TW201901247A - 智能型輔助視力眼鏡 - Google Patents

Abstract

一種智能型輔助視力眼鏡，包括眼鏡本體、容置室，設置在眼鏡本體的左鏡框及右鏡框、透明液體，容置於容置室、左鏡片組及右鏡片組，嵌合於左鏡框及右鏡框、微機電元件，設置在眼鏡本體、感測器，配置於眼鏡本體，與微機電元件電性連接，用以感測使用者眼球的眼軸長度及角膜彎曲度以產生控制訊號、及頂推單元，設置在左鏡框和右鏡框上，與微機電元件電性連接，微機電元件根據控制訊號控制頂推單元而改變左鏡片組及/或右鏡片組的彎曲弧度，使得在左鏡片組及/或右鏡片組的空隙內的透明液體的流動量可以根據彎曲弧度產生相應的變化。

Description

智能型輔助視力眼鏡

本發明是揭露一種智能眼鏡，特別是有關於一種可依據使用者的眼睛情況調整鏡片的彎曲弧度，而匹配於使用者的近視程度，藉此使用者無需因眼睛的度數變化而更換眼鏡。

人類大部份接收的訊息都是靠眼睛來獲取。當眼睛的視力有問題時例如:近視、老花、遠視及/或散光等等，除了侵入性以雷射開刀的方式來矯正視力之外，一般的方式還是藉由配戴有度數的眼鏡來對視力進行矯正。

目前市面上的眼鏡依據用途、需求可以分為：光學眼鏡、太陽眼鏡、運動眼鏡或是安全眼鏡等等。根據眼鏡的鏡片功能又可以區分為近視眼鏡、老花眼鏡等等。然而當使用者的眼睛情況有所改變時，例如使用者的眼睛近視或是遠視的度數增加或是散光度數增加時，原本所配戴的眼鏡已不符合使用者的需求，眼睛也容易造成疲勞，此時，一般的使用者都會根據眼睛度數的改變而更換眼鏡。但是更換眼鏡的費用，對使用者來說也是一筆開銷，甚至於有些使用者可能有擁多副不同度數或是不同功能的眼鏡，對於使用者來說也是一筆不小的開銷。

根據上述先前技術的缺點，本發明的主要目的在於提供一種智能型輔助視力眼鏡，根據使用者因眼睛情況的變化而改變眼鏡鏡片相對應的度數，而不需要將整副眼鏡進行更換。

本發明的另一目的在於，藉由智能型輔助視力眼鏡上的感測器來判斷使用者眼球的眼軸長度以及角膜彎曲度，根據眼球的眼軸長度以及角膜彎曲度來調整鏡片的彎曲程度，以配合使用者可以在不同的眼球的眼軸長度以及角膜彎曲度變化時，仍可以清楚的透過鏡片觀看景物或是一般作息。

本發明的再一目的在於，利用智能型輔助視力眼鏡上的視覺辨識裝置來感測使用者的眼球中的水晶體的凸出程度以及凸出時間，來判斷使用者的眼睛目前是否用眼過度，並透過視覺辨識相機來提醒使用者需要讓眼睛休息，以達到智能提醒的功效。

因此，根據上述種種目的，本發明揭露一種智能型輔助視力眼鏡，包括眼鏡本體，具有左鏡框、右鏡框及鏡架，鏡架分別與左鏡框和右鏡框樞接，在左鏡框及右鏡框的上方內側及下方內側分別具有容置室：透明液體，容置於容置室內：一對左鏡片組及一對右鏡片組，分別嵌合於左鏡框及右鏡框內，左鏡片組及右鏡片組之間分別具有前鏡片及後鏡片，於前鏡片與後鏡片之間具有空隙，且容置室連通於空隙；微機電元件，設置在鏡架上：感測器，配置於眼鏡本體上，與微機電元件電性連接，用以分別感測使用者的兩眼球的兩眼軸長度及兩眼球的兩角膜彎曲度以產生控制訊號：以及至少一對頂推單元，分別設置在左鏡框和右鏡框的上端，且與微機電元件電性連接，其中，微機電元件根據控制訊號來控制頂推單元而改變左鏡片組及/或右鏡片組的彎曲弧度，使得在左鏡片組及/或右鏡片組的空隙內的透明液體的流動量可以根據彎曲弧度產生相應的變化。

