TW201436786A - 動態式視力矯正眼鏡 - Google Patents

Abstract

一種動態式視力矯正眼鏡，包含：一鏡架單元、二鏡片，以及一電控單元。每一鏡片包括一鏡片本體與一液晶透鏡模組，該液晶透鏡模組包括一可在一通電模式與一非通電模式間調節的液晶透鏡層，該液晶透鏡層在該通電模式下等效於一凸透鏡及一稜鏡之組合。該電控單元可程式化控制該液晶透鏡層在不同模式之間調節。本發明可用於訓練眼球之調視遠近(Accommodation)的睫狀肌及向內聚焦(Convergency)之內直肌運動，舒緩長時間近距離用眼所造成的眼球壓力。本發明具有以輕量化、微小化、方便配戴在多種使用情境之優點來達成前述之功效。

Description

動態式視力矯正眼鏡

本發明是有關於一種視力矯正眼鏡，特別是指一種能同時舒緩眼球睫狀肌及內直肌的動態式視力矯正眼鏡。

近視的主要成因是因為長時間近距離用眼時，眼睛調視遠近的睫狀肌(Ciliary Muscle)及內聚角度的內直肌(Medial Rectus Muscle)長時間緊縮，造成眼球永久形變且眼軸變長，因此有近視的人在觀看遠處物體時，物體成像會落在視網膜前方而無法在視網膜上形成清晰成像。而為了避免近視度數加深，目前有許多種鏡片的結構改良或相關的視力矯正訓練裝置，而其中所運用到的原理如下。

參閱圖1，顯示人在觀看遠處物體10時，眼球角度自然向前，水晶體11調焦至遠方。參閱圖2，當觀察近處物體10時，調視遠近的睫狀肌用力使水晶體11'變厚，同時用於使眼球角度向內聚焦的內直肌用力使眼球內集。參閱圖3，若在每一眼球前方設置具有適當光學度數之一凸透鏡13及一稜鏡12組合，則可改變近處物體反射光線的調視遠近及向內聚焦角度。此時雙眼為了清楚成像，相 對於圖2眼球的狀態，圖3的眼球睫狀肌及內直肌可呈現類似於圖1之觀看遠物時的放鬆狀態，如此可舒緩長時間近距離用眼時，眼球同時調視及內聚時睫狀肌及內直肌緊縮所造成的眼球壓力，從而避免眼球永久形變及眼軸變長。而且實務上，近距離用眼時眼球向內聚焦時內直肌緊縮對眼球形變造成的壓力比眼球調視遠近時睫狀肌緊縮對眼球形變造成的壓力高上數十倍，因此於眼球前方增設所述稜鏡12會比單只設置凸透鏡13時，其矯正功效有顯著的進步效果。

運用上述增加稜鏡結構(或具備稜鏡功能)來矯正或訓練視力的裝置，例如台灣專利第561041號專利案，揭露一種動態式透鏡視力訓練方法及裝置，主要是透過機械元件來切換多種不同的鏡片與稜鏡，可配合各種觀看需求並同時進行眼球外擺或內集之訓練。但此種以機械結構進行鏡片切換的訓練設備，具有機械結構複雜、裝置龐大、不易配戴、使用不便之缺點。而台灣專利第M401131號專利案揭露一種雙焦眼鏡，藉由在鏡片的下焦部設置一個凸透鏡與稜鏡組合(即稜凸透鏡)，可讓使用者在看近物時能放鬆其睫狀肌及內直肌，以舒緩觀看近物時眼球形變的壓力，但該專利案有習知雙光鏡片視野不連續的問題，同時不具有依使用情境而進行動態矯正視力之功能。

另外有一些專利案揭露特殊的變焦鏡片，例如1977年提申之美國專利US4190330及2008年提申之美國專利US8319937揭露將鏡片與液晶結合，並控制液晶分子 的排列方向來達到鏡片變焦效果，但其未揭露稜鏡及凸透鏡組合的等效液晶透鏡對觀看近物時舒緩眼球形變壓力及同時補償睫狀肌與內直肌調節能力不足之進步功效。2006年提申之美國專利US7475984揭露一種驗光儀器(phoropter/refractor system)及電致動鏡片(electro-active lens)，但此專利案並未揭露動態視力矯正及輕量化、微小化、方便配戴在多種使用情境之優點。

