CN114089547A - 用于确定护目型眼镜镜片的方法、护目型眼镜 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于确定护目型眼镜镜片的方法、护目型眼镜，属于眼镜技术领域，本申请的方法包括，确定目标对象的最优视网膜照度；基于环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，确定在所述最优视网膜照度情况下，镜片的透光率随环境光照度的变化规律；基于所述变化规律设计镜片的透光率参数，以进行镜片的确定。本申请基于对人眼视网膜照度的确定，来进行护目型眼镜的镜片的设计确定，以有助于得到更适用于具体用户实际需求的护目镜。
Description
技术领域
本申请属于眼镜技术领域，具体涉及一种用于确定护目型眼镜镜片的方法、护目型眼镜。
背景技术
人眼视网膜是人类适应太阳和月亮光照明，长期进化的结果。随着社会的发展，人造高亮度光源越来越多，此种环境下容易导致人眼受损，目前常常采用佩戴相关护目型眼镜(主要是墨镜)的办法来保护人眼免受强光危害。此外，白内障手术之后，部分患者会有一过程性的眩光，主要是手术后不适应导致，因为突然的视力提升会导致眼睛看东西时太亮，在强阳光下活动时会有畏光的感觉，临床一般建议佩戴墨镜，再随着时间的推移慢慢的减少戴墨镜的次数，让双眼慢慢的去适应光环境。因此，如何设计合适的护目型眼镜的镜片，来保护我们的眼睛，是一个意义重大的课题。
目前，墨镜一般由镜架和镜片构成。镜片做法很多，主要有采用有机染料染色和镀膜两种方法。要求其顶点焦度偏差控制在±0.12D内，棱镜度±0.125△内，光透射比大于20％小于75％，显色指数大于60。
传统墨镜的光吸收率恒定，暗环境下会看不见，过亮的环境依然不舒适，为了进一步提升用户满意度。人们发明了透光率随环境光强度变化而变化的墨镜。其本质是高分子材料受紫外线照射而色变。但是，光致变色速度相对较慢，难以满足高速运动等场合的光需求。
而液晶开光速度快，人们自然地将液晶开关运用至眼镜中。如专利《采用光致变色树脂材料制作的液晶镜片及其生产方法》中，采用光致变色树脂与液晶相结合，在透明树脂镜片中间留有间隙液晶盒，充分利用了树脂的光致变色特性和液晶盒的高速开关特性，可见光透过率(透光率)大于77％，紫外线阻挡率≥99％，镜片在0.1s时间内迅速恢复透明。2019年optical express第四期发表一篇题为《Dye-doped dual-frequency nematiccells as fast-switching polarization-independent shutters》的文章，介绍了一种偏正不敏感型液晶，变色时间为0.1毫秒，十分适合眼镜制作，但是由于时效性，稳定性等因素的影响，距离实用还有很长一段距离。
紫外线对人眼健康有害，为了减少紫外线危害，专利《一种抗紫外线的变色眼镜片及其制备方法》中，通过在变色镜片上增加紫外吸收片，得到一种抗紫外线的变色眼镜片，在保证镜片光线透过率的前提下，有效减少紫外线对人眼视网膜的损害。此外，某些材料的偏正特性，也可以用来设计变色眼镜，专利《基于偏振光原理的明暗连续可调太阳镜》就采用两片偏正片，通过调整相对位置，达到改变入射光强度的目的。
以上这些相关技术中，都是考虑镜片如何高效、快速控制输入的光，使之适合大多数人眼，而较少考虑个体人眼用光需求。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种用于确定护目型眼镜镜片的方法、护目型眼镜，基于对人眼视网膜照度的确定，来进行护目型眼镜的镜片的设计确定，以有助于得到更适用于具体用户实际需求的护目镜。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，
本申请提供一种用于确定护目型眼镜镜片的方法，该方法包括：
确定目标对象的最优视网膜照度；
基于环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，确定在所述最优视网膜照度情况下，镜片的透光率随环境光照度的变化规律；
基于所述变化规律设计镜片的透光率参数，以进行镜片的确定。
可选地，所述确定目标对象的最优视网膜照度，包括：
对目标对象在主诉最优环境下的瞳孔状态进行测定，并将得到的瞳孔大小信息作为评价基准；