目前可以根據下列四種量測方式可以決定是否近視：第一、角膜的曲折度：角膜曲折如同凸透鏡一樣，會造成影像焦點落在人眼的視網膜之前，也就是一般所知的近視，一般的量測方法是利用角膜曲率計(keratometer, ophthalmomter)來量測。第二、水晶體的屈光度。一般水晶體在人的眼睛中如同置入了一個1200度的凸透鏡，若有人的近視度數突然急遽增加，其主要的原因則是因為核性白內障造成的屈光度增加。而水晶體的屈光度目前較難用儀器量測得到。

第三、聚視的調節力。當我們看近物例如書籍、手機或平板等，需要藉由睫狀肌的收縮來達成凸透鏡的效果，而睫狀肌的過度收縮就會造成所謂的假性近視，但，在以下本發明的實施例中，並不將假性近視列入討論。第四、眼軸的長度。當眼軸愈長，影像則是落在視網膜之前，而造成近視。本發明即是利用感測器來感測眼球的凸出長度以及彎曲度，間接的測量出眼軸的長度，並根據此眼軸的長度變化來調整鏡片的彎曲程度，藉由鏡片的彎曲程度來模擬一般近視眼鏡(凸透鏡)的行為，當使用者的眼睛視力產生變化時，可以根據使用者眼球的凸出長度以及彎曲度變化來調整鏡片的彎曲度，並且與使用者的近視度數相匹配，讓使用者可以不需要更換其他度數的眼鏡。

首先，請參考圖1。圖1為根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡的結構示意圖。在圖1中，智能型視力輔助眼鏡包括:眼鏡本體10，眼鏡本體10由左鏡框102、右鏡框104、鼻架106、左鏡腳108及右鏡腳110組成，其中，左鏡腳108及右鏡腳110分別與左鏡框102及右鏡框104樞接，鼻架108設置在左鏡框102及右鏡框104之間且鄰近於人的鼻子的位置。要說明的是，左鏡框102、右鏡框104、鼻架106、左鏡腳108及右鏡腳110的形狀及材質不在本發明的討論範圍內。

接著，請參考圖2。圖2是表示根據圖1的智能型視力輔助眼鏡的左鏡片組與左鏡框嵌合的截面示意圖。首先，要說明的是，左鏡片組20與右鏡片組(未在圖中表示)是相同的結構，因此，在以下的實施例中僅以單邊的鏡框(左鏡框102)與鏡片組(左鏡片組20)的嵌合結構來說明，另一邊的鏡框(右鏡框104)與鏡片組(右鏡片組)(未在圖中表示)則不多加陳述。

在圖2中，左鏡片組20由前鏡片202及後鏡片204所構成，在此，後鏡片204指的是靠近人的臉部(或是眼球)的鏡片，前鏡片202則是相對於後鏡片204朝向外側的鏡片。左鏡片組20的前鏡片202及後鏡片204的上端與下端分別與眼鏡本體10的左鏡框102的上端及下端嵌合。此外，前鏡片202及後鏡片204之間具有空隙203。

另外，於本發明的實施例中，左鏡片組20及右鏡片組(未在圖中表示)的鏡片的材質為石墨烯(Graphene)。採用石墨烯做為鏡片的原因在於，由於石墨烯具有可撓性、光吸收度僅接近2.3%，可視為完全透光且成本便宜，雖然目前根據石墨烯的特性大多都是應用在能源、機械、醫療、光電或是半導體等產業上，但是對於民生用品來說，石墨烯的可撓性及低光吸收度的特性，可以做為本發明的智能型輔助視力眼鏡的鏡片最佳材料。

