CN104102022A - 动态式视力矫正眼镜 - Google Patents

Abstract

一种动态式视力矫正眼镜，包含：一镜架单元、二镜片，以及一电控单元。每一镜片包括一镜片本体与一液晶透镜模组，该液晶透镜模组包括一可在一通电模式与一非通电模式间调节的液晶透镜层，该液晶透镜层在该通电模式下等效于一凸透镜及一棱镜的组合。该电控单元可程式化控制该液晶透镜层在不同模式之间调节。本发明可用于训练眼睛的调视远近(Accommodation)的睫状肌及向内聚焦(Convergency)的内直肌运动，舒缓长时间近距离用眼所造成的眼球压力。本发明具有以轻量化、微小化、方便配戴在多种使用情境的优点来达成前述的功效。

Description

动态式视力矫正眼镜

技术领域

本发明涉及一种视力矫正眼镜，特别是涉及一种能同时舒缓眼睛睫状肌及内直肌的动态式视力矫正眼镜。

背景技术

近视的主要成因是因为长时间近距离用眼时，眼睛调视远近的睫状肌(Ciliary Muscle)及内聚角度的内直肌(Medial Rectus Muscle)长时间紧缩，造成眼球永久形变且眼轴变长，因此有近视的人在观看远处物体时，物体成像会落在视网膜前方而无法在视网膜上形成清晰成像。而为了避免近视度数加深，目前有许多种镜片的结构改良或相关的视力矫正训练装置，而其中所运用到的原理如下。

参阅图1，显示人在观看远处物体10时，眼球角度自然向前，水晶体11调焦至远方。参阅图2，当观察近处物体10时，调视远近的睫状肌用力使水晶体11'变厚，同时用于使眼球角度向内聚焦的内直肌用力使眼球内集。参阅图3，若在每一眼球前方设置具有适当光学度数的一凸透镜13及一棱镜12组合，则可改变近处物体反射光线的调视远近及向内聚焦角度。此时双眼为了清楚成像，相对于图2眼球的状态，图3的眼睛睫状肌及内直肌可呈现类似于图1的观看远物时的放松状态，如此可舒缓长时间近距离用眼时，眼球同时调视及内聚时睫状肌及内直肌紧缩所造成的眼球压力，从而避免眼球永久形变及眼轴变长。而且实务上，近距离用眼时眼球向内聚焦时内直肌紧缩对眼球形变造成的压力比眼球调视远近时睫状肌紧缩对眼球形变造成的压力高上数十倍，因此于眼球前方增设所述棱镜12会比单只设置凸透镜13时，其矫正功效有显著的进步效果。

运用上述增加棱镜结构(或具备棱镜功能)来矫正或训练视力的装置，例如中国台湾专利第561041号专利案，揭露一种动态式透镜视力训练方法及装置，主要是通过机械元件来切换多种不同的镜片与棱镜，可配合各种观看需求并同时进行眼球外摆或内集的训练。但此种以机械结构进行镜片切换的训练设备，具有机械结构复杂、装置庞大、不易配戴、使用不便的缺点。而中国台湾专利第M401131号专利案揭露一种双焦眼镜，通过在镜片的下焦部设置一个凸透镜与棱镜组合(即棱凸透镜)，可让使用者在看近物时能放松其睫状肌及内直肌，以舒缓观看近物时眼球形变的压力，但该专利案有习知双光镜片视野不连续的问题，同时不具有依使用情境而进行动态矫正视力的功能。

另外有一些专利案揭露特殊的变焦镜片，例如美国专利US4190330及US8319937揭露将镜片与液晶结合，并控制液晶分子的排列方向来达到镜片变焦效果，但其未揭露棱镜及凸透镜组合的等效液晶透镜对观看近物时舒缓眼球形变压力及同时补偿睫状肌与内直肌调节能力不足的进步功效。美国专利US7475984揭露一种验光仪器(phoropter/refractor system)及电致动镜片(electro-activelens)，但此专利案并未揭露动态视力矫正及轻量化、微小化、方便配戴在多种使用情境的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量化、微小化、方便配戴在多种使用情境，能够同时舒缓观看近物时用于调视远近的睫状肌及用于向内聚焦的内直肌的动态式视力矫正眼镜。

