CN1290481C - 可调式棱镜视力训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用棱镜所实施的动态式视力训练装置。这种可调式棱镜视力训练装置，包含有一固定件，可供设置或配带在使用者眼球前方，其上设有可供光线穿透的窗口，对应于使用者的眼球。在窗口内设有一可调式光线折射装置，其包含有第一镜片及第二镜片，其中该第二镜片可在驱动装置透过传动机构的带动下，相对于第一镜片转动进而改变其间的夹角，以改变入射光线的折射状态，以使使用者的眼球外摆。通过重复地使使用者的眼球外摆，其可达成视力训练的效果。

Description

可调式棱镜视力训练装置

技术领域

本发明涉及一种利用棱镜所实施的动态式视力训练装置，特别是涉及一种可以让眼球在自然状态适度地活动，进而防止近视度数加深，以及降低近视度数的装置。

背景技术

眼球的结构有如一部照相机，在其内部睫状体内的睫状肌专司水晶体厚薄的控制，使能够调视(Accommodation)让看远看近时影像都能清楚。眼球外部则有六条外眼肌，以控制眼球转动的方向。两眼的各六条外眼肌有互相协调、以注视同一个方向及固视同一目标的作用。看近处时两眼会自动内集(Convergence)，看远处时则又自动外展(Divergence)，向着同一目标。

此两眼内集与外展的功能，与水晶体的调节功能，会有互补及增强的效应。此为眼科医学已知的事实。即，两眼看近时会内集有助睫状肌收缩使水晶体调视变厚使近物清楚。而两眼远望时外眼肌的外展动作，相反的有助于睫状肌的放松调节，使水晶体自动变薄，以看清远处。

由于文明的发达，近距离的视力工作不断地增加，尤其一些青少年，正值眼球发育的时期，过度长时间的近距离作业，如做功课、阅读书刊、计算机以及看电视等，都使睫状肌及两眼的内直肌长时间过度收缩，变得僵化。初期睫状肌的僵化会使已变胖的水晶体看远时亦无法变薄，因此远处的影像会成像于网膜前，以致看远时模糊，因而形成近视。

近视，由其形成的原因，约可分为屈折性近视与轴性近视。屈折性近视是睫状肌过度的收缩以致使水晶体太胖，令影像落在网膜前所引起。轴性近视则是水晶体正常，但由于眼轴太长致使影像达不到网膜所形成。近视的初期皆由屈折性近视开始，例如假性近视。屈折性近视经过一段时间，而内外眼肌仍无法作适度的放松后，亦即持续长时间的近距离作业后，眼球会逐渐去适应这种状态而转变成眼轴逐渐增长，使近处的影像能较容易的成像于网膜上，演变成所谓的轴性近视。这些都是后天环境所造成，也就是目前大多数人所患的近视。

近视会逐年加深的原因，是由于屈折性近视与轴性近视，相互恶性循环的结果。所以，如能把屈折性近视加以抑制，便能够使眼球的轴长不过度增长，也就能够抑制轴性近视的加深。

人类是属于两眼并排向前看的物种，这种动物的眼球摆动不论看远或看近，都只会向内摆，也就是内集。理论上，只有加强外摆，也就是比远处的平行视线更外展的眼位，才能平衡高度文明所增加的内集作用。当眼球在内集时，会随着内集的程度自动帮助调视的增加。而外展的动作，则有相反的效果，能帮助调视的减少。此为眼科医学的已知事实。因此可说，长时间过度的内集及调视，是近视发生及加深的成因。

一般的正常视力者(没有近视的人)，也有近距离视物的时候，但为何不会导致近视的形成？这是因为近视的原因是：“长时间”乘以“固定焦距”，尤其是近的焦距，两个因素相乘所造成的。正常视力者，因较少长时间固定于一近的焦距，因此内、外眼肌十分新鲜、灵活，没有僵化，故能自在的看远看近。