接著，請參考圖3及圖4並同時配合圖1。圖3是表示在鏡框上設置頂推單元的結構示意圖。圖4是表示微機電元件、感測器、頂堆單元及左鏡片組的方塊示意圖。在圖3及圖4中，微機電元件30分別與感測器40及頂推單元50電性連接，利用微機電元件30控制感測器40以感測人的眼球的長度變化情形以產生控制訊號，再利用此控制訊號並根據人的眼球變化情形如:眼球的凸出長度以及彎曲度，來控制頂推單元50來對左鏡片組20(及/或右鏡片組) (未在圖中表示)做頂推的操作，藉此改變左鏡片組20(及/或右鏡片組) (未在圖中表示)的彎曲弧度。

微機電元件30，設置在眼鏡本體10的任何位置上，於一較佳的實施例中是將微機電元件30設置在左鏡框102或是右鏡框104內，也可以設置在左鏡腳108或是右鏡腳110內，其設置的位置不在本發明的限制內。

感測器40，用以感測出人的眼球的凸出長度以及彎曲度。本發明是根據感測器40的鏡頭(未在圖中表示)所能擷取到的人的眼球的檢測範圍，將感測器40設置在左鏡框102及右鏡框104之間，即接近鼻架106的位置，亦或者是在左鏡框102和右鏡框104各設置一個感測器40(如圖1所示)。在此要說明的是，感測器40的目的在於感測人的左、右眼球的凸出長度以及彎曲度，因此，在設置感測器40的位置以及數量以能夠擷取到人的整個左、右眼球為較佳。在本發明的實施例中，感測器40可以是紅外線感測器或是視覺辨識裝置。

頂堆單元50、52分別設置在左鏡框102的上端內側102a(靠近人臉的一側)及外側102b(遠離人臉的一側)。頂推單元50、52包括支架502及擋片504，其中，支架502與左鏡框102的上端內側102a(靠近人臉的一側)的下方樞接，擋片504的一端5041與支架502樞接，擋片504的另一端5043鄰近於左鏡片組20，用以與左鏡片組20的後鏡片204接觸。具體來說，在左鏡框102的上端內側102a的頂堆單元50，其擋片504與左鏡片組20的後鏡片204接觸，而在左鏡框102的上端外側102b(遠離人臉的一側)的另一個頂堆單元52的擋片524，則是與左鏡片組20的前鏡片202的表面接觸。

於本發明的另一實施例中，頂推單元50、52除了可以同時設置在左鏡框102的上端內側102a及上端外側102b之外，若是為了達到可以精確的調整左鏡片組20的彎曲程度而匹配於人的眼球凸出長度及彎曲度，可以在左鏡框102的四個側邊即左鏡框102的上端內側102a、上端外側102b、下端內側102c及下端外側102d，同時設置四個頂推單元50、52、54、56用來精密的調整整個左鏡片組20的前鏡片202及後鏡片204的彎曲程度。同樣的，頂堆單元54、56分別具有支架542、562及擋片544、564，如圖3所示，其功能與前述頂推單元50、52相同在此不再多加陳述。此外，頂推單元50、52、54、56對於在右鏡框上的設置及對右鏡片組操作與在左鏡框102及左鏡片組20相同，也不再重覆。

此外，於左鏡框102的框體內還設置有容置室60，且於容置室60內容置有透明液體602。在本發明的實施例中，透明液體602的折射率與石墨烯的折射率相近，如2.6-3.0，且透明液體602為非揮發性、非毒性及不具腐蝕性的惰性溶液，例如二氧化矽溶液、苯基矽油或是二氧化鈦溶液。因此，透明液體602與做為鏡片(202、204)的石墨烯之間不會發生化學反應；且透明液體602與做為鏡片(202、204)的石墨烯之間沒有折射率的落差，讓人的眼睛不會因為折射率的問題，無法聚焦或是造成視力模糊無法正常觀看景物。

