TWI518402B - 瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統 - Google Patents

Description

瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統

本發明係提供一種瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，尤指一種透過偵測環境狀態，以令使用者雙目之視軸與曲面稜鏡之光軸呈平行者。

按，眼鏡已廣泛應用於日常生活中，諸如：改善視力、護目、增進視覺效果及裝飾；而就改善視力而言，由於現代人長期閱讀、使用手機或電腦，故近視之比率已逐漸上升，且隨年紀增長，令水晶體逐漸難以調整其焦距，進而影響視力，現今稱此為老花眼，因此，若近視結合老花眼，則將造成遠近皆無法清晰觀察。

故習知提供一種多焦點眼鏡，其係於一鏡片成型一第一透鏡及第二透鏡，該第一透鏡及第二透鏡間係呈現相異之焦距，且該第一透鏡係設於該鏡片之上端，而該第二透鏡係設於該鏡片之下端；藉之，低頭閱讀時可透過第二透鏡進對焦，而於觀察遠方時，使用者係透過第一透鏡進行對焦者。

多焦點眼鏡之第一透鏡及第二透鏡之設置位置係固定者，且於使用者平視時，第一透鏡及第二透鏡對於眼睛之成像將產生曲折，將影響眼睛之舒適度，且易造成頭暈之現象；而於閱讀時，眼睛僅能朝第二透鏡之方向觀看，使眼睛相當容易產生疲勞，於閱讀完畢後，若立即透過第一透鏡觀看，亦易於令使用者產生暈眩之現象；此外，使用者並非僅於閱讀時方朝下觀看，且第一透鏡及第二透鏡之焦距皆為固定，對於一定距離之事物，仍無法令使用者可清晰觀察。

習知另提供一種如我國專利申請第091100593號之具有整合式構件之電光學鏡片，其包含：一第一光學鏡片，一電主動式屈光矩陣以及一連接至該電主動式矩陣之導體；該第一光學鏡片具有一第一外表面，一第二外表面及一外緣；一鏡框，該鏡框具有一鏡片支架及一柄腳區；一連接至該鏡片支架之光學鏡片，該光學鏡片包含一電主動式屈光矩陣；一連接至該電主動式屈光矩陣之控制器；以及一連接至該控制器之測距儀，或於鏡框柄腳中加裝小的微迴轉儀或微加速器儀；藉之，其可透過測距儀來調整該電主動式組件的度數，或透過微迴轉儀或微加速器儀，藉由頭部小而快速的搖晃或扭轉會觸發該微迴轉儀或微加速器儀，令開關旋轉，設定開關位置，改變該電主動式鏡片的焦距以達正確的度數。

習知另提供一種如我國專利申請第093127334號之改良之混合式電致動透鏡，其圖6展示了可應用於電致動透鏡中的電致動材料之電同心迴路之一實施例，電同心迴路可為用於在電致動透鏡中將電壓施加至透鏡之電極，以形成相位重疊，即係在沿電致動透鏡直徑的多個位置或區帶處重複(或"重疊")光之相位的現象，以增加裝置之光學效率。

就近視而言，近視之成因所在多有，請先參閱第1圖所示，於雙目遠望時，雙目之視軸A₁ 、A₂ 係呈平行，此時對於眼球之壓力係屬最小，而當如第2圖所示，雙目於注視近物時，眼球需同時內轉，如觀察距離為L₁ 時，雙目視軸A₁₁ 、A₂₁ 之輻輳為α，而如觀察距離縮減至L₂ 時，則雙目視軸A₁₂ 、A₂₂ 之輻輳將提升為β，顯見當觀察之距離越近，則內直肌將調整眼球之內轉程度越大，同時令睫狀肌收縮，長期之下，將導致輻輳之過度調節而產生近視，因此，習知之我國專利申請第091100593號及093127334號二案，其皆無法治療或校正因輻輳過度調節而產生之近視，故其適用性仍受到極大之限制。

有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究眼鏡之變焦機制，並著手進行研發及改良，期以一較佳發明以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。