眼肌与身上其它处的肌肉，如手臂或腿部的肌肉是相同的。如长时间将手臂置于桌面以一固定的姿势不动，手臂上的肌肉便会酸痛、僵硬，因而变得不灵活。反的，手臂有移动时便不会造成肌肉的酸痛与僵硬。因此，对于眼球的内、外眼肌，也是一样的道理。要能时常的变换焦距以及不时地活动才不会僵化，才能预防近视。因此，要防止近视并不需要完全舍去近距离作业，而是要能在近距离作业时也使内、外眼肌能灵活的伸缩运动。也就是说，要使眼球能内集、外展、调视及放松调视，四种动作于短时间内交换自如，不要长时间固定于一种焦距及眼位，就能打破“长时间乘以近距离”的恶习所导致的近视。

根据前述的原理，本案发明人于曾提出发明名称为“动态式透镜视力复健方法及装置”、申请号为第91116074号的台湾专利申请(公开号为561041)，其中动态地将一棱镜或是凸棱镜在使用者的眼睛前方，重复地迫使使用者的眼球外展，进而达成训练眼睛的效果。该案的方法及装置虽能有效地达成训练眼球的目的，仍有可进一步改良的空间，例如说，在上述申请中所使用的棱镜或凸棱镜具有固定的度数，因此对于眼球而言，当棱镜或凸棱镜不断重复地移进移出时，会造成眼球必须快速地拉紧及放松肌肉，以配合于镜片度数的变化，因此易于增加眼球的负担。

发明内容

有鉴于此，本发明主要目的在于提供一种能够让使用者的眼球逐渐外展的可调式棱镜视力训练装置，以克服前述的困扰。

因此为实现上述目的，本发明提供一种可调式棱镜视力训练装置，其包含有可变度数棱镜，设置于使用者眼球前方，通过由可变度棱镜的逐渐并且重复增加及减少棱镜的度数而迫使眼球重复不断地以渐进方式外展，进而能牵引并放松过度收缩的眼球内直肌，达成训练眼球的效果。

本发明的另一方案提供一种可调式棱镜视力训练装置，包含有凸透镜，可配合可变度数棱镜，以供在近距离作业时仍能放松内直肌并变化焦距，进而能完全放松调视。

本发明的再一方案提供一种可调式棱镜视力训练装置，其包含有可变度数棱镜，设置于使用者眼球前方，通过由在短时间内不断地改变棱镜的度数而迫使内外眼肌活动，进而达成防止近视的发生或是防止近视度数的加深。

本发明的再一方案提供一种可调式棱镜视力训练装置，其包含有可变度数棱镜，设置于使用者眼球前方，以减轻眼球在视物时的内集作用，并加强外展效用，使眼球的后极部与视神经作反向的推压，进而减少轴性近视的效应。

