用全介质多半波法布里-珀珞滤光片结构，m级多半波滤光片（即间隔层的厚度为mλ0/2）的带宽表达式为：

$\frac{2\mathrm{\Δ\δ}}{{\mathrm{\λ}}_0}=\frac{4}{\mathrm{\π}}{\left(\frac{n_H}{\mathrm{nL}}\right)}^{x-1}\frac{(n_H-n_L)}{(n_H-n_L+n_L/m)}$

其中，λ₀代表设计波长，△δ是相对带宽，由界定，n_H和n_L代表两种薄膜材料的高、低折射率，x是折射率为n_H的膜层数，m是干涉级次。

综合考虑干涉级次、介质折射率、反射膜堆的膜对数等因素，设计合适的通带宽度；用高级次变腔结构压缩通带纹波；调整半波数、干涉级次和反射膜堆的膜对数等参数，设计合适的截止带截止度。

膜系的光谱曲线如图2所示，横轴代表波长（nm），纵轴代表透过率（dB）。通带纹波小于0.3dB，-25dB带宽为125nm，两侧截止带的截止度均大于-25dB。

由图2可以看出，本发明设计的干涉滤光镜片符合人眼生理特性的光学眼镜片，其光谱特性波长小于480nm和波长大于580nm的光衰减达到-25dB，具有防强光辐照、防炫光，抗冲击、抗疲劳、保湿且透光特性，满足人眼生理视觉设计要求。

实施例2：一体化聚焦式自辐射蒸发保湿软体附眼镜框

该附眼镜框具有防眼干涩、保护人眼角膜弹性的功能。

该附眼镜框由镜框套和凹槽两部分构成：镜框套部分采用聚乙烯软塑料，起到嵌入主镜框连接和支撑凹槽作用；内侧嵌入药棉的凹槽部分用弹性海绵，海绵粘贴在镜框套上。如图3所示。其中，海绵凹槽用于嵌入海绵体吸收医用净水，凹槽上以等间隔距离开1mm小孔，用于水分子蒸发溢出。生理净水蒸发后可通过注入孔用注射器重新注入补充。附眼镜框设计成一体化带状，用软塑料材料制作，中间开有凹槽，用以嵌入吸水卫生棉。整个附眼镜框设计成和嵌入镜片的主镜框1形状一致，两端设计有嵌入主镜框的插销，可方便嵌入主镜框1，也可灵活拆卸。

本发明考虑到人眼实施角膜手术后需要保护，角膜恢复过程中需要保持适量水分，防止其因失水干涩失去弹性；又因为术后角膜需要保持干净，不能用通常的方式加湿，也不能用普通水加湿。根据人眼生理保湿特性，一天由外界均匀提供约10毫克的水，则可有效保护角膜湿润，而减少眼睛内部分泌水分，防止眼干涩疲劳。

本发明提供的一体化注入式自辐射蒸发保湿附眼镜框，其作用是：在其中注入约10毫克医用净水，利用人体热能，水分子以自辐射蒸发方式，缓慢并均匀进入眼内，既能保湿，又感觉不到明显水汽存在。该附眼镜框以嵌入方式和安装镜片的主镜框1形成整体，附眼镜框内侧周边开有凹槽，在凹槽内嵌入医用药棉，药棉制作成均匀条状，再用纱布包裹，注入生理盐水，在人体自热作用下，浸入药棉的生理净水缓慢蒸发，由于附眼镜框的保湿凹槽设计成沿眼睛周边成辐射状，因而从附眼镜框边沿蒸发的水分子大部分向附眼镜框中间的人眼位置运动，蒸发的水分将缓慢进入眼内，达到保湿效果。使用时，每次药棉注入的生理盐水量不超过10克，吸附生理盐水的药棉可视情况予以更换。