爰是，本發明之目的係為解決多焦點眼鏡之第一透鏡及第二透鏡之設置位置係固定者，成像將產生曲折，影響眼睛之舒適度，且易造成頭暈之現象；於閱讀時容易產生疲勞；習知之我國專利申請第091100593號及093127334號，其皆無法治療或校正因輻輳過度調節而產生之近視，故其適用性仍受到極大之限制等缺失。

為達致以上目的，吾等發明人提供一種瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其包含：至少一曲面透鏡，其分別連接一曲面稜鏡，所述曲面透鏡及曲面稜鏡間，分別鄰接一電致動單元，所述電致動單元耦接於一處理單元；至少一瞳孔偵測單元，其耦接於該處理單元，所述瞳孔偵測單元係偵測至少一瞳孔位置；以及一感測單元，其耦接於該處理單元，該感測單元係偵測一環境狀態；藉之，該處理單元係透過分析所述瞳孔位置以分別界定一視軸，且該處理單元係依據所述視軸及該環境狀態調整所述電致動單元之曲率半徑，令通過所述曲面稜鏡之光線與所述曲面稜鏡之光軸呈平行，及調節所述曲面透鏡之焦距，使所述視軸平行於所述光軸者。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，所述電致動單元為液晶或高分子凝膠。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該處理單元係透過輸入相異之電壓予所述電致動單元，藉以調整所述電致動單元之曲率半徑者。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該處理單元輸至所述電致動單元之電壓，係介於1.8伏特至8伏特之間。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該處理單元輸至所述電致動單元之電壓小於4.9時，所述電致動單元之曲率半徑為負值；而該處理單元輸至所述電致動單元之電壓大於4.9時，則所述電致動單元之曲率半徑為正值。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該感測單元係距離感測器，該環境狀態係分別測定所述電致動單元至一目標物之距離值，該處理單元係依據所述距離值分別調整所述電致動單元之曲率半徑者。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，所述曲面透鏡為凹透鏡或凸透鏡。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該感測單元係三軸加速度感測器，該環境狀態係分別偵測所述電致動單元之傾角值，該處理單元係依據所述傾角值分別調整所述電致動單元之曲率半徑者。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，更包含一電池單元，其係耦接並供電於該處理單元。

據上所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，更包含一鏡架，所述曲面透鏡及所述曲面稜鏡係裝設於該鏡架。

是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：

1.本發明藉由偵測瞳孔位置以判斷其視軸，進而輸出電壓至電致動單元，令電致動單元因電壓驅動而調整變化其曲率半徑，使通過所述曲面稜鏡之光線與所述曲面稜鏡之光軸呈平行，且同時調節所述曲面透鏡之焦距，進而令使用者即使於觀察近物時，仍能維持視軸與所述曲面稜鏡之光軸呈平行，藉以減輕內直肌及眼球之負擔，確保眼球之舒適度，並可有效校正視力，且能清晰觀察前方之事物者。

2.本發明係藉由感測環境狀態，諸如：與一目標物之距離值或電致動單元之傾角值，以輸出電壓至電致動單元，令電致動單元因電壓驅動而調整變化其曲率半徑，進而調節所述曲面透鏡之焦距，令使用者減低使用者因焦距變換而暈眩之發生概率，且可適用於各式場合，如：眺望、俯瞰、仰視、閱讀或運動，使大幅提升本發明之便利性及適用性者。

關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供  鈞上深入了解並認同本發明。

請先參閱第3圖至第8圖所示，其係本發明之第一實施例，本發明係一種瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其包含：

至少一曲面透鏡1，其分別連接一曲面稜鏡2，所述曲面透鏡1及曲面稜鏡2間，分別鄰接一電致動單元3，所述電致動單元3耦接於一處理單元4，所述曲面透鏡1為凹透鏡或凸透鏡，所述電致動單元3為液晶或高分子凝膠；

