CN111610647B

CN111610647B - 一种抗疲劳眼镜的制作方法

Info

Publication number: CN111610647B
Application number: CN202010685437.9A
Authority: CN
Inventors: 乐孜纯; 董文
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2040-07-16
Also published as: CN111610647A; CN110515219A

Abstract

一种抗疲劳眼镜的制作方法，包括以下步骤：1)制作光线方向调节镜片，光线方向调节镜片由阵列微棱镜组成，阵列微棱镜中，构成阵列的每一个微棱镜单元均相同；2)光线方向调节镜片上制作有阵列微棱镜的一面朝向眼镜基片，光线方向调节镜片的光学中心与眼镜基片的光学中心对准后，进行固定装配；3)光线方向调节镜片与眼镜基片固定完成之后，在眼镜基片边缘处标注光学中心位置，分左右眼对其进行切割，并磨边；4)、在完成切割磨边的镜片装入眼镜框时，对瞳距进行测量和校准，同时保证左右眼的光线偏折角度相等、方向相反。所述抗疲劳眼镜基于集成光学器件制作，本发明是一种纯物理的技术方法，不涉及任何药物制剂的摄入，且使用方便。

Description

一种抗疲劳眼镜的制作方法

技术领域

本发明涉及眼视光学领域，尤其是一种用于对眼肌进行调节以便达到缓解眼疲劳目的的眼镜的制作方法。

背景技术

随着个人电脑、平板、手机等电子产品在工作和娱乐中的迅速普及，用眼人群和用眼量呈指数上升，随之而来的眼疲劳现象也凸显出来。长期用眼疲劳得不到缓解，容易引发屈光不正(近视或远视)、弱视、斜视等眼部疾病；或者引起眼干、眼涩等眼部不适症状。当前，用眼疲劳常见于所有用眼人群，但对眼睛处于发育过程中的青少年的影响特别大。筛查数据显示，近年来，我国青少年屈光不正发病率持续飙升，高中阶段近视率最高，超过80％。因此，研发能缓解用眼疲劳的技术和产品，对所有用眼人群都是十分必要的。

目前缓解用眼疲劳的已有技术和方法包括：(1)定时做眼保健操；(2)使用眼部按摩器，比如一种已有技术“抗眼疲劳的按摩器(CN 106361555 A)”，其作用类似于做眼保健操；(3)使用缓解眼疲劳的药物制剂，比如“缓解眼疲劳的滴眼液(CN 109512945 A)”。上述方法(1)和(2)属于物理方法，不借助于药物，使用时必须中断工作和学习；方法(3)需要长期摄入药物制剂，难免有副作用。与本发明最接近的技术方法是“一种避免眼疲劳的仿生眼镜(CN 103142348 A)”，利用电控方法定期遮挡一只眼睛，被遮挡的眼睛被强制休息，同时另一只眼睛单眼工作。然而人眼双眼同时视物才是正常状态，才可以获得立体视觉并实现对外部世界的真实感知，因此这种方法和眼镜不仅不符合人眼正常的用眼情况，长期佩戴难免影响人的双眼视觉以及相关视神经系统的正常工作。

中国实用新型专利“球镜基片光心下叠加多棱镜组合体的复合眼镜片(CN201355407Y)”，公开了一种由多个相同的体状三棱镜组合构成的复合眼镜片，复合眼镜片由球镜基片和叠加多棱镜组合体构成，其技术特征包括：1)叠加多棱镜组合体位于球镜基片光心的下方，因此虽然使用时无需摘掉眼镜，但视线需要调整向下视并穿过叠加多棱镜组合体，所以使用时还是不能连续工作，与现有的其他技术方案一样；2)所述叠加多棱镜组合体中的每个棱镜的最小尺寸都在毫米量级，是典型的体状光学器件。另外，其也公开了所述叠加多棱镜组合体的棱镜度是所有单个棱镜度之和。上述两个特征表明该在先专利的复合眼镜片是体状光学器件，因此不可避免地存在精度低、重量大、视敏度低、无法批量制作等缺点。

综上所述，已有技术均存在或者必须长期摄入药物；或者必须单眼工作，背离正常用眼状态；或者在使用过程中必须中断工作学习；或者是体状光学器件，有精度低、重量大、视敏度低、无法批量制作等缺陷和不足。因此，亟须研究新的技术和产品以满足用眼人群预防用眼疲劳的迫切需求。

发明内容

为了克服已有技术的缺陷和不足，本发明提供一种抗疲劳眼镜的制作方法，所述抗疲劳眼镜基于集成光学器件制作，以克服体状光学器件的缺陷，具有精度高、重量轻、光透过率高、可批量制作等优点，同时可以在不中断正常用眼(即双眼同时视物)的情况下，调节眼位、训练眼肌，防止眼球长时间处于固定的屈光状态，同时防止眼肌长时间处于固定的拉伸状态，在用眼的同时通过对眼球和眼肌的训练实现抗疲劳的效果；且本发明是一种纯物理的技术方法，不涉及任何药物制剂的摄入，且使用方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种抗疲劳眼镜的制作方法，所述抗疲劳眼睛包括眼镜基片、眼镜框和用于实现抗疲劳功能的光线方向调节镜片，所述眼睛基片固定在眼镜框上，所述光线方向调节镜片，用于对入射的光线进行偏折，使其以近似于平行光进入人眼；所述光线方向调节镜片固定在所述眼镜基片上，所述光线方向调节镜片的光学中心与所述眼镜基片的光学中心重合，所述制作方法包括以下步骤：