本发明的又一方案提供一种可调式棱镜视力训练装置，其可在使用者正常作息下，即进行视力训练的作业，而不会对使用者造成生活上的不便。

附图说明

图1为一显示出一般人看物体，眼球内集的情形的示意图；

图2为一显示出加设棱镜于眼球前方以改变入射光线，进而使眼球外摆的情形的示意图；

图3是一显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置配带在使用者头部上的情形的示意图；

图4是一前视剖面图，显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第一实施例；

图5是一上视剖面图，显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第一实施例；

图6是类似于图4的前视剖面图，但显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第二实施例；

图7是一前视剖面图，显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第三实施例；

图8是一上视剖面图，显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第三实施例；

图9是类似于图7的前视剖面图，但显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第四实施例。

图中

100  可调式棱镜视力训练装置

102  固定件

104  窗口

106  可调式光线折射装置

108  驱动装置

110  传动机构

112  第一镜片

114  第二镜片

116  枢轴

118  内侧边缘

120  螺杆

122  活动件

124  可挠性管

200  可调式棱镜视力训练装置

226  发光组件

300  可调式棱镜视力训练装置

302  固定件

304  窗口

306  可调式光线折射装置

308  驱动装置

310  传动机构

312  第一镜片

314  第二镜片

316  枢轴

320  螺杆

324  可挠性管

328  活塞

330  压力缸

332  导管

400  可调式棱镜视力训练装置

426  发光组件

具体实施方式

下文结合附图，通过本0发明的多个优选实施例来详细解释本发明。首先请参阅图1及图2，其中显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置设计的原理。在图1中所显示的为一般人的眼球A在观看近处的物体B时的视线示意图，此时眼球A是呈内集状态，以便将视线集中于同一物体B上。根据本发明，为矫正眼球长时期过度内集而致过度调视的情形，可在眼球A的前方设置具有折射光线效果的透镜或光学组件，如棱镜C或是如前述第91116074号申请中所述的凸棱镜，此棱镜C的设置方式系使物体B入射至眼球A内的光线折射，如图2中所示，或是改变入射光线的折射状态，而改变入射至眼球A内的光线角度，迫使眼球A必须外摆。重复地将棱镜C移至眼球A前方，其可不断地改变光线的入射角度，进而可迫使眼球A不断地在内集及外摆状态之间变化，达成迫使眼球活动而训练视力的目的。

接着参阅图3，如前述第91116074号申请中所述，此种装置可以制作成类似眼镜E的构造而供使用者配带于头部D，同时使该透镜C位于眼球A的前方。在前述第91116074号申请中，其是在该眼镜结构E内设置传动机构，重复不断地将透镜C移进移出，而使眼球A重复地在内集与外摆的间变动，然而如前所述，这样的操作方式会造成眼球A必须承受视线的瞬间变化，虽可达成对于眼球的训练效果，但眼球肌肉必须承受较大的变化压力，因此在本案中，本发明人进一步改良此视力训练装置，以消除上述缺点。

请参阅图4及图5，其中显示出本发明可调式棱镜视力训练装置的第一个实施例，其在图式中以附图标记100加以标示，此可调式棱镜视力训练装置100包含有一框架或固定件102，其可以是眼镜框或眼镜挂架的型式(如本例中所示)，或是其它的型式，如前述第91116074号申请中所述的头载式、眼罩式及桌上型等。

在固定件102的内部设有对应于使用者眼球的窗口104，此窗口104可为设置在固定件102上的二个位置分别对应于眼球的穿孔，或者也可如本例中所示的一个大型透空区，同时涵盖住使用者的双眼。在此窗口104内，在对应于使用者眼球处，分别设有本发明的可调式光线折射装置106。另外在固定件102内设有一驱动装置108，如电动马达，其在本例中设置在该可调式光线折射装置106之间，而位于窗口104内，然而驱动装置108的设置位置并不限于此。

驱动装置108通过一传动机构110，分别连接至可调式光线折射装置106上，由驱动装置108的驱动，可调式光线折射装置106可改变其度数，或是其折射效果，即将入射光线自第一种折射状态(其可为无折射的情形)改变成第二种折射状态，进而改变入射至眼球内的光线角度，以达成前述的视力训练效果。

可调式光线折射装置106包含有第一镜片112及第二镜片114，其中第一镜片112固定在固定件102上而不可移动，而第二镜片114则是以可活动的方式设置在固定件102的窗口104内，并经由传动机构110联结至驱动装置108上，可在驱动装置108的带动下相对于第一镜片112移动，进而改变第一镜片112和第二镜片114之间的空间关系，以变化光线穿过此镜片112和114时所产生的折射效果。在本例中，第二镜片114以枢接的方式固定在固定件102内，而在此可调式棱镜视力训练装置100配带于使用者头部D上时(如图3所示)，第二镜片114的枢轴116大致上呈铅直状，且第二镜片114的内侧边缘118，即该二片第二镜片114互相相对的边缘，则连接至传动机构110上。由传动机构110的带动，第二镜片114可绕着其枢轴116转动，而改变其与第一镜片112间的夹角，形成一种棱镜般的光学结构，换言之，第一镜片112与第二镜片114间的夹角可因第二镜片114的转动而自第一夹角(其可为零度)改变成与第一夹角不同度数的第二夹角。