因此，本發明之目的，即在提供一種輕量化、微小化、方便配戴在多種使用情境，能夠同時舒緩觀看近物時用於調視遠近之睫狀肌及用於向內聚焦之內直肌的動態式視力矯正眼鏡。

於是，本發明動態式視力矯正眼鏡，包含：一鏡架單元、二左右間隔並安裝在該鏡架單元上的鏡片，以及一電控單元。每一鏡片包括一個鏡片本體，以及一與該鏡片本體結合的第一液晶透鏡模組，該第一液晶透鏡模組包括一可在一通電模式與一非通電模式間調節的第一液晶透鏡層，該第一液晶透鏡層在該通電模式下等效於一凸透鏡與一稜鏡之組合。該電控單元與該鏡架單元結合並電連接該第一液晶透鏡模組，該電控單元可控制該第一液晶透鏡層調節其通電模式與該非通電模式。

本發明之功效：藉由該第一液晶透鏡模組與該電控單元的設計，使本發明可用於舒緩觀看近物時眼球形變的壓力，而且該第一液晶透鏡層等效於凸透鏡與稜鏡之 組合，具有優良的視力矯正效果，可避免近視度數加深。本發明利用液晶透鏡配合電控制方式來進行訓練，具有輕量化、微小化、操作簡單方便且能運用於多種使用情境之優點。

2‧‧‧鏡架單元

21‧‧‧鏡框

22‧‧‧鏡腳

3‧‧‧鏡片

31‧‧‧鏡片本體

311‧‧‧鏡片基部

32‧‧‧第一液晶透鏡模組

321‧‧‧第一基板

322‧‧‧第二基板

323‧‧‧第一液晶透鏡層

324‧‧‧第一面

325‧‧‧第二面

326‧‧‧微結構

33‧‧‧第二液晶透鏡模組

331‧‧‧第三基板

332‧‧‧第四基板

333‧‧‧第二液晶透鏡層

4‧‧‧電控單元

41‧‧‧開關

411‧‧‧通電部

412‧‧‧關閉部

413‧‧‧自動感測部

42‧‧‧處理器

43‧‧‧電池

A、B‧‧‧焦點

C‧‧‧幾何中心點

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，顯示眼睛在觀看遠物時的眼球調視遠近及眼球角度自然向前聚焦成像的狀態；圖2是一示意圖，顯示眼睛在觀看近物時的眼球調視近物、水晶體變厚，且眼球角度向內聚焦成像的狀態；圖3是一類似圖2的示意圖，顯示每一眼球前方設置一凸透鏡與一稜鏡，使眼球調視遠近及內聚角度呈現的狀態與圖1的眼球狀態相似；圖4是本發明動態式視力矯正眼鏡之一第一較佳實施例的立體圖；圖5是該第一較佳實施例之一鏡片的俯視示意圖；圖6是該鏡片的前視示意圖，主要顯示一第一液晶透鏡層的形態；圖7是該第一較佳實施例的部分元件的功能方塊圖；圖8是本發明動態式視力矯正眼鏡之一第二較佳實施例的一鏡片的前視示意圖，主要顯示一第一液晶透鏡層的一線雙光形態；圖9是本發明動態式視力矯正眼鏡之一第三較佳實施 例的一鏡片的前視示意圖，主要顯示一第一液晶透鏡層的平頂雙光形態；圖10是本發明動態式視力矯正眼鏡之一第四較佳實施例的一鏡片的前視示意圖，主要顯示一第一液晶透鏡層的圓頂雙光形態；圖11是本發明動態式視力矯正眼鏡之一第五較佳實施例的一鏡片的俯視示意圖；圖12是本發明動態式視力矯正眼鏡之一第六較佳實施例的一鏡片的俯視示意圖；及圖13是該第六較佳實施例的鏡片的前視示意圖，主要顯示一第一液晶透鏡層與一第二液晶透鏡層的形態。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖4~7，本發明動態式視力矯正眼鏡之第一較佳實施例包含：一鏡架單元2、二鏡片3，以及一電控單元4。