1)制作光线方向调节镜片，所述光线方向调节镜片由阵列微棱镜组成，所述阵列微棱镜中，构成阵列的每一个微棱镜单元均相同；

2)所述光线方向调节镜片上制作有阵列微棱镜的一面朝向所述眼镜基片，所述光线方向调节镜片的光学中心与所述眼镜基片的光学中心对准后，进行固定装配；

3)所述光线方向调节镜片与所述眼镜基片固定完成之后，在所述眼镜基片边缘处标注光学中心位置，分左右眼对其进行切割，并磨边；

4)、在完成切割磨边的镜片装入所述眼镜框时，对瞳距进行测量和校准，同时保证左右眼的光线偏折角度相等、方向相反。

本发明中，所述光学中心是指双眼正视目标时，视线通过镜片的位置；所述眼镜框的选择必须符合佩戴者的瞳距要求，所述瞳距与左右眼镜片光学中心间距相同。

进一步，所述步骤1)中，所述微棱镜单元的结构由底边长度L和斜边与底边所夹角度a来表示，所述空气的折射率和阵列微棱镜材料的折射率分别用n₁和n₂表示，经过阵列微棱镜的光线以角度b进入人眼，所述角度b是指光线与y轴的夹角。

优选的，所述角度a和角度b满足公式(1)：

所述角度b的取值范围是0.1°至6°；

所述底边长度L的取值满足公式(2)：

e^{-α·L tan a}＞85％ (2)

公式(2)中α代表阵列微透镜材料的吸收系数。

再进一步，所述阵列微棱镜的棱边与左右眼光学中心连线垂直。

所述光线方向调节镜片的材料，选择在可见光波段光学性能良好的光学塑料，包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等。

再进一步，所述眼镜基片为平光镜片、凹透镜或凸透镜。包含以下三种情况：(1)对于无屈光不正的使用者，选择平光镜片作为基片；(2)对于患有近视的使用者，选择凹透镜作为基片，凹透镜的屈光度数与使用者正在使用的近视眼镜镜片的屈光度相同；(3)对于患有远视的使用者，选择凸透镜作为基片，凸透镜的屈光度数与使用者正在使用的远视眼镜镜片的屈光度相同。

所述步骤2)中，在固定装配时，分左右眼分别进行光线方向调节镜片与眼镜基片的对准和固定装配。所述固定装配方法，包括但不限于机械法(比如焊接)、化学法(比如粘接)等。

所述步骤3)中，所述切割以光学中心与瞳孔位置重合为依据，切割完成后，进行磨边处理。

所述阵列微棱镜是一种微结构集成光学器件，阵列中包括10至160个微棱镜单元，优选包括20至100个微棱镜单元；所述微棱镜单元结构尺寸在15微米至800微米范围。基于集成光学器件制作，以克服体状光学器件的缺陷，具有精度高、重量轻、光透过率高、可批量制作等优点。

本发明的技术构思为：所述阵列微棱镜覆盖使用者双眼，利用微结构光学器件对光线进行偏折，将双眼所视的明视距离附近的对象，呈在近似无穷远处，并以此实现对眼球屈光状态和眼肌拉伸状态的调节，起到定期放松和锻炼眼肌眼球的作用。

因所述阵列微棱镜中的微棱镜单元结构尺寸在15微米至800微米范围，其工作波长与器件的几何尺寸可以被认为是可相比拟的情况，此时几何光学原理误差太大，需要使用光的干涉和衍射原理来进行理论描述。

所述角度b的取值结合单缝衍射和多光束干涉原理，所述阵列微棱镜的棱镜度由微棱镜单元的底边长度L和斜边与底边所夹角度a决定，与阵列中微棱镜单元的个数无关。

所提出的一种抗疲劳眼镜，基于纯物理方式，不涉及药物的摄入，佩戴或摘下切换方便，使用时无需停止工作，即可以在用眼的同时完成眼肌眼球的放松和锻炼，实现抗疲劳的效果。

本发明的有益效果主要表现在：1、发明一种新型抗疲劳眼镜，可以在用眼状态下使用，无须中断工作；2、基于微结构光学器件对光线的偏折原理，属于纯物理方式，不涉及药物的摄入，基于集成光学器件制作，克服了体状光学器件的缺陷，具有精度高、重量轻、光透过率高、可批量制作等优点；3、一种抗疲劳眼镜结构简单，其核心部件光线方向调节镜片能够一体化批量制作；4、尺寸小、重量轻、牢固度好，方便携带和使用。