实施例3：镜架

镜架的整体结构如图3至图6所示，其由主镜框1、附眼镜框的镜框套2和保湿附眼镜框凹槽3以及眼镜腿（镜架眼镜腿4）组成，各自独立，都采用弹性轻型塑料制成。

所述主镜框1因采用弹性轻型塑料制成，故为双重保护、减缓机械冲击的弹性镜框。嵌入镜片的主镜框和眼镜腿设计成可拆卸，需要时将眼镜腿插入主镜框边上的嵌入槽即可。具体是：主镜框两边外侧开有插入孔，以和眼镜腿嵌入连接；主镜框两边内侧也开有插入槽，以和附眼镜框的镜框套2嵌入连接，如图3所示。

所述眼镜腿一端设计为插头且其上有倒扣，以和主镜框1嵌入连接（图3-图6）。该眼镜腿部分有两种：一种是塑料眼镜腿，一种是橡皮带眼镜腿，它们嵌入主镜框1的连接部分的结构相同。

设计原理：一般眼镜基本上是由鼻梁和双耳承载，镜框都是刚性的，正常人眼佩戴问题不大。本发明考虑到如果对人眼角膜实施近视矫正手术，则术后眼睛非常脆弱，易于受伤，根据调查，由眼镜不当引起的手术后受伤的事故常有发生，术后眼睛对承载的异物和重量具有排斥反应，本发明并实施一种由主镜框1和附眼镜框嵌入结构的抗冲击的整体眼镜框，主眼镜框采用软体弹性塑料，附眼镜框用弹性海绵材料，主镜框和附眼镜框组合后具有双重保护抗外界机械冲击作用，减缓外力作用的效果更好。

整体眼镜框的主要特点有：

1.主镜框1采用弹性软塑料，重量轻，其上的鼻梁托片用弹性海绵代替传统塑胶片，当整体眼镜框受到外力冲击时具有缓冲效果；主镜框1和附眼镜框设计成嵌入式结构，且因附眼镜框采用弹性海绵，所以具有双重抗外力冲击作用，达到保护眼睛的效果。

2.主镜框1和附眼镜框设计成大弧度，佩戴后可避免外界污物和污染空气进入框内，即防止脏物进入眼内，以保持眼睛清洁；在主镜框1周边内侧的附眼镜框用弹性海绵垫托，增加了整体镜框的柔软性和舒适性，同时起到抗外界冲击作用，减弱外界引起的震动。

3.主镜框1和眼镜腿分体独立，整体灵活小巧、轻便实用。由于眼镜腿设计有倒扣，主镜框1上有嵌入眼镜腿的架槽，装配时只需将眼镜腿直接沿主镜框边上的嵌入槽插入即可，所以倒扣可以保证眼镜腿和主镜框的稳固装配，拆卸时轻按倒扣同时将镜架从镜框槽拔出即可。

另外，如果在佩戴眼镜时，需要用橡皮带加强佩戴稳固，本防护眼镜还设计有橡皮带镜架，这时，将塑料镜架换成橡皮带镜架即可。

Claims (9)

1.一种多功能生理光学防护眼镜，设有镜框、眼镜腿和镜片，其特征是镜框由形状一致的主镜框（1）和附眼镜框组成，附眼镜框为中部开有凹槽的镜框套（2），凹槽内设有用于吸收医用净水的海绵和多个均匀分布的用于医用净水进出的小孔，主镜框（1）和镜框套（2）活动相连。

2.根据权利要求1所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述镜框套（2）通过其两端的插销与主镜框的两边外侧开有的插入孔相连。

3.根据权利要求2所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述镜框套（2）采用弹性轻型塑料制成。

4.根据权利要求1所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述主镜框（1）两边内侧开有与镜框套（2）嵌入连接的插入槽。

5.根据权利要求4所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述主镜框（1）采用弹性轻型塑料制成。

6.根据权利要求1所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述眼镜腿一端设有插头，该插头上有与主镜框（1）嵌入连接的倒扣。

7.根据权利要求6所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述眼镜腿采用刚性塑料眼镜腿或橡皮带眼镜腿，它们嵌入主镜框（1）的连接部分的结构相同。

8.根据权利要求1所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述小孔的直径为1mm。

9.根据权利要求1所述的多功能生理光学防护眼镜，其特征是所述的镜片采用具有480nm—580nm光学带通滤波功能、且可见光其余波长截止深度≥-25dB以上的超薄树脂镜片。