本发明动态式视力矫正眼镜，包含：一个镜架单元，以及二个左右间隔并安装在该镜架单元上的镜片。每一镜片包括一个镜片本体，以及一个与该镜片本体结合的第一液晶透镜模组，该第一液晶透镜模组包括一个可在一个通电模式与一个非通电模式间调节的第一液晶透镜层，该第一液晶透镜层在该通电模式下等效于一个凸透镜与一个棱镜的组合。该动态式视力矫正眼镜还包含一与该镜架单元结合并电连接该第一液晶透镜模组的电控单元，该电控单元可控制该第一液晶透镜层调节其通电模式与非通电模式。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的第一液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+0.75D～+3.25D，该第一液晶透镜层的棱镜度度数为1.50D～7.50D。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的第一液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+1.00D～+3.00D，该第一液晶透镜层的棱镜度度数为2.00D～7.00D。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的镜片本体包括二个前后间隔的镜片基部，该第一液晶透镜模组位于所述镜片基部之间，该第一液晶透镜层具有一个朝前的第一面，该第一面具有数个与一个菲涅尔透镜等效的微结构。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的镜片本体包括二个前后间隔的镜片基部，该第一液晶透镜模组位于所述镜片基部之间，该第一液晶透镜层具有一个朝前并且为曲面的第一面。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，该电控单元包括一个开关，该开关具有一个用于控制该第一液晶透镜层处于该非通电模式的关闭部，以及一个用于控制该第一液晶透镜层处于该通电模式的通电部。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的镜片本体包括二个前后间隔的镜片基部，每一镜片还包括一个位于该第一液晶透镜模组与所述镜片基部中的其中一个之间的第二液晶透镜模组，该第二液晶透镜模组包括一个第二液晶透镜层，该电控单元还可控制该第二液晶透镜层在一个通电模式与一个非通电模式间调节。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的第二液晶透镜层的焦点相对于该第一液晶透镜层的焦点更靠近该镜片的几何中心点的位置。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的第二液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+0.00D～+1.50D，该第二液晶透镜层的棱镜度度数为0.25D～5.00D。

本发明所述的动态式视力矫正眼镜，每一镜片的第二液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+0.00D～+0.50D，该第二液晶透镜层的棱镜度度数为0.25D～2.00D。

本发明的有益效果在于：通过该第一液晶透镜模组与该电控单元的设计，使本发明可用于舒缓观看近物时眼球形变的压力，而且该第一液晶透镜层等效于凸透镜与棱镜的组合，具有优良的视力矫正效果，可避免近视度数加深。本发明利用液晶透镜配合电控制方式来进行训练，具有轻量化、微小化、操作简单方便且能运用于多种使用情境的优点。

附图说明

图1是一示意图，显示眼睛在观看远物时的眼球调视远近及眼球角度自然向前聚焦成像的状态；

图2是一示意图，显示眼睛在观看近物时的眼球调视近物、水晶体变厚，且眼球角度向内聚焦成像的状态；

图3是一类似图2的示意图，显示每一眼球前方设置一凸透镜与一棱镜，使眼球调视远近及内聚角度呈现的状态与图1的眼球状态相似；

图4是本发明动态式视力矫正眼镜的一第一较佳实施例的立体图；

图5是该第一较佳实施例的一镜片的俯视示意图；

图6是该镜片的前视示意图，主要显示一第一液晶透镜层的形态；

图7是该第一较佳实施例的部分元件的功能方块图；

图8是本发明动态式视力矫正眼镜的一第二较佳实施例的一镜片的前视示意图，主要显示一第一液晶透镜层的一线双光形态；

图9是本发明动态式视力矫正眼镜的一第三较佳实施例的一镜片的前视示意图，主要显示一第一液晶透镜层的平顶双光形态；

图10是本发明动态式视力矫正眼镜的一第四较佳实施例的一镜片的前视示意图，主要显示一第一液晶透镜层的圆顶双光形态；

图11是本发明动态式视力矫正眼镜的一第五较佳实施例的一镜片的俯视示意图；

图12是本发明动态式视力矫正眼镜的一第六较佳实施例的一镜片的俯视示意图；及

图13是该第六较佳实施例的镜片的前视示意图，主要显示一第一液晶透镜层与一第二液晶透镜层的形态。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件以相同的编号来表示。