至少一瞳孔偵測單元5，其耦接於該處理單元，所述瞳孔偵測單元5係偵測至少一瞳孔位置；

一感測單元6，其耦接於該處理單元4，該感測單元6係偵測一環境狀態；

藉之，該處理單元4係透過分析所述瞳孔位置以分別界定一視軸，且該處理單元4係依據所述視軸及該環境狀態調整所述電致動單元3之曲率半徑，該處理單元4係透過輸入相異之電壓予所述電致動單元3，藉以調整所述電致動單元3之曲率半徑者，該處理單元4輸至所述電致動單元3之電壓，係介於1.8伏特至8伏特之間，該處理單元4輸至所述電致動單元3之電壓小於4.9時，所述電致動單元3之曲率半徑為負值；而該處理單元4輸至所述電致動單元3之電壓大於4.9時，則所述電致動單元3之曲率半徑為正值，藉以令通過所述曲面稜鏡2之光線B與所述曲面稜鏡2之光軸O呈平行，及調節所述曲面透鏡1之焦距，使所述視軸平行於所述光軸O者；該感測單元6為距離感測器，該環境狀態係分別測定所述電致動單元3至一目標物7之距離值，該處理單元4係依據所述視軸及距離值分別調整所述電致動單元3之曲率半徑者；

一電池單元41，其係耦接並供電於該處理單元4；以及

一鏡架8，所述曲面透鏡1及所述曲面稜鏡2係裝設於該鏡架8。

本實施例之實施方式，如第5圖及第6圖所示，就對焦而言，當光線B經過曲面透鏡1時，由於曲面透鏡1係依使用者雙目之眼軸及水晶體狀態為近視或遠視而為凹透鏡或凸透鏡，因此曲面透鏡1可將光線B聚焦於使用者之視網膜，進而校正使用者之視力；續就輻輳而言，曲面稜鏡2係將通過曲面稜鏡2之光線B與該曲面稜鏡2之光軸O呈平行，令使用者觀察位於較近之一目標物7時，眼球無須向內轉，而係如同觀察遠處般之，雙目係朝向其正前方且其視軸A₃ 、A₄ 係呈平行，藉以減輕眼球之壓力，並能清晰地進行觀察。

由於對於物體遠近不同，將令曲面透鏡1之焦距，及令通過曲面稜鏡2之光線B折射至與曲面稜鏡2之光軸O呈平行之程度有限，故本發明透過瞳孔偵測單元5、感測單元6及電致動單元3之設置，依判斷瞳孔位置判斷其視軸，並測定所述電致動單元3至一目標物7之距離值，或該電致動單元3之傾角值，藉以改變輸予電致動單元3之電壓。

舉例而言，如第7圖所示，其係處理單元4於時間t輸出電流I之波形圖，爰於所述電致動單元3為液晶或高分子凝膠，其係具高透光性，且當電流I通過時，將受電壓之變化而影響其曲率半徑，故本發明之處理單元4係以周期為13.3毫秒，其頻率約為60赫茲，以交流電穩定輸予所述電致動單元3，且輸至該電致動單元3之電壓係介於1.8伏特至8伏特之間，就近視而言，若該處理單元4輸至該電致動單元3之電壓係小於4.9，則該電致動單元3之曲率半徑為負值，即如第8圖所示，此時之電致動單元3係呈如凹透鏡般；反之，就遠視而言，處理單元4輸至電致動單元3之電壓係大於4.9，令電致動單元3之曲率半徑為正值，所述電致動單元3將呈現如同凸透鏡之狀態（圖未繪示）。

藉由上述，使光線B通過曲面透鏡1後，經由電致動單元3再次校正微調原通過曲面透鏡1光線B投射之焦距，並將折射以改變光線B之方向，使光線B進入曲面稜鏡2時，可確實將光線B折射至與曲面稜鏡2之光軸O呈平行，因此，無論使用者之狀態，如：眺望、俯瞰、仰視、閱讀或運動，皆可確實予以調整所述電致動單元3之曲率半徑，使雙目之視軸A₃ 、A₄ 將平行於光軸O，藉可降低眼球壓力，令使用者無論觀察距離之遠近，皆可確保眼球之舒適度，並能清晰進行觀察者。

本發明之第二實施例，其與第一實施例之差別在於，該感測單元6係三軸加速度感測器，而該環境狀態係分別偵測所述電致動單元3之傾角值，該處理單元4係依據所述視軸及傾角值分別調整所述電致動單元3之曲率半徑者；藉此，本實施例利用使用者於通常時候俯視時係觀察近物，而仰視時則係進行眺望之特性，使因俯視及仰視而令所述電致動單元3產生傾角值，藉以輔助配合視軸調節電致動單元3之曲率半徑，以利使用者進行觀察或仰望，並減輕眼球之負擔；本實施例其餘之實施方式與第一實施例近似，故在此不予贅述。

綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈  鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。

惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，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發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧曲面透鏡
2‧‧‧曲面稜鏡
3‧‧‧電致動單元
4‧‧‧處理單元
41‧‧‧電池單元
5‧‧‧瞳孔偵測單元
6‧‧‧感測單元
7‧‧‧目標物
8‧‧‧鏡架

［第1圖］係雙目觀察遠處時之示意圖。 ［第2圖］係雙目觀察近物時產生輻輳之示意圖。 ［第3圖］係本發明之結構示意圖。 ［第4圖］係本發明之立體示意圖。 ［第5圖］係第4圖於A－A位置之剖視示意圖。 ［第6圖］係本發明於觀察一位於近處目標物時之光學示意圖。 ［第7圖］係本發明之處理單元輸出電流之波形圖。 ［第8圖］係本發明電致動單元之曲率半徑為負值時之剖視示意圖。

1‧‧‧曲面透鏡

2‧‧‧曲面稜鏡

3‧‧‧電致動單元

8‧‧‧鏡架

Claims (9)

1. 一種瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其包含：至少一曲面透鏡，其分別連接一曲面稜鏡，所述曲面透鏡及曲面稜鏡間，分別鄰接一電致動單元，所述電致動單元耦接於一處理單元；至少一瞳孔偵測單元，其耦接於該處理單元，所述瞳孔偵測單元係偵測至少一瞳孔位置；以及一感測單元，其耦接於該處理單元，該感測單元係偵測一環境狀態，該感測單元係距離感測器，該環境狀態係分別測定所述電致動單元至一目標物之距離值，該處理單元係依據所述距離值分別調整所述電致動單元之曲率半徑者；藉之，該處理單元係透過分析所述瞳孔位置以分別界定一視軸，且該處理單元係依據所述視軸及該環境狀態調整所述電致動單元之曲率半徑，令通過所述曲面稜鏡之光線與所述曲面稜鏡之光軸呈平行，及調節所述曲面透鏡之焦距，使所述視軸平行於所述光軸者。
2. 一種瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其包含：至少一曲面透鏡，其分別連接一曲面稜鏡，所述曲面透鏡及曲面稜鏡間，分別鄰接一電致動單元，所述電致動單元耦接於一處理單元；至少一瞳孔偵測單元，其耦接於該處理單元，所述瞳孔偵測單元係偵測至少一瞳孔位置；以及一感測單元，其耦接於該處理單元，該感測單元係偵測一環境狀態，該感測單元係三軸加速度感測器，該環境狀態係分別偵測所述電致動單元之傾角值，該處理單元係依據所述傾角值分別調整所述電致動單元之曲率半徑者；藉之，該處理單元係透過分析所述瞳孔位置以分別界定一視軸，且該處理單元係依據所述視軸及該環境狀態調整所述電致動單元之曲率半徑，令通過所述曲面稜鏡之光線與所述曲面稜鏡之光軸呈平行，及調節所述曲面透鏡之焦距，使所述視軸平行於所述光軸者。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調 節系統，其中，所述電致動單元為液晶或高分子凝膠。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該處理單元係透過輸入相異之電壓予所述電致動單元，藉以調整所述電致動單元之曲率半徑者。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該處理單元輸至所述電致動單元之電壓，係介於1.8伏特至8伏特之間。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，該處理單元輸至所述電致動單元之電壓小於4.9時，所述電致動單元之曲率半徑為負值；而該處理單元輸至所述電致動單元之電壓大於4.9時，則所述電致動單元之曲率半徑為正值。
7. 如申請專利範圍第1項所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，其中，所述曲面透鏡為凹透鏡或凸透鏡。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，更包含一電池單元，其係耦接並供電於該處理單元。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之瞳孔位置偵測控制液晶之視軸調節系統，更包含一鏡架，所述曲面透鏡及所述曲面稜鏡係裝設於該鏡架。