调节目标光源，测定所述目标光源下目标对象的瞳孔达到所述评价基准时的环境照度值，基于人眼内各介质的透射谱数据和所述环境照度值，计算确定目标对象的最优视网膜照度。
可选地，基于以下表达式计算确定所述最优视网膜照度值，
Lretina＝Lambientτeye
其中，Lretina表示视网膜照度，Lambient表示环境照度，τeye表示全眼的光透光率。
可选地，
τeye＝τcorneaτlens
其中，τcornea表示角膜的光透光率，τlens表示晶状体的光透光率；
从第三方数据源查询获取角膜的光透光率；
从第三方数据源查询获取晶状体的光透光率，或者在所述目标对象的眼内晶状体为人工晶状体时，通过实测获取晶状体的光透光率。
可选地，所述环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，具体如以下表达式所示：
Lretina＝Lambientτglassτeye
其中，Lretina表示视网膜照度，Lambient表示环境照度，τeye表示全眼的光透光率，τglass表示镜片的光透光率。
可选地，在目标光源为复色光时，所述镜片透光率如以下表达式所示：
其中，τglass表示镜片的光透光率，F(λ)表示目标光源的相对光谱分布，λ表示光的波长。
可选地，基于预设衰减要求，分别设计镜片对相应波段光的透光率。
可选地，还包括，基于计算确定的镜片变色时间的上下限值，设计镜片的变色时间参数。
可选地，根据以下表达式计算确定镜片变色时间的上下限值，
其中，tchange表示变色时间，ts表示光源的闪烁周期，Lcomf表示最优视网膜照度，Lambient表示环境照度。
第二方面，
本申请提供一种护目型眼镜，包括上述任一项所述方法所确定的眼镜镜片。
本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本申请的技术方案，通过确定目标对象的最优视网膜照度，基于环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，确定在最优视网膜照度情况下，镜片的透光率随环境光照度的变化规律；基于该变化规律设计镜片的透光率参数，进行镜片的确定，从而有助于得到更适用于目标对象需求的护目镜。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请一个实施例提供的用于确定护目型眼镜镜片的方法的流程示意图；
图2为本申请一个实施例中所确定的镜片的透光率随环境光照度的变化规律示意说明图；
图3为本申请一个实施例提供的用于确定护目型眼镜镜片的方法的应用示意说明图；
图4为本申请一个实施例中确定最优视网膜照度的流程示意说明图；
图5为本申请一个实施例中确定最优视网膜照度的流程示意说明图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
如背景技术所述，现有相关技术中，都是考虑镜片如何高效、快速控制输入的光，使之适合大多数人眼，而较少考虑个体人眼用光需求。
而在正常情况下，人眼视网膜照度在300-500lx时，人会感觉比较舒适。基于此考虑每个人的个体差异，可以设计一种眼镜，让人眼的视网膜照度恒定在一定值(如某个范围)，来满足个体人眼的用光需求。
基于此种技术思路，本申请提出一种用于确定护目型眼镜镜片的方法，下面结合实施例对该技术方案进行说明。
实施例一
如图1所示，该实施例中，确定护目型眼镜镜片的方法包括：
步骤S110，确定目标对象的最优视网膜照度；
具体的，该步骤中，对于最优视网膜照度的测算，是由目标对象自己确定一个主观最舒适的光环境(本申请中称之为主诉最优环境)，对目标对象在主诉最优环境下的瞳孔状态进行测定，并将得到的瞳孔大小信息作为评价基准(举例而言，如测定得到的瞳孔大小为A)；
再配置目标光源(本申请中目标光源指护目镜实际使用环境中的光源)，调节目标光源，测定目标光源下目标对象的瞳孔达到评价基准时的环境照度值(继续前文的举例，即瞳孔大小同样达到A时的环境照度值)，进而基于人眼内各介质的透射谱数据和环境照度值，计算确定目标对象的最优视网膜照度。
本申请中，基于以下表达式计算确定所述最优视网膜照度值，
Lretina＝Lambientτeye (1)
表达式(1)中，Lretina表示视网膜照度，Lambient表示环境照度，τeye表示全眼的光透光率。