参阅图4～7，本发明动态式视力矫正眼镜的第一较佳实施例包含：一镜架单元2、二镜片3，以及一电控单元4。

该镜架单元2包括一镜框21，以及二彼此左右间隔地与该镜框21结合的镜脚22。由于该镜架单元2非本发明的改良重点，所以不再说明。

所述镜片3左右间隔并安装在该镜架单元2的镜框21上，每一镜片3包括一个镜片本体31，以及一与该镜片本体31结合的第一液晶透镜模组32。该镜片本体31相当于一般的视力矫正眼镜的镜片，并且可以为具有正屈光、平光或负屈光度的透镜。该镜片本体31包括二前后间隔的镜片基部311，本实施例所述的前方是指使用者看东西的方向为前方，而每一镜片3朝向使用者的一侧为后方。

该第一液晶透镜模组32位于所述镜片基部311之间，并包括前后设置的一第一基板321与一第二基板322，以及一设置在该第一基板321与该第二基板322之间并且含有液晶的第一液晶透镜层323。补充说明的是，实际上该第一液晶透镜模组32还包括配向膜，以及用于电连接该电控单元4的透明电极(例如ITO膜)等元件，但由于液晶透镜模组中的这些元件非本发明的改良重点，所以不再说明。

该第一液晶透镜层323具有一朝向该第一基板321(亦即朝前)且表面凹凸的第一面324，以及一朝向该第二基板322(亦即朝后)的第二面325，该第一面324具有数个等效于一棱凸透镜(即一凸透镜与一棱镜的组合)的微结构326。在本实施例中，每一镜片3的第一液晶透镜层323的焦点偏移(offset)，其焦点A位于该镜片3的下半部并且靠近另一镜片3。第一液晶透镜层323的微结构326设计等效于菲涅尔透镜(Fresnel Lens)，进而形成菲涅尔液晶透镜微结构。图6所示即为以菲涅尔液晶透镜的每一微结构326的峰线说明观看近物时的棱凸透镜等效的该第一液晶透镜层323的焦点偏移示意图。在制作时，可先使该第一基板321的朝向该第一液晶透镜层323的表面形成菲涅尔透镜微结构，使液晶分子填入该第一基板321与该第二基板322之间后，所形成的该第一液晶透镜层323的第一面324的形态可对应于该第一基板321的表面图案结构。本实施例不限定液晶种类，可以为胆固醇(cholesteric)液晶、向列型(nematic)液晶、层列型(smectic)液晶等种类。

该第一液晶透镜层323可在一通电模式与一非通电模式之间调节，该第一液晶透镜层323在未通电时的折射率与该镜片本体31的折射率大致相同，此时该镜片3整体相当于一般的视力矫正镜片。当该第一液晶透镜层323通电后则因为其液晶分子的排列方向改变，对于入射光线所产生的作用与原先未通电时不同，此时该第一液晶透镜层323的折射率不同于该镜片本体31的折射率，该第一液晶透镜层323即产生类似于一棱凸透镜的效果。在本实施例中，该第一液晶透镜层323的等效棱凸透镜将使每一镜片3部分区域的屈光度及焦点角度改变，外部光线自该镜片本体31通过该等效棱凸透镜的液晶透镜模组时会发生折射。本实施例的第一液晶透镜层323的分布面积较大，对应地分布于镜片3正面大部分的面积上，该第一液晶透镜层323在通电后较该镜片本体31多出的凸透镜屈光度度数较佳地为+0.75D～+3.25D，更佳地为+1.00D～+3.00D。而其棱镜度度数较佳地为1.50D～7.50D，更佳地为2.00D～7.00D。在上述的数值限定下可达到良好的视力矫正效果。