該鏡架單元2包括一鏡框21，以及二彼此左右間隔地與該鏡框21結合的鏡腳22。由於該鏡架單元2非本發明的改良重點，所以不再說明。

該等鏡片3左右間隔並安裝在該鏡架單元2的鏡框21上，每一鏡片3包括一個鏡片本體31，以及一與該鏡片本體31結合的第一液晶透鏡模組32。該鏡片本體31相當於一般的視力矯正眼鏡之鏡片，並且可以為具有正屈 光、平光或負屈光度之透鏡。該鏡片本體31包括二前後間隔的鏡片基部311，本實施例所述的前方是指使用者看東西的方向為前方，而每一鏡片3之朝向使用者的一側為後方。

該第一液晶透鏡模組32位於該等鏡片基部311之間，並包括前後設置的一第一基板321與一第二基板322，以及一設置在該第一基板321與該第二基板322之間並且含有液晶的第一液晶透鏡層323。補充說明的是，實際上該第一液晶透鏡模組32還包括配向膜，以及用於電連接該電控單元4的透明電極(例如ITO膜)等元件，但由於液晶透鏡模組中的此等元件非本發明的改良重點，所以不再說明。

該第一液晶透鏡層323具有一朝向該第一基板321(亦即朝前)且表面凹凸的第一面324，以及一朝向該第二基板322(亦即朝後)的第二面325，該第一面324具有數個等效於一稜凸透鏡(即一凸透鏡與一稜鏡之組合)的微結構326。在本實施例中，每一鏡片3的第一液晶透鏡層323的焦點偏移(offset)，其焦點A位於該鏡片3的下半部並且靠近另一鏡片3。第一液晶透鏡層323的微結構326設計等效於菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)，進而形成菲涅爾液晶透鏡微結構。圖6所示即為以菲涅爾液晶透鏡的每一微結構326的峰線說明觀看近物時之稜凸透鏡等效的該第一液晶透鏡層323的焦點偏移示意圖。在製作時，可先使該第一基板321之朝向該第一液晶透鏡層323的表面形成菲涅爾透鏡 微結構，使液晶分子填入該第一基板321與該第二基板322之間後，所形成的該第一液晶透鏡層323的第一面324的形態可對應於該第一基板321的表面圖案結構。本實施例不限定液晶種類，可以為膽固醇(cholesteric)液晶、向列型(nematic)液晶、層列型(smectic)液晶等種類。

該第一液晶透鏡層323可在一通電模式與一非通電模式之間調節，該第一液晶透鏡層323在未通電時的折射率與該鏡片本體31的折射率大致相同，此時該鏡片3整體相當於一般的視力矯正鏡片。當該第一液晶透鏡層323通電後則因為其液晶分子的排列方向改變，對於入射光線所產生的作用與原先未通電時不同，此時該第一液晶透鏡層323的折射率不同於該鏡片本體31的折射率，該第一液晶透鏡層323即產生類似於一稜凸透鏡的效果。在本實施例中，該第一液晶透鏡層323的等效稜凸透鏡將使每一鏡片3部分區域的屈光度及焦點角度改變，外部光線自該鏡片本體31通過該稜凸透鏡等效液晶透鏡模組時會發生折射。本實施例的第一液晶透鏡層323的分布面積較大，對應地分布於鏡片3正面大部分的面積上，該第一液晶透鏡層323在通電後較該鏡片本體31多出的凸透鏡屈光度度數較佳地為+0.75D~+3.25D，更佳地為+1.00D~+3.00D。而其稜鏡的稜鏡度度數較佳地為1.50D~7.50D，更佳地為2.00D~7.00D。在上述的數值限定下可達到良好的視力矯正效果。

該電控單元4與鏡架單元2結合，並電連接每 一鏡片3的第一液晶透鏡模組32，該電控單元4包括一開關41、一電連接該開關41與第一液晶透鏡模組32並可進行程式化控制的處理器42，以及一用於提供該電控單元4電力的電池43。該開關41具有一通電部411、一關閉部412以及一自動感測部413，該開關41例如但不限於一觸控開關，藉由該開關41之設計使該電控單元4可控制該第一液晶透鏡層323在該通電模式、該非通電模式、一自動感應模式及一程式控制模式之間切換。