容易理解的是，上述表达式(1)表征的是基于光学原理，在裸眼情况下，视网膜照度与环境照度的关系，将目标对象的全眼的光透光率以及上文得到环境照度值带入表示式(1)，计算得到视网膜照度值，即为目标对象的最优视网膜照度。
而本领域技术人员所公知的，全眼的光透光率是可基于人眼内各介质的透射谱数据来确定的，人眼内各介质主要包括角膜、玻璃体、房水、晶状体等。
作为一种具体的实施方式，为便于实际实施，考虑主要影响因素，这里的全眼的光透光率τeye基于如下表达式(2)确定：
τeye＝τcorneaτlens (2)
表达式(2)中，τcornea表示角膜的光透光率，τlens表示晶状体的光透光率。
实际中，可从第三方数据源查询获取角膜的光透光率和晶状体的光透光率，例如根据目标对象的年龄，从国际标准CIE 203:2012.A computerized approach totransmission and absorption characteristics of the human eye中查得眼内各介质的透射谱(包括角膜的光透光率和晶状体的光透光率)；
此外，在目标对象眼内晶状体为人工晶状体时(如目标对象为白内障眼，即通过手术植入过白内障人工晶体)，可通过实测获取晶状体的光透光率。
继续回到图1，在确定目标对象的最优视网膜照度之后，进行步骤S120，基于环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，确定在最优视网膜照度情况下，镜片的透光率随环境光照度的变化规律；
该步骤中，环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，具体如以下表达式所示：
Lretina＝Lambientτglassτeye (3)
表达式(3)中，Lretina表示视网膜照度，Lambient表示环境照度，τeye表示全眼的光透光率，τglass表示镜片的光透光率，其不能大于1。
容易理解的是，对比表达式(1)，表达式(3)表征的是基于光学原理，在带眼镜情况下，视网膜照度与环境照度的关系。在步骤S120中，根据表达式(3)，将步骤S110中确定的最优视网膜照度和已确定的全眼的光透光率带入该式，即可得到镜片的透光率随环境光照度的变化规律。
容易理解的是，该变化规律即为要实现目标对象的视网膜照度恒定在一定值的目标，所需镜片的透光率设计要求。
举例而言，图2所示为一透光率随环境光照度的变化规律，如图2所示，当环境光照度小于(最优视网膜照度/人眼透光率/护目镜最大透光率)时，护目镜保持最大透光率，理论值为1；当环境光照度增大，护目镜的目的是保证视网膜照度稳定在最优照度值状态。且在实际中，存反射的影响，最大透光率为0.92，不能达到1，因此，实际透光率为坐标值乘以0.92。
步骤S120之后，进行步骤S130，基于变化规律设计镜片的透光率参数，以进行镜片的确定。该步骤中，所涉及的得到镜片的透光率参数，进行镜片的设计制成的相关实现可见于现有公开技术，本申请这里就不进行详述了。
需要说明的是，在目标光源为复色光时，需具体考虑对不同光波长的眼镜光透过率(如考虑短波长的光危害大的问题)，但最终要保证归一化的透光率参数满足步骤S120中得到变化规律。
具体的，为实现该目的，在在目标光源为复色光时，镜片透光率其具体关系如以下表达式(4)所示：
表达式(4)中，τglass表示镜片的光透光率，F(λ)表示目标光源的相对光谱分布，λ表示光的波长。
这里再对目标光源为复色光时的情况进行一下相关说明，此种情况下，在满足归一化的透光率参数满足变化规律的前提下，需基于预设衰减要求，分别设计镜片对相应波段光的透光率。
举例而言，考虑到短波长的光危害大，我们将变色镜片的蓝光短波段380-440nm多衰减一些，实际中可采用如下实现方式：
变色镜透光率为：
其中，β＝(最优视网膜照度)/(环境照度)，A为加权系数，一般小于1，典型值为0.3，由于380～440nm波段光被强烈衰减，440～480nm波段光就要少衰减一些，多透过一些，以保持总体光颜色不变，因此，有前面一个系数B，B在1.2到1.9之间，依光源光谱不同而不同，典型值1.6(目标光源为LED，6500K)。值得注意的是，τglass在[0,1]之间，计算值小于0视为0，大于1计为1。