该电控单元4与镜架单元2结合，并电连接每一镜片3的第一液晶透镜模组32，该电控单元4包括一开关41、一电连接该开关41与第一液晶透镜模组32并可进行程式化控制的处理器42，以及一用于提供该电控单元4电力的电池43。该开关41具有一通电部411、一关闭部412以及一自动感测部413，该开关41例如但不限于一触控开关，通过该开关41的设计使该电控单元4可控制该第一液晶透镜层323在该通电模式、该非通电模式、一自动感应模式及一程式控制模式之间切换。

本发明配戴使用时，当使用者按压触控该开关41的关闭部412时，可控制电源关闭(off)，此时该第一液晶透镜层323处于该非通电模式，该眼镜相当于一般的矫正眼镜，例如近视眼镜、老花眼镜或平光眼镜。当使用者触发该开关41的通电部411时，可控制电源开启(on)，使该第一液晶透镜层323切换到该通电模式，该第一液晶透镜层323产生棱凸透镜效果，可让使用者在看近物时能放松其睫状肌及内直肌，以舒缓观看近物时眼球形变的压力，避免近视度数加深。

而且为了使眼球肌肉可以来回运动，可以持续地进行通电切换控制，以达到有等效棱凸透镜或者没有等效棱凸透镜的交替使用效果。此外，若按压该开关41的自动感测部413时，该处理器42可自动感测使用者状态以控制该第一液晶透镜层323进行切换，并可设计成：当使用者低头时(看近物)通电，抬头时(看远物)不通电。又或者，该电控单元4可设计成自动化程式控制，以自动地控制通电与不通电状态的时间秒数并进行周期性切换。

综上所述，通过该第一液晶透镜模组32与该电控单元4的设计，使本发明可用于舒缓观看近物时眼球形变的压力，而且该第一液晶透镜层323等效于凸透镜与棱镜的组合，具有优良的视力矫正效果，从而可避免近视度数加深，并且可依使用情境来进行动态式的视力矫正。本发明利用液晶透镜配合电控制方式来进行训练，相较于以往利用机械元件与机械开关的设计，本发明具有轻量化、微小化、操作简单方便且能运用于多种使用情境的优点。

参阅图8，本发明动态式视力矫正眼镜的第二较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同，不同的地方在于：本实施例的每一镜片3的第一液晶透镜层323主要分布于该镜片3的下半部，所述镜片呈现一线双光的形态。从而可避免眼球永久形变及眼轴变长的近视度数加深的成因；同时对于眼睛睫状肌及内直肌调节能力下降的使用者，可以因应不同使用情境切换使用模式，补偿其眼睛睫状肌及内直肌调节能力不足的功效。

参阅图9，本发明动态式视力矫正眼镜的第三较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同，不同的地方在于：本实施例的每一镜片3的第一液晶透镜层323主要分布于该镜片3的下半部，并且未与该镜片3的边缘接触，所述镜片3为平顶双光的形态。

参阅图10，本发明动态式视力矫正眼镜的第四较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同，不同的地方在于：本实施例的每一镜片3的第一液晶透镜层323的面积未占满整个镜片3的全部，每一镜片3的第一液晶透镜层323位于该镜片3的靠向另一镜片3的一侧，所述镜片3为圆顶双光的形态。

参阅图11，本发明动态式视力矫正眼镜的第五较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同，不同的地方在于该第一液晶透镜层323的结构，本实施例的第一液晶透镜层323的第一面324为一光学曲面。该第一液晶透镜层323通电后同样等效于一棱凸透镜。