本發明配戴使用時，當使用者按壓觸控該開關41的關閉部412時，可控制電源關閉(off)，此時該第一液晶透鏡層323處於該非通電模式，該眼鏡相當於一般的矯正眼鏡，例如近視眼鏡、老花眼鏡或平光眼鏡。當使用者觸發該開關41的通電部411時，可控制電源開啟(on)使該第一液晶透鏡層323切換到該通電模式，該第一液晶透鏡層323產生稜凸透鏡效果，可讓使用者在看近物時能放鬆其睫狀肌及內直肌，以舒緩觀看近物時眼球形變的壓力，避免近視度數加深。

而且為了使眼球肌肉可以來回運動，可以持續地進行通電切換控制，以達到有等效稜凸透鏡或者沒有等效稜凸透鏡的交替使用效果。此外，若按壓該開關41的自動感測部413時，該處理器42可自動感測使用者狀態以控制該第一液晶透鏡層323進行切換，並可設計成：當使用者低頭時(看近物)通電，抬頭時(看遠物)不通電。又或者，該電控單元4可設計成自動化程式控制，以自動地控制通 電與不通電狀態的時間秒數並進行周期性切換。

綜上所述，藉由該第一液晶透鏡模組32與該電控單元4的設計，使本發明可用於舒緩觀看近物時眼球形變的壓力，而且該第一液晶透鏡層323等效於凸透鏡與稜鏡之組合，具有優良的視力矯正效果，從而可避免近視度數加深，並且可依使用情境來進行動態式的視力矯正。本發明利用液晶透鏡配合電控制方式來進行訓練，相較於以往利用機械元件與機械開關之設計，本發明具有輕量化、微小化、操作簡單方便且能運用於多種使用情境之優點。

參閱圖8，本發明動態式視力矯正眼鏡之第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，不同的地方在於：本實施例的每一鏡片3的第一液晶透鏡層323主要分布於該鏡片3的下半部，該等鏡片呈現一線雙光的形態。從而可避免眼球永久形變及眼軸變長之近視度數加深的成因；同時對於眼球睫狀肌及內直肌調節能力下降的使用者，可以因應不同使用情境切換使用模式，補償其眼球睫狀肌及內直肌調節能力不足的功效。

參閱圖9，本發明動態式視力矯正眼鏡之第三較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，不同的地方在於：本實施例的每一鏡片3的第一液晶透鏡層323主要分布於該鏡片3的下半部，並且未與該鏡片3的邊緣接觸，該等鏡片3為平頂雙光之形態。

參閱圖10，本發明動態式視力矯正眼鏡之第四較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，不同的地方在 於：本實施例的每一鏡片3的第一液晶透鏡層323的面積未佔滿整個鏡片3的全部，每一鏡片3的第一液晶透鏡層323位於該鏡片3之靠向另一鏡片3的一側，該等鏡片3為圓頂雙光之形態。

參閱圖11，本發明動態式視力矯正眼鏡之第五較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，不同的地方在於該第一液晶透鏡層323的結構，本實施例的第一液晶透鏡層323的第一面324為一光學曲面。該第一液晶透鏡層323通電後同樣等效於一稜凸透鏡。

參閱圖12、13，本發明動態式視力矯正眼鏡之第六較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，不同的地方在於：本實施例的每一鏡片3還包括一位於該第一液晶透鏡模組32與該鏡片本體31的該等鏡片基部311中的其中一鏡片基部311之間的第二液晶透鏡模組33。該第二液晶透鏡模組33包括前後設置的一第三基板331與一第四基板332，以及一設置在該第三基板331與該第四基板332之間並且含有液晶的第二液晶透鏡層333。本實施例的第二液晶透鏡層333與該第一液晶透鏡層323相同，同樣可在一通電模式與一非通電模式之間調節，並且在該通電模式下為稜凸透鏡的等效液晶透鏡模組。每一鏡片3的第二液晶透鏡層333的焦點位於該鏡片3的下半部並且靠向另一鏡片3，且該第二液晶透鏡層333的焦點B相對於該第一液晶透鏡層323的焦點A更靠近該鏡片3的幾何中心點C的位置。第二液晶透鏡層333與第一液晶透鏡層323的分 布面積大小不需要限制。