附图说明

图1是本发明一种抗疲劳眼镜的结构示意图，其中1代表光线方向调节镜片、2代表眼镜基片、3代表眼镜框。

图2是本发明一种抗疲劳眼镜中光线方向调节镜片的结构示意图，其中x和y代表坐标系的横轴与纵轴，L是微棱镜单元的底边长度，a是微棱镜斜边与底边的夹角，n₁和n₂分别代表空气的折射率和阵列微棱镜材料的折射率，角度b表示经过阵列微棱镜的光线与y轴的夹角，(a)是整体结构示意图，(b)是整体的截面图，(c)是微棱镜单元示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种抗疲劳眼镜的制作方法，所述抗疲劳眼镜包括眼镜基片2和眼镜框3，所述眼睛基片2固定在眼镜框3上，所述抗疲劳眼镜还包括用于实现抗疲劳功能的光线方向调节镜片1，所述光线方向调节镜片1，用于对入射的光线进行偏折，使其以近似于平行光进入人眼；所述光线方向调节镜片1固定在所述眼镜基片2上，所述光线方向调节镜片1的光学中心与所述眼镜基片2的光学中心重合，所述制作方法包括以下步骤：

优选的，所述角度a和角度b满足公式(1)：

所述角度b的取值范围是0.1°至6°。

所述底边长度L的取值满足公式(2)：

e^{-α·L tan a}＞85％ (2)

公式(2)中α代表阵列微透镜材料的吸收系数。

所述步骤3)中，所述切割以光学中心与瞳孔位置重合为依据，切割完成后，进行磨边处理，之后装入所述眼镜框。

本实施例中，因所述阵列微棱镜中的微棱镜单元结构尺寸在15微米至800微米范围，其工作波长与器件的几何尺寸可以被认为是可相比拟的情况，此时几何光学原理误差太大，需要使用光的干涉和衍射原理来进行理论描述。所述角度b的取值结合单缝衍射和多光束干涉原理，所述阵列微棱镜的棱镜度由微棱镜单元的底边长度L和斜边与底边所夹角度a决定，与阵列中微棱镜单元的个数无关。

本实施例的抗疲劳眼镜的使用方法，包括以下步骤：

(一)对于无明显眼部疾患，平时不戴眼镜的使用者：

(1)根据瞳距尺寸选择合适的抗疲劳眼镜；

(2)在用眼时间60分钟以上的情况下使用抗疲劳眼镜；

(3)每天使用抗疲劳眼镜的次数不少于2次、不多于10次，每次使用时间10分钟至30分钟。

(二)对于患有近视或者远视，平时戴眼镜的使用者：

(1)根据瞳距尺寸，以及左右眼的屈光度数，定制合适的抗疲劳眼镜；

(2)在用眼时间60分钟以上的情况下使用抗疲劳眼镜，使用时摘下近视或远视眼镜，换成本发明抗疲劳眼镜；

Claims

1.一种抗疲劳眼镜的制作方法，其特征在于，所述抗疲劳眼镜包括眼镜基片、眼镜框和用于实现抗疲劳功能的光线方向调节镜片，所述眼镜基片固定在眼镜框上，所述光线方向调节镜片，用于对入射的光线进行偏折，使其以近似于平行光进入人眼；所述光线方向调节镜片固定在所述眼镜基片上，所述光线方向调节镜片的光学中心与所述眼镜基片的光学中心重合，所述制作方法包括以下步骤：

4)、在完成切割磨边的镜片装入所述眼镜框时，对瞳距进行测量和校准，同时保证左右眼的光线偏折角度相等、方向相反；

所述步骤1)中，所述微棱镜单元的结构由底边长度L和斜边与底边所夹角度a来表示，空气的折射率和阵列微棱镜材料的折射率分别用n₁和n₂表示，经过阵列微棱镜的光线以角度b进入人眼，所述角度b是指光线与y轴的夹角；

所述角度a和角度b满足公式(1)：

所述角度b的取值范围是0.1°至6°；

所述底边长度L的取值满足公式(2)：

e^{-α·L tan a}＞85％ (2)

公式(2)中α代表阵列微透镜材料的吸收系数；

所述阵列微棱镜是一种微结构集成光学器件，阵列中包括10至160个微棱镜单元，所述微棱镜单元结构尺寸在15微米至800微米范围。

2.如权利要求1所述的一种抗疲劳眼镜的制作方法，其特征在于，所述阵列微棱镜的棱边与左右眼光学中心连线垂直。

3.如权利要求1或2所述的一种抗疲劳眼镜的制作方法，其特征在于，所述光线方向调节镜片的材料为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。

4.如权利要求1或2所述的一种抗疲劳眼镜的制作方法，其特征在于，所述眼镜基片为平光镜片、凹透镜或凸透镜。

5.如权利要求1或2所述的一种抗疲劳眼镜的制作方法，其特征在于，所述步骤2)中，在固定装配时，分左右眼分别进行光线方向调节镜片与眼镜基片的对准和固定装配。

6.如权利要求5所述的一种抗疲劳眼镜的制作方法，其特征在于，所述固定装配方法为机械法或化学法。

7.如权利要求1或2所述的一种抗疲劳眼镜的制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述切割以光学中心与瞳孔位置重合为依据，切割完成后，进行磨边处理。