基于此，进一步举例，如外界光为1500lx，我们要衰减三分之二，才能使得视网膜上照度为500lx，即β＝1/3。这时，我们先衰减短波长的380-440nm这部分光，对于眼镜这部分的光透过率为A*β＝0.09，强烈吸收，少量光透过变色镜片。440nm-480nm的透过率为53％.衰减一半左右。其他波段按照β比例衰减，即480nm-780nm波段，衰减至0.33倍。
这样做的目的，是使得蓝色部分短波长衰减多，长波长衰减少，长时间使用光时减轻视网膜光危害。
本申请的技术方案，通过确定目标对象的最优视网膜照度，基于环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，确定在最优视网膜照度情况下，镜片的透光率随环境光照度的变化规律；基于变化规律设计镜片的透光率参数，以进行镜片的确定，有助于得到更适用于目标对象需求的护目镜。
实施例二
如图3所示，该实施例中，与实施例一类似，同样包括确定最优视网膜照度，基于最优视网膜照度最终得到镜片透光率参数的相关流程(图3中左侧分支)。
在此基础上，该实施例中，还考虑到护目镜存在变色时间问题(图3中右侧分支)，根据光生物安全国家标准，人眼视网膜能承受的曝光量是一定的，一般认为蓝光曝光量能承受的最大值是100。因此，当外界光照度较大时，如果减小变色时间，视网膜上的曝光量也相应减少，有利于人眼健康。
但是，如果频繁快速改变透光率，人眼会受到刺激，产生不舒适感。本申请中通过基于环境光照度大小来控制变色时间，参考GB20145-2006并进行优化，进而基于计算确定的镜片变色时间的上下限值，来设计镜片的变色时间参数。
其中，根据以下表达式计算确定镜片变色时间的上下限值，
表达式(5)中，tchange表示变色时间，ts表示光源的闪烁周期，Lcomf表示最优视网膜照度，Lambient表示环境照度。
举例而言，例如，Lcomf为500lx左右，当环境光照度2000lx时，tchange小于25秒，例如，取25秒的一半。
并且，为了防止人眼感觉忽亮忽暗，tchange一般要大于10倍光源的闪烁周期。例如，光源为市电(50Hz)直接驱动的钨丝灯，tchange要大于0.2s，例如光源为pwm电源驱动的LED灯，其频率为1000Hz，则tchange要大于10ms。
为便于理解本申请的技术方案，下面在介绍一下在不同类别目标对象的不同需求情况下，确定最优视网膜照度的实施过程。
A、目标对象为做过白内障手术，其晶状体被定制的人工晶体替代
如图4所示，该类别对象属于白内障手术后眼人群，这类人群手术前长期处于黑暗环境，视网膜对光比较敏感，且人眼光透过率和光谱选择性与植入的人工晶体类型有关，可采用个性化测量的方法。
例如一位I类白内障眼患者某男，他感觉环境照度为700lx左右的树下最舒适，此时瞳孔大小为2.6毫米，由于他户外爬山多，要求的目标光源就是太阳，毫无疑问，目标光源下达到最优视网膜照度时环境光照度为700lx。他年龄为61岁，对应太阳光谱，查GB20145-2015得到眼角膜，玻璃体和房水的透射谱，加权太阳光谱分布，得到光透射率，为0.82，该病人植入的是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料的人工晶状体，透光率高达92％，术后左右眼的最优视网膜照度为700x0.82x0.92＝528lx.。
B、目标对象为做过普适型白内障手术的同一年龄段人群
此种情况下，无法进行个性化设计，可以根据不同年龄白内障群体选择最优视网膜照度。方法是，根据同一年龄段不少于20人的最优视网膜照度的平均值。例如，通过统计一群I型白内障术后病人，可到的最优视网膜照度值为480-540lx之间，平均为520lx。
C、目标对象为正常人群
此种情况下，可以根据个体人眼选择最优视网膜照度。具体方法，如图5所示，测量个体人眼主观感觉最舒适地用光环境下瞳孔大小，其他类型光照明(目标光源)时，瞳孔与之相同时，视网膜上的照度则视为该类型光照明时的最优视网膜照度。
例如本一名21岁大学生，其最舒适场景下瞳孔直径2.78毫米，目标光源是LED和三基色荧光灯。在这两种光源下，瞳孔为2.78毫米时对应的环境照度均为650lx，查GB20145-2015得到眼角膜，晶状体，玻璃体和房水的透射谱，加权太阳光谱分布，得到21岁人眼光透射率为0.86，对应最优视网膜照度为650x0.86＝559lx。