接著，請參考圖5並同時配合圖4一併來說明。圖5是表示智能型視力輔助眼鏡根據使用者的眼睛視力狀況調整鏡片組的彎曲弧度及調整鏡片組厚度的步驟流程示意圖。在圖5中步驟70:使用者配戴智能型視力輔助眼鏡後自動開機。在此步驟中，設定開機的時間可以是2-5秒鐘的時間或者是由使用者自行定義。步驟72:感測器自動偵測使用者眼球的眼軸長度及角膜曲折度。在此步驟中，當智能型視力輔助眼鏡開機(即微機電元件30啟動)之後，設置於眼鏡本體10上的感測器20則會對使用者的左、右眼球的眼軸長度及角膜曲折度進行感測，並將感測到的結果回傳至微機電元件30以產生控制訊號。步驟74:判斷是否要改變左鏡片組及/或右鏡片組的彎曲弧度以符合使用者目前的視力狀況。在此步驟中，微機電元件30根據步驟72所感測到的左、右眼球的眼軸長度及角膜曲折度的數據來判斷，若左、右眼球的眼軸長度及角膜曲折度改變，則進行步驟78:調整左鏡片組及/或右鏡片組的彎曲弧度以符合使用者目前的視力狀況。於步驟78，微機電元件30根據控制訊號來控制頂推元件50、52、54、56來調整左鏡片組及/或右鏡片組的鏡片的彎曲弧度，以符合使用者目前的視力狀況。若於步驟74判斷不需要改變左鏡片組及/或右鏡片組的彎曲弧度，則進行步驟76，左鏡片組及/或右鏡片組維持原來彎曲弧度不做調整。

接著，以下是根據前述圖5的步驟流程圖舉例說明如何藉由調整鏡片組以符合使用者目前的視力狀況。請參考圖6。圖6是表示智能型視力輔助眼鏡根據使用者的眼睛視力狀況調整鏡片弧度及調整鏡片組厚度的示意圖。在圖6中，當使用者戴上本發明的智能型視力輔助眼鏡之後，使用者可自行開機或是由智能型視力輔助眼鏡自行感測而自動開機，接著，藉由微機電元件30控制感測器40來對使用者的左眼球、右眼球的眼軸長度以及角膜彎曲度進行感測。一般來說，智能型視力輔助眼鏡的左鏡片組20的前鏡片202及後鏡片204及右鏡片組的前鏡片及後鏡片(未在圖中表示)都是兩片緊貼附在一起的鏡片。要說明的是，這裡所指的”貼附”並不是用黏著劑或是貼附劑將前鏡片及後鏡片黏附在一起，而是前鏡片與後鏡片彼此緊靠而沒有用任何元件將兩者貼附固定在一起。而在圖中是為了用來說明左鏡片組20由兩個石墨烯鏡片所構成，才將左鏡片組20的前鏡片202及後鏡片204繪製成分開的態樣，但實際上兩片鏡片之間沒有這麼大的空隙

當感器測20感測到使用者的左眼球、右眼球的眼軸長度以及角膜彎曲度有所變化時(相對於正常無近視的使用者的左眼球、右眼球的眼軸長度以及角膜彎曲度)，微機電元件30根據使用者的左眼球、右眼球的眼軸長度以及角膜彎曲度的變化來產生控制訊號，接著藉由此控制訊號控制在左鏡框102、右鏡框(未在圖中表示)上的頂推單元50、52、54、56，以驅動支架502、522、542、562向前推抵擋片504、524、544、564往前(朝向另一片鏡片方向)壓迫鏡片或者是將前鏡片202、後鏡片204向後移動(將兩片鏡片彼此遠離)，而在前鏡片202、後鏡片204在前後移動的同時，由於前鏡片202、後鏡片204之間已經不是緊靠在一起、而是在前鏡片202、後鏡片204之間產生空隙203，由於一般光線的折射率與石墨烯不匹配，會有折射的效果，為了避免在前鏡片202、後鏡片204之間產生折射率的落差，造成使用者的眼睛的不適，以及為了增加前鏡片202及後鏡片204的厚度，因此微機電元件30開啟容置室60，由於容置室60與空隙203連通，使得容置於容置室60裡的透明液體602流入前鏡片202、後鏡片204之間的空隙203中。而當前鏡片202、後鏡片204受到壓迫時(即前鏡片202朝向後鏡片204移動或是相反)，意謂著，前鏡片202、後鏡片204之間的厚度減少，則原本在前鏡片202、後鏡片204之間的透明流體602會受到前鏡片202、後鏡片204的擠壓，再流回至容置室60。