虽然在此例中的第一镜片112不可活动，然而如有需要，亦可将之设计成可活动的。

在本例中，传动机构110包含有一螺杆120，直接连接至驱动装置108的马达的输出轴上或是以其它方式由马达加以带动而旋转。在螺杆120上则以螺纹啮合一个设有内螺纹孔(未显示)的活动件122，由螺杆120的旋转，活动件122可沿着螺杆120的轴线方向产生线性位移。第二镜片114的内侧边缘118则是以适当的方式联结至活动件122上，因此当螺杆120为驱动装置108旋转时，活动件122的线性位移即转换成第二镜片114绕其枢轴116角位移，进而改变第二镜片114相对于第一镜片112的夹角，因此由第一镜片112和第二镜片114所构成的棱镜式光学结构即可改变入射光线的折射效果。由于螺杆120的旋转是为连续的作业，因此活动件122的线性位移呈无段式的渐进变化的，而其所带动的第二镜片114亦是以无段式的渐进方式改变其相对于第一镜片112的角度，故可提供连续式调整折射效果的功效。

在此例中螺杆120的轴线方向是大致上水平而与使用者的脸部大致上垂直的，然而可以理解的，其设置方向及位置必须随着驱动装置108的位置及方向而变，因此并不应仅限于本例中所示。

为能得到最佳的折射效果，本发明更在第一镜片112和第二镜片114之间设有一个可挠性管124，其可以是如本例中的蛇腹管，或是其它型式的软管，其在第一镜片112和第二镜片114之间形成一个密闭的空间，其内可供注入具有适当折射率的透明流体(未显示)，由此流体的存在，可调式光线折射装置106可以提供最佳的折射效果，以达成所欲的视力训练效果。可挠性管124本身的挠性可避免其干扰第二镜片114的活动。

另外要注意到，由于第二镜片114转动时会使得可挠性管124内部的空间一部分膨胀而另一部分缩小，因此第二镜片114的枢轴116的位置最好是能使可挠性管124内部的空间的总容积在第二镜片114活动时大致上保持固定不变，以避免其内部流体的压力的不当变化，造成伤害。例如说，可以如本例中所示，将枢轴116设在第二镜片114的大致中间位置处。但此仅是设计上的选择而已，不应对本案造成不必要的限制。

再者，为便于使用者于日常作息即可配带本发明的可调式棱镜视力训练装置100，第一镜片112(或者第二镜片114)可以制作成具有其它光学效果的镜片，如本例的图中所示的凸透镜，此凸透镜的度数，可由于使用本装置时的不同距离，而度数有所不同：(1)在远距离看电视时约为+0.25D至+0.75D；(2)中距离看计算机屏幕时约为+1.50D至+2.00D；(3)近距离看书写字时约为+2.5D至+3.50D。

接着请参阅图6，其中显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第二实施例，在图式中以附图标记200加以标示，此可调式棱镜视力训练装置200为第一实施例可调式棱镜视力训练装置100的改良，其结构和作动原理与第一实施例相同，因此在此不重复说明，然而在此第二实施例可调式棱镜视力训练装置200中，其在固定件102上设有多个发光组件226，例如发光二极管，可经由适当的电路(未显示)加以控制而适时地发光，以吸引使用者的眼球朝之观看，进而可达到活动眼球及训练视力的效果。

在此例中，在每一个可调式光线折射装置106的周边，沿着窗口104共设有四个发光组件226，大致上分别位在右上角、右下角、左上角、左下角等处，由电路控制，可以依预定的顺序(如有需要并可配合于第二镜片114的活动)而轮流点亮各个发光组件226。由发光组件226的依序点亮来吸引并活动使用者的眼球，本发明可提供更佳的视力训练效果。