本實施例的第二液晶透鏡層333在通電後較該鏡片本體31多出的凸透鏡屈光度度數較佳地為+0.00D~+1.50D，更佳地為+0.00D~+0.50D。而其稜鏡的稜鏡度度數較佳地為0.25D~5.00D，更佳地為0.25D~2.00D。本實施例的電控單元(圖未示)對於該第二液晶透鏡模組33與該第一液晶透鏡模組32可各自獨立控制。且各種控制模式的功能與第一液晶透鏡模組32相同，在此不再詳述。

該第二液晶透鏡模組33適合作為中、遠距離之觀看時的視力訓練與矯正。藉由增加該第二液晶透鏡模組33來與該第一液晶透鏡模組32配合，除了可以達到該第一較佳實施例之功效之外，進一步地具有訓練方式更靈活、應用性更廣的優點。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧鏡片

31‧‧‧鏡片本體

311‧‧‧鏡片基部

32‧‧‧第一液晶透鏡模組

321‧‧‧第一基板

322‧‧‧第二基板

323‧‧‧第一液晶透鏡層

324‧‧‧第一面

325‧‧‧第二面

326‧‧‧微結構

Claims (10)

1. 一種動態式視力矯正眼鏡，包含：一鏡架單元；二鏡片，左右間隔並安裝在該鏡架單元上，每一鏡片包括一個鏡片本體，以及一與該鏡片本體結合的第一液晶透鏡模組，該第一液晶透鏡模組包括一可在一通電模式與一非通電模式間調節的第一液晶透鏡層，該第一液晶透鏡層在該通電模式下等效於一凸透鏡與一稜鏡之組合；及一電控單元，與該鏡架單元結合並電連接該第一液晶透鏡模組，該電控單元可控制該第一液晶透鏡層調節其通電模式與非通電模式。
2. 如請求項1所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡片的第一液晶透鏡層在該通電模式下比該鏡片本體多出的凸透鏡屈光度度數為+0.75D~+3.25D，該第一液晶透鏡層的稜鏡度度數為1.50D~7.50D。
3. 如請求項2所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡片的第一液晶透鏡層在該通電模式下比該鏡片本體多出的凸透鏡屈光度度數為+1.00D~+3.00D，該第一液晶透鏡層的稜鏡度度數為2.00D~7.00D。
4. 如請求項3所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡片的鏡片本體包括二前後間隔的鏡片基部，該第一液晶透鏡模組位於該等鏡片基部之間，該第一液晶透鏡層具有一朝前的第一面，該第一面具有數個與一菲涅爾透鏡 等效之微結構。
5. 如請求項3所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡片的鏡片本體包括二前後間隔的鏡片基部，該第一液晶透鏡模組位於該等鏡片基部之間，該第一液晶透鏡層具有一朝前並且為曲面的第一面。
6. 如請求項1所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，該電控單元包括一開關，該開關具有一用於控制該第一液晶透鏡層處於該非通電模式的關閉部，以及一用於控制該第一液晶透鏡層處於該通電模式的通電部。
7. 如請求項1所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡片的鏡片本體包括二前後間隔的鏡片基部，每一鏡片還包括一位於該第一液晶透鏡模組與該等鏡片基部中的其中一鏡片基部之間的第二液晶透鏡模組，該第二液晶透鏡模組包括一第二液晶透鏡層，該電控單元還可控制該第二液晶透鏡層在一通電模式與一非通電模式間調節。
8. 如請求項7所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡片的第二液晶透鏡層的焦點相對於該第一液晶透鏡層的焦點更靠近該鏡片的幾何中心點的位置。
9. 如請求項7所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡片的第二液晶透鏡層在該通電模式下比該鏡片本體多出的凸透鏡屈光度度數為+0.00D~+1.50D，該第二液晶透鏡層的稜鏡度度數為0.25D~5.00D。
10. 如請求項9所述的動態式視力矯正眼鏡，其中，每一鏡 片的第二液晶透鏡層在該通電模式下比該鏡片本體多出的凸透鏡屈光度度數為+0.00D~+0.50D，該第二液晶透鏡層的稜鏡度度數為0.25D~2.00D。