於本發明的實施例中，當感測器40感測到使用者的眼球的兩眼眼軸長度及角膜彎曲度較一般正常眼球有些微偏差時，即近視深度較淺，則微機電元件30只需控制頂推單元50、52、54、56對鏡片做些微調整，即前鏡片202及後鏡片204的彎曲弧度較小，如圖4所示。若感測器40感測使用者的眼球的兩眼眼軸長度及角膜彎曲度較一般正常眼球較大時，即表示近視深度較深，則前鏡片202及後鏡片204藉由頂推單元50、52、54、56的控制使得後鏡片204的彎曲弧度較大，而此時，由於後鏡片204與前鏡片202之間的空隙203變大，則需要將透明液體流入後鏡片204與前鏡片202之間以增加其厚度，如圖7所示。

另外，本發明所揭露的智能型視力輔助眼鏡還具有提醒功能，即提醒使用者眼睛使用過度，需要適時休息。請同樣參考圖4。在圖4中，智能型視力輔助眼鏡還包括視覺辨識裝置80及警示裝置90，其中，微機電元件30視分別與視覺辨識裝置80及警示裝置90電性連接，且視覺辨識裝置80及警示裝置90可分別設置在眼鏡本體10(如圖1所示)內。

當使用者配戴智能型視力輔助眼鏡時，視覺辨識裝置80會先偵測使用者的眼球的水晶體的凸出程度，一旦當使用者在長時間用眼的狀況下，例如近距離的看書或是長時間看手機、平板或是電腦及電視，眼球的水晶體隨著使用眼睛的時間愈長而愈來愈凸出，即眼球的水晶體凸出程度會大於一開始所偵測到的眼球的水晶體的凸出程度，則視覺辨識裝置80將偵測使用者的眼球的水晶體的變化狀況及凸出時間傳送至微機電元件30，藉由微機電元件30傳送警示訊息至警示裝置90來提醒使用者可能會有眼睛疲勞的問題，而讓使用者可以讓眼睛適時的休息。在本發明的實施例中，警示裝置90可以是LED燈、蜂鳴器或是振動裝置，因此，智能型視力輔助眼鏡可以藉由閃爍燈光、聲音或是振動來提醒使用者需要適時的讓眼睛休息，避免過度疲勞或是用眼過度，以免造成近視度數加深或是提高其他眼睛疾病的罹患率。

又，於本發明的另一實施例中，由於目前紫外線的指數都偏高，因此為了避免使用者的眼睛直接被太陽光照射而受到傷害，可於石墨烯鏡片表面塗布一層抗紫外線膜，用以保護使用者的眼睛。

因此，根據以上所述，本發明所揭露的智能型視力輔助眼鏡1可以藉由感測使用者的眼球的凸出長度及彎曲度，來動態調整鏡片的彎曲度來調整成與一般近視眼鏡一樣的可以符合使用者的使用情況。