请参阅图7及图8，其中显示出本发明第三实施例的可调式棱镜视力训练装置，其在图中以附图标记300加以标示。如同第一实施例的可调式棱镜视力训练装置100一样，可调式棱镜视力训练装置300包含有一框架或固定件302，其内部设有对应于使用者眼球的窗口304，其在此例中为二个位置分别对应于眼球的穿孔。在每一窗口穿孔304内设有本发明的可调式光线折射装置306。另外在固定件302内设有一驱动装置308，如电动马达。如同第一实施例一样，此驱动装置308的设置位置并不受任何限制。

驱动装置308由一传动机构310，分别连接至可调式光线折射装置306上，由驱动装置308的驱动，其可改变可调式光线折射装置306的度数，或是其折射效果，进而改变入射至眼球内的光线角度，以达成前述的视力训练效果。

可调式光线折射装置306包含有第一镜片312及第二镜片314，其中第一镜片312固定在固定件302上而不可移动，而第二镜片314则是以可活动的方式设置在固定件302的窗口304内，并经由传动机构310联结至驱动装置308上，可在驱动装置308的作动下，而相对于第一镜片312移动，进而改变第一镜片312和第二镜片314之间的空间关系，以变化光线穿过镜片312和314时所产生的折射效果。

在本例中，第二镜片314以其外侧边缘，即该二第二镜片314上互相远离开的边缘，经由枢轴316枢接于固定件302的窗口304内。在此可调式棱镜视力训练装置300配带于使用者头部D上时(如图3所示)，第二镜片314的枢轴316大致上呈铅直状。由传动机构310的作动，第二镜片314即可绕着其枢轴316转动，而改变其与第一镜片312间的夹角，形成一种棱镜般的光学结构。

在此第三实施例中，传动机构310包含有一螺杆320，直接连接至驱动装置308的马达的输出轴上或是以其它方式由马达加以带动而旋转。在螺杆320的前端以螺纹结合方式联结一活塞328，因此在螺杆320转动时，活塞328可于一压力缸330内做线性移动。

在第一镜片312和第二镜片314之间设有一个可挠性管324，其可以是蛇腹管，或是其它型式的软管，可在第一镜片312和第二镜片314之间形成一个密闭的空间，此空间经由一根导管332而连通至压力缸330内。在此空间及压力缸330内注入具有适当折射率的透明流体(未显示)，压力缸330内的流体可因活塞328的线性位移作用下注入可挠性管324或自其内抽出，而迫使第二镜片314绕其枢轴316转动，改变第一镜片312和第二镜片314间的夹角，进而改变入射光线的折射效果。在此，该压力缸330即成为可挠性管324内部的充填流体的供应源。

同样的，由于螺杆320的旋转是连续的作业，因此作业流体的注入或抽出可挠性管324内的空间为无段式的渐进变化的，而其所带动的第二镜片314也会以无段式的渐进方式改变其相对于第一镜片312的角度，故可提供连续式调整折射效果的功效。

接着请参阅图9，其中显示出本发明的可调式棱镜视力训练装置的第四实施例，在图式中以附图标记400加以标示，此可调式棱镜视力训练装置400系第三实施例可调式棱镜视力训练装置300的改良，其结构和作动原理与第三实施例相同，因此在此不重复说明，然而在此第四实施例可调式棱镜视力训练装置400中，其在固定件302上设有多个发光组件426，例如发光二极管，可经由适当的电路(未显示)加以控制而适时地发光，以吸引使用者的眼球朝之观看，进而可达到活动眼球及训练视力的效果。

在此例中，在每一个可调式光线折射装置306的周边，沿着窗口304共设有四个发光组件426，大致上分别位在右上角、右下角、左上角、左下角等处，由电路控制，可以依预定的顺序(如有需要并可配合于第二镜片314的活动)而轮流点亮各个发光组件426。由发光组件426的依序点亮来吸引并活动使用者的眼球，本发明可提供更佳的视力训练效果。

本领域技术人员均可了解，虽然以上所述仅为本发明的优选实施例，但在不脱离本发明的精神下，其仍可有多种的变化及改良，而凡此种种的变化及改良均应视为本专利申请所欲保护的范围之内。

Claims (22)