D、目标对象为同一群体的正常人群
此种情况，与情况B类似，对于同一群体人，采用该群体不少于20人的视网膜照度平均值为该群体的最优视网膜照度。
例如统计了一个专业班的学生共40人，最优视网膜照度从450-600lx不等，平均值为520lx。
在一实施例中，本申请还提出一种护目型眼镜，其包括上述任一项所述方法所确定的眼镜镜片。
本申请提出的用于确定护目型眼镜镜片的方法、护目型眼镜，基于视网膜照度的进行镜片及眼镜的设计，采用本方法设计的眼镜，佩戴后，视网膜照度处于舒适范围，既不会刺眼而影响健康，也不会缺光而影响视力，且视网膜照度范围充分考虑个性化需要，因此非常适合生产生活和康复需要，具有广阔的市场前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于确定护目型眼镜镜片的方法，其特征在于，包括：
确定目标对象的最优视网膜照度；
基于环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，确定在所述最优视网膜照度情况下，镜片的透光率随环境光照度的变化规律；
基于所述变化规律设计镜片的透光率参数，以进行镜片的确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标对象的最优视网膜照度，包括：
对目标对象在主诉最优环境下的瞳孔状态进行测定，并将得到的瞳孔大小信息作为评价基准；
调节目标光源，测定所述目标光源下目标对象的瞳孔达到所述评价基准时的环境照度值，基于人眼内各介质的透射谱数据和所述环境照度值，计算确定目标对象的最优视网膜照度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于以下表达式计算确定所述最优视网膜照度值，
Lretina＝Lambientτeye
其中，Lretina表示视网膜照度，Lambient表示环境照度，τeye表示全眼的光透光率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
τeye＝τcorneaτlens
其中，τcornea表示角膜的光透光率，τlens表示晶状体的光透光率；
从第三方数据源查询获取角膜的光透光率；
从第三方数据源查询获取晶状体的光透光率，或者在所述目标对象的眼内晶状体为人工晶状体时，通过实测获取晶状体的光透光率。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述环境光照度与视网膜照度之间的光学规律，具体如以下表达式所示：
Lretina＝Lambientτglassτeye
其中，Lretina表示视网膜照度，Lambient表示环境照度，τeye表示全眼的光透光率，τglass表示镜片的光透光率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在目标光源为复色光时，所述镜片透光率如以下表达式所示：
其中，τglass表示镜片的光透光率，F(λ)表示目标光源的相对光谱分布，λ表示光的波长。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于预设衰减要求，分别设计镜片对相应波段光的透光率。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，基于计算确定的镜片变色时间的上下限值，设计镜片的变色时间参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据以下表达式计算确定镜片变色时间的上下限值，
其中，tchange表示变色时间，ts表示光源的闪烁周期，Lcomf表示最优视网膜照度，Lambient表示环境照度。
10.一种护目型眼镜，其特征在于，包括由权利要求1至9任一项所述方法所确定的眼镜镜片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111424802.1A CN114089547B (zh) | 2021-11-26 | 用于确定护目型眼镜镜片的方法、护目型眼镜 |
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