10‧‧‧眼鏡本體

102a‧‧‧上端內側

102b‧‧‧上端外側

102c‧‧‧下端內側

102d‧‧‧下端外側

102‧‧‧左鏡框

104‧‧‧右鏡框

106‧‧‧鼻架

108‧‧‧左鏡腳

110‧‧‧右鏡腳

20‧‧‧左鏡片組

202‧‧‧前鏡片

203‧‧‧空隙

204‧‧‧後鏡片

30‧‧‧微機電元件

40‧‧‧感測器

50 、52、54、56‧‧‧頂推單元

502、522、542、562‧‧‧支架

504、524、544、564‧‧‧擋片

5041‧‧‧擋片的一端

5043‧‧‧擋片的另一端

60‧‧‧容置室

602‧‧‧透明液體

70-78‧‧‧智能型視力輔助眼鏡根據使用者的眼睛視力狀況調整鏡片組的彎曲弧度及調整鏡片組厚度的步驟流程示意圖

80‧‧‧視覺辨識裝置

90‧‧‧警示裝置

圖1是根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡的結構示意圖。 圖2是根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡的鏡片組與鏡框嵌合的結構示意圖。 圖3是根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡未調整鏡片弧度及調整鏡片組厚度的示意圖。 圖4是根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡的方塊示意圖。 圖5是根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡根據使用者的眼睛視力狀況調整鏡片組的彎曲弧度及調整鏡片組厚度的步驟流程示意圖。 圖6是根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡根據使用者的眼鏡視力狀況調整鏡片的彎曲弧度及厚度的示意圖。 圖7是根據本發明所揭露的技術，表示智能型視力輔助眼鏡針對近視度數較深的使用者調整鏡片組的彎曲弧度及厚度的示意圖。

Claims (9)

1. 一種智能型輔助視力眼鏡，包括: 一眼鏡本體，具有一左鏡框、一右鏡框、一鼻架、一左鏡腳及一右鏡腳，該鼻架設置在該左鏡框與該右鏡框之間並分別與該左鏡框及該右鏡框樞接，該左鏡腳與該左鏡框樞接、該右鏡框與該右鏡腳樞接，其特徵在於： 該左鏡框及該右鏡框的一上方內側及一下方內側分別具有一容置室； 一透明液體，容置於該容置室內； 一對左鏡片組及一對右鏡片組，分別與該左鏡框及該右鏡框嵌合，該左鏡片組及該右鏡片組分別具有一前鏡片以及一後鏡片，該前鏡片與該後鏡片之間具有一空隙，且該容置室連通於該空隙； 一微機電元件，該微機電元件設置在該眼鏡本體上； 一感測器，配置於該眼鏡本體上，與該微機電元件電性連接，用以分別感測一使用者的兩眼球的兩眼軸凸出長度及該兩眼球的兩角膜彎曲度，以產生一控制信號；以及 至少一對頂推單元，分別設置在該左鏡框及該右鏡框的上端，且與該微機電元件電性連接； 其中，該微機電元件根據該控制訊號控制該頂推單元從而改變該左鏡片組及/或該右鏡片組的一彎曲弧度，使得在該左鏡片組及/或該右鏡片組的該空隙內的該透明液體的一流動量，可以根據該彎曲弧度產生相應的變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述的智能型輔助視力眼鏡，其中該透明液體為 二氧化矽溶液、苯基矽油或是二氧化鈦溶液 。
3. 如申請專利範圍第1項所述的智能型輔助視力眼鏡，其中該透明液體為具有與該對左鏡片組及該對右鏡片組相同的折射率。
4. 如申請專利範圍第1項所述的智能型輔助視力眼鏡，其中該對左鏡片組及該對右鏡片組為石墨烯。
5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的智能型輔助視力眼鏡，其中在該對左鏡片組及該對右鏡片組的一表面鍍覆一抗紫外線膜。
6. 如申請專利範圍第1項所述的智能型輔助視力眼鏡，其中該感測器為一紅外線感測器。
7. 如申請專利範圍第1項所述的智能型輔助視力眼鏡，更包含一視覺辨識裝置及一警示裝置在該眼鏡本體上。
8. 如申請專利範圍第7項所述的智能型輔助視力眼鏡，其中該警示裝置可以是LED燈、蜂鳴器或是振動裝置。
9. 如申請專利範圍第1項所述的智能型輔助視力眼鏡，更包含在該左鏡框及該右鏡框的下端，設置另一對頂推單元，