1.一种可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，包含有：

一固定件，其上设有至少一个可供光线穿透的窗口；

至少一个可调式光线折射装置，设置于该窗口内，该可调式光线折射装置包含有：

第一镜片，设置于该窗口内；以及

第二镜片，设置于该窗口内，与该第一镜片形成一第一夹角，可供光线以第一种折射状态穿透该窗口，该第二镜片可相对于第一镜片活动，以将第一夹角改变成第二夹角，而使入射光线由第一种折射状态改变成第二种折射状态。

2.如权利要求1所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，进一步包含有一驱动装置，其由一传动机构联结至第二镜片，以供驱动第二镜片相对第一镜片活动。

3.如权利要求1所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，可调式光线折射装置进一步包含有一可挠性管，连接于第一和第二镜片之间，而在所述镜片之间形成一个封闭的空间，其内充填以透明流体。

4.如权利要求1所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，第二镜片以枢轴枢接于窗口内。

5.如权利要求1所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，进一步包含有多个发光组件，设置在窗口的四周，以供选择性地发光来吸引使用者的目光，进而造成眼球活动。

6.如权利要求1所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，第一镜片包含有一凸透镜。

7.如权利要求2所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，可调式光线折射装置进一步包含有一可挠性管，连接于第一和第二镜片之间，而在所述镜片之间形成一个封闭的空间，其内充填以透明流体。

8.如权利要求2所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，第二镜片以枢轴枢接于窗口内。

9.如权利要求8所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，该枢轴大致位于第二镜片的中间部位处，且该传动装置包含有一可做线性位移的活动件，其联结至第二镜片的一侧边缘上，因此当活动件做线性位移时，可带动第二镜片绕其枢轴转动。

10.如权利要求9所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，该驱动装置包含有一马达，以及一螺杆联结至该马达的输出轴上，活动件具有内螺纹孔，可啮合于该螺杆上，而在该螺杆为马达带动而转动时，沿着该螺杆的轴线做线性位移。

11.如权利要求10所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，进一步包含有多个发光组件，设置在窗口的四周，以供选择性地发光来吸引使用者的目光，进而造成眼球活动。

12.如权利要求10所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，第一镜片包含有一凸透镜。

13.如权利要求7所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，第二镜片以枢轴枢接于窗口内。

14.如权利要求13所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，枢轴大致上位于第二镜片的中间部位处，且传动装置包含有一可做线性位移的活动件，其联结至第二镜片的一侧边缘上，因此当活动件做线性位移时，可带动第二镜片绕其枢轴转动。

15.如权利要求14所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，驱动装置包含有一马达，以及一螺杆联结至该马达的输出轴上，该活动件具有内螺纹孔，可啮合于该螺杆上，而在该螺杆为马达带动而转动时，沿着该螺杆的轴线做线性位移。

16.如权利要求15所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，进一步包含有多个发光组件，设置在窗口的四周，以供选择性地发光来吸引使用者的目光，进而造成眼球活动。

17.如权利要求15所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，第一镜片包含有一凸透镜。

18.如权利要求7所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，枢轴设置于第二镜片的一侧边缘处，而传动机构包含有一流体供应源，用以将充填流体注入至可挠性管的内部空间内，进而迫使第二镜片绕枢轴转动，以将第一夹角改变成第二夹角。

19.如权利要求18所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，流体供应源包含有一压力缸，其内充填以该流体，同时并经一根导管与可挠性管的内部空间相连通，一个活塞经由驱动装置的带动而在压力缸内移动，进而压迫流体注入至可挠性管的内部空间内。

20.如权利要求19所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，驱动装置包含有一马达，以及一螺杆联结至该马达的输出轴上，活塞啮合于该螺杆上，而在该螺杆为马达带动而转动时，在该压力缸内移动。

21.如权利要求20所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，进一步包含有多个发光组件，设置在该窗口的四周，以供选择性地发光来吸引使用者的目光，进而造成眼球活动。

21.如权利要求20所述的可调式棱镜视力训练装置，其特征在于，第一镜片包含有一凸透镜。

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