参阅图12、13，本发明动态式视力矫正眼镜的第六较佳实施例与该第一较佳实施例大致相同，不同的地方在于：本实施例的每一镜片3还包括一位于该第一液晶透镜模组32与该镜片本体31的所述镜片基部311中的其中一镜片基部311之间的第二液晶透镜模组33。该第二液晶透镜模组33包括前后设置的一第三基板331与一第四基板332，以及一设置在该第三基板331与该第四基板332之间并且含有液晶的第二液晶透镜层333。本实施例的第二液晶透镜层333与该第一液晶透镜层323相同，同样可被该电控单元4控制，在一通电模式与一非通电模式之间调节，并且在该通电模式下为等效于棱凸透镜的液晶透镜模组。每一镜片3的第二液晶透镜层333的焦点位于该镜片3的下半部并且靠向另一镜片3，且该第二液晶透镜层333的焦点B相对于该第一液晶透镜层323的焦点A更靠近该镜片3的几何中心点C的位置。第二液晶透镜层333与第一液晶透镜层323的分布面积大小不需要限制。

本实施例的第二液晶透镜层333在通电后较该镜片本体31多出的凸透镜屈光度度数较佳地为+0.00D～+1.50D，更佳地为+0.00D～+0.50D。而其棱镜度度数较佳地为0.25D～5.00D，更佳地为0.25D～2.00D。本实施例的电控单元(图未示)对于该第二液晶透镜模组33与该第一液晶透镜模组32可分别独立控制。且各种控制模式的功能与第一液晶透镜模组32相同，在此不再详述。

该第二液晶透镜模组33适合在中、远距离的观看时作视力训练与矫正。通过增加该第二液晶透镜模组33来与该第一液晶透镜模组32配合，除了可以达到该第一较佳实施例的功效以外，进一步地具有训练方式更灵活、应用性更广的优点。

Claims (10)

1.一种动态式视力矫正眼镜，包含：一个镜架单元，以及二个左右间隔并安装在该镜架单元上的镜片，其特征在于：每一镜片包括一个镜片本体，以及一个与该镜片本体结合的第一液晶透镜模组，该第一液晶透镜模组包括一个可在一个通电模式与一个非通电模式间调节的第一液晶透镜层，该第一液晶透镜层在该通电模式下等效于一个凸透镜与一个棱镜的组合；该动态式视力矫正眼镜还包含一与该镜架单元结合并电连接该第一液晶透镜模组的电控单元，该电控单元可控制该第一液晶透镜层调节其通电模式与非通电模式。

2.如权利要求1所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的第一液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+0.75D～+3.25D，该第一液晶透镜层的棱镜度度数为1.50D～7.50D。

3.如权利要求2所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的第一液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+1.00D～+3.00D，该第一液晶透镜层的棱镜度度数为2.00D～7.00D。

4.如权利要求3所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的镜片本体包括二个前后间隔的镜片基部，该第一液晶透镜模组位于所述镜片基部之间，该第一液晶透镜层具有一个朝前的第一面，该第一面具有数个与一个菲涅尔透镜等效的微结构。

5.如权利要求3所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的镜片本体包括二个前后间隔的镜片基部，该第一液晶透镜模组位于所述镜片基部之间，该第一液晶透镜层具有一个朝前并且为曲面的第一面。

6.如权利要求1所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：该电控单元包括一个开关，该开关具有一个用于控制该第一液晶透镜层处于该非通电模式的关闭部，以及一个用于控制该第一液晶透镜层处于该通电模式的通电部。

7.如权利要求1所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的镜片本体包括二个前后间隔的镜片基部，每一镜片还包括一个位于该第一液晶透镜模组与所述镜片基部中的其中一个之间的第二液晶透镜模组，该第二液晶透镜模组包括一个第二液晶透镜层，该电控单元还可控制该第二液晶透镜层在一个通电模式与一个非通电模式间调节。

8.如权利要求7所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的第二液晶透镜层的焦点相对于该第一液晶透镜层的焦点更靠近该镜片的几何中心点的位置。

9.如权利要求7所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的第二液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+0.00D～+1.50D，该第二液晶透镜层的棱镜度度数为0.25D～5.00D。

10.如权利要求9所述的动态式视力矫正眼镜，其特征在于：每一镜片的第二液晶透镜层在该通电模式下比该镜片本体多出的凸透镜屈光度度数为+0.00D～+0.50D，该第二液晶透镜层的棱镜度度数为0.25